"Thành công lớn". Bất chấp lệnh trừng phạt, Nga tham gia chế tạo lò phản ứng nhiệt hạch ở châu Âu
© Sputnik / Alexander Galperin
/ Đăng ký
Nga sẽ cung cấp cho Pháp thiết bị cho Lò phản ứng hạt nhân thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER), lò đang được tạo ra với sự tham gia của các cường quốc công nghệ hàng đầu. Trong tình hình quốc tế hiện nay, sự kiện này có tầm quan trọng rất lớn.
Di sản của Gorbachev và Reagan
Giới khoa học thế giới hy vọng rằng, lò phản ứng đang được xây dựng ở Pháp sẽ là lò phản ứng nhiệt hạch đầu tiên có khả năng cung cấp nguồn năng lượng điện khổng lồ nếu mọi vẫn đề diễn ra theo đúng kế hoạch.
Nga là một trong những nước sáng lập dự án vào những năm 1970. Vào năm 1985, dự án này đã nhận được sự ủng hộ của Tổng Bí thư Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô Mikhail Gorbachev, Tổng thống Mỹ Ronald Reagan và Tổng thống Pháp François Mitterrand.
Vào năm 2013, khu liên hợp bắt đầu được xây dựng sau nhiều năm phát triển, và bản thân lò phản ứng nhiệt hạch bắt đầu được xây dựng vào năm 2020.
Ngày nay, Nga đóng góp 9% chi phí xây dựng. Các thành viên khác của hiệp định ITER là Liên minh Châu Âu (cùng với Anh và Thụy Sĩ), Hoa Kỳ, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản và Hàn Quốc. Kazakhstan, Australia, Canada và Thái Lan cũng hỗ trợ dự án.
“Bó hoa gồm các công nghệ tiên tiến”
Các nhà máy điện hạt nhân cung cấp năng lượng thông qua phản ứng dây chuyền phân hạch. Nhưng, khả năng của quá trình này là rất hạn chế, ngoài ra phản ứng phân hạch là một quá trình không an toàn. Một giải pháp thay thế có thể là phản ứng nhiệt hạch, tương tự như những gì diễn ra bên trong các ngôi sao. Nếu phản ứng nhiệt hạch có thể được tái tạo trong các điều kiện của Trái đất, nhân loại sẽ nhận được nguồn năng lượng dồi dào, hơn nữa, loại trừ tái diễn thảm họa Chernobyl.
25 Tháng Mười 2022, 09:46
Trong mặt trời, phản ứng nhiệt hạch xảy ra bởi áp suất lớn trong lõi Mặt Trời gây ra bởi trọng lực. Trong điều kiện Trái đất không thể tạo ra lực hấp dẫn mạnh như các ngôi sao. Do đó, để đạt được hiệu ứng tương tự, cần phải đun nóng vật liệu được sử dụng đến hàng trăm triệu độ. Tuy nhiên, không có vật liệu nào có thể chịu được nhiệt độ như vậy. Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học Liên Xô đã phát minh ra Tokamak - buồng chân không hình chiếc bánh rán (hình xuyến) sử dụng trường điện từ cực mạnh để duy trì và giam giữ plasma siêu nóng được tạo ra bởi hỗn hợp nhiên liệu deuterium-triti - ở nhiệt độ từ 150 đến 300 triệu độ C.
Lò phản ứng ITER sử dụng hiệu ứng này với sự trợ giúp của sáu cuộn dây trường cực và cuộn dây trường hình xuyến hình chữ D. Cuộn dây dưới cùng của trường poloidal được sản xuất tại Trung Quốc, bốn cuộn dây nữa được sản xuất tại Châu Âu. Cuộn dây trên cùng (PF-1) được sản xuất tại Nga. Theo kế hoạch, cuộn dây nay phải được gửi từ St.Petersburg đến Marseille vào ngày 1 tháng 11.
"Để nhiệm vụ chế tạo cuộn dây này trở nên khả thi, các chuyên gia Nga phải phát triển rất nhiều công nghệ mới. Ví dụ, trước khi có dự án ITER, không có ngành công nghiệp siêu dẫn nào ở Nga", - ông Anatoly Krasilnikov, Giám đốc của Viện “Trung tâm Dự án ITER” thuộc Rosatom, giải thích.
Các công việc chế tạo cuộn dây PF-1 đã bắt đầu vào năm 2008. Ở giai đoạn đầu tiên, các doanh nghiệp trong nước đã thiết lập sự hợp tác để sản xuất chất siêu dẫn - vật liệu có điện trở bằng 0 khi nhiệt độ giảm mạnh. Nhà máy Cơ khí Chepetsk ở Glazov (Udmurtia) đã khởi động việc sản xuất các vật liệu siêu bán dẫn bằng Niobium-3 Tin (Nb3Sn) và Niobium -Titan (Nb-Ti).
