TRUNG QUỐC: "MẶT TRỜI NHÂN TẠO" SẼ PHÁT ĐIỆN VÀO NĂM 2030

TRUNG QUỐC: "MẶT TRỜI NHÂN TẠO" SẼ PHÁT ĐIỆN VÀO NĂM 2030

Năng lượng nhiệt hạch đã được đưa vào Chương trình Tổng thể Kế hoạch 15 năm (2026–2030) của Trung Quốc và được liệt kê là hướng trọng điểm của ngành công nghiệp tương lai. Nguyên lý cơ bản của nó giống với nguồn năng lượng của Mặt Trời, do đó được gọi là "Mặt trời nhân tạo".

Theo tin từ Đài Truyền hình Trung ương (CCTV), ngày 27 tháng 6, hai loại magnet siêu dẫn dùng trong lò nhiệt hạch do Trung Quốc nghiên cứu và phát triển đã hoàn thành nghiệm thu kỹ thuật và thử nghiệm thông số đầy đủ. Trong đó, cuộn dây trục tâm siêu dẫn nhiệt độ cao là bộ phận then chốt của thiết bị thí nghiệm nhiệt hạch dạng gọn. Thiết bị này dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối năm 2027 và vào khoảng năm 2030, sẽ trình diễn việc phát điện đầu tiên từ nhiệt hạch.

Theo trang web Viện Khoa học Công nghệ Trung Quốc, ngày 27 tháng 6, dự án "Mặt trời nhân tạo" thuộc Viện Khoa học Vật chất ở tỉnh An Huy đã đạt được bước tiến mới, với hai hệ thống từ trường magnet siêu dẫn then chốt của lò nhiệt hạch, magnet trường vòng và cuộn dây trục tâm siêu dẫn nhiệt độ cao, lần lượt hoàn thành nghiên cứu, nghiệm thu và thử nghiệm thông số đầy đủ. Công nghệ lõi đã đạt 100% sản xuất trong nước.

Magnet trường vòng của lò nhiệt hạch đã hoàn thành toàn bộ quy trình kỹ thuật, vượt qua đánh giá tổng thể của nhóm chuyên gia. Magnet này dài 21 mét, rộng 12 mét, cao 3,3 mét, tổng trọng lượng 582 tấn, thể tích gấp 1,3 lần so với magnet TF của ITER (Dự án Thí nghiệm Nhiệt hạch Hạt nhân Quốc tế), năng lượng dự trữ gấp 3 lần, trở thành magnet siêu dẫn lò nhiệt hạch lớn nhất thế giới hiện nay.

Magnet trường vòng là một trong những bộ phận quan trọng nhất của lò nhiệt hạch. Trong quá trình vận hành thiết bị, magnet siêu dẫn tạo ra từ trường mạnh để giữ plasma ở nhiệt độ hàng trăm triệu độ Celsius. Magnet trường vòng chịu trách nhiệm xây dựng từ trường vòng, sử dụng lực Lorentz để ràng buộc plasma, giảm thiểu tổn thất do va chạm của các hạt năng lượng cao với thành buồng chân không. Magnet siêu dẫn phải hoạt động ổn định, đáng tin cậy trong 60 năm dưới điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cực thấp, dòng điện lớn, bức xạ mạnh và ứng suất cao. Magnet trường vòng vận hành với dòng điện 98 kA, tổng năng lượng dự trữ 120 gigajoule. 16 magnet trường vòng tạo ra từ trường 6,5 tesla tại tâm plasma của thiết bị, với từ trường tối đa đạt 14,5 tesla. Dự án này trải qua 6 năm, với các khâu thiết kế, nghiên cứu trước, phát triển, thử nghiệm, và toàn bộ chuỗi sản xuất đã đạt 100% nội địa hóa.

