Khoa học
Lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới gặp rắc rối
Lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới, ITER, đang đối mặt với hàng loạt vấn đề nghiêm trọng: trì hoãn kéo dài, chi phí tăng vọt và thiết kế thay đổi liên tục. Dự án đầy hứa hẹn này giờ trở thành bài học đắt giá về thách thức trong nghiên cứu năng lượng sạch.
Tổng quan về dự án ITER và mục tiêu tạo ra năng lượng sạch vô hạn
Dự án ITER, viết tắt của Lò phản ứng Thử nghiệm Nhiệt hạt nhân Quốc tế, là một trong những sáng kiến khoa học lớn nhất và đầy tham vọng hiện nay, nhằm phát triển công nghệ năng lượng sạch vô hạn thông qua quá trình nhiệt hạch. Dự án này quy tụ sự hợp tác của 35 quốc gia, bao gồm các quốc gia châu Âu, Trung Quốc, Nga và Mỹ, với mục tiêu tạo ra một nguồn năng lượng không gây ô nhiễm và chi phí thấp bằng cách mô phỏng quá trình cung cấp năng lượng cho các ngôi sao.
ITER được xây dựng tại Saint-Paul-lez-Durance, miền nam nước Pháp, với chi phí khởi điểm 6 tỷ USD. Công nghệ mà ITER áp dụng là lò tokamak, một thiết bị hình bánh vòng dùng để giữ plasma của hạt nhân hydro ở nhiệt độ cực cao. Trong quá trình này, hai đồng vị của hydro, deuterium và tritium, sẽ hợp nhất để tạo thành helium và neutron, đồng thời giải phóng năng lượng khổng lồ. Đây là phương pháp nhiệt hạch, vốn chỉ xảy ra tự nhiên trong các ngôi sao, và được kỳ vọng sẽ cung cấp nguồn năng lượng dồi dào và bền vững trong tương lai.
Mặc dù dự án ITER được xem là bước tiến quan trọng trong việc phát triển năng lượng sạch, việc thực hiện các phản ứng nhiệt hạch này đòi hỏi những công nghệ tiên tiến và điều kiện hoạt động đặc biệt, tạo ra không ít thách thức cho các nhà khoa học và kỹ sư. Mục tiêu dài hạn của ITER là chứng minh khả năng duy trì phản ứng nhiệt hạch liên tục, từ đó mở ra khả năng sản xuất năng lượng sạch quy mô lớn, giảm phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch và giảm tác động môi trường.
Khó khăn trong tiến độ xây dựng và sự gia tăng chi phí dự án
Dự án ITER, mặc dù được đánh giá cao về mục tiêu và tầm quan trọng, đang gặp phải nhiều khó khăn nghiêm trọng trong việc tiến hành xây dựng và quản lý chi phí. Ban đầu, ITER được lên kế hoạch hoàn thành vào năm 2020, tuy nhiên, nhiều vấn đề đã phát sinh làm trì hoãn tiến độ đáng kể. Chi phí của dự án đã gia tăng một cách đáng kể, từ mức khởi điểm 6 tỷ USD lên đến 20 tỷ USD, và dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng thêm 5 tỷ USD nữa.
Sự gia tăng chi phí chủ yếu bắt nguồn từ nhiều yếu tố, bao gồm việc phát sinh chi phí ngoài dự kiến, sự ảnh hưởng của đại dịch Covid-19 và những vấn đề liên quan đến kỹ thuật và thiết kế. Trong quá trình xây dựng, ITER đã phải đối mặt với nhiều khó khăn như hỏng hóc thiết bị, sự không khớp của các bộ phận sản xuất ở Hàn Quốc và các vấn đề liên quan đến việc thay đổi thiết kế vào phút chót. Những yếu tố này không chỉ làm kéo dài thời gian hoàn thành mà còn làm tăng đáng kể chi phí xây dựng.
Thêm vào đó, việc phải điều chỉnh các yếu tố kỹ thuật như lớp bảo vệ beryllium bằng tungsten do các vấn đề liên quan đến độc tính của hợp chất beryllium đã làm tăng thêm khối lượng công việc và chi phí. Đại dịch Covid-19 càng làm trầm trọng thêm tình hình khi ảnh hưởng đến quy trình sản xuất, cung cấp thiết bị và giảm số lượng nhân công. Các vấn đề này kết hợp lại đã khiến ITER trở thành một trong những dự án khoa học đắt đỏ và kéo dài thời gian thực hiện nhất trong lịch sử.
