- Ước vọng của mọi người có lương tri trên thế giới: sớm hủy diệt toàn bộ kho vũ khí giết người hàng loạt, sớm nhìn thấy nguồn điện tổng hợp nhiệt hạch dồi dào, sạch sẽ lan tỏa trên khắp mọi miền của hành tinh chúng ta.

TIN BÀI LIÊN QUAN

Bài toán điều khiển phản ứng phân hạch đang được các nước lớn và giàu có trên thế giới chung sức giải quyết, nhưng sự tiến triển còn chậm chạp. Khả năng đưa nguồn năng lượng này vào đời sống, bắt đầu thay thế dần nguồn năng lượng phân hạch hạt nhân hiện nay vẫn còn ở phía trước; sự chờ đợi không chỉ tính bằng năm tháng mà phải bằng những thập kỷ.

Trong khi đó, phản ứng này đã tự phát xảy ra nhiều tỉ năm nay trong tự nhiên, ở vũ trụ, trên Mặt Trời và nhiều vì sao khác xa xôi. Trên Trái Đất, phản ứng nhiệt hạch không điều khiển cũng đã từng xảy ra trong những vụ thử bom khinh khí bởi các cường quốc hạt nhân Mỹ, Anh, Nga, Pháp, Trung quốc, trong hơn nửa thế kỷ qua.

Phản ứng nhiệt hạch tự nhiên

Nắng nóng và ánh sáng từ phía Mặt Trời liên tục ngày đêm sưởi ấm và chiếu sáng Quả Đất chúng ta suốt từ khi hình thành. Nguồn năng lượng khổng lồ như vô tận đó từ đâu sinh ra? Chính từ phản ứng tổng hợp nhiệt hạch xảy ra tự nhiên trên Mặt Trời.

Quả vậy, trong lõi của Mặt trời, các điều kiện xảy ra và duy trì phản ứng tổng hợp nhiệt hạch đều được đáp ứng.

Hình 1 - Cấu trúc Mặt trời:Lõi, vùng phóng xạ và vùng bao che (từ trong ra ngoài).

Một là, nhiệt độ Mặt Trời rất cao. Ở bề mặt, nhiệt độ khoảng 5.800 K và trong lõi có nhiệt độ khoảng 13.600.000 độ K. Đó là nhiệt độ khả dĩ để các hạt nhân hydro vượt lực đẩy điện tích, kết hợp với nhau và tạo ra phản ứng tổng hợp nhiệt hạch.  

Hai là, áp suất ở Mặt Trời vô cùng lớn, đủ nén mọi vật thể, trong đó có các hạt nhân nhẹ - nhiên liệu của phản ứng tổng hợp nhiệt hạch, đến mật độ lý tưởng cho phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Áp suất nói trên tạo ra do kích thước và khối lượng bằng 1,989 x 1030kg. rất lớn so với Trái Đất,  .

Ba là, về nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp, nguyên tố nhẹ nhất hydro rất dồi dào chiếm 74% khối lượng hay 92% thể tích Mặt Trời. Hêli chiếm 24% khối lượng, các nguyên tố còn lại là sắt, nickel, oxy, silic, lưu huỳnh, cacbon, magiê, v.v… Ngoài H và hydro nặng như deuterium và tritium đóng vai trò quyết định, còn có các nguyên tố khác như He, C, N, O … cũng tham gia quá trình tổng hợp nhiệt hạch.

Phản ứng tổng hợp nhiệt hạch chủ yếu với sự tham gia của hydro mô tả sau đây:

4 hạt nhân H → 1 hạt nhân He + 2 hạt e+  + năng lượng phát ra

Dĩ nhiên, trong quá trình nhiệt hạch khối lượng của Mặt Trời cũng giảm đi, ước tính khoảng 4,1 triệu tấn vật chất tiêu hao trong mỗi một giây. Nhưng con số đó vô cùng bé nhỏ so với giá trị khối lượng Mặt Trời đưa ra ở trên.

Cần bổ sung thêm rằng, tốc độ phản ứng nhiệt hạch trong tự nhiên như ở Mặt Trời phụ thuộc nhiều vào mật độ và nhiệt độ. Tốc độ này khi tăng lên sẽ làm lõi nóng lên và dẫn đến giãn nở khối vật chất, tức làm mật độ nhiên liệu giảm xuống, kết quả là tốc độ giảm xuống. Và ngược lại, tốc độ giảm xuống sẽ làm lõi hạ nhiệt độ và dẫn đến mật độ tăng lên và kết quả lại là tốc độ tăng lên lại. Tóm lại, tốc độ phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra ở lõi Mặt Trời diễn ra trong trạng thái cân bằng tự điều chỉnh, không để xảy ra tình trạng cực đoan, hoặc phản ứng bị dập tắt hoặc tăng vọt trở thành vụ nổ khổng lồ tiêu huỷ toàn bộ Mặt Trời.

Ngoài Mặt Trời, trong vô số vì sao từ khi sinh ra cho đến bây giờ vẫn xẩy ra và duy trì phản ứng tổng hợp nhiệt hạch không điều khiển như vậy.

Phản ứng nhiệt hạch nhân tạo, bom khinh khí

Trên Quả Đất phản ứng tổng hợp nhiệt hạch thực sự chỉ xảy ra dưới dạng không điều khiển và chỉ trong các vụ thử bom khinh khí (bom H).

Cấu tạo một quả bom H có thể mô tả trong hình 2 dưới đây:

Hình 2 – Sơ đồ cấu tạo và quá trình nổ của bom H (từ trái qua phải: trước khi nổ, phát hoả, nổ phân hạch, nổ tổng hợp nhiệt hạch).

Trong quả bom khinh khí có ba loại nhiên liệu: thuốc nổ thông thường TNT, nhiên liệu phân hạch U-235 và nhiên liệu tổng hợp nhiệt hạch deuterium, tritium. Quá trình nổ của quả bom H xảy ra như sau: Thuốc nổ TNT phát hoả đẩy hai khối uranium chập lại đạt khối lượng tới hạn, tức làm phát nổ quả bom A và đưa nhiệt độ lên hàng chục triệu độ, đủ gây phản ứng nhiệt hạch tức thời cho toàn khối deuterium và tritium. Đây chính là phản ứng nổ tổng hợp nhiệt hạch không điều khiển trong quả bom khinh khí.. 

Sức nổ của quả bom H gồm sức nổ của bom A cọng với sức nổ của phản ứng nhiệt hạch, ở đây sức nổ bom H thường lớn hơn bom A hàng ngàn lần. Trong lịch sử, quả bom A đầu tiên có sức công phá đo được là vài ngàn kiloton, trong khi vụ nổ bom H lớn nhất khoảng hàng chục ngàn megaton tương đương hàng chục triệu tấn chất nổ thông thường. Hiện nay, trong kho bom “khủng” của các cường quốc hạt nhân có đủ loại bom, đủ sức công phá khác nhau, từ nhỏ hơn một kiloton ở các vũ khí hạt nhân cầm tay của Mỹ đến 54 megaton với quả bom của Liên xô (cũ).

Phạm vi tàn phá và sát hại của các loại bom A, bom H thật kinh khủng, bao gồm sức công phá (chiếm 40-60% tổng năng lượng quả bom phát ra), đốt cháy bởi bức xạ nhiệt (chiếm 30-50%), chiếu xạ bới cơn bão ion hóa (chiếm 5%). Ngoài ra, còn bụi phóng xạ, hay bức xạ dư, lưu lại sau vụ nổ (chiếm 5 -10%) tiếp tục tác hại đến sức khỏe nhiều người đang sống và cả các thế hệ mai sau.

Ước vọng của mọi người có lương tri trên thế giới là sớm hủy diệt toàn bộ kho vũ khí giết người hàng loạt nói trên, sớm nhìn thấy nguồn điện tổng hợp nhiệt hạch dồi dào vô tận và sạch sẽ lan tỏa nhanh chóng trên khắp mọi miền của hành tinh chúng ta.

  • Trần Thanh Minh