Chỉ với một dòng điện một chiều công suất 10 watt (tương đương một bóng đèn nhỏ) các nhà khoa học Trung Quốc đã khai thác được sức mạnh của phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lòng một thiết bị nhỏ bằng bình cứu hỏa.
Dù nghe như viễn tưởng, nhưng đây lại là bước đột phá có thật, vừa được công bố ngày 11/6 trên tạp chí khoa học High Power Laser and Particle Beams , do nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Điều khiển Hiện đại Tây An, Trung Quốc thực hiện.
Thành tựu này không chỉ mở ra cánh cửa mới cho các ứng dụng khoa học và công nghiệp, mà còn đặt nền móng cho các hệ thống năng lượng định hướng, bao gồm vũ khí chiến thuật, với kích thước và mức năng lượng vận hành chưa từng có tiền lệ.
Khác với những thiết bị phản ứng nhiệt hạch truyền thống vốn đòi hỏi cơ sở hạ tầng đồ sộ như máy gia tốc hạt hoặc buồng từ trường khổng lồ, nguyên mẫu của Trung Quốc có thể nằm gọn trong tay người dùng.
Thiết bị sử dụng một hệ thống cơ học đơn giản: búa đập vào gốm áp điện, tạo ra xung điện cao áp trong thời gian chỉ vài nano giây. Cú đánh này sinh ra điện áp lên tới một triệu volt, kích hoạt một lồng điện từ quay trong một “buồng phản ứng” chỉ lớn cỡ một tách trà.
Trong điều kiện đó, các proton từ khí hydro được tăng tốc mạnh và va chạm với cực âm phủ lithium, khởi đầu cho phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra neutron. Không giống như các lò phản ứng truyền thống sử dụng deuterium hoặc tritium ( những đồng vị hiếm và đắt đỏ) nhóm nghiên cứu đã tận dụng hydro và lithium phổ thông. Điều này giúp đơn giản hóa quy trình và giảm chi phí xuống mức chưa từng thấy.
Điểm nhấn mang tính cách mạng nằm ở kỹ thuật “cộng hưởng phân cực”, đây là một phương pháp gia tăng xác suất va chạm hạt nhân lên đến một triệu lần. Nhờ đó, dù thiết bị nhỏ, nó vẫn có thể tạo ra chùm tia neutron đậm đặc, với công suất lên tới 10 tỷ hạt mỗi giây. Mỗi neutron mang năng lượng khoảng 3 triệu electron volt, tương đương lượng phát xạ trong các vụ nổ hạt nhân, theo mô tả của trưởng dự án Yuan Jun.
Dù có công suất đầu ra thấp so với vũ khí, nhưng tia neutron phát ra từ thiết bị này có đặc tính rất đặc biệt: tập trung cao, định hướng mạnh, xuyên qua hầu hết vật liệu rắn mà không bị cản trở đáng kể. Với cấu trúc như vậy, giới nghiên cứu mô tả nó như một “đèn pin nguyên tử” không nhằm chiếu sáng mà để nhìn thấu vật chất.
Trong thực tế, chùm neutron này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng dân sự: từ y tế (như tiêu diệt khối u sâu trong cơ thể), đến kiểm tra hành lý sân bay, phát hiện bom mìn và chất nổ hạt nhân tiềm ẩn, phân tích cấu trúc vật liệu hay nghiên cứu sâu trong địa chất.
Ở cấp độ cao hơn, nó cũng có thể phục vụ quân sự, đặc biệt trong vai trò vũ khí năng lượng định hướng hoặc công cụ tác chiến phi hủy diệt, giống như khái niệm “bom neutron” từng được phát triển vào cuối thế kỷ 20.
Vũ khí neutron, trong định nghĩa chiến thuật là thiết bị có khả năng tiêu diệt sinh lực đối phương mà không gây thiệt hại lớn đến cơ sở hạ tầng. điều từng được xem là không tưởng do yêu cầu năng lượng cực lớn và hệ thống phóng phức tạp. Nhưng thiết bị mới của Trung Quốc đã lật ngược hoàn toàn tiền đề đó.
Nguyên mẫu này đã vận hành ổn định trong suốt 30 phút trong phòng thí nghiệm, điều mà các hệ thống neutron nhỏ gọn trước đây khó lòng đạt được. Không cần đến nguồn điện cao thế bên ngoài, không yêu cầu thiết bị từ trường lớn, không phát sinh nhiệt thừa quá mức – tất cả đều làm nên tính thực tiễn đáng kinh ngạc cho một thiết bị tưởng như chỉ dành cho phim khoa học viễn tưởng.
Đáng chú ý, dự án được tài trợ bởi North Development Investment, một công ty con của tập đoàn quốc phòng quốc doanh Norinco, vốn là nhà thầu quân sự lớn nhất Trung Quốc. Mặc dù nhóm nghiên cứu không sử dụng bất kỳ thuật ngữ quân sự nào khi mô tả thiết bị, nhưng mối liên hệ với giới công nghiệp quốc phòng là rất rõ ràng, hé lộ tiềm năng sử dụng kép (dual-use) cả trong dân sự và quân sự.
Về mặt kỹ thuật, thiết bị sở hữu nhiều ưu điểm: có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, chi phí thấp, cơ chế kiểm soát điện tử linh hoạt, thiết kế cứng cáp và đặc biệt, khả năng khuếch đại năng lượng vượt trội so với kích thước vật lý. Sự kết hợp này giúp nó trở thành nền tảng lý tưởng không chỉ cho nghiên cứu vật lý hạt, mà còn cho các hệ thống cảm biến, chẩn đoán, thăm dò hoặc phòng thủ tiên tiến.
Với những gì đã đạt được, Trung Quốc đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc thu nhỏ một trong những hiện tượng vật lý mạnh mẽ nhất vũ trụ (phản ứng tổng hợp hạt nhân) vào trong lòng bàn tay.
Và nếu các nguyên mẫu tiếp theo có thể hoạt động ổn định trong môi trường ngoài phòng thí nghiệm, thế giới có thể chứng kiến sự xuất hiện của một thế hệ thiết bị hoàn toàn mới: từ “đèn pin nguyên tử” dò bom, đến máy chữa ung thư cầm tay, và có thể là cả vũ khí năng lượng định hướng mang sức mạnh hạt nhân nhưng không để lại hậu quả thảm khốc như bom nguyên tử.
Trong tương lai không xa, khi người ta nói đến năng lượng hạt nhân, có thể chúng ta sẽ không còn nghĩ đến những nhà máy rộng hàng chục hecta, mà là những thiết bị di động, nhỏ gọn, và… chính xác đến từng proton.
Nguồn tin: https://genk.vn/trung-quoc-phat-trien-sung-neutron-mini-den-pin-nguyen-tu-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-cong-nghe-hat-nhan-di-dong-2025062019151135.chn
