Trong hai năm gần đây nghiên cứu nhiệt hạch đã bước ra khỏi giai đoạn thuần túy khám phá để trở thành chủ đề mang tính chiến lược trong quy hoạch năng lượng của nhiều quốc gia. 

Báo cáo Triển vọng nhiệt hạch thế giới 2025 của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) công bố tháng 10 cho biết gần 40 quốc gia hiện duy trì chương trình nhiệt hạch với hơn 160 thiết bị đang vận hành, xây dựng hoặc được lên kế hoạch. Đầu tư tư nhân vào lĩnh vực này đã vượt 10 tỉ USD.

Cú bắt tay của 10 quốc gia

Viện Vật lý Plasma thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc mới đây đã khởi động Chương trình khoa học quốc tế về plasma cháy tại TP Hợp Phì (tỉnh An Huy, Trung Quốc) và giới thiệu Kế hoạch nghiên cứu cho thiết bị tokamak siêu dẫn thí nghiệm plasma cháy (BEST). 

Theo Tân Hoa xã ngày 24-11, chương trình mở quyền tiếp cận nhiều nền tảng nghiên cứu chủ chốt cho các nhà khoa học nước ngoài, đồng thời đi kèm Tuyên bố Hợp Phì - văn kiện kêu gọi khoa học mở và mở rộng hợp tác trong nghiên cứu nhiệt hạch.

Ông Gianfranco Federici, Giám đốc Chương trình EUROfusion (một liên minh nghiên cứu của châu Âu nhằm phát triển năng lượng nhiệt hạch như một nguồn năng lượng sạch và bền vững cho tương lai), đánh giá việc hơn 10 quốc gia, trong đó có Pháp, Anh và Đức cùng ký kết là "một minh chứng cho nỗ lực vượt qua khác biệt và xung đột để cùng hướng tới mục tiêu chung về năng lượng sạch cho nhân loại".

BEST được xây dựng để chứng minh khả năng đốt cháy plasma deuterium-tritium (D-T), với mục tiêu tạo ra công suất nhiệt hạch 20 - 200MW và hướng tới lợi năng ròng khi hoàn tất vào cuối năm 2027. 

Giám đốc Viện Vật lý Plasma Tống Vân Đào ví plasma cháy như "một ngọn lửa tự nuôi mình" - trạng thái mà phần lớn năng lượng duy trì plasma được chính phản ứng nhiệt hạch bên trong sinh ra thay vì bơm từ bên ngoài.

Theo IAEA, việc xây dựng hệ thống này giúp Trung Quốc tăng mức đóng góp về công nghệ, dữ liệu và nhân lực cho nỗ lực đổi mới nhiệt hạch toàn cầu, đồng thời phù hợp với chiến lược đạt đỉnh phát thải trước năm 2030 và trung hòa carbon vào năm 2060.

Trong khi đó, ở phương Tây, trọng tâm đang chuyển sang phát triển nhà máy thí điểm chuẩn bị cho giai đoạn thương mại hóa. Tại Mỹ, Commonwealth Fusion Systems (CFS) - doanh nghiệp tách ra từ Viện Công nghệ Massachusetts - đang vận hành thiết bị SPARC để kiểm chứng khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ.

Dựa trên kết quả của SPARC, CFS cùng chính quyền bang Virginia và Tập đoàn Dominion Energy đã lên kế hoạch cho ARC - mô hình nhà máy nhiệt hạch 400MW có thể nối lưới vào đầu những năm 2030. 

Cơ quan Năng lượng nguyên tử Anh (UKAEA) cũng theo đuổi dự án STEP - nhà máy nhiệt hạch thử nghiệm dự kiến vận hành vào thập niên 2040.

Tác động kinh tế tiềm năng

Các mô phỏng kinh tế cho thấy nếu công nghệ nhiệt hạch đạt ngưỡng thương mại, tác động của nó đối với chi phí năng lượng có thể rất đáng kể. Một phân tích của Diễn đàn Kinh tế thế giới (WEF) cho biết nếu lưới điện khu vực New England có thêm điện nhiệt hạch có thể điều chỉnh công suất theo nhu cầu, tổng chi phí vận hành hệ thống đến năm 2050 có thể giảm khoảng 7%, tương đương 36 tỉ USD mỗi năm. Khi mở rộng cho toàn nước Mỹ, mức tiết kiệm hằng năm có thể vượt 100 tỉ USD.

Trong kịch bản lạc quan, WEF cho biết nếu nhiệt hạch đạt giai đoạn thương mại, đóng góp của nguồn điện này có thể giúp GDP toàn cầu tăng thêm 68.000 - 175.000 tỉ USD. Lợi ích dự báo đặc biệt rõ ở Nam Á và châu Phi, nơi nhu cầu điện được dự đoán tăng gấp nhiều lần vào cuối thế kỷ.

Điều này cho thấy nhiệt hạch có thể trở thành nền tảng năng lượng để xử lý các ngành khó giảm phát thải như thép, xi măng, hóa chất, vận tải biển và hàng không - những lĩnh vực đòi hỏi nguồn điện và nhiệt sạch công suất lớn mà năng lượng tái tạo không thể đáp ứng hoàn toàn.

Trung Quốc vượt Mỹ về nghiên cứu khoa học, AI

Trung Quốc chính thức vượt Mỹ về số lượng công bố khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực y khoa và nhiều ngành khoa học mũi nhọn khác.