Đánh bại 6 siêu cường, láng giềng Việt Nam thành công chế tạo siêu vật liệu mở đường cho năng lượng nhiệt hạch

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố cách họ phát triển thành công loại thép siêu bền trong môi trường nhiệt độ cực thấp, được gọi là CHSN01, sử dụng cho lò phản ứng nhiệt hạch phát điện đầu tiên trên thế giới – một bước tiến giúp Trung Quốc vươn lên dẫn đầu trong khoa học vật liệu.

Trong hành trình khai thác “năng lượng từ các vì sao”, thách thức lớn nhất không chỉ nằm ở việc làm chủ công nghệ nhiệt hạch, mà còn ở việc tìm ra vật liệu đủ mạnh để chứa đựng nguồn năng lượng khổng lồ này.

Ở trung tâm của lò phản ứng nhiệt hạch là nam châm siêu dẫn hoạt động ở gần mức không tuyệt đối và chịu áp lực từ trường khổng lồ. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học toàn cầu đã loay hoay tìm kiếm vật liệu vừa chịu được nhiệt độ cực lạnh vừa chống chọi được lực từ mạnh.

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu từ năm 2011, sau khi dự án ITER tại Pháp phải đối mặt với một thách thức quan trọng về vật liệu. Thử nghiệm cho thấy thép siêu lạnh được chuẩn bị trở nên giòn và mất độ dẻo.

Dù ITER – hợp tác giữa 7 quốc gia, trong đó có Trung Quốc – được xem là thí nghiệm nhiệt hạch lớn nhất thế giới, nhưng bản thân nó không thể tạo ra điện. Trung Quốc muốn đi xa hơn.

Hành trình kéo dài hơn một thập kỷ ghi dấu nhiều thất bại và hoài nghi. Năm 2017, tại một hội nghị ở Mỹ, nhóm nghiên cứu Trung Quốc giới thiệu loại thép mới nhưng bị các chuyên gia quốc tế bác bỏ, cho rằng việc tạo ra vật liệu vượt trội là “hoàn toàn bất khả thi”.

Tuy nhiên, nhóm tiếp tục điều chỉnh công thức hợp kim – kết hợp vanadi, kiểm soát tỉ lệ carbon và nitơ – để nâng cao độ bền và độ dẻo.

Bước ngoặt đến vào năm 2020, khi giáo sư Zhao Zhongxian, chuyên gia hàng đầu về vật lý siêu lạnh, tham gia nhóm nghiên cứu. Ông khẳng định: “Đừng mù quáng tin vào các chuyên gia nước ngoài. Đây là việc đáng để theo đuổi”.

Đến năm 2021, Trung Quốc đặt ra yêu cầu khắt khe cho chương trình nhiệt hạch: thép phải đạt độ bền chảy 1.500 MPa và độ giãn dài trên 25% ở môi trường siêu lạnh. Một liên minh nghiên cứu với 4 viện, 13 doanh nghiệp và nhiều chuyên gia hàn được thành lập, đẩy nhanh tiến độ nhờ cơ chế thử nghiệm song song và đánh giá độc lập.

Tháng 8/2023, loại thép CHSN01 chính thức vượt qua các tiêu chuẩn kỹ thuật: chịu được từ trường 20 Tesla, áp lực 1.300 MPa và có khả năng chống mỏi vượt trội so với hợp kim truyền thống.

Vật liệu này đã được triển khai trong dự án lò phản ứng BEST (Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak), hiện bước vào giai đoạn lắp ráp và dự kiến hoàn thành năm 2027.

Trong hơn 6.000 tấn linh kiện đang được lắp đặt tại hiện trường, 500 tấn vỏ bọc nam châm siêu dẫn lõi đều sử dụng thép CHSN01 do Trung Quốc sản xuất trong nước.

Theo các chuyên gia, thành tựu này không chỉ phục vụ cho công nghệ nhiệt hạch, mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng rộng hơn trong những lĩnh vực liên quan đến siêu dẫn và môi trường cực lạnh.

Theo SCMP