Phòng thí nghiệm JET có trụ sở tại Anh đã phá kỷ lục thế giới của chính mình về lượng năng lượng mà nó có thể chiết xuất bằng cách ép hai dạng hydro lại với nhau. Nếu phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể được tái tạo thành công trên Trái đất, nó sẽ mang lại tiềm năng cung cấp năng lượng carbon thấp, bức xạ thấp hầu như không giới hạn. Các thí nghiệm tạo ra 59 megajoules năng lượng trong 5 giây (11 megawatt điện).

Con số này cao hơn gấp đôi so với những gì đã đạt được trong các thử nghiệm tương tự vào năm 1997. Nó không phải là một sản lượng năng lượng lớn - chỉ đủ để đun sôi lượng nước trị giá khoảng 60 ấm. Nhưng điều quan trọng là nó xác thực các lựa chọn thiết kế đã được thực hiện cho một lò phản ứng nhiệt hạch thậm chí còn lớn hơn hiện đang được xây dựng ở Pháp.

Tiến sĩ Joe Milnes, người đứng đầu hoạt động của phòng thí nghiệm lò phản ứng cho biết: “Các thí nghiệm của JET đã đưa chúng ta tiến một bước gần hơn tới năng lượng nhiệt hạch. "Chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể tạo ra một ngôi sao nhỏ bên trong máy của mình và giữ nó ở đó trong năm giây và đạt được hiệu suất cao, điều này thực sự đưa chúng tôi vào một lĩnh vực mới."

Cơ sở ITER ở miền nam nước Pháp được hỗ trợ bởi một nhóm các chính phủ thế giới, bao gồm từ các quốc gia thành viên EU, Mỹ, Trung Quốc và Nga. Nó được kỳ vọng là bước cuối cùng trong việc chứng minh phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể trở thành nhà cung cấp năng lượng đáng tin cậy trong nửa sau thế kỷ này. Vận hành các nhà máy điện trong tương lai dựa trên phản ứng tổng hợp sẽ không tạo ra khí nhà kính và chỉ tạo ra một lượng rất nhỏ chất thải phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn.

Giáo sư Ian Chapman, Giám đốc điều hành của JET cho biết: “Những thí nghiệm chúng tôi vừa hoàn thành này đã có hiệu quả. "Nếu họ không làm vậy thì chúng tôi thực sự lo lắng về việc liệu ITER có thể đạt được các mục tiêu của mình hay không. Ông nói: “Đây là mức cược cao và việc chúng tôi đạt được những gì đã làm là nhờ vào sự xuất sắc của mọi người và sự tin tưởng của họ vào nỗ lực khoa học”.

Nhiệt hạch hoạt động trên nguyên tắc rằng năng lượng có thể được giải phóng bằng cách ép các hạt nhân nguyên tử lại với nhau chứ không phải bằng cách tách chúng ra, như trong trường hợp phản ứng phân hạch dẫn đến các nhà máy điện hạt nhân hiện có. Trong lõi của Mặt trời, áp suất hấp dẫn khổng lồ cho phép điều này xảy ra ở nhiệt độ khoảng 10 triệu độ C. Ở áp suất thấp hơn nhiều có thể có trên Trái đất, nhiệt độ để tạo ra phản ứng tổng hợp cần phải cao hơn nhiều - trên 100 triệu độ C.

Không có vật liệu nào có thể chịu được tiếp xúc trực tiếp với nhiệt như vậy. Vì vậy, để đạt được phản ứng tổng hợp trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã nghĩ ra một giải pháp trong đó một khí siêu nóng, hay còn gọi là plasma, được giữ bên trong một từ trường hình bánh rán. Liên minh Châu Âu Torus (JET), đặt tại Culham ở Oxfordshire, đã tiên phong trong cách tiếp cận tổng hợp này trong gần 40 năm. Và trong 10 năm qua, nó đã được định cấu hình để tái tạo thiết lập ITER được mong đợi. 

Thông báo về sự hợp nhất là một tin tuyệt vời nhưng thật đáng buồn là nó sẽ không giúp ích gì trong cuộc chiến của chúng ta nhằm giảm bớt tác động của biến đổi khí hậu. Có sự không chắc chắn rất lớn về thời điểm năng lượng nhiệt hạch sẽ sẵn sàng để thương mại hóa. Một ước tính cho thấy có thể 20 năm. Sau đó, phản ứng tổng hợp sẽ cần phải mở rộng quy mô, có nghĩa là có thể sẽ bị trì hoãn vài thập kỷ nữa. Và đây là vấn đề: nhu cầu về năng lượng không có carbon là cấp thiết - và chính phủ đã cam kết rằng tất cả điện ở Anh phải không phát thải vào năm 2035. Điều đó có nghĩa là năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo và lưu trữ năng lượng. Theo lời của đồng nghiệp Jon Amos của tôi: "Nhiệt hạch không phải là một giải pháp để đưa chúng ta đến con số 0 ròng vào năm 2050. Đây là một giải pháp để tạo sức mạnh cho xã hội trong nửa sau của thế kỷ này." 

