Bước đột phá trong phản ứng nhiệt hạch – Hướng tới nguồn năng lượng vô
Bước đột phá trong phản ứng nhiệt hạch – Hướng tới nguồn năng lượng vô tận
[1] Trong nhiều thập kỷ, phản ứng nhiệt hạch (nuclear fusion) – quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và các vì sao – đã được coi là "chén thánh" của năng lượng sạch. Khác với phản ứng phân hạch (nuclear fission) trong các nhà máy điện hạt nhân hiện nay vốn sinh ra chất thải phóng xạ nguy hiểm, phản ứng nhiệt hạch tạo ra năng lượng bằng cách ép các hạt nhân nguyên tử nhẹ kết hợp lại với nhau, không thải ra carbon và tạo ra rất ít phóng xạ tồn dư. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của công nghệ này là tạo ra mức năng lượng đầu ra lớn hơn năng lượng đầu vào dùng để kích hoạt phản ứng, trạng thái này được gọi là "đánh lửa" (ignition).
[2] Vào ngày 5 tháng 12 năm 2022, tại Cơ sở Đánh lửa Quốc gia (NIF) thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (Hoa Kỳ), các nhà khoa học đã lần đầu tiên trong lịch sử đạt được trạng thái đánh lửa này thông qua phương pháp "Giam hãm bằng quán tính" (Inertial Confinement Fusion - ICF). Thí nghiệm sử dụng hệ thống laser lớn nhất thế giới gồm 192 chùm tia cực mạnh, tập trung đồng loạt vào một mục tiêu siêu nhỏ.
[3] Mục tiêu của thí nghiệm là một viên nang hình cầu chứa nhiên liệu nhiệt hạch gồm hai đồng vị của Hydro là Deuterium (D) và Tritium (T). Viên nang này được đặt bên trong một buồng chứa hình trụ làm bằng vàng gọi là "hohlraum". Cơ chế hoạt động diễn ra như sau: 192 chùm tia laser không bắn trực tiếp vào viên nhiên liệu, mà bắn vào vách trong của hohlraum. Năng lượng từ laser nung nóng hohlraum, khiến nó phát ra một lượng lớn tia X cường độ cao.
[4] Bức xạ tia X này sau đó "tắm" lên viên nang nhiên liệu ở trung tâm, làm lớp vỏ ngoài của nó bốc hơi và nổ tung ra ngoài với tốc độ cao. Theo định luật III Newton, lực phản lực từ vụ nổ này tạo ra một áp suất khổng lồ nén nhiên liệu D-T vào bên trong (implosion), khiến mật độ và nhiệt độ tại tâm viên nang tăng vọt lên hàng trăm triệu độ C, đủ điều kiện để các hạt nhân D và T vượt qua lực đẩy tĩnh điện và hợp nhất thành hạt nhân Helium, giải phóng neutron năng lượng cao.
[5] Kết quả đo đạc chính thức được công bố trên tạp chí Physical Review Letters cho thấy: Hệ thống laser đã cung cấp một năng lượng đầu vào là 2,05 MJ (megajoules) tới mục tiêu. Phản ứng nhiệt hạch sau đó đã giải phóng ra năng lượng nhiệt là $\sim$3,1 MJ. Điều này tương ứng với hệ số thu năng lượng (Target Gain) là $G \approx 1.51$, vượt qua mốc $G > 1$ (điểm hòa vốn khoa học) lần đầu tiên trong lịch sử nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát.
[6] Mặc dù đây là một thành tựu vật lý vĩ đại, việc ứng dụng vào thương mại vẫn còn xa. Con số 2,05 MJ chỉ là năng lượng của chùm tia laser bắn vào mục tiêu; để tạo ra chùm tia đó, hệ thống điện lưới đã phải tiêu tốn khoảng 300 MJ điện năng do hiệu suất chuyển đổi của laser hiện tại còn thấp. Do đó, xét trên tổng thể hệ thống (wall-plug efficiency), quá trình này vẫn lỗ năng lượng. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tăng tần suất bắn laser và cải thiện hiệu suất của các nguồn phát laser diode.
(Nguồn tham khảo: Abu-Shawareb, H., et al. (The Indirect Drive ICF Collaboration). (2024). "Achievement of Target Gain Larger than Unity in an Inertial Fusion Experiment". Physical Review Letters, 132, 065102, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.065102)
Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 dưới đây:
Theo đoạn [5] và [6], thí nghiệm đạt được trạng thái "hòa vốn khoa học" ($G > 1$) đồng nghĩa với việc nó đã tạo ra lợi nhuận năng lượng thực tế khi tính cả lượng điện năng tiêu thụ từ lưới điện. Đúng hay sai?
