Mặt Trời Nhân Tạo : Đại Dự Án Khoa Học Lớn Nhất Lịch Sử Loài Người
Trước hết tôi xin đố các bạn : Tại Sao Không Gian Không Có Oxi Mà Mặt Trời Vẫn Cháy ?
Đầu tiên ta phải hiểu rằng cháy là một phản ứng hóa học : phản ứng oxy hóa - khử nhiệt độ cao giữa chất đốt và chất oxy hóa, sinh ra ngọn lửa và tỏa nhiệt.
Cháy chắc chắn phải cần oxy , tuy nhiên Mặt trời không cháy.
Hiện tượng tỏa nhiệt của Mặt trời là do phản ứng Tổng hợp hạt nhân hay gọi là phản ứng nhiệt hạch tại lõi của nó.
1.Nguyên nhân gây ra phản ứng tổng hợp hạt nhân tại mặt trời.
Nếu đã đọc qua bài về thuyết tương đối của tôi các bạn sẽ hiểu khối lượng gây ra trọng lực, vì vậy với khối lượng rất lớn của mình, mặt trời có trọng lực rất lớn, trọng lực này hướng vào tâm gây ra áp suất và nhiệt độ cực cao tại lõi của mặt trời.
Áp suất này cung cấp gia tốc cho các nguyên tử khí ( chủ yếu là Hydro ) , chúng va đập vào nhau với vận tốc lớn, phá vỡ liên kết của electron với hạt nhân của nguyên tử , trạng thái này gọi là Plasma , sau đó tổng hợp các hạt nhân nguyên tử Hydro thành hạt nhân mới nặng hơn ( từ Hydro thành Heli )
Như đã biết, các hạt nhân nguyên tử đều mang điện tích dương, chúng đẩy nhau nhờ lực đẩy tĩnh điện rất lớn, vì thế một khi 2 hạt nhân có thể hợp nhất được với nhau thì phải cần một lực tương tác lớn hơn lực đẩy tĩnh điện , hiện tượng này khoa học gọi là "Đường hầm lượng tử" quantum tunneling.
Cơ chế phản ứng nhiệt hạch kết hợp từ hạt nhân của hydro ( proton ) để tạo thành hạt nhân Heli
Chính phản ứng tổng hợp hạt nhân này sinh ra năng lượng dưới dạng nhiều bức xạ , một phần trong đó là bức xạ nhìn thấy chính là ánh sáng mặt trời (bạn thử đứng dưới trời nắng vào 12h trưa để cảm nhận bức xạ này )
Và phản ứng đó cũng sinh ra nhiệt năng rất lớn nên chúng ta có tên gọi khác là phản ứng nhiệt hạch.
Với phản ứng Cháy nhiệt năng tối đa chỉ lên tới 2000 độ C
Còn với phản ứng nhiệt hạch thì nhiệt độ trong lõi mặt trời lên tới 15 triệu độ C.
Và điều quan trọng nhất để trả lời câu hỏi của bài viết , đó là phản ứng nhiệt hạch của mặt trời không cần oxi, mà cần áp suất và nhiệt độ cao.
2.Loài người đang cố tạo ra được mặt trời nhân tạo "xịn" hơn mặt trời thật.
Trung Quốc đang tạo ra các lò phản ứng nhiệt hạch nóng gấp 13 lần nhiệt độ mặt trời ( 200 triệu độ C so với lõi mặt trời chỉ 15 triệu độ ) , tại sao phải cố tạo ra nhiệt độ cao như vậy ?
Vì điều kiện trong phòng thí nghiệm không như lõi mặt trời, nên phản ứng nhiệt hạch đơn giản nhất cũng phải cần đến nhiệt độ lên đến 120 triệu độ C, cho ra 16 Megawatt . Tuy nhiên năng lượng cung cấp để tạo ra phản ứng nhiệt hạch lại tốn tới 24 Megawatt , Nên chúng ta vẫn đang "Lỗ" khá nặng.
Hiện tại dự án nhiệt hạch lớn nhất mang tên ITER được triển khai tại Pháp với kinh phí 22 tỷ USD , với sự tham gia của 35 Quốc Gia.
Đây chính là dự án khoa học LỚN nhất trong lịch sử thế giới.
Đem cộng tổng GDP của 35 Quốc gia tham gia dự án ITER ta được con số 80% GDP toàn cầu , có nghĩa rằng cả nhân loại đang mong chờ vào nguồn năng lượng nhiệt hạch này.
3.Vì sao năng lượng nhiệt hạch lại là tương lai của nhân loại.
Trước hết chúng ta sẽ điểm qua một số ngành năng lượng hiện nay và nhược điểm của nó :
- Năng lượng hóa thạch : than đá, dầu mỏ, khí đốt,...đây là nguồn năng lượng chính của chúng ta hiện nay, nhưng nhược điểm là nó phụ thuộc vào tài nguyên có hạn của trái đất và gián tiếp hủy diệt môi trường sống của mọi sinh vật thông qua quá trình khai thác của loài người.
- Năng lượng hạt nhân : ngược với phản ứng tổng hợp hạt nhân, phản ứng sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân là phản ứng phân hạch, tách các hạt nhân nguyên tử thành các hạt nhân nhỏ hơn.Tuy nhiên sau thảm họa Chernobyl và Fukushima thì loài người đang run sợ về nguồn năng lượng này.
- Năng lượng tái tạo : thủy điện, năng lượng mặt trời, gió...đây là nguồn năng lượng được quảng cáo là "sạch nhất" hiện nay, tuy nhiên thực tế không phải vậy, ví dụ quá trình xử lý các tấm pin mặt trời khi hết hạn sử dụng gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường trầm trọng, và các nhà máy thủy điện cũng gián tiếp phá hủy hệ sinh thái.
Chính vì thế năng lượng nhiệt hạch chính là lựa chọn hàng đầu cho tương lai, khi nó sạch hơn tất cả nguồn năng lượng kia, và sức mạnh thì cực kỳ khủng khiếp.
Tuy nhiên phản ứng nhiệt hạch cũng có "mặt tối" khi gián tiếp chế tạo ra bom H , loại bom có sức công phá lớn nhất hiện nay, biến bom nguyên tử trở thành trò trẻ con.Nga đã từng thử nghiệm quả bom nhiệt hạch mang tên T-Sar Bomba có sức công phá 160 km2, có thể thổi bay thủ đô Washington của Mỹ trong một nốt nhạc. Mong rằng nếu có chiến tranh chúng ta sẽ không phải sử dụng đến loại bom này.
Nguồn : Trường Vũ Tổng Hợp
