Robot Kuafu: đột phá công nghệ trong cuộc chinh phục năng lượng nhiệt hạch

Năng lượng nhiệt hạch, thường được ví như việc tạo ra "mặt trời nhân tạo" trên Trái Đất, đang trở thành hy vọng lớn lao cho nhân loại trong việc giải quyết khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu. Bằng cách tái tạo quá trình hợp hạch hạt nhân xảy ra bên trong các ngôi sao, công nghệ này hứa hẹn cung cấp nguồn năng lượng sạch, dồi dào và an toàn, không phát thải carbon dioxide hay tạo ra chất thải phóng xạ lâu dài như năng lượng hạt nhân phân hạch truyền thống.

Trong bối cảnh đó, Trung Quốc – một trong những quốc gia dẫn đầu thế giới về nghiên cứu nhiệt hạch – đã đạt được một cột mốc quan trọng với việc hoàn tất thử nghiệm hệ thống robot Kuafu. Được lấy cảm hứng từ nhân vật thần thoại Trung Quốc đuổi theo mặt trời, robot này không chỉ thể hiện sức mạnh công nghệ mà còn mở ra con đường thực tế hóa giấc mơ năng lượng vô tận. Bằng cách kết hợp các tiến bộ từ dự án nội địa và kiến thức toàn cầu, thành tựu này đánh dấu bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực bảo trì lò phản ứng nhiệt hạch.

Hệ thống robot Kuafu là một nền tảng kiểm tra và điều khiển từ xa tiên tiến, được thiết kế đặc biệt để xử lý các nhiệm vụ bảo trì bên trong lò phản ứng nhiệt hạch – nơi môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ cực cao, từ trường mạnh mẽ và bức xạ neutron nguy hiểm khiến con người không thể tiếp cận trực tiếp. Robot bao gồm ba cánh tay chính: một cánh tay lớn có khả năng nâng tải trọng lên đến 60 tấn với độ chính xác định vị và nâng thẳng đứng chỉ sai lệch 4mm, một con số ấn tượng khi xét đến quy mô khổng lồ của các bộ phận lò phản ứng. Hai cánh tay phụ nhỏ hơn lại nổi bật với độ chính xác lặp lại thao tác lên đến ±0,01mm, đạt tiêu chuẩn hàng đầu thế giới trong lĩnh vực robot chịu bức xạ. Những thông số này không chỉ vượt trội so với các hệ thống hiện tại mà còn giải quyết được vấn đề cốt lõi trong bảo trì nhiệt hạch: kết hợp sức mạnh cơ học với độ tinh tế cao để thay thế các linh kiện như vỏ bọc plasma, lớp bảo vệ chịu nhiệt và các mô-đun thử nghiệm.

Dự án phát triển Kuafu nằm trong khuôn khổ Comprehensive Research Facility for Fusion Technology (CRAFT), một chương trình khoa học quốc gia do Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc quản lý, đặt tại tỉnh An Huy. CRAFT được khởi xướng nhằm xây dựng và thử nghiệm các công nghệ then chốt cho lò phản ứng nhiệt hạch tương lai, bao gồm cả Chinese Fusion Engineering Testing Reactor (CFETR) – dự án bổ sung cho ITER quốc tế. Với hơn 300 nhà khoa học và kỹ sư tham gia, CRAFT dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2025, tích hợp các đổi mới từ ITER như hệ thống chân không khổng lồ và các mô hình Tokamak siêu dẫn. Robot Kuafu đã vượt qua các bài kiểm tra nghiêm ngặt, chứng minh khả năng hoạt động ổn định dưới điều kiện mô phỏng môi trường lò phản ứng, từ đó hỗ trợ vận hành các lò Tokamak thế hệ mới của Trung Quốc, dự kiến đi vào hoạt động năm 2027.