Đáp án đúng là: A
Phân biệt khái niệm (Concept Distinction) giữa "Gain" và "Wall-plug efficiency".
Đáp án cần chọn là: A
Theo đoạn [3], trong phương pháp Giam hãm bằng quán tính (ICF), các chùm tia laser được lập trình để bắn trực tiếp vào bề mặt viên nang nhiên liệu nhằm nung nóng nó nhanh nhất có thể. Đúng hay sai?
Đáp án đúng là: A
Đọc hiểu chi tiết (Detail Scanning) đoạn [3].
Đáp án cần chọn là: A
Kéo thả các cụm từ vào vị trí phù hợp:
Kết quả thí nghiệm cho thấy năng lượng đầu ra đạt , cao hơn mức do laser cung cấp, giúp đạt được . Tuy nhiên, bài toán thương mại vẫn chưa được giải quyết do của hệ thống laser hiện tại.
Đáp án đúng là: năng lượng nhiệt cỡ 3.1 MJ; năng lượng đầu vào 2.05 MJ; điểm hòa vốn khoa học; hiệu suất chuyển đổi thấp
Điền khuyết dựa trên logic văn bản đoạn [5] và [6].
Đáp án cần chọn là: năng lượng nhiệt cỡ 3.1 MJ; năng lượng đầu vào 2.05 MJ; điểm hòa vốn khoa học; hiệu suất chuyển đổi thấp
Dựa vào đoạn [1], ưu điểm lớn nhất của phản ứng nhiệt hạch so với phản ứng phân hạch đang sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân hiện nay là gì?
Đáp án đúng là: C
Tìm thông tin so sánh trong đoạn [1].
Đáp án cần chọn là: C
Theo đoạn [4], lực trực tiếp gây ra sự nén (implosion) cực mạnh lên nhiên liệu Deuterium-Tritium bên trong viên nang là do đâu?
Đáp án đúng là: B
Phân tích nguyên nhân - kết quả (Cause-Effect) trong đoạn [4].
Đáp án cần chọn là: B
Điền từ thích hợp vào chỗ trống dựa theo đoạn [1]: "Trạng thái [__________] là thuật ngữ dùng để chỉ thời điểm năng lượng nhiệt hạch sinh ra lớn hơn năng lượng kích hoạt đầu vào, đánh dấu bước ngoặt quan trọng của công nghệ này." (Đáp án điền 2 từ)
Đáp án đúng là: đánh lửa
Tìm định nghĩa thuật ngữ trong đoạn [1].
Đáp án cần điền là: đánh lửa
Kéo thả các cụm từ vào vị trí phù hợp:
Trong cơ chế giam hãm bằng quán tính, các chùm tia laser không bắn trực tiếp vào viên nang mà tập trung năng lượng lên . Quá trình này khiến buồng chứa phát ra bao phủ lấy mục tiêu. Khi lớp vỏ viên nang bốc hơi và nổ tung, sinh ra sẽ tạo áp suất khổng lồ để vào tâm với mật độ cực lớn.
Đáp án đúng là: vách trong của hohlraum; bức xạ tia X; lực phản lực; nén nhiên liệu D-T
Đọc hiểu chi tiết cơ chế tương tác (Interaction Mechanism) trong đoạn [3] và [4].
Đáp án cần chọn là: vách trong của hohlraum; bức xạ tia X; lực phản lực; nén nhiên liệu D-T
Dựa vào số liệu ở đoạn [5], hệ số thu năng lượng (Target Gain - $G$) của thí nghiệm này xấp xỉ bao nhiêu?
Đáp án đúng là: C
Tính toán hoặc trích xuất số liệu từ đoạn [5].
Đáp án cần chọn là: C
Điền từ thích hợp vào chỗ trống dựa theo đoạn [3]: "Thiết bị chứa nhiên liệu là một viên nang hình cầu nằm bên trong một buồng hình trụ làm bằng vàng được gọi là [__________]. Đây là nơi chuyển hóa năng lượng laser thành tia X."
Đáp án đúng là: hohlraum
Tìm thuật ngữ định nghĩa trong đoạn [3].
Đáp án cần điền là: hohlraum
Trong đoạn [3], cụm từ "đồng vị" (isotopes) khi nhắc đến Deuterium và Tritium có nghĩa là gì?
Đáp án đúng là: B
Kiến thức nền tảng hoặc suy luận từ ngữ cảnh đoạn [3].
Đáp án cần chọn là: B
Quảng cáo
Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
