Vượt Mỹ, láng giềng Việt Nam nhảy vọt trong cuộc đua năng lượng nhiệt hạch dù từng đi sau 40 năm
Sau nhiều thập kỷ dẫn đầu, Mỹ đang đối mặt với sự cạnh tranh mạnh mẽ từ Trung Quốc trong cuộc đua tạo ra nguồn năng lượng nhiệt hạch quy mô lưới điện đầu tiên. Trung Quốc đang đầu tư gấp đôi và triển khai các dự án với tốc độ kỷ lục.
Nhiệt hạch, thường được coi là "chén thánh" của năng lượng sạch, tạo ra lượng năng lượng gấp bốn lần so với phản ứng phân hạch hạt nhân truyền thống trên cùng một đơn vị nhiên liệu, và gấp bốn triệu lần so với đốt than.
Quan trọng hơn, quá trình này không thải khí nhà kính và không tạo ra chất thải phóng xạ lâu dài. Nếu thành công, thị trường nhiệt hạch có thể đạt giá trị ít nhất 1.000 tỷ USD vào năm 2050, theo Ignition Research.
Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề lớn.
“Hiện tại, các nhà máy điện nhiệt hạch duy nhất trong vũ trụ chính là các ngôi sao”, giáo sư Dennis Whyte, chuyên ngành khoa học và kỹ thuật hạt nhân tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nhận định.
Mỹ là nước đầu tiên ứng dụng nhiệt hạch quy mô lớn khi thử nghiệm bom nhiệt hạch vào năm 1952. Tuy nhiên, trong suốt 70 năm qua, các nhà khoa học trên toàn thế giới vẫn đang vật lộn để kiểm soát phản ứng nhiệt hạch nhằm sản xuất điện.
Phản ứng nhiệt hạch xảy ra khi các nguyên tử hydro đạt đến nhiệt độ cực cao và hợp nhất lại, tạo thành một loại khí siêu nóng gọi là plasma. Lượng khối lượng bị mất trong quá trình này có thể được chuyển hóa thành năng lượng khổng lồ. Tuy nhiên, plasma rất khó kiểm soát.
Một số phương pháp phổ biến hiện nay bao gồm: sử dụng nam châm mạnh để treo và kiểm soát plasma trong thiết bị hình vòng torus (tokamak), hoặc dùng tia laser năng lượng cao để nén nhanh viên nhiên liệu nhỏ, khiến nó sụp đổ và giải phóng năng lượng.
Mỹ đạt bước đột phá đầu tiên vào năm 2022 khi Cơ sở Đánh lửa Quốc gia Lawrence Livermore (NIF) tạo ra năng lượng nhiệt hạch dương - tức là năng lượng tạo ra lớn hơn năng lượng tiêu tốn để kích hoạt phản ứng.
Từ đó, đầu tư tư nhân vào các startup nhiệt hạch tại Mỹ đã tăng mạnh, từ 1,2 tỷ USD vào năm 2021 lên hơn 8 tỷ USD hiện nay, theo Hiệp hội Công nghiệp Nhiệt hạch (FIA). Trong số 40 công ty thành viên của FIA, có tới 25 công ty đặt trụ sở tại Mỹ.
Dù Mỹ có số lượng nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động nhiều nhất, Trung Quốc lại dẫn đầu về số dự án mới.
Trung Quốc chỉ bắt đầu xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên gần 4 thập kỷ sau Mỹ, nhưng hiện đang xây dựng nhiều lò phản ứng phân hạch hơn bất kỳ quốc gia nào khác.
Về nhiệt hạch, Trung Quốc tham gia cuộc đua từ đầu những năm 2000 khi hợp tác với hơn 30 quốc gia để phát triển dự án lò phản ứng nhiệt hạch quốc tế ITER tại Pháp. Tuy nhiên, ITER đã gặp nhiều chậm trễ, thúc đẩy các quốc gia tự nghiên cứu riêng.
Dù vậy, khu vực tư nhân của Mỹ vẫn đang chiếm ưu thế. Trong tổng số 8 tỷ USD vốn đầu tư tư nhân toàn cầu vào nhiệt hạch, có tới 6 tỷ USD thuộc về Mỹ.
Các startup Mỹ như Commonwealth Fusion Systems (thuộc MIT) đã huy động gần 2 tỷ USD từ Bill Gates, Jeff Bezos và Google. Helion, trụ sở tại Washington, thu hút 1 tỷ USD từ Sam Altman (CEO OpenAI) và ký hợp đồng với Microsoft để cung cấp điện nhiệt hạch vào năm 2028. TAE Technologies, cũng được Google hậu thuẫn, đã huy động 1,2 tỷ USD.
