Khoa học năng lượng nhiệt hạch là một lĩnh vực đa ngành tập trung vào khoa học cần thiết để phát triển nguồn năng lượng dựa trên một phản ứng nhiệt hạch. Nhiệt hạch xảy ra khi hai hạt nhân kết hợp với nhau để tạo thành một hạt nhân mới. Quá trình này xảy ra trong Mặt trời của chúng ta và các ngôi sao khác. Tạo điều kiện cho phản ứng tổng hợp trên Trái đất liên quan đến việc tạo ra và duy trì huyết tương. Plasmas là chất khí nóng đến mức các electron được giải phóng khỏi hạt nhân nguyên tử. Các nhà nghiên cứu sử dụng điện trường và từ trường để kiểm soát sự thu thập kết quả của các ion và electron vì chúng có điện tích. Ở nhiệt độ đủ cao, các ion có thể thắng lực đẩy tĩnh điện và hợp nhất với nhau. Quá trình này – hợp nhất – giải phóng năng lượng.

 

Thông tin nhanh về Khoa học Năng lượng Fusion

Fusion cung cấp một nguồn năng lượng lâu dài tiềm năng sử dụng nguồn cung cấp nhiên liệu dồi dào và không tạo ra khí nhà kính hoặc chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài.

Nhiệt hạch giải phóng năng lượng bởi vì khối lượng của hạt nhân liên kết của nó nhỏ hơn khối lượng của nó thành phần proton và neutron; sự thiếu hụt khối lượng được chuyển đổi thành năng lượng thông qua phương trình Einstein (E = mc2).

Một chiếc xe bán tải chứa đầy nhiên liệu nhiệt hạch có năng lượng tương đương với 2 triệu tấn than hoặc 10 triệu thùng dầu.

Văn phòng Khoa học DOE: Đóng góp Khoa học Năng lượng Hợp nhất

Sự hỗ trợ của chính phủ Hoa Kỳ cho nghiên cứu và phát triển năng lượng nhiệt hạch bắt đầu từ những năm 1950 tại Ủy ban Năng lượng Nguyên tử, tiền thân của Bộ Năng lượng. Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng vẫn tiếp tục hỗ trợ cho quá trình nhiệt hạch, nơi chỉ đạo việc tiếp tục nghiên cứu trên cơ sở khoa học về sự giam giữ plasma và các lĩnh vực liên quan đến năng lượng nhiệt hạch khác. Chương trình năng lượng nhiệt hạch DOE giúp các nhà nghiên cứu điều phối nhiều ngành khoa học cơ bản liên quan đến phản ứng tổng hợp, bao gồm vật lý plasma, kỹ thuật hạt nhân và máy tính khoa học tiên tiến. Các nhà khoa học có thể tạo điều kiện cho phản ứng tổng hợp bằng nhiều kỹ thuật sử dụng nhiều phương pháp từ tính, điện và các phương pháp khác để tạo hình và điều khiển plasma. Ví dụ, các cơ sở nghiên cứu giam giữ từ tính ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh đã giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách duy trì phản ứng nhiệt hạch và thậm chí tạo ra năng lượng từ chúng. Tiến bộ này đã thúc đẩy sự hợp tác quốc tế về thí nghiệm ITER, nhằm mục đích xây dựng và vận hành một thí nghiệm plasma cháy dựa trên khái niệm giam giữ từ tính được gọi là tokamak. Sự đóng góp của Hoa Kỳ cho ITER được quản lý bởi chương trình Khoa học Năng lượng Hợp nhất (FES) trong Văn phòng Khoa học. Sau khi được xây dựng, ITER sẽ là cơ sở nghiên cứu khoa học quốc tế lớn nhất thế giới.