Toàn cảnh khoa học và công nghệ quốc tế 2009

STINFO giới thiệu 10 công nghệ nổi bật trong năm 2009 do tạp chí Technology Review bình chọn. Trong 10 công nghệ này có 3 công nghệ thuộc lĩnh vực năng lượng, 3 công nghệ thuộc lĩnh vực y học và 4 công nghệ thuộc lĩnh vực công nghệ thông tin. Đồng thời tạp chí cũng giới thiệu tóm tắt Top 10 đề cử các thành tựu và sự kiện KH&CN trong năm của một số tạp chí uy tín khác.

1. Pin lỏng (Liquid battery)

Tác giả: Donald Sadoway, Viện MIT, Mỹ.

Pin là cách con người dự trữ nguồn năng lượng để dùng trong trường hợp không thể sử dụng nguồn năng lượng trực tiếp. Một trong những thách thức đối với các loại pin hiện nay là không thể nạp được một nguồn dự trữ lớn và sẽ dẫn đến… hết pin. Pin lỏng của tác giả Donald Sadoway (giáo sư vật liệu hóa học tại Viện MIT) là một sáng tạo để vượt qua thách thức này.  Pin bình thường gồm các điện cực rắn nằm trong một dung dịch chất điện giải; với điện cực ở trạng thái rắn như vậy sẽ ngăn cản sự tích trữ năng lượng. Trong khi đó, pin lỏng lại sử dụng các điện cực kim loại ở trạng thái lỏng. Điện cực dương là magie (Mg) nóng chảy, ở giữa là chất điện giải và điện cực âm làm bằng  antimony (Sb) nóng chảy. Điều này làm tăng khả năng tích trữ năng lượng của pin lỏng lên gấp 10 lần so với các loại “pin rắn”. Với các vật liệu thông dụng như Mg và Sb, chi phí cho pin lỏng chỉ bằng 1/3 giá pin thông thường. GS Donald hy vọng có thể ứng dụng và thương mại hóa sản phẩm pin lỏng này trong 5 năm tới. 

2. Lò hạt nhân TWR (Traveling – wave reactor)

Tác giả: John Gilleland và cộng sự, Phòng thí nghiệm Intellectual Ventures, Mỹ.

Lò hạt nhân TWR (Traveling – wave reactor) là một kiểu lò phản ứng mà có thể làm cho nguồn năng lượng hạt nhân trở nên an toàn và rẻ hơn do sử dụng nguồn nhiên liệu là uranium 238 (mỗi năm trên thế giới có hàng triệu pound chất thải U238 được thải ra qua quá trình làm giàu quặng uranium tự nhiên). Các kiểu lò hiện nay trên thế giới muốn vận hành thì cần nguồn nhiên liệu ban đầu là uranium 235 (U235) - một nguồn nguyên liệu phóng xạ cực kỳ đắt tiền, thu được qua quá trình làm giàu quặng uranium tự nhiên. Chính điều này đã góp phần làm cho chi phí vận hành của các loại lò hạt nhân hiện nay rất cao. Trong khi đó, kiểu lò TWR đang nghiên cứu của nhóm tác giả tại phòng thí nghiệm Intellectual Ventures (Mỹ) chỉ sử dụng một lượng rất ít U235 giàu, còn phần lớn là nguồn U238. Hơn nữa, kiểu lò TWR còn có thể chuyển hóa U238 thành plutonium 239 (Pu239), cũng là một nguồn nhiên liệu quý giá trong lĩnh vực hạt nhân.

Ngoài ưu điểm tận dụng nguồn chất thải phóng xạ, kiểu lò hạt nhân TWR còn có ưu điểm nữa là chúng có tuổi thọ tương đối cao, về lý thuyết là vài trăm năm mà không cần phải nạp thêm nhiên liệu, so với tuổi thọ của các lò hạt nhân hiện nay là 60 năm. Nhóm tác giả đang đăng ký sáng chế cho kiểu lò TWR và hy vọng có thể đưa kiểu lò TWR vào vận hành thương mại vào đầu những năm 2020.