Sức mạnh "quái vật" của nam châm lớn nhất hành tinh: Đủ sức "hút" 1 tàu sân bay 100.000 tấn lên 2 mét!

Nam châm mạnh nhất thế giới, lớn nhất thế giới có tên Central Solenoid - được chế tạo trong một thập kỷ - đã sẵn sàng được chuyển đến Pháp, nơi nó sẽ trở thành "trái tim" của dự án tái tạo sức mạnh của Mặt trời ITER .

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) là một siêu dự án nghiên cứu và phát triển công nghệ tổng hợp hạt nhân quốc tế, và là thí nghiệm vật lý plasma giam giữ từ tính lớn nhất thế giới. Nó là một lò phản ứng hợp hạch tokamak thử nghiệm được xây dựng kế bên cơ sở Cadarache tại Saint-Paul-lès-Durance, Provence, miền nam nước Pháp.

ITER - một cỗ máy trị giá 23,95 tỷ USD - dự kiến có khả năng tạo ra năng lượng nhiệt hạch trên Trái Đất, được 35 quốc gia đối tác chế tạo tại Pháp để tìm kiếm một "năng lượng tái tạo thực sự".

SỨC MẠNH QUÁI VẬT CỦA NAM CHÂM MẠNH NHẤT THẾ GIỚI

Và "trái tim'' [lõi] của ITER chính là nam châm khổng lồ có sức mạnh ''quái vật'' này. Các chuyên gia cung cấp thông tin: Nam châm mạnh nhất thế giới cao 18 mét, có đường kính 4,2 mét, nặng 1.000 tấn.

Với cường độ từ trường là 13 tesla, nam châm 1.000 tấn này sẽ mạnh hơn từ trường của Trái Đất khoảng 280.000 lần. Do đó, các cấu trúc hỗ trợ cho nam châm Central Solenoid sẽ phải chịu được lực bằng 2 lần lực đẩy của tàu con thoi khi cất cánh.

Sức mạnh của nam châm này khủng khiếp tới mức: Nó có thể nâng một tàu sân bay dài 305 mét, nặng 100.000 tấn lên độ cao 2 mét so với mặt đất. Nhưng người ta không dùng nó để nâng thứ gì cả, người ta dùng nó để ''kiến tạo tương lai''!

THÔNG SỐ NAM CHÂM CENTRAL SOLENOID

- Chỉ số: Cao 18 mét, đường kính 4,2 mét, nặng: 1000 tấn

- Từ trường mạnh gấp 280.000 lần từ trường Trái Đất

- Có thể hút tàu sân bay nặng 100.000 tấn lên 2 mét.

- Là "Trái tim" của siêu cỗ máy ITER - Một "Mặt trời trên Trái Đất".

Nếu việc lắp ráp siêu cỗ máy ITER thành công, các nhà khoa học thuộc 35 quốc gia đối tác hy vọng ITER có thể đóng góp vào lưới điện vào giữa thế kỷ này, tạo ra 1.500 megawatt điện chỉ từ 1kg nhiên liệu mỗi ngày.

Central Solenoid được Tập đoàn quốc phòng và năng lượng Mỹ General Atomics chế tạo ở bang California. Kinh phí chế tạo Central Solenoid là khoản đóng góp lớn nhất mà Mỹ dành cho một dự án quốc tế.

Vào đầu năm 2021, General Atomics đã hoàn tất các loại thử nghiệm dành cho nam châm mạnh nhất thế giới này.

Hiện nay, nam châm 1.000 tấn đang được đưa lên một chiếc xe tải vận tải hạng nặng đặc biệt để vận chuyển đến thành phố Houston (bang Texas, Mỹ). Khi đến Texas, nó sẽ được đưa lên một con tàu để đi đến miền nam nước Pháp - Nơi có hàng trăm nhà khoa học từ 35 quốc gia đang chờ đợi để lắp ráp "Mặt Trời trên Trái Đất" ITER.