Cùng thời điểm, cuộn dây trục tâm siêu dẫn nhiệt độ cao đã hoàn thành thử nghiệm thông số đầy đủ. Dữ liệu thực tế cho thấy cuộn dây vận hành ổn định với dòng điện 60 kA, năng lượng dự trữ 6,03 megajoule, tốc độ biến thiên từ trường tối đa 5,1 tesla/giây, điện trở mối nối 0,87 nano-ohm. Các chỉ số then chốt và hiệu suất lõi đạt trình độ dẫn đầu thế giới. Toàn bộ quá trình từ vật liệu siêu dẫn, thiết kế cấu trúc đến công nghệ chế tạo đều được nội địa hóa hoàn toàn.

Vai trò then chốt của cuộn dây trục tâm là cảm ứng, điều khiển dòng điện plasma và điều chỉnh hình thái ràng buộc plasma. Cuộn dây này vận hành với dòng điện định mức 46,5 kA, 6 cuộn dây tạo ra từ trường tối đa 19 tesla, tốc độ biến thiên từ trường không thấp hơn 1,5 tesla/giây, điện trở mối nối nhỏ hơn 2 nano-ohm. Việc đáp ứng điều kiện vận hành khắc nghiệt và yêu cầu kỹ thuật cao đòi hỏi sự sáng tạo. Đội ngũ nghiên cứu đã áp dụng thiết kế cấu trúc hỗ trợ phân tán ứng suất và kết hợp giữa magnet nhiệt độ cao và thấp, tập trung vào vật liệu lõi, thiết kế cấu trúc, công nghệ chế tạo và kiểm định thử nghiệm. Họ đã lần lượt vượt qua hơn 10 thách thức kỹ thuật then chốt, bao gồm thiết kế magnet ổn định cao cho lò nhiệt hạch, phát triển dây dẫn siêu dẫn nhiệt độ cao với dòng điện lớn, uốn cong dây dẫn tiết diện lớn bán kính nhỏ, chế tạo mối nối siêu dẫn điện trở siêu thấp, cách điện chịu được nhiệt độ thấp mạnh, và bảo vệ khỏi hiện tượng mất siêu dẫn của magnet nhiệt độ cao, thành công trong việc chế tạo và thử nghiệm đầy đủ magnet lò nhiệt hạch đầu tiên.

Theo CCTV, trong những năm gần đây, "Mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc liên tục rút ngắn thời gian biểu. Tháng 1 năm 2025, thiết bị thí nghiệm tokamak siêu dẫn toàn phần "Đông Phương Siêu Hoàn" đã đạt được plasma 100 triệu độ Celsius ổn định trong 1.066 giây, lập kỷ lục thế giới. Sự đột phá lần này về magnet siêu dẫn đã lấp đầy khoảng trống khó nhất trong chuỗi công nghiệp hóa nhiệt hạch.

Nhiệt hạch kiểm soát được thường được gọi là "bí thuật 50 năm vĩnh cửu", ám chỉ tình trạng "sắp đột phá nhưng chưa thương mại hóa" kéo dài.

Nhà nghiên cứu Tần Kinh Cương từ Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Khoa học Vật chất cho biết: "Mỗi lần báo cáo, người ta đều hỏi chúng tôi: 'Sao lúc nào cũng 50 năm? Đến khi nào mới thực hiện được?' Thật sự, 50 năm rồi lại 50 năm, nhiệt hạch quả là rất khó. Nhưng sau nhiều năm phát triển, chúng tôi đã thấy ánh sáng của thành công. Vì vậy, chúng tôi hy vọng theo đúng mục tiêu đã đề ra, có thể phát điện đầu tiên vào năm 2030."

"Tôi tin chắc rằng không cần phải đợi thêm 50 năm nữa. Trong tương lai, ví dụ như lò mẫu, rồi đến lò thương mại, chúng ta sẽ từng bước tiến tới." Tần Kinh Cương nói thêm.