So sánh với các hệ thống quốc tế, Kuafu nổi bật hơn hẳn. Ví dụ, hệ thống remote handling của ITER – dự án lò phản ứng nhiệt hạch quốc tế tại Pháp với sự tham gia của 35 quốc gia, bao gồm Trung Quốc – chỉ đạt tải trọng tối đa khoảng 45-50 tấn cho các bộ phận như mô-đun thử nghiệm blanket. ITER tập trung vào việc sử dụng các robot vận chuyển, manipulator và công cụ để thay thế linh kiện nặng trong buồng chân không, nhưng vẫn gặp thách thức về độ chính xác và khả năng chịu bức xạ lâu dài. Trong khi đó, cánh tay robot của Mitsubishi Heavy Industries (Nhật Bản) – dùng cho bảo trì lò hạt nhân – chỉ chịu tải 2 tấn, kém xa so với Kuafu. Sự vượt trội này phản ánh chiến lược của Trung Quốc: không chỉ đuổi kịp mà còn dẫn đầu ở một số khía cạnh, nhờ đầu tư mạnh mẽ vào vật liệu chịu bức xạ, cảm biến tiên tiến và hệ thống điều khiển tự động.

Để hiểu rõ giá trị của Kuafu, cần nhìn rộng hơn về lợi ích và thách thức của năng lượng nhiệt hạch. Hợp hạch hạt nhân giải phóng năng lượng gấp bốn triệu lần so với đốt than, sử dụng nhiên liệu deuterium và tritium dồi dào từ nước biển và lithium, đảm bảo nguồn cung tự túc hàng nghìn năm. Nó không sản sinh khí nhà kính, tạo ra helium – một nguyên tố khan hiếm – và có tính an toàn cao nhờ phản ứng tự dừng nếu mất kiểm soát, khác hẳn với phân hạch. Tuy nhiên, bảo trì lò nhiệt hạch đối mặt với vô vàn thử thách: plasma ở nhiệt độ hàng trăm triệu độ Celsius gây mài mòn vật liệu, bức xạ neutron làm suy giảm cấu trúc, và từ trường mạnh cản trở hoạt động cơ học. Các robot truyền thống khó chịu đựng môi trường này mà vẫn duy trì độ chính xác, dẫn đến thời gian ngừng máy kéo dài và chi phí cao. Kuafu vượt qua bằng cách sử dụng vật liệu composite chống bức xạ và thuật toán AI để tối ưu hóa chuyển động, mở ra tiềm năng ứng dụng không chỉ trong nhiệt hạch mà còn bảo trì nhà máy hạt nhân, sửa chữa thiết bị vũ trụ, vận hành máy móc hạng nặng và cứu hộ thiên tai – nơi cần sức mạnh kết hợp với độ chính xác tuyệt đối.

Từ góc nhìn toàn cầu, thành tựu của Trung Quốc góp phần thúc đẩy ITER và các dự án khác như JT-60SA của Nhật Bản hay DEMO của châu Âu. Với ngân sách hàng tỷ USD đầu tư vào CFETR – lò phản ứng trị giá khoảng 6-10 tỷ USD – Trung Quốc đang dẫn dắt cuộc đua, chứng minh rằng hợp tác quốc tế có thể kết hợp với sáng tạo địa phương để chinh phục năng lượng sạch.

Robot Kuafu không chỉ là một cỗ máy mà còn là biểu tượng cho sự kiên trì của nhân loại trong việc khai thác năng lượng từ vũ trụ. Bằng cách giải quyết các thách thức bảo trì, Trung Quốc đang đưa giấc mơ "mặt trời nhân tạo" gần hơn với thực tế, hứa hẹn một tương lai nơi năng lượng sạch trở thành nền tảng cho phát triển bền vững. Tuy nhiên, con đường phía trước vẫn đòi hỏi sự hợp tác toàn cầu để vượt qua rào cản kỹ thuật và kinh tế. Với những bước tiến như vậy, năng lượng nhiệt hạch có thể sớm trở thành nguồn lực chính, mang lại lợi ích cho hàng tỷ người trên hành tinh.

Vista.gov.vn