Niobi-titan đã được sử dụng để chế tạo cuộn dây PF-1. Nb-Ti có đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ khoảng 4 độ Kelvin (âm 269,15 độ C).
Một nhóm các nhà khoa học của Viện nghiên cứu các thiết bị điện vật lý Nga mang tên Efremov và Nhà máy Đóng tàu Sredne-Nevsky đã trực tiếp tham gia sản xuất cuộn dây.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển và áp dụng các công nghệ mới để sản xuất cái gọi là “bánh quy cuộn” và vỏ cách điện cho từng loại bánh quy. Sau đó, PF-1 được lặp ráp từ tám chiếc bánh quy này. Đường kính của cuộn dây là chín mét, trọng lượng - 200 tấn. Cuối cùng, chiếc cuộn dây khổng lồ đã được tẩm một hợp chất để đảm bảo cách nhiệt của toàn bộ vật thể.
"Đây là một thành công lớn, bởi vì ngay từ đầu chúng tôi tạo ra được lớp cách điện đáng tin cậy. Các đồng nghiệp Trung Quốc đã phải thực hiện hơn 50 thử nghiệm với lớp vỏ như vậy, phải tháo rời cuộn dây, loại bỏ lớp cách điện và sau đó lắp ráp lại. Họ đã mất một năm, đầu tư rất nhiều tiền vào dự án. Chúng tôi ngay lập tức tạo ra lớp vỏ chất lượng cao và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của tổ chức quốc tế ITER", - ông Anatoly Krasilnikov cho biết.
Các nhà khoa học Nga lên kế hoạch sử dụng các công nghệ được phát triển cho ITER cho các dự án trong nước. Ví dụ, các cuộn dây siêu dẫn có thể được sử dụng trong việc xây dựng một Tokamak trong nước, trong các dự án khoa học khác, cũng như để sản xuất máy chụp cắt lớp nội địa.
Theo chuyên gia Krasilnikov, nếu Nga không đạt được thành công, việc tạo ra cuộn dây tương tự ở một quốc gia khác sẽ khiến kế hoạch khởi động lò phản ứng nhiệt hạch phải hoãn ít nhất từ ba đến bốn năm.
"Cuộc sống là không dễ dàng"
Nga đang thực hiện các cam kết của mình đối với dự án quốc tế, bất chấp các lệnh trừng phạt cứng rắn. Dự án ITER đã được Liên minh Châu Âu rút khỏi danh sách trừng phạt, nhưng, khó khăn vẫn nảy sinh. Trước hết là công tác hậu cần. Ví dụ, cuộn dây PF-1 sẽ được vận chuyển đến Marseille bằng đường biển. Nhưng, do lệnh cấm tàu biển Nga vào các cảng của châu Âu, phía Nga phải thuê một con tàu mang cờ quốc tịch của một nước thứ ba để vận chuyển một thiết bị rất quan trọng.
Có cả những vấn đề khác. Ví dụ, với việc vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ, với việc chuyển tiền, hoặc đi công tác châu Âu - nhân viên Nga phải đi cùng thiết bị. Tuy nhiên, cho đến nay, các chuyên gia Nga vẫn có thể tìm ra lối thoát trong những tình huống phức tạp do các lệnh trừng phạt gây ra.
"Trong từng trường hợp cụ thể, tổ chức quốc tế can thiệp, giải thích với các cơ quan chính phủ của các quốc gia khác nhau hoặc với các doanh nghiệp thương mại rằng, dự án này nằm ngoài danh sách trừng phạt. Nhìn chung, cuộc sống là không dễ dàng. Nhưng, nhờ đó nó còn thú vị hơn, vẫn có những niềm vui nhỏ trong cuộc sống", - ông Anatoly Krasilnikov nói.
Tổng cộng, Nga phải chuyển giao 25 hệ thống cho dự án ITER. Đến nay, ba hệ thống trong số đó đã được lắp đặt hoàn chỉnh - chất siêu dẫn niobi-3 tin và niobi-titan, cũng như cuộn dây PF-1. Trong số những hệ thống còn lại thì khoảng 40% là các hệ thống thuộc cái gọi là “bức tường thứ nhất” (bảo vệ hệ thống bên trong của lò phản ứng khỏi các dòng nhiệt), 100% cụm trung tâm bộ phân kỳ (hệ thống này tiếp xúc trực tiếp với plasma và bảo vệ các thành phần ITER khỏi thông lượng nhiệt và tiểu thể), chín hệ thống chẩn đoán, con quay hồi chuyển (nguồn bức xạ vi sóng mạnh cung cấp nhiệt năng plasma và tạo ra dòng điện).
Tổ chức quốc tế quản lý “dự án năng lượng vĩ đại cho thế kỷ XXI” dự kiến sẽ nhận được plasma đầu tiên vào năm 2025.
