Trung Quốc tham vọng xây lò phản ứng hạt nhân kiểu mới

Các nhà khoa học Trung Quốc đã bước gần hơn tới việc chạy một lò phản ứng hạt nhân mà không tạo ra phản ứng dây chuyền, loại bỏ nguy cơ phát tán phóng xạ đồng thời giảm được lượng lớn chất thải hạt nhân một cách nhanh chóng và an toàn, theo SCMP.

Tất cả lò phản ứng hiện nay đều dựa trên các phản ứng dây chuyền, nhưng những phản ứng này có thể vượt khỏi tầm kiểm soát và tạo ra những vụ nổ khủng khiếp, như đã từng xảy ra với thảm họa Chernobyl ở Ukraine năm 1986. Công nghệ này cũng tạo ra lượng lớn chất thải phóng xạ và phải mất hàng triệu năm để phân hủy hoàn toàn.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một kỹ thuật mới để giải quyết cả hai vấn đề này bằng cách sử dụng một nguồn proton kết hợp với lò phản ứng dưới tới hạn. Kỹ thuật này đã được các nhà khoa học ấp ủ trong nhiều thập kỷ, nhưng vẫn chưa có lời giải.

Nhóm nghiên cứu từ Trung Quốc đã dùng một nguồn proton năng lượng cao để tạo và duy trì quá trình phân hạch hạt nhân. Kỹ thuật này cho thấy nhiên liệu hạt nhân ngừng cháy ngay khi tắt chùm proton. Điều này giúp chấm dứt rủi ro của kỹ thuật phản ứng dây chuyền vốn được sử dụng rộng rãi trong các lò phản ứng hiện nay để duy trì quá trình phân hạch hạt nhân hoặc nguyên tử. Ngoài ra, chùm proton còn có khả năng tạo ra các neutron đủ nhanh để đốt cháy toàn bộ các vật liệu phân hạch khác như thorium và chất thải tạo ra bởi lò phản ứng thương mại.

"Chúng tôi đã giải quyết được vấn đề về cơ chế của lò phản ứng hoạt động không cần phản ứng dây chuyền", Pan Weimin – giáo sư tại Viện Vật lý năng lượng cao, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Bắc Kinh cho biết. Nhóm của Pan sử dụng kỹ thuật tương tự như khởi động một chiếc ôtô cũ trong thời tiết lạnh để giải quyết những khó khăn tương đồng trong việc tạo ra chùm proton. Một khi chùm proton được tạo ra, nó sẽ hoạt động trơn tru, nhưng để tạo ra chùm proton thì là cả một vấn đề.

Một nguồn phát proton đã được khởi động thành công trong một thí nghiệm tại Bắc Kinh tháng 10 vừa qua. Về mặt kỹ thuật, nhóm nghiên cứu có thể gia tốc ổn định một chùm proton có vận tốc nhỏ.
"Điều này đồng nghĩa lò phản ứng dưới tới hạn có thể được khởi động bằng công nghệ chùm proton", giáo sư Pan cho biết. Đột phá này đã loại bỏ một trở ngại lớn về mặt kỹ thuật trong dự án lò phản ứng vốn chỉ tồn tại trên lý thuyết.

Với kết quả này, chính phủ Trung Quốc đang cân nhắc một kế hoạch đầy tham vọng nhằm xây dựng một lò phản ứng hạt nhân dưới tới hạn ở Quảng Châu. Giáo sư Pan và các đồng nghiệp sẽ tham gia dự án này. Bản thiết kế hoàn chỉnh của lò phản ứng dưới tới hạn sử dụng nguồn proton đã được gửi tới cơ quan có thẩm quyền chờ phê duyệt. Các nhà khoa học Trung Quốc tin rằng với tốc độ phát triển của kỹ thuật hiện nay, lò phản ứng mới này có thể được xây dựng trong vòng môt thập kỷ.

Tuy nhiên còn nhiều ý kiến trái chiều xung quanh việc ứng dụng kỹ thuật này. Nhiều nhà khoa học Trung Quốc khác cho rằng cần xem xét kỹ các phương án khác để lựa chọn ra một kế hoạch tối ưu.
"Máy gia tốc proton là một hệ thống phức tạp và rất lớn, còn quá sớm để nói rằng nó là phương án tốt nhất", một nhà vật lý giấu tên cho biết.

Ý tưởng về một lò phản ứng dưới tới hạn được nhắc đến lần đầu tiên bởi nhà vật lý người Mỹ Earnest Lawrence vào những năm 1950. Ý tưởng này thu hút được sự chú ý của công luận quốc tế khi được phát triển bởi Carlo Rubbia, người sau đó trở thành đồng chủ nhân của giải Nobel Vật lý năm 1984. Tuy nhiên lò phản ứng dưới tới hạn vẫn chưa thực hiện được do gặp phải nhiều trở ngại về mặt kỹ thuật như tạo ra nguồn proton đủ mạnh và ổn định, cùng với những thách thức về cơ khí khác.