The Secret Force for Limitless Energy? Lasers | Tammy Ma | TED

Translator: Hồng Huệ Reviewer: Nguyen Hue

What would you do with the largest laser in the world?

Bạn sẽ làm gì với tia laser lớn nhất thế giới?

Send a beam into space.

Bắn một chùm tia vào không gian?

Strap the laser to the head of a shark.

Tia nó vào đầu của một con cá mập?

Or maybe just use it to amuse your cat.

Hay dùng nó để vui đùa với con mèo của bạn.

Well, the laser that I'm talking about

Chà, tia laser mà tôi đang nói đến

is nothing like your typical laser pointer.

không giống tia laser bình thường mà bạn biết đến.

No, this laser is a thousand times more powerful

Nó mạnh gấp ngàn lần

than the entire US electrical grid.

so với toàn bộ lưới điện của Hoa Kỳ.

It's the most energetic laser in the world.

Nó là tia laser mạnh nhất trên thế giới.

I guarantee you

Tôi đảm bảo rằng

you're going to want to keep your cat far, far away from this laser.

bạn sẽ muốn giữ con mèo của mình ở xa thật xa tia laser này.

Now, I'm a physicist,

Tôi là một nhà vật lý học,

so what I would want to do with this laser is something a little bit different.

nên những gì tôi muốn làm với tia laser này hơi khác biệt.

I take that laser and split it into almost 200 beams,

Tôi lấy tia laser đó và chia nó thành gần 200 chùm tia,

and shine them from every angle onto a little pellet of hydrogen.

và chiếu chúng từ mọi góc độ lên một viên hydro nhỏ.

Hydrogen, that very first element on the periodic table.

Hydro, nguyên tố đầu tiên trên bảng tuần hoàn.

I'd use the laser to squeeze and compress that hydrogen

Tôi sẽ sử dụng tia laser để ép và nén viên hydro đó

until the atoms themselves fuse.

cho đến khi các nguyên tử tự hợp nhất.

That's called fusion.

Nó được gọi là fusion - nhiệt hạch

And it’s the same reaction that powers the Sun.

Và đó là phản ứng tương tự giúp thắp sáng cho Mặt trời.

So with our giant laser,

Vậy với tia laser khổng lồ của chúng ta,

we could actually create miniature stars right here on Earth.

ta thực sự có thể tạo ra những ngôi sao thu nhỏ ngay tại đây trên Trái đất.

Pretty cool, right?

Khá tuyệt, phải không?

OK, that's the goal.

OK, đó là mục tiêu.

But why?

Nhưng tại sao?

Why do we care to do this?

Tại sao chúng ta quan tâm đến việc này?

Fusion means unlocking a different kind of nuclear power.

Nhiệt hạch có nghĩa là mở khóa một loại năng lượng hạt nhân khác.

Instead of splitting big, heavy atoms, like we do with fission

Thay vì tách các nguyên tử lớn, nặng, như chúng ta làm với sự phân hạch

in today's nuclear power plants,

trong các nhà máy điện hạt nhân ngày nay,

fusion means bringing together the atoms of a light element

nhiệt hạch có nghĩa là tập hợp các nguyên tử của một nguyên tố nhẹ

until they merge.

cho đến khi chúng hợp nhất.

In our case, we're going to use deuterium and tritium.

Trong trường hợp này, ta sẽ sử dụng deuterium và tritium.

They are isotopes of hydrogen, heavy hydrogen.

Chúng là đồng vị của hydro, hydro nặng.

And if we can use our lasers to get them close enough together

Và nếu chúng ta có thể sử dụng tia laser để đưa chúng đủ gần nhau

at hot enough temperatures,

ở nhiệt độ đủ nóng,

and hold them there long enough until they fuse,

và giữ chúng ở đó đủ lâu cho đến khi chúng hợp nhất,

what we create on the other side is a helium nucleus and a neutron.

những gì chúng ta tạo ra ở phía bên kia là một hạt nhân heli và một neutron.

And it just so happens that that helium and neutron

Và điều xảy ra là heli và neutron đó

weigh just a little bit less

chỉ nặng ít hơn một chút

than our deuterium and tritium originally did.

so với deuterium và tritium của chúng ta lúc ban đầu.

So we're going to take that differential in mass

Vì vậy, chúng ta sẽ lấy vi phân đó về khối lượng

and put it into an equation that everybody knows really well.

và đưa nó vào một phương trình mà mọi người đều biết rất rõ.

Einstein's E equals --

E của Einstein bằng --

Audience: MC squared.

Khán giả: MC bình phương.

Tammy Ma: E equals MC squared.

Tammy Ma: E bằng mc bình phương.

Where that "m" is that differential in mass,

Trong trường hợp “m” đó là vi sai về khối lượng,

we're going to multiply by "c," the speed of light,

chúng ta sẽ nhân với “c”, tốc độ ánh sáng,

a huge, huge number squared,

một con số bình phương khổng lồ,

and with that, get a tremendous amount of energy out.

và cùng với đó, chúng ta sẽ có được một nguồn lượng năng lượng khổng lồ.

How tremendous?

Khủng khiếp phải không?

Well one single pound of fusion fuel has the same amount of energy

Vâng, một pound nhiên liệu nhiệt hạch có cùng lượng năng lượng

as 5,000 barrels of oil,

với 5.000 thùng dầu,

or 3.5 million pounds of coal.

hoặc 3,5 triệu pound than.

