Trung Quốc phát triển lò phản ứng 1 MW dùng trong vũ trụ

Lò phản ứng có thể sản xuất một megawaatt điện, mạnh gấp 100 lần thiết bị tương tự mà NASA dự định đưa lên bề mặt Mặt Trăng năm 2030.

Các nhà khoa học Trung Quốc đang phát triển một lò phản ứng hạt nhân cực mạnh cho các nhiệm vụ trên Mặt Trăng và sao Hỏa. Dự án ra đời với kinh phí từ chính phủ trung ương năm 2019. Dù nhà chức trách chưa tiết lộ chi tiết kỹ thuật và ngày phóng, thiết kế kỹ thuật của cỗ máy nguyên mẫu đã hoàn thành gần đây và một số bộ phận chủ chốt đã được chế tạo, theo xác nhận của hai nhà khoa học tham gia dự án.

Đối với Trung Quốc, đây là dự án tham vọng với nhiều thách thức chưa từng có. Thiết bị hạt nhân duy nhất mà nước này từng phóng vào không gian là bộ pin phóng xạ nhỏ trên Thỏ Ngọc 2, robot tự hành đầu tiên hạ cánh ở vùng tối của Mặt Trăng năm 2019. Thiết bị đó chỉ có thể tạo ra vài watt nhiệt giúp robot vượt qua những đêm dài trên Mặt Trăng. Nhiên liệu hóa học và pin mặt trời không đủ đáp ứng nhu cầu khám phá vũ trụ của con người, dự kiến sẽ mở rộng đáng kể với các khu định cư ở Mặt Trăng hoặc sao Hỏa.

Thiết bị năng lượng hạt nhân đầu tiên bay lên quỹ đạo là SNAP-10A do Mỹ phóng vào năm 1965. Thiết bị sản sinh 500 watt điện trong hơn một tháng trước khi ngừng hoạt động vĩnh viễn. Một thách thức lớn đối với lò phản ứng cấp megawatt của Trung Quốc là công nghệ làm mát, theo bài báo của nhóm nghiên cứu đứng đầu là Jiang Jieqiong, giáo sư ở Viện công nghệ an toàn hạt nhân thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Hợp Phì.

Chỉ một phần nhiệt sinh ra từ lò phản ứng được sử dụng để sản xuất điện, phần còn lại cần phân tán nhanh chóng trong không gian để tránh sự cố nóng chảy hạt nhân. Để giải quyết vấn đề này, lò phản ứng sẽ sử dụng cấu trúc gập được giống chiếc ô nhằm tăng tổng diện tích bề mặt của bộ tản nhiệt hao phí, theo Jiang và cộng sự. Do kích thước nhỏ gọn, lò phản ứng không gian sẽ vận hành ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với trên Trái Đất (khoảng 2.000 độ C ở lõi). Lò sẽ sử dụng chất làm mát là lithium lỏng để tăng hiệu quả sản xuất điện. Nhưng lithium sẽ chuyển thành thể rắn ở nhiệt độ dưới 180 độ C. Đây là một trở ngại khác mà nhóm nghiên cứu Trung Quốc cần phải khắc phục.

Trên mặt đất, nhà máy điện hạt nhân cần kiểm tra bảo dưỡng vài năm một lần. Một số bộ phận cần thay thế do tác động xói mòn từ môi trường phóng xạ. Vật liệu và phần cứng trong lò phản ứng không gian cũng phải đạt tiêu chuẩn cao hơn hẳn nhằm đáp ứng nhu cầu của các nhiệm vụ dài hạn trong vũ trụ.

Chính phủ và quân đội Trung Quốc đã cấp kinh phí cho nhiều chương trình nhằm phát triển lò phản ứng hạt nhân không gian với nhiều công nghệ khác nhau, theo nghiên cứu của nhà khoa học vũ trụ Zhang Ze tại Viện lực đẩy vũ trụ Thượng Hải. Thay vì chế tạo một lò phản ứng lớn, một số nhóm nghiên cứu đang phát triển thiết bị công suất nhỏ. Những module này dễ chế tạo hơn và có thể xếp chồng để tạo thành cỗ máy lớn hơn với công suất vài megawatt điện, đủ để cung cấp cho động cơ ion đưa phi hành gia tới sao Hỏa. 

An Khang (Theo SCMP)

Nguồn: https://vnexpres.net