Cuộc đua khai thác... Helium-3

“Chấp” tất cả than, dầu khí, năng lượng hạt nhân

40 tấn He-3 hóa lỏng mang từ mặt trăng chỉ chiếm thể tích của hai tàu con thoi Mỹ hiện nay nhưng có thể đủ cho các lò phản ứng nhiệt hạch chạy bằng He-3 hoạt động để đáp ứng toàn bộ nhu cầu sử dụng điện của nước Mỹ - tương đương ¼ tổng nhu cầu sử dụng điện của thế giới, trong suốt một năm. Dù trình độ công nghệ và khả năng kinh tế để đưa điện nhiệt hạch dùng He-3 hiện nay vẫn chưa hoàn thiện, nhưng cũng chỉ mất vài thập kỷ nữa thì các cường quốc sẽ có trong tay công nghệ đó.

He-3 là nhiên liệu lý tưởng cho các lò phản ứng nhiệt hạch, tạo ra nguồn năng lượng sạch gần như vô tận. (Ảnh minh họa)

Năng lượng nhiệt hạch có thể giúp thế giới không còn phụ thuộc nặng nề vào nhiên liệu hóa thạch – nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính và khí hậu ấm lên, chưa kể giá cả ngày càng cao và căng thẳng kinh tế, địa chính trị xung quanh nguồn nhiên liệu này. He-3 cũng giúp con người bỏ qua nguồn điện hạt nhân đang gây lo ngại về nguy cơ phát triển vũ khí hạt nhân và rác thải phóng xạ.

Theo tạp chí Luật quốc tế Fordham (Mỹ), ước tính nguồn khí He-3 trên mặt trăng đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người trong nhiều năm tới. Do đó, dù công nghệ năng lượng nhiệt hạch sử dụng He-3 vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, nhưng nhiều nước như Mỹ đang bắt đầu khẳng định vị trí của họ để bảo đảm họ không bị mất phần khai thác nguồn tài nguyên He-3 dồi dào trên mặt trăng.

Theo bài báo xuất bản ngày 14/1/2010 trên Tân Hoa Xã, ông Ouyang Ziyuan, nhà khoa học chỉ huy của Dự án tàu thăm dò mặt trăng của Trung Quốc, cho biết Dự án thăm dò mặt trăng của nước này đã khám phá ra có khoảng 1 triệu tấn khí He-3 trên bề mặt của chị Hằng. Lượng khí này có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của con người. Về mặt lý thuyết, khối He-3 đó gấp 10 lần năng lượng của tất cả than, dầu, khí gas có thể khai thác trên trái đất.

Một trong những nỗ lực đáng kể nhất gần đây là sự ra đời của một dự án với sự tham gia của Liên minh châu Âu (thông qua Ủy ban năng lượng nguyên tử châu Âu), Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Nga, và Mỹ tập trung vào lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm quốc tế (ITER). Đây là dự án nghiên cứu thử nghiệm quốc tế nhằm khai thác tính khả thi về khoa học và kỹ thuật trong sản xuất điện nhiệt hạch. Chương trình với vốn đầu tư 12 tỷ USD nhằm chế tạo lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm tiên tiến nhất đặt tại một cơ sở ở miền nam nước Pháp, dự kiến sẽ kéo dài 3 thập kỷ.

Lò phản ứng nhiệt hạch ITER được thiết kế để sản xuất ra 500 megawatt từ 500 megawatt năng lượng đầu vào. ITER bắt đầu được xây dựng từ năm 2007, và dòng plasma đầu tiên dự kiến sẽ ra đời vào năm 2019. Khi ITER được đưa vào sử dụng, đây sẽ là thí nghiệm vật lý thâu tóm plasma lớn nhất từ trước tới nay. Nhà máy điện nhiệt hạch thương mại thử nghiệm đầu tiên mang tên DEMO được đề xuất sẽ tiếp nối dự án ITER để đưa điện nhiệt hạch vào thị trường thương mại.

He-3 sẽ được khai thác và vận chuyển về trái đất như thế nào? Vì He-3 có trong gió mặt trời liên kết rất yếu với regolith (lớp bụi, đất, mảng vụn đá và những vật liệu liên quan khác bao phủ hầu như bao phủ toàn bộ Mặt Trăng), nên việc thu He-3 bằng công nghệ hiện nay là khá dễ dàng.

Theo kế hoạch được đề xuất, khi một căn cứ đã được thiết lập trên mặt trăng, các robot khai thác mặt trăng tương thích với thiết bị thu nhiệt mặt trời sẽ thu và xử lý lớp regolith trên mặt trăng để đưa He-3 về dạng gas rồi đưa He-3 và các phụ phẩm khác về căn cứ trên mặt trăng. He-3 dạng khí sau đó sẽ được hóa lỏng rồi đưa về trái đất, có thể bằng các tàu con thoi điều khiển từ xa.
 
Điều quan trọng là, quá trình thu thập và xử lý He-3 không chỉ thu hoạch được He-3 mà còn thu được lượng hydro, oxy, nitơ, CO2 và nước đáng kể để giúp ích cho quá trình bảo trì căn cứ trên mặt trăng hay để thực hiện các hoạt động không gian khác như khám phá sao Hỏa và các hành tinh khác.