Một khiếm khuyết nhỏ trong kim cương có thể cản trở đột phá về tổng hợp hạt nhân

Một nghiên cứu mới đây đã phát hiện ra rằng các viên nang nhiên liệu kim cương được sử dụng trong tổng hợp hạt nhân có thể bị biến dạng khi nhiệt độ quá cao, điều này đang gây ra một trở ngại đáng kể đối với các đột phá trong nghiên cứu về năng lượng tổng hợp. Các viên nang này thường được chế tạo từ nhựa, kim cương hoặc beryli và được sử dụng trong Trung tâm Đánh lửa Quốc gia (NIF) để chứa nhiên liệu hydro được làm lạnh sâu. Khi các viên nang này chịu nhiệt, đặc biệt là nhiệt độ cao cần thiết cho tổng hợp hạt nhân, chúng dễ bị biến dạng do các khiếm khuyết nhỏ trong cấu trúc kim cương, dẫn đến áp suất không đồng đều bên trong.

Trung tâm Đánh lửa Quốc gia đã sử dụng các máy gia tốc hạt nhân khổng lồ và tia laser mạnh để cố gắng đạt được năng lượng tổng hợp trong điều kiện giống như bên trong mặt trời. Tuy nhiên, kết quả mới đây cho thấy cần phải xem xét lại thiết kế của các viên nang hiện tại để giảm thiểu các vấn đề do biến dạng gây ra. Các nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử đã chỉ ra rằng có các khuyết tật xuất hiện trong cấu trúc kim cương, điều này có thể ảnh hưởng tới tính ổn định của quá trình tổng hợp.

Nhà khoa học Boya Li từ Đại học California, San Diego, dẫn đầu nghiên cứu này, nêu rõ rằng cần phải kiểm tra kỹ lưỡng cấu trúc của vật liệu sử dụng trong các viên nang nhằm xác định nơi các khiếm khuyết có thể xuất hiện. Phát hiện này đã chỉ ra các điểm yếu cụ thể trong viên nang và đề xuất cần phải có một phương pháp gia công và kiểm tra chất lượng mới để đảm bảo sự vững chắc và tính nhất quán của chúng.

Nghiên cứu này được coi như một lời cảnh báo cho ngành công nghiệp tổng hợp hạt nhân khi đối mặt với thách thức về mặt vật liệu và thiết kế. Các phát hiện của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên Scientific Reports và đã thúc đẩy một cuộc thảo luận lớn trong cộng đồng khoa học về cách cải tiến thiết kế để đảm bảo quá trình tổng hợp hạt nhân thành công.

Giáo sư tại Đại học California, San Diego hy vọng rằng thông qua các phát hiện này, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới sẽ tiến gần hơn đến việc khắc phục được các trở ngại kỹ thuật và đạt được bước đột phá cần thiết trong lĩnh vực năng lượng tổng hợp.

Nguồn: Gizmodo, Lawrence Livermore National Laboratory, University of California