Vấn đề kỹ thuật và thay đổi thiết kế ảnh hưởng đến dự án
Dự án ITER đã gặp phải nhiều vấn đề kỹ thuật và thay đổi thiết kế đáng kể, gây ảnh hưởng sâu rộng đến tiến độ và chi phí của dự án. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc quản lý và duy trì plasma ở nhiệt độ cực cao. Lò tokamak ITER được thiết kế để giữ plasma ở mức hàng triệu độ C, một nhiệm vụ vô cùng khó khăn và phức tạp. Để đạt được điều này, ban đầu các kỹ sư dự kiến sử dụng lớp bảo vệ beryllium. Tuy nhiên, do độc tính cao của beryllium, việc thay đổi sang lớp bảo vệ bằng tungsten đã được quyết định. Đây là một thay đổi thiết kế quan trọng được thực hiện muộn và đòi hỏi nhiều công việc bổ sung để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của hệ thống.
Hơn nữa, trong quá trình xây dựng, các bộ phận lớn của lò tokamak sản xuất tại Hàn Quốc không khớp hoàn hảo với nhau, dẫn đến nguy cơ rò rỉ vật liệu phóng xạ. Sự không khớp này đã buộc nhà điều phối dự án phải tạm dừng thi công, gây ra thêm nhiều trì hoãn và chi phí phát sinh. Các vấn đề kỹ thuật này không chỉ làm chậm tiến độ xây dựng mà còn làm tăng đáng kể chi phí của dự án.
Các thay đổi thiết kế và kỹ thuật được đưa ra vào phút chót cũng đã gây ra sự phức tạp trong việc phối hợp các bộ phận của lò tokamak. Những thay đổi này thường yêu cầu điều chỉnh quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng và khả năng lắp ráp, dẫn đến việc kéo dài thời gian thực hiện và gia tăng chi phí. Những vấn đề kỹ thuật này cùng với việc thay đổi thiết kế đã trở thành một trong những nguyên nhân chính khiến ITER gặp khó khăn trong việc đạt được mục tiêu và dự kiến hoàn thành vào thời điểm dự kiến.
Những trì hoãn do đại dịch và sự cố trong sản xuất các bộ phận
Đại dịch Covid-19 đã tạo ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đối với dự án ITER, góp phần làm trì hoãn tiến độ và gia tăng chi phí. Sự bùng phát của đại dịch không chỉ gây ra sự gián đoạn trong chuỗi cung ứng toàn cầu mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến các quy trình sản xuất và xây dựng của lò tokamak ITER. Các nhà máy cung cấp bộ phận cho dự án phải đóng cửa hoặc giảm hoạt động, dẫn đến việc chậm trễ trong việc giao hàng và lắp đặt các thành phần quan trọng.
Hơn nữa, đại dịch đã làm giảm số lượng nhân công có sẵn cho các công đoạn xây dựng và lắp ráp. Sự thiếu hụt nhân lực đã làm chậm quá trình kiểm tra chất lượng và lắp ráp các bộ phận, đồng thời tạo ra các vấn đề trong việc kiểm soát và quản lý chất lượng của các thiết bị. Những vấn đề này không chỉ làm kéo dài thời gian hoàn thành mà còn gây ra những thách thức về logistics, như vận chuyển dồn ứ và kiểm soát chất lượng.
Sự cố trong sản xuất các bộ phận cũng đã làm tình hình thêm nghiêm trọng. Các bộ phận lớn của lò tokamak sản xuất tại Hàn Quốc gặp phải tình trạng không khớp với nhau, dẫn đến nguy cơ rò rỉ vật liệu phóng xạ và phải dừng thi công để xử lý. Những sự cố này làm gia tăng thêm thời gian và chi phí cần thiết để sửa chữa và điều chỉnh các bộ phận. Sự kết hợp của các yếu tố này đã khiến ITER tiếp tục đối mặt với những trì hoãn nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến kế hoạch và ngân sách của dự án.
