Phản ứng nhiệt hạch là gì? Cơ chế và ứng dụng

Phản ứng nhiệt hạch hiện nay đang nhận được rất nhiều sự quan tâm bởi nó có tiềm năng để khai thác rất lớn. Tuy nhiên hiện nay con người chưa thể kiểm soát được việc tạo ra phản ứng và nguồn năng lượng của phản ứng này. Cùng theo dõi bài viết để biết được phản ứng nhiệt hạch là gì? Nó có cơ chế hoạt động và ứng dụng như thế nào nhé!

Mục lục

Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Phản ứng nhiệt hạch hay còn được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân, phản ứng hợp hạch. Đây là phản ứng mà 2 hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại với nhau tạo thành một hạt nhân nặng hơn. Phản ứng nhiệt hạch sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt lượng khổng lồ. Lượng nhiệt mà nó sinh ra lớn hơn cả phản ứng phân hạch. Song để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra cần phải có các điều kiện nhất định.

Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Trong thực tế các nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch của chúng ta hiện nay chỉ tập chung vào nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch các hạt nhân Hidro tự tổng hợp thành hạt nhân He. Sở dĩ như vậy là vì nguồn nhiên liệu Hydro vô tận trong tự nhiên.

Chúng ta có phương trình phản ứng nhiệt hạch trong tự nhiên như sau:

Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch là gì?

Để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra cần phải có những điều kiện cụ thể như sau:

Để có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch trước hết hỗn hợp nguyên liệu cần phải được chuyển sang trạng thái plasma (tức là cần phải có nhiệt độ khoảng 104độ).
Động năng ban đầu cung cấp vào khoảng 105eV để những hạt nhân có thể tiếp xúc được với nhau và tạo nên phản ứng nhiệt hạch.
Mật độ hạt nhân ở trong trạng thái plasma phải đủ lớn.
Thời gian duy trì trạng thái plasma với mức nhiệt 100 triệu độ phải đủ lớn.

Do cần những điều kiện trên mới có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch nên hiện nay dù có những kỹ thuật tiên tiến nhất cũng vẫn chưa thể tạo ra được các lò phản ứng hạt nhân nhiệt hạch để phục vụ cho nhu cầu năng lượng sạch vô hạn của con người.

Phản ứng nhiệt hạch

Ứng dụng của phản ứng nhiệt hạch

Hiện nay có rất nhiều các nghiên cứu về tính khả thi của việc sử dụng phản ứng nhiệt hạch (phản ứng tổng hợp hạt nhân) như một nguồn cung cấp năng lượng vô hạn. Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể khống chế được tốc độ cũng như lượng nhiệt mà phản ứng này sản sinh ra. Tuy nhiên thì với những vật liệu mà con người biết đến hiện nay thì không có vật liệu nào có thể chịu được nhiệt độ của phản ứng nhiệt hạch. Chính vì vậy hiện nay phản ứng nhiệt hạch được tạo ra một cách không chế gây lãng phí năng lượng.

Có một số nghiên cứu hướng đến việc dùng chùm laser hội tụ để nhắm vào nhiên liệu hạt nhân và ép chúng ở nhiệt độ cao nhằm gây ra phản ứng thay cho việc sử dụng nhiệt lượng được tỏa ra từ khối urani phân hạch như phương pháp truyền thống. Bên cạnh đó những nghiên cứu về việc dùng từ trường để khống chế các hạt nhân cũng đang được thực hiện với mong muốn các hạt nhân không va chạm vào thành bình chứa chúng. Điều này sẽ giúp cho phản ứng được thực hiện trong điều kiện ít tốn kém nhất.

Năng lượng nhiệt hạch

Nếu như việc ứng dụng năng lượng của phản ứng nhiệt hạch trở thành hiện thực nó sẽ trở thành một nguồn năng lượng lý tưởng cho con người. Nguồn năng lượng này có những đặc tính ưu việt như:

Nó sở hữu mật độ năng lượng cực kỳ cao. Mật độ năng lượng của nó có thể nói là hơn hàng tỷ lần so với mật độ năng lượng của các nhiên liệu hóa thạch và hơn hàng chục lần mật độ năng lượng của nhiên liệu phân hạch.
Là năng lượng sạch, hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường. Nếu nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch là các đồng vị Hydro như triti, deuteri thì sản phẩm thải ra sẽ là khí hiếm, heli. Những chất này không gây ra những tác động xấu đến môi trường.
Thúc đẩy ngành công nghệ hạt nhân và tổng hợp đồng vị phát triển.
Nguồn nhiên liệu thô tạo ra phản ứng nhiệt hành là vô tận trong vũ trụ

Có thể thấy loại năng lượng này có những đặc điểm vượt trội mà không có loại hình năng lượng nào khác có được. Khi con người tìm ra được vật liệu thích hợp để làm bình chứa cho phản ứng nhiệt hạch và tìm ra được phương pháp khống chế hiệu quả thì đây sẽ trở thành nguồn năng lượng quan trọng của con người.

Trên đây là tổng hợp những thông tin về phản ứng nhiệt hạch chúng tôi muốn chia sẻ với các bạn. Hy vọng thông qua bài viết các bạn đã biết được phản ứng nhiệt hạch là gì? Có đặc điểm và ứng dụng gì?

Xem thêm: