Phát triển năng lượng sạch đã trở thành một trong những vấn đề quan trọng nhất của thế kỷ 21 nhằm ứng phó với vấn đề khí hậu toàn cầu và giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng.
Đồng thời, với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo và công nghệ truyền thông, con người phải đối mặt với việc xử lý dữ liệu nhiều hơn và nhu cầu về điện dự kiến sẽ tăng cao trong những năm tới. Với khả năng của công nghệ nhiệt hạch trong việc tạo ra điện trên quy mô lớn, ổn định và ổn định, nhu cầu của con người về năng lượng nhiệt hạch đang tăng lên nhanh chóng.
Hiệp hội Công nghiệp Nhiệt hạch báo cáo rằng tính đến tháng 7 năm 2023, 43 công ty trên toàn thế giới đang nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân, thu hút tổng vốn đầu tư là 6,2 tỷ USD, tăng 1,4 tỷ USD so với năm 2022.1
Nhật Bản đã công bố chiến lược quốc gia đầu tiên về năng lượng nhiệt hạch vào tháng 4 năm 2024, cho thấy mục tiêu thương mại hóa công nghệ nhiệt hạch vào khoảng năm 2050 và hỗ trợ các công ty khởi nghiệp cũng như các doanh nghiệp khác tham gia vào lĩnh vực này.
Hoa Kỳ và Vương quốc Anh cũng đã phát triển các chiến lược hợp nhất quốc gia để tiếp cận các công nghệ quan trọng. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã đi đầu trong việc cung cấp trợ cấp cho các công ty có liên quan và thúc đẩy quan hệ đối tác nghiên cứu công-tư.
Vào tháng 11 năm 2022, công ty khởi nghiệp nhiệt hạch Blue Laser Fusion (BLF) của Hoa Kỳ được thành lập. Công ty có trụ sở chính tại California và được lãnh đạo bởi Shuji Nakamura, giáo sư tại Đại học California, Santa Barbara, người đã đoạt giải Nobel Vật lý năm 2014.
Thay vì sử dụng phương pháp giam cầm từ tính, một công nghệ truyền thống hoàn thiện hơn cho các phản ứng nhiệt hạch, BLF đã đi theo một con đường hoàn toàn khác.
Công ty đã phát triển một công nghệ laser công suất cao mới cho phản ứng tổng hợp có ưu điểm là cho phép tạo ra năng lượng sạch với tốc độ lặp lại cao và công suất cao.
Vậy con đường phát triển năng lượng nhiệt hạch của BLF có gì độc đáo?
Cho đến gần đây, những nỗ lực thương mại hóa phản ứng tổng hợp đã tập trung vào một phương pháp thay thế gọi là giam cầm từ tính. Trong quá trình này, nhiên liệu được làm nóng liên tục đến 100 triệu độ C trở lên cho đến khi chuyển thành plasma, sau đó được giữ lại bằng từ trường.
Trong hai năm qua, nhiều công ty đã bắt đầu nghiên cứu phản ứng tổng hợp laser kể từ khi Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở Hoa Kỳ tạo ra thành công công suất năng lượng ròng bằng phương pháp laser.
BLF đang sử dụng phản ứng tổng hợp laser làm công nghệ để hiện thực hóa phản ứng tổng hợp hạt nhân đầu tiên trên thế giới để sản xuất năng lượng lưới.
Quy trình của công ty bao gồm một lò phản ứng nhiệt hạch giam cầm quán tính được tích hợp với tia laser xung công suất cao mới. Lò phản ứng, là trái tim của hệ thống nhiệt hạch sản xuất, sử dụng tia laser năng lượng xung độc quyền với tần số lặp lại lên đến 10Hz.
Theo phương pháp của công ty, "ánh sáng laser được phản chiếu bởi các gương đối diện trong buồng chân không, giúp khuếch đại ánh sáng", theo trang web chính thức của BLF. Kỹ thuật này được sử dụng trong các máy dò sóng hấp dẫn để phát hiện những biến dạng nhỏ trong không gian.
Shuji Nakamura nói với báo chí: "Đây là phương pháp chưa từng có trên thế giới và ưu điểm của việc sử dụng chân không là không tạo ra nhiệt".
Ngoài ra, BLF có kế hoạch sử dụng nhiên liệu hydro boron an toàn có tên HB11 để vận hành bền vững và thân thiện với môi trường.
"HB11 là nhiên liệu hoàn hảo cho phản ứng tổng hợp, tạo ra heli an toàn. Nó không chứa neutron hoặc triti có hại, không chứa chất phóng xạ và là khoáng chất dồi dào tự nhiên so với công nghệ nhiệt hạch thông thường." Hiroaki Ohta, giám đốc công nghệ của BLF, nói với báo chí.
Do đó, có vẻ như BLF dự kiến sẽ sử dụng phản ứng tổng hợp laser trong tương lai để cung cấp lượng năng lượng sạch khổng lồ cho lưới điện dân dụng.
Theo thông tin công khai, họ đang nỗ lực giải quyết vấn đề không thể khai thác năng lượng bền vững từ phản ứng tổng hợp đốt cháy bằng laser và đã nộp hơn 200 bằng sáng chế.
BLF thành lập công ty con tại Nhật Bản vào tháng 2 năm 2024 để hợp tác với các tổ chức nghiên cứu như Đại học Osaka ở Nhật Bản và các công ty khác.
Công ty đã huy động được tổng cộng 25 triệu USD trong vòng tài trợ đầu tiên từ hai công ty đầu tư mạo hiểm hàng đầu của Nhật Bản: Tập đoàn JAFCO và Tập đoàn SPARX.
Gần đây hơn, BLF đã nhận được khoản đầu tư hàng triệu đô la từ Tập đoàn ITOCHU và Softbank. Hai công ty nổi tiếng này là nhà đầu tư chiến lược đầu tiên từ khu vực tư nhân Nhật Bản vào BLF, nhằm mục đích hiện thực hóa khả năng thương mại của công nghệ vào khoảng năm 2030.
Với sự thành công của vòng hạt giống, BLF sẽ mở rộng hoạt động R&D tại khu vực Santa Barbara của Hoa Kỳ và Tokyo để phát triển nguyên mẫu lò phản ứng thương mại.
Công ty đang chi khoảng 400 triệu yên (khoảng 19,3 triệu Rs dựa trên tỷ giá hối đoái theo thời gian thực) để thiết lập các thiết bị cần thiết tại Đại học Osaka nhằm bắt đầu các thử nghiệm ban đầu vào cuối năm 2024.
BLF có kế hoạch hoàn thành nguyên mẫu đầu tiên vào năm 2025 và trình diễn lò phản ứng nhiệt hạch khả thi về mặt thương mại vào năm 2030.
Các quốc gia như Hoa Kỳ và Nhật Bản đã biến phản ứng tổng hợp hạt nhân thành công nghệ then chốt trong chiến lược năng lượng của họ và sự tham gia của người đoạt giải Nobel này vào lĩnh vực phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng như sự hỗ trợ nguồn tài trợ đáng kể đang giúp thúc đẩy lĩnh vực hạt nhân.
