|
|
| Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã đạt được phản ứng hạt nhân có kiểm soát giữa hydro và lithium trong một thiết bị nhỏ gọn. Phản ứng hạt nhân lặp lại đã được quan sát trong một thử nghiệm kéo dài 30 phút. Ảnh: SCMP. |
Một khẩu súng sử dụng kỹ thuật điện từ để tạo ra “đèn pin nguyên tử” có thể phát hiện các vết nứt trên cánh máy bay và dò tìm chất nổ, vừa được các nhà nghiên cứu tại trung tâm công nghiệp-quân sự tây bắc Trung Quốc phát triển.
Lần đầu tiên, các nhà khoa học tại đây đã đạt được phản ứng hạt nhân có kiểm soát giữa hydro và lithium trong một thiết bị nhỏ gọn. Thành tựu này đánh dấu bước đột phá quan trọng trong công nghệ tạo neutron – với tiềm năng ứng dụng lớn trong nghiên cứu khoa học, công nghiệp và quốc phòng.
Không giống như các thiết bị trước đây phải sử dụng máy gia tốc cỡ lớn, khẩu súng hạt nhân di động nhưng mạnh mẽ này tận dụng một kỹ thuật điện từ hoàn toàn mới để bắn proton hydro vào nguyên tử lithium, tạo ra phản ứng nhiệt hạch với hiệu suất chưa từng có. Thiết bị tạo ra một chùm neutron kích cỡ bằng đầu móng tay, có thể phát xạ 10 tỷ neutron nhanh mỗi giây.
Mỗi neutron mang theo năng lượng lên tới 3 triệu electron-volt – tương đương các hạt phát ra trong vụ nổ bom nguyên tử.
Neutron là các hạt siêu nhỏ bên trong nguyên tử, không mang điện tích. Tính trung hòa này cho phép chúng xuyên qua vật liệu như một loại “đèn pin nguyên tử”. Khi tập trung thành chùm, chúng trở thành một công cụ mạnh mẽ gọi là nguồn neutron – có thể nhìn xuyên virus, phát hiện vết nứt trong cánh máy bay hay cầu, tiêu diệt khối u sâu bên trong cơ thể hoặc dò tìm chất nổ trong hàng hóa.
Neutron cũng có thể được sử dụng làm vũ khí, như bom neutron "sạch" được phát triển trong thời Chiến tranh Lạnh, có khả năng tiêu diệt sinh lực nhưng ít gây hư hại công trình.
Tuy nhiên, việc chế tạo vũ khí năng lượng định hướng sử dụng chùm neutron vẫn thuộc lĩnh vực khoa học viễn tưởng do yêu cầu năng lượng cực lớn và tầm sát thương hạn chế. Không có bằng chứng cho thấy khẩu súng hydrogen–lithium mới này có thể lập tức được sử dụng như một vũ khí.
Trong khi các hệ thống hiện tại sử dụng máy gia tốc cỡ phòng, thiết bị mới chỉ có kích thước tương đương một bình chữa cháy và chỉ cần nguồn điện một chiều 10 watt. Khi kích hoạt, một búa cơ học đập vào mảng gốm áp điện – vật liệu có khả năng chuyển hóa năng lượng cơ học thành điện và ngược lại – tạo ra xung điện lên tới một triệu volt chỉ trong vài nano-giây.
Nguồn điện này được truyền đến một lò phản ứng hạt nhân có kích cỡ chỉ bằng một tách trà, nơi chứa đầy khí hydro.
Tại lõi của lò phản ứng, điện trường tạo ra một "lồng điện từ" quay nhanh, buộc plasma siêu nóng co lại thành hình cầu hoàn hảo. Bên trong hình cầu này, các proton tách từ hydro bị gia tốc mạnh mẽ và bắn vào một cathode phủ lithium.
Một kỹ thuật đặc biệt mang tên "cộng hưởng phân cực" được dùng để điều khiển các proton, giúp tăng xác suất xảy ra phản ứng hạt nhân lên gấp một triệu lần so với các phương pháp truyền thống.
Dưới điều kiện cực đoan này, nguyên tử lithium và hydro hợp nhất, tạo thành các nguyên tố nặng hơn như beryllium và boron, đồng thời giải phóng một lượng lớn năng lượng dưới dạng neutron nhanh.
Thông thường, các thiết bị nhiệt hạch sử dụng deuterium – một đồng vị của hydro – làm nhiên liệu. Chúng rất lớn, phức tạp và đòi hỏi nguồn năng lượng lớn để khởi động.
“Điểm đặc biệt nhất của phản ứng này là nó chỉ sử dụng những vật liệu phổ thông: lithium và hydro thông thường”, nhóm nghiên cứu do kỹ sư trưởng Yuan Jun thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Điều khiển Hiện đại Tây An – một tổ chức nghiên cứu quốc phòng tại tỉnh Thiểm Tây – viết trong bài công bố.
Hydro và lithium không chỉ là hai nguyên tố nổi bật trong cuộc cách mạng năng lượng xanh, mà còn là những nguyên liệu lý tưởng cho phản ứng nhiệt hạch.