ITER - KỲ QUAN KỸ THUẬT HIỆN ĐẠI

Theo nhóm chế tạo ITER, việc lắp ráp ITER sẽ diễn ra từ nay đến năm 2023. Đến năm 2025, siêu cỗ máy ITER có thể sẽ tạo ra năng lượng nhiệt hạch đầu tiên.

Theo Giám đốc kỹ thuật của General Atomic, John Smith, nam châm Central Solenoid sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sứ mệnh của ITER nhằm thiết lập năng lượng nhiệt hạch như một nguồn điện sạch, dồi dào và không có carbon thực tế, an toàn và vô tận.

John Smith cho biết: "Dự án này được xếp hạng trong số các chương trình nam châm lớn nhất, phức tạp và khắt khe nhất từng được thực hiện".

Nam châm Central Solenoid được chế tạo từ 6 mô-đun, mỗi mô-đun chứa 43 km chất siêu dẫn niobi-thiếc được cuộn lại. Sau khi các cuộn dây này được đặt vào vị trí, chúng sẽ được niêm phong bằng 3800 lít epoxy và được vận chuyển đến công trường ITER ở Pháp. Mô-đun đầu tiên rời khỏi tháng 6 này và mô-đun tiếp theo sẽ tiếp theo vào tháng 8/2021.

ITER sẽ là lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất sau khi hoàn thành, với mục tiêu hoàn tất là vào năm 2025.

Lò phản ứng nhiệt hạch ITER sẽ chứa nam châm lớn nhất thế giới, nam châm này nằm thẳng đứng ở lõi ITER (Ảnh: ITER Organization)

Cỗ máy ITER này nhằm chứng minh việc lượng nhiệt năng tạo ra có thể LỚN HƠN lượng nhiệt dùng để đốt plasma, điều chưa từng được thực hiện với những lò phản ứng trước đây. Người ta hy vọng rằng ITER sẽ chứng minh tính khả thi của việc tạo ra năng lượng nhiệt hạch trên quy mô công nghiệp bằng cách tái tạo quá trình tương tự ở trung tâm Mặt trời của chúng ta.

Tiến sĩ Bernard Bigot, Tổng giám đốc Tổ chức ITER cho biết: "Dự án ITER là sự hợp tác khoa học phức tạp nhất trong lịch sử".

Các thành phần đầu tiên (rất thách thức, khó khăn) đang được sản xuất trên 3 lục địa trong khoảng thời gian gần 10 năm bởi các công ty hàng đầu như General Atomics. Mỗi thành phần đại diện cho một đội kỹ thuật hàng đầu.

Nếu không có sự tham gia toàn cầu này, ITER sẽ không thể thực hiện được. ITER sẽ là thiết bị nhiệt hạch đầu tiên tạo ra năng lượng ròng trên plasma, có nghĩa là phản ứng nhiệt hạch sẽ tạo ra nhiều năng lượng nhiệt hơn so với năng lượng cần thiết để đốt nóng plasma ngay từ đầu. Nó cũng sẽ là thiết bị nhiệt hạch đầu tiên duy trì phản ứng tổng hợp trong thời gian dài.

ITER sẽ tạo ra 500 megawatt nhiệt điện, gấp hơn 30 lần kỷ lục hiện tại đạt được trên tàu JET tokamak ở Anh.

"Tôi không thể nghĩ ra minh chứng nào tốt hơn về việc hợp tác dự án nghiêm túc và kỳ diệu hơn dự án ITER. Mỹ, Trung Quốc, Liên minh Châu Âu (cộng với Vương quốc Anh và Thụy Sĩ), Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Nga đang bắt tay nhau để đạt được mục tiêu chung hướng về một tương lai năng lượng tươi sáng" - Tiến sĩ Bernard Bigot hồ hởi chia sẻ.

Các kinh nghiệm tại ITER sẽ được sử dụng để thiết kế thế hệ nhà máy điện nhiệt hạch thương mại đầu tiên trên thế giới, dự kiến ​​sẽ được đưa vào hoạt động vào năm 2040 hoặc 2050.

Tham khảo: DM, Newscientist, Phys.org