Trong vật lý, phản ứng nhiệt hạch là hiện tượng quan trọng, có vai trò rất lớn đối với cuộc sống. Trong bài viết này, hãy cùng với Vietchem tìm hiểu thông tin chi tiết trong bài viết này để hiểu rõ phản ứng nhiệt hạch trên trái đất cũng như ứng dụng của nó nhé.
1. Khái niệm phản ứng nhiệt hạch
Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân, có bản chất là quá trình 2 hạt nhân nguyên tử nhẹ kết hợp với nhau, tạo thành 1 hạt sản phẩm nặng hơn. Đồng thời, giải phóng một lượng lớn năng lượng sau quá trình phản ứng.
Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân, có vai trò rất quan trọng trong đời sống
Phản ứng này diễn ra trong điều kiện một trạng thái vật chất được gọi là plasma – một chất khí nóng, tích điện và được tạo thành từ những ion dương cùng với các electron chuyển động tự do trong môi trường. Đặc tính của chúng hoàn toàn khác biệt, không giống với các chất rắn, lỏng hay khí.
Ví dụ phản ứng nhiệt hạch:
Ví dụ đơn giản nhất để bạn hiểu hơn về phản ứng hạt nhân chính là sự hợp nhất hydro thành heli. Quá trình này phổ biến, thường gặp ở môi trường có nhiệt độ cao, áp suất cao hơn so với bình thường.
2. Cơ chế xuất hiện phản ứng nhiệt hạch là gì?
Như đã nói, bản chất của phản ứng này chính là tổng hợp 2 hạt nhân nhẹ trở thành 1 hạt nhân nặng hơn. Phản ứng này sẽ cần những điều kiện sau để thực hiện được:
- Nhiệt độ cao: Thường là 50 triệu đến 100 triệu độ
- Mật độ hạt nhân trong plasma (n) được tính toán sao cho đủ lớn.
- Thời gian duy trì trạng thái ở plasma của môi trường ở mức nhiệt độ 100 triệu độ phải đủ lớn để phản ứng có thể xảy ra.
3. Lò phản ứng nhiệt hạch là gì?
Một lò phản ứng nhiệt hạch đang hoạt động mạnh mẽ
Đây là những lò được xây dựng để tạo điều kiện tốt nhất cho các phản ứng nhiệt hạch. Mục đích của những lò này chính là phục vụ nghiên cứu khoa học, lấy năng lượng nhiệt hạch phục vụ cho các ngành công nghiệp khác nhau.
4. Năng lượng nhiệt hạch là gì?
Nguồn năng lượng tỏa ra thông qua phản ứng nhiệt hạch chính là năng lượng nhiệt hạch. Thực tế, chúng ta chỉ thường quan tâm đến các phản ứng nhiệt hạch tạo nên heli – có tính ứng dụng cao nhất trong thực tế.
Các phép tính toán nghiêm túc của giới khoa học cho thấy rằng, năng lượng tỏa ra trong quá trình tổng hợp 1g heli nhiều gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi thực hiện phân hạch 1 gam urani. Đặc biệt, năng lượng này gấp tới 85 lần năng lượng tỏa ra trong quá trình đốt 1 tấn than. Chừng đó là đủ để nhận diện mức năng lượng thu được từ phản ứng nhiệt hạch nhiều đến mức nào.
5. Ứng dụng của phản ứng nhiệt hạch
Hiện tại, các nhà khoa học đã nghiên cứu kỹ lưỡng về việc tổng hợp hạt nhân như một nguồn cung cấp năng lượng thực tiễn. Từ đó, khống chế được tốc độ, lượng nhiệt của phản ứng và đảm bảo nguồn năng lượng sử dụng cho cuộc sống và các ngành công nghiệp.
Các ứng dụng của phản ứng hạt nhân đang được ứng dụng, nghiên cứu rộng rãi
Hiện tại, trên thế giới đã có những lò phản ứng nhiệt hạch Trung Quốc chuyên dùng để tạo năng lượng điện cho cuộc sống. Các nhà khoa học kỳ vọng, nghiên cứu về phóng xạ và phản ứng nhiệt hạch sẽ giải quyết tình trạng năng lượng hóa thạch trên trái đất đang ngày càng cạn kiệt.
6. Phản ứng nhiệt hạch trên trái đất
Trên trái đất, con người đã tạo ra được phản ứng nhiệt hạch khi thử bom H, và các nhà khoa học cũng đang thực hiện rất nhiều nghiên cứu để tạo ra các phản ứng nhiệt hạch có điều khiển. Từ đó, có được hiệu quả định hướng như mong muốn.
Hiện tại, các trung tâm nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch đều sử dụng phản ứng nhiệt hạch giống nhau. Phản ứng thực hiện đơn lẻ như sau:
- Cho triti ở thể khí bay, bám vào bề mặt một tấm đồng;
- Các hạt nhân doteri được gia tốc đến mức 2MeV sẽ bay đến, đập vào tấm bia đồng đó.
Phản ứng nhiệt hạch sẽ xảy ra với các dấu hiệu là sự phát ra các hạt nơtron năng lượng, xác định 15,1 MeV.
Để tạo ra được phản ứng nhiệt hạch cho những hạt nhân kể trên, những công việc sau cần được thực hiện một cách triệt để.
A/ Đưa tốc độ các hạt lên ở mức rất lớn bằng 1 trong các hình thực sau đây:
- Đưa nhiệt độ chung của phản ứng lên cao;
- Dùng các loại máy gia tốc tăng tốc độ của hạt;
- Dùng các chùm laze cực mạnh để tăng tốc cho hạt;
B/ Giam hãm các hạt nhân đó trong một khoảng/ phạm vi nhỏ hẹp được tính toán nhất định. Từ đó, đảm bảo chúng có thể gặp nhau trong khoảng thời gian theo tiêu chuẩn Lo-xon để tạo ra được phản ứng nhiệt hạch như mong muốn.
7. Tìm hiểu về phản ứng nhiệt hạch trong mặt trời
Các nhà khoa học đã xác định, năng lượng nhiệt hạch chính là nguồn gốc của năng lượng do mặt trời vẫn tỏa ra. Và hầu hết những vì sao đều là năng lượng nhiệt hạch, giúp cho các phản ứng này trong vũ trụ luôn được duy trì.
Trong mặt trời cũng xảy ra phản ứng nhiệt hạch
Như vậy, Vietchem đã giúp bạn tìm hiểu về phản ứng nhiệt hạch cũng như những thông tin liên quan. Hy vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng nhiệt hạch, đặc điểm cũng như ứng dụng của nó trong thực tế nhé.