DỰ BÁO TƯƠNG LAI CỦA "MẶT TRỜI NHÂN TẠO" VÀ TIỀM NĂNG TẠO NĂNG LƯỢNG RẺ, KHỔNG LỒ

1. Tiến triển công nghệ và lộ trình thực tế

Theo thông tin cập nhật đến năm 2026, dự án "Mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc đang trên đà đạt mục tiêu phát điện đầu tiên vào năm 2030, một bước tiến mang tính biểu tượng. Sự hoàn thiện magnet siêu dẫn, đặc biệt là magnet trường vòng và cuộn dây trục tâm, đánh dấu bước đột phá trong việc kiểm soát plasma, yếu tố then chốt để khai thác năng lượng nhiệt hạch. Tuy nhiên, việc "phát điện đầu tiên" chỉ là thử nghiệm nguyên mẫu, chưa phải là hệ thống thương mại.

2. Khả năng tạo năng lượng "rẻ và khổng lồ"

Giai đoạn 2030–2040: Dù thành công trong việc phát điện, chi phí đầu tư cho lò nhiệt hạch vẫn cực kỳ cao (hàng chục tỷ USD). Năng lượng từ nhiệt hạch trong giai đoạn này sẽ chưa rẻ, mà tập trung vào việc chứng minh tính khả thi kỹ thuật và an toàn.

Giai đoạn 2040–2050: Nếu công nghệ được chuẩn hóa và sản xuất hàng loạt, chi phí có thể giảm nhờ học hỏi từ các dự án như ITER và CRAFT (Trung Quốc). Tuy nhiên, năng lượng nhiệt hạch sẽ không "rẻ như than đá hoặc năng lượng mặt trời" do cấu trúc phức tạp và yêu cầu vật liệu đặc biệt (ví dụ: vật liệu chịu được bức xạ neutron).

Sự khác biệt với năng lượng tái tạo: Năng lượng nhiệt hạch có ưu điểm là ổn định, không phụ thuộc vào thời tiết, nhưng không thể cạnh tranh về giá với năng lượng mặt trời và gió trong ngắn hạn. Chỉ khi công nghệ đạt đến mức độ chín muồi (sau 2050), chi phí mới có thể giảm xuống mức cạnh tranh.

3. Thách thức không thể bỏ qua

Vật liệu: Cần phát triển vật liệu chịu được điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ 100 triệu độ, bức xạ neutron) trong hàng thập kỷ.

Kinh tế: Chi phí xây dựng lò nhiệt hạch vẫn cao hơn 2–3 lần so với nhà máy điện hạt nhân truyền thống.

An toàn: Dù ít rủi ro hơn năng lượng phân hạch, việc quản lý plasma và hệ thống từ trường đòi hỏi công nghệ siêu tinh vi.

4. Triển vọng lâu dài

Nếu thành công, "Mặt trời nhân tạo" sẽ mang lại:

Năng lượng sạch, không phát thải CO₂, giải quyết khủng hoảng khí hậu.

Nguồn năng lượng gần như vô tận, với nhiên liệu chính là deuterium (có trong nước biển) và lithium.

An ninh năng lượng cho các quốc gia không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, nó sẽ không "thay thế hoàn toàn" các nguồn năng lượng tái tạo trong vài thập kỷ tới, mà sẽ là bổ sung cho hệ thống năng lượng đa dạng. Sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời, gió, thủy điện và nhiệt hạch mới là chìa khóa cho tương lai bền vững.

Kết luận:

"Mặt trời nhân tạo" của Trung Quốc đang tiến nhanh, nhưng năng lượng nhiệt hạch rẻ và khổng lồ chỉ có thể trở thành hiện thực sau năm 2050. Trong giai đoạn 2030–2040, đây sẽ là công nghệ mang tính biểu tượng, chứng minh khả năng kiểm soát "lò phản ứng Mặt Trời trên Trái Đất", chứ chưa phải là nguồn năng lượng kinh tế. 

Chỉ khi vượt qua được rào cản vật liệu và kinh tế, nhiệt hạch mới thực sự trở thành "nguồn năng lượng của tương lai" — không phải bằng cách "rẻ như than đá", mà bằng cách bền vững và không thể cạn kiệt.