“Một khi có nguồn năng lượng gần như vô hạn, mọi thứ đều có thể thay đổi”, CEO TAE Technologies, Michl Binderbauer, cảnh báo. “Nếu rơi vào tay kẻ xấu, điều đó thực sự đáng lo ngại”.
Tuy nhiên, Trung Quốc đang dẫn trước về nguồn tài trợ công.
Bắc Kinh được cho là chi khoảng 1,5 tỷ USD mỗi năm cho nhiệt hạch, trong khi Mỹ chỉ chi trung bình 800 triệu USD mỗi năm. Các chuyên gia kêu gọi Chính phủ Mỹ đầu tư ít nhất 10 tỷ USD để không bị Trung Quốc vượt mặt.
Trung Quốc tăng tốc với các dự án quy mô lớn
Trung Quốc không chỉ đầu tư nhiều hơn mà còn triển khai nhanh hơn. Các hình ảnh vệ tinh mới từ Planet Labs cho thấy một cơ sở nhiệt hạch laser khổng lồ đang được xây dựng nhanh chóng tại Trung Quốc trong năm 2024, với vòm chứa phản ứng nhiệt hạch lớn gấp đôi so với Cơ sở Bắn phá Quốc gia (NIF) của Mỹ.
Song song với đó, Trung Quốc cũng đang vận hành dự án tokamak quốc gia EAST, liên tục thiết lập kỷ lục về thời gian duy trì plasma, cạnh tranh trực tiếp với lò phản ứng WEST của Pháp.
Một dự án khổng lồ khác là CRAFT - khu phức hợp nhiệt hạch trị giá 700 triệu USD trên diện tích 100 mẫu Anh tại miền Đông Trung Quốc, dự kiến hoàn thành trong năm nay và đưa lò phản ứng BEST vào hoạt động vào năm 2027.
Theo FIA, CRAFT dường như được xây dựng dựa trên kế hoạch của Mỹ công bố năm 2020. Tuy nhiên, do thiếu ngân sách, Quốc hội Mỹ chưa thực hiện kế hoạch này, trong khi Trung Quốc đã xây dựng nó.
Thậm chí, một số startup nhiệt hạch Mỹ còn cáo buộc Trung Quốc sao chép thiết kế của họ.
“Chúng tôi thấy các cơ quan nhà nước Trung Quốc đầu tư vào các công ty để sao chép thiết kế từ Mỹ”, CEO Helion, David Kirtley, cho biết.
Trong khi Trung Quốc đang triển khai nhiều dự án mới, Mỹ chủ yếu tập trung nâng cấp các lò phản ứng cũ, một số đã hơn 30 năm tuổi.
“Nobody wants to work on old dinosaurs” (tạm dịch: “Chẳng ai muốn làm việc trên những con khủng long già cỗi”), CEO Binderbauer của TAE nhận định.
Những cắt giảm ngân sách trong quá khứ đã khiến nhiều nhà nghiên cứu Mỹ phải sang Trung Quốc làm việc, giúp nước này nhanh chóng phát triển đội ngũ khoa học hạt nhân.
Hiện tại, Trung Quốc đang dẫn đầu thế giới về số lượng bằng sáng chế nhiệt hạch và có số lượng tiến sĩ trong ngành gấp 10 lần Mỹ theo Nikkei Asia.
Bên cạnh nhân lực, Trung Quốc cũng đang kiểm soát chuỗi cung ứng vật liệu quan trọng như nam châm công suất cao, kim loại đặc biệt và linh kiện bán dẫn.
“Trung Quốc đang đầu tư gấp 10 lần Mỹ vào phát triển vật liệu tiên tiến”, Kirtley từ Helion cảnh báo. “Đây là điều chúng ta cần thay đổi”.
Dù vậy, vẫn còn chặng đường dài để đưa nhiệt hạch thương mại lên lưới điện. Helion đặt mục tiêu đi đầu vào năm 2028, trong khi Commonwealth Fusion Systems lên kế hoạch vận hành nhà máy nhiệt hạch ARC tại Virginia vào đầu những năm 2030.
“Tuy Mỹ có thể là nước đầu tiên triển khai, nhưng không thể chủ quan”, giáo sư Whyte từ MIT kết luận. “Đích đến cuối cùng là một ngành công nghiệp nhiệt hạch trưởng thành, cung cấp năng lượng trên toàn thế giới, bao gồm cả cho các trung tâm AI”.
Theo CNBC