Những tiến bộ trong nghiên cứu nhiệt hạch và thách thức đối với ITER
Trong bối cảnh ITER gặp phải nhiều khó khăn, các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực nhiệt hạch đã có những bước tiến đáng kể, đặt ra thách thức lớn đối với dự án này. Năm 2022, Cơ sở đánh lửa quốc gia ở California, Mỹ, đã đạt được một cột mốc quan trọng khi sử dụng laser để làm nóng deuterium và tritium, hai đồng vị của hydro, đến mức cần thiết để thực hiện phản ứng nhiệt hạch. Thí nghiệm này đã chứng minh khả năng hợp nhất hạt nhân để tạo ra helium và năng lượng dư thừa, mở ra triển vọng mới cho công nghệ nhiệt hạch.
Ngoài Cơ sở đánh lửa quốc gia, nhiều dự án khác cũng đang tiến hành các nghiên cứu nhiệt hạch và báo cáo về những thành tựu đáng khích lệ. Các công ty như Tokamak Energy ở Oxford và Commonwealth Fusion Systems ở Mỹ đang phát triển các công nghệ mới với mục tiêu đạt được các phản ứng nhiệt hạch hiệu quả hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn. Những tiến bộ này thể hiện sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực nghiên cứu nhiệt hạch, tạo ra áp lực lớn đối với ITER, dự án hiện đang gặp phải những vấn đề kỹ thuật và trì hoãn nghiêm trọng.
Những bước tiến này không chỉ tăng cường khả năng cạnh tranh của các dự án nhiệt hạch khác mà còn đặt ra câu hỏi về khả năng ITER có thể duy trì vị thế của mình trong lĩnh vực nghiên cứu năng lượng sạch. Với việc nhiều công nghệ mới liên tục ra đời, ITER phải đối mặt với thách thức lớn trong việc chứng minh rằng dự án của mình vẫn có thể đạt được các mục tiêu đã đề ra và giải quyết hiệu quả những vấn đề hiện tại. Nếu không, ITER có thể phải đối mặt với nguy cơ trở thành một bài học đắt giá về việc chậm trễ và lạm phát chi phí trong nghiên cứu khoa học.
Tình hình tài chính của dự án và tương lai của ITER trong bối cảnh hiện tại
Tình hình tài chính của dự án ITER hiện đang là một vấn đề nghiêm trọng, với ngân sách đã tăng vọt lên mức 20 tỷ USD và dự kiến sẽ còn tiếp tục gia tăng thêm 5 tỷ USD nữa. Sự gia tăng chi phí không chỉ đến từ các vấn đề kỹ thuật và thay đổi thiết kế mà còn từ những trì hoãn kéo dài và ảnh hưởng của đại dịch Covid-19. Với những khó khăn này, ITER đang trở thành một trong những dự án khoa học đắt đỏ và kéo dài thời gian thực hiện nhất trong lịch sử.
Trong bối cảnh hiện tại, tương lai của ITER đang gặp phải nhiều thách thức lớn. Các vấn đề về chi phí và tiến độ không chỉ ảnh hưởng đến khả năng hoàn thành dự án đúng hạn mà còn đặt ra câu hỏi về khả năng tiếp tục duy trì nguồn tài trợ. Các nhà tài trợ và các quốc gia tham gia dự án đang phải cân nhắc liệu có nên tiếp tục đầu tư vào ITER khi mà các dự án khác trong lĩnh vực nhiệt hạch cũng đang đạt được những tiến bộ đáng kể. Những công ty như Tokamak Energy và Commonwealth Fusion Systems đang nhanh chóng phát triển các công nghệ mới với mục tiêu đạt được phản ứng nhiệt hạch trong khoảng thời gian ngắn hơn, tạo ra áp lực lớn đối với ITER.
Mặc dù đại diện của ITER phủ nhận rằng dự án đang gặp phải “rắc rối lớn”, những báo cáo từ các tạp chí khoa học hàng đầu như Scientific American, Science và Nature đều chỉ ra rằng ITER đang chìm trong một chuỗi trì hoãn, chi phí leo thang và vấn đề quản lý. Điều này tạo ra một bức tranh không mấy sáng sủa về khả năng của ITER trong việc hoàn thành các mục tiêu đã đề ra và khẳng định vị thế của mình trong lĩnh vực nghiên cứu năng lượng sạch. Nếu không thể giải quyết các vấn đề hiện tại và đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu, ITER có thể phải đối mặt với nguy cơ không đạt được mục tiêu của mình và trở thành một bài học đắt giá về quản lý dự án khoa học quy mô lớn.
Các chủ đề liên quan: lò phản ứng , phản ứng nhiệt hạch , ITER , sản xuất năng lượng
Tổng biên tập: Nguyễn Ngọc Kim Hằng
