Các nhà nghiên cứu tại Đại học Durham và Trung tâm Năng lượng nhiệt hạch Culham ở Oxfordshire lần đầu tiên kiểm tra lại tính kinh tế của lò phản ứng nhiệt hạch, có tính đến những tiến bộ gần đây trong công nghệ siêu dẫn. Phân tích của họ về việc xây dựng, vận hành và ngừng hoạt động một nhà máy điện nhiệt hạch cho thấy tính khả thi về mặt kinh tế của năng lượng nhiệt hạch so với điện hạt nhân phân hạch truyền thống.

Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Fusion Engineering and Design, dựa trên các kết quả nghiên cứu trước đó cho thấy một nhà máy điện nhiệt hạch có thể sản xuất điện với mức giá tương tự như một nhà máy phân hạch và xác định những lợi thế mới trong sử dụng công nghệ siêu dẫn mới.

GS. Damian Hampshire, thuộc Trung tâm Vật lý vật liệu tại Đại học Durham, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Rõ ràng là chúng tôi phải đưa ra các giả định, nhưng những gì chúng tôi có thể nói là các dự đoán của chúng tôi cho thấy nhiệt hạch sẽ không quá đắt so với phân hạch”.

Những phát hiện này hỗ trợ khả năng rằng trong vòng một hoặc hai thế hệ, các lò phản ứng nhiệt hạch có thể đưa đến một nguồn cung cấp năng lượng gần như không giới hạn mà không góp phần vào ấm lên toàn cầu hay sản xuất ra các sản phẩm độc hại ở một quy mô đáng kể.

Lò phản ứng nhiệt hạch tạo ra điện bằng cách nung nóng plasma lên khoảng 100 triệu độ C để các nguyên tử hydro hợp lại với nhau, giải phóng năng lượng. Điều này khác với các lò phản ứng phân hạch hoạt động bằng cách tách các nguyên tử ở nhiệt độ thấp hơn nhiều.

Lợi thế của các lò phản ứng nhiệt hạch so với các lò phản ứng phân hạch hiện nay là chúng hầu như không tạo ra chất thải phóng xạ. Lò phản ứng nhiệt hạch an toàn hơn do chất phóng xạ nồng độ cao có khả năng không bị rò rỉ ra môi trường, có nghĩa là không thể có các thảm họa như Chernobyl hay Fukushima bởi đơn giản là plasma tàn lụi dần nếu nó thoát ra.

Năng lượng nhiệt hạch cũng an toàn hơn về mặt chính trị vì một lò phản ứng sẽ không sản xuất ra các sản phẩm có thể phổ biến vũ khí hạt nhân. Nhiên liệu của nó là đơ-tê-ri, hoặc nước nặng, được chiết xuất từ nước biển và triti, được tạo ra trong lò phản ứng, vì vậy cũng không có vấn đề với an ninh cung ứng.

Một lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm, Lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế, sẽ hoạt động trong khoảng 10 năm nữa ở miền Nam nước Pháp. Mục đích của nó là để chứng minh tính khả thi về mặt khoa học và công nghệ của năng lượng nhiệt hạch.

GS. Hampshire cho biết ông hy vọng rằng việc phân tích này sẽ giúp thuyết phục các nhà hoạch định chính sách và khu vực tư nhân đầu tư nhiều hơn vào năng lượng nhiệt hạch.

“Nhiên liệu phân hạch, nhiệt hạch hay hóa thạch là những lựa chọn thực tế duy nhất cho các nguồn năng lượng phụ tải nền, quy mô lớn và đáng tin cậy. Việc tính toán chi phí của một lò phản ứng nhiệt hạch là phức tạp, do những dao động trong chi phí nguyên liệu và tỷ giá hối đoái. Tuy nhiên, công trình nghiên cứu này là một bước tiến lớn theo đúng hướng”, ông nói.

“Chúng ta đã biết về khả năng của các lò phản ứng nhiệt hạch trong nhiều năm nhưng nhiều người đã không tin rằng chúng có thể được xây dựng bởi những thách thức công nghệ phải được khắc phục và các chi phí không chắc chắn. Trong khi vẫn còn một số thách thức công nghệ cần vượt qua chúng tôi đã đưa ra một luận cứ mạnh mẽ, được hỗ trợ bởi các dữ liệu sẵn có tốt nhất, rằng các nhà máy điện nhiệt hạch có thể sớm khả thi về mặt kinh tế. Chúng tôi hy vọng điều này sẽ kích hoạt sự đầu tư để vượt qua các thách thức công nghệ và tăng tốc quá trình lập kế hoạch cho một thế giới sử dụng năng lượng nhiệt hạch”.

Báo cáo, được ủy quyền bởi Chương trình Năng lượng của Hội đồng nghiên cứu Anh, tập trung vào những tiến bộ gần đây trong các chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Những vật liệu này có thể được sử dụng để chế tạo các thanh nam châm mạnh giữ cho plasma nóng ở bên trong thiết bị tổng hợp nhiệt hạch, tại trung tâm của một lò phản ứng nhiệt hạch.

Với công nghệ tiên tiến này, các nam châm siêu dẫn có thể được chế tạo theo các cấu phần nhỏ chứ không phải liền khổi. Điều này có nghĩa là việc bảo trì, vốn tốn kém trong môi trường phóng xạ, sẽ rẻ hơn nhiều do các phần riêng lẻ của nam châm có thể được rút ra để sửa chữa hoặc thay thế, chứ không phải là toàn bộ thiết bị.

Trong khi phân tích này xem xét các chi phí xây dựng, vận hành và ngừng hoạt động một nhà máy điện nhiệt hạch, nó không tính đến các chi phí cho việc xử lý chất thải phóng xạ của nhà máy phân hạch. Đối với một nhà máy nhiệt hạch, chất thải phóng xạ duy nhất sẽ là thiết bị nhiệt hạch hạt nhân, khi ngừng hoạt động, sẽ trở thành nguồn phóng xạ nhẹ trong suốt thời gian tồn tại của nó.