"Nhiên liệu" ưa thích của phòng thí nghiệm Pháp để tạo ra plasma sẽ là hỗn hợp của hai dạng, hoặc đồng vị, của hydro được gọi là deuterium và triti. 

JET đã được yêu cầu chứng minh một lớp lót cho tàu hình xuyến 80 mét khối bao quanh từ trường sẽ hoạt động hiệu quả với các đồng vị này. Đối với các thí nghiệm phá kỷ lục vào năm 1997, JET đã sử dụng carbon, nhưng carbon hấp thụ tritium, chất phóng xạ. Vì vậy, đối với các thử nghiệm mới nhất, các bức tường mới cho tàu đã được xây dựng bằng kim loại berili và vonfram. Đây là những chất hấp thụ kém hơn 10 lần. Nhóm khoa học JET sau đó đã phải điều chỉnh huyết tương của họ để hoạt động hiệu quả trong môi trường mới này.

Tiến sĩ Arthur Turrell, tác giả cuốn sách The Star Builders: Nuclear Fusion And The Race To Power The Planet, nhận xét: "Đây là một kết quả đáng kinh ngạc vì họ đã chứng minh được lượng năng lượng đầu ra lớn nhất từ ​​các phản ứng nhiệt hạch của bất kỳ thiết bị nào trong lịch sử".

"Đó là một bước ngoặt bởi vì họ đã chứng minh sự ổn định của plasma trong 5 giây. Điều đó nghe có vẻ không dài lắm, nhưng trên khung thời gian hạt nhân, đó thực sự là một khoảng thời gian rất, rất dài. Và rất dễ dàng để đi từ 5 giây lên 5 giây phút, hoặc năm giờ, hoặc thậm chí lâu hơn. "

JET thực sự không thể chạy lâu hơn nữa vì các nam châm điện bằng đồng của nó quá nóng. Đối với ITER, nam châm siêu dẫn được làm mát bên trong sẽ được sử dụng. Phản ứng nhiệt hạch trong phòng thí nghiệm nổi tiếng tiêu tốn nhiều năng lượng để bắt đầu hơn những gì chúng có thể tạo ra. Tại Jet, hai bánh đà 500 megawatt được sử dụng để chạy các thí nghiệm. Nhưng có bằng chứng chắc chắn rằng sự thâm hụt này có thể được khắc phục trong tương lai khi các plasmas được mở rộng quy mô. Khối lượng tàu hình xuyến của ITER sẽ gấp 10 lần của JET. Người ta hy vọng phòng thí nghiệm của Pháp sẽ hòa vốn. Các nhà máy điện thương mại sau đó sẽ cho thấy lợi nhuận ròng có thể được đưa vào lưới điện. Đây là một trò chơi dài và điều quan trọng là trong số 300 nhà khoa học làm việc với tư cách là JET, một phần tư đang ở giai đoạn đầu của sự nghiệp. Họ sẽ phải tiếp tục nghiên cứu.

Tiến sĩ Athina Kappatou, ngoài 30 tuổi, cho biết: “Quá trình tổng hợp diễn ra trong một thời gian dài, rất phức tạp và rất khó. "Đây là lý do tại sao chúng ta phải đảm bảo rằng từ thế hệ này sang thế hệ khác, có các nhà khoa học, có các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật có thể đưa mọi thứ về phía trước."

Tuy nhiên, nhiều thách thức kỹ thuật vẫn còn. Ở châu Âu, những thách thức này đang được giải quyết bởi tập đoàn Eurofusion, bao gồm khoảng 5.000 chuyên gia khoa học và kỹ thuật từ khắp EU, Thụy Sĩ và Ukraine.  Vương quốc Anh cũng là một bên tham gia. Tuy nhiên, sự tham gia đầy đủ của nước này vào ITER trước tiên sẽ đòi hỏi Anh phải "liên kết" với một số chương trình khoa học của EU, điều mà cho đến nay vẫn còn tồn tại bởi những bất đồng về các thỏa thuận thương mại hậu Brexit, đặc biệt là liên quan đến Bắc Ireland. JET có thể sẽ ngừng hoạt động sau năm 2023 với việc ITER bắt đầu thử nghiệm plasma vào năm 2025 hoặc ngay sau đó.