So fusion is the ultimate energy source,

Vì vậy, nhiệt hạch là nguồn năng lượng cuối cùng,

not least because the fuel that we need for fusion is also very abundant.

chưa kể đến việc nhiên liệu mà chúng ta cần cho nó cũng rất dồi dào.

Deuterium is naturally occurring in seawater.

Deuterium có trong nước biển

About one in every 7,000 particles is D2O instead of H2O.

Khoảng 1 trong 7.000 hạt là D2O thay vì H2O.

And tritium, we know how to breed from lithium.

Và tritium, chúng ta biết cách tạo ra nó từ lithium.

So conceivably we actually have enough fusion fuel on Earth

Vì vậy, có thể chúng ta thực sự có đủ nhiên liệu nhiệt hạch trên Trái đất

to last us 30 billion years

cho chúng ta 30 tỷ năm tiêu thụ

of human consumption at today's levels.

so với mức tiêu thụ của con người hiện nay.

If you ask me, I'd call that energy security.

Nếu bạn hỏi tôi, tôi sẽ gọi đó là an ninh năng lượng.

Fusion is also clean energy.

Nhiệt hạch cũng là năng lượng sạch.

In our equation,

Trong phương trình của chúng ta,

it was a deuterium plus a tritium gave us a helium.

1 deuterium cộng với 1 tritium cho chúng ta 1 heli.

Carbon is nowhere in that equation.

Carbon không có ở trong phương trình đó.

Fusion is also inherently safe.

Về bản chất, phản ứng nhiệt hạch cũng an toàn.

In order to start a fusion reaction,

Để bắt đầu phản ứng nhiệt hạch, trước tiên

we first have to put energy into the system to make the atoms fuse.

chúng ta phải đưa năng lượng vào hệ thống để làm cho các nguyên tử hợp nhất.

So if you ever want to stop a fusion reaction,

Vì vậy, nếu bạn muốn dừng phản ứng nhiệt hạch,

you just cut off that initial energy source.

bạn chỉ cần cắt nguồn năng lượng ban đầu đó.

Fusion will create waste,

Nhiệt hạch sẽ tạo ra chất thải,

but it's not the kind of waste that will last for tens

nhưng không phải là loại sẽ tồn tại trong hàng chục

or hundreds of thousands of years.

hoặc hàng trăm nghìn năm.

Instead, the low-level nuclear waste of fusion

Thay vào đó, chất thải hạt nhân cấp thấp của phản ứng nhiệt hạch

can decay away in just decades.

có thể phân rã chỉ trong vài thập kỷ.

And that means we can place fusion power plants almost anywhere,

Và điều đó có nghĩa là chúng ta có thể đặt các nhà máy ở hầu hết mọi nơi,

near large population centers and big cities,

gần các trung tâm dân cư lớn và các thành phố lớn,

and fusion power plants would be compatible

và các nhà máy này sẽ tương thích

with our current grid infrastructure or the smart grids of the future.

với cơ sở hạ tầng lưới điện hiện tại hoặc lưới điện thông minh của tương lai.

And finally, fusion energy is also flexible energy.

Và cuối cùng, năng lượng nhiệt hạch cũng là năng lượng linh hoạt.

Energy when you need it and can come in different forms.

Năng lượng khi bạn cần và có thể có nhiều dạng khác nhau.

Electricity to power our homes,

Điện cho ngôi nhà của chúng ta,

but also high-temperature heat for industrial use.

cũng có thể là nhiệt nhiệt độ cao để sử dụng trong công nghiệp.

Now, to be fair, there are some downsides to fusion, too.

Bây giờ, công bằng mà nói, cũng có một số nhược điểm đối với nhiệt hạch.

Fusion is incredibly complex and incredibly difficult.

Nhiệt hạch cực kỳ phức tạp và cực kỳ khó khăn.

The development of fusion has been and will be expensive.

Sự phát triển của phản ứng nhiệt hạch đã và sẽ tốn kém.

But the potential benefits of fusion are so great that it is worth it.

Nhưng những lợi ích tiềm năng của nhiệt hạch lớn đến mức nó đáng giá.

All right, so how do we actually make fusion work here on Earth?

Được rồi, làm thế nào để ta tiến hành phản ứng nhiệt hạch trên Trái đất?

Well, that's the problem that we've been working on

Vâng, đó là vấn đề mà chúng tôi đang nghiên cứu

for nearly 60 years now.

trong gần 60 năm nay.

Let's go back to that ginormous laser.

Hãy quay lại với tia laser khổng lồ đó.

It's called the National Ignition Facility, or NIF,

Nó được gọi là National Ignifition Facility, hay NIF,

at the Lawrence Livermore National Lab.

tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore.

The NIF is the world's largest, most energetic laser,

NIF là tia laser lớn nhất, mạnh nhất thế giới,

housed in a building the size of three American football fields,

được đặt trong một tòa nhà có kích thước bằng ba sân bóng đá Mỹ,

side by side and ten stories tall.

nằm cạnh nhau và cao mười tầng.

It's not just one laser.

Nó không chỉ là một tia laser.

It's actually 192 separate lasers,

Thực chất là 192 tia laser riêng biệt,

and each one alone is one of the most energetic in the world.

và mỗi tia là một trong những tia laser mạnh nhất trên thế giới.

And we're going to combine all 192 of those lasers

Và chúng ta sẽ kết hợp tất cả 192 tia laser đó

and shine them on a little fuel pellet

và chