Phát minh độc quyền của Nhật Bản có thể thu được "vật liệu siêu hiếm" giá gần 1 tỷ đồng/gram

Công ty Kyoto Fusioneering có trụ sở tại Nhật Bản đã bắt đầu thử nghiệm hệ thống thu hồi Tritium mới - một đồng vị hydro hiếm có và cực kỳ đắt đỏ trên thế giới [khoảng 33 triệu USD một kg, tương đương 1 gram giá 33.000 USD (bằng 841.500.000 VND tính theo tỷ giá hiện tại)].

Việc thu hồi tritium đánh dấu một bước quan trọng hướng tới giải quyết một trong những thách thức chính đối với năng lượng hợp hạch quy mô thương mại: Thiết lập nguồn cung nhiên liệu liên tục, IE thông tin ngày 16/11.

Các nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai sẽ dựa vào các đồng vị hydro, đặc biệt là tritium, vốn cực kỳ hiếm trong tự nhiên. Vì không thể khai thác được, tritium phải được tạo ra, hoặc "nuôi dưỡng", ngay trong chính lò phản ứng nhiệt hạch.

Giải pháp của công ty bao gồm việc nuôi cấy tritium bên trong một "mô-đun chăn" bằng cách cho neutron phản ứng với hợp kim lithium-chì (LiPb) lỏng. Tuy nhiên, thách thức sau đó là chiết xuất nhiên liệu đó từ kim loại lỏng nóng.

Đây chính là lúc các thử nghiệm mới của Kyoto Fusioneering tại cơ sở UNITY-1 phát huy tác dụng. Các thử nghiệm này nhằm xác nhận công nghệ Khay sàng chân không (VST) độc quyền của Kyoto Fusioneering được thiết kế riêng cho quá trình chiết xuất này.

Công nghệ VST hoạt động bằng cách đổ hợp kim lithium-chì giàu tritium vào buồng chân không. Bên trong, các khay sàng phân tán chất lỏng thành các hạt mịn.

Quá trình này làm tăng đáng kể diện tích bề mặt của chất lỏng, cho phép chiết xuất khí tritium bị giữ lại một cách hiệu quả.

Trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu hiện tại, các kỹ sư Nhật đang sử dụng deuterium và hydro làm chất thay thế để chứng minh nguyên lý phục hồi.

Con đường đến một chu trình nhiên liệu đầy đủ

Hệ thống VST này là một thành phần quan trọng của Hệ thống Chu trình Nhiên liệu Tổng hợp lớn hơn của Kyoto Fusioneering. Hệ thống hoàn chỉnh này đang được phát triển để xử lý toàn bộ chuỗi cung ứng nhiên liệu: Thu hồi tritium đã tạo ra, sau đó lưu trữ và cung cấp trở lại nhà máy.

Dữ liệu từ các thử nghiệm UNITY-1 hiện tại sẽ cung cấp thông tin cho việc thiết kế VST cho UNITY-2, một dự án tiếp theo tại Ontario, Canada. Dự án này, một liên doanh với Phòng thí nghiệm Hạt nhân Canada (CNL), sẽ tiến hành xác nhận cuối cùng công nghệ bằng cách sử dụng tritium thực tế.

Satoshi Konishi, Đồng sáng lập kiêm Tổng giám đốc điều hành tại Kyoto Fusioneering, cho biết: "Chứng minh hiệu quả thu hồi hydro là bước quan trọng hướng tới năng lượng nhiệt hạch có thể mở rộng quy mô. Những thử nghiệm này xác nhận các thành phần chính của Hệ thống chu trình nhiên liệu tổng hợp, giúp các đối tác công nghiệp của chúng tôi tin tưởng vào khả năng cung cấp nhiên liệu đáng tin cậy của chúng tôi trong các triển khai thương mại trong tương lai."

Theo Cơ quan bảo vệ môi sinh Mỹ (EPA), protium, deuterium và tritium là ba đồng vị của hydro. Mặc dù protium và deuterium ổn định và dồi dào trên Trái Đất, thì tritium lại cực kỳ hiếm có.

Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS) nhấn mạnh, tritium không có sẵn trong tự nhiên (thực tế nó chỉ có sẵn trong tự nhiên ở tầng khí quyển cao khi các tia vũ trụ chiếu vào các phân tử nitơ trong không khí), do đó nó cực kỳ đắt đỏ. Hiện tại, trữ lượng toàn cầu ước tính chỉ 25 kg, với giá trị thương mại của tritium vào khoảng 33 triệu USD một kg.

Phần lớn trong số 25 kg đó thuộc sở hữu của Canada và được sản xuất từ các sản phẩm phụ của lò phản ứng Deuterium-Uranium (CANDU) cũng của Canada. Do đó, nguồn thương mại tritium chính hiện nay là từ các lò phản ứng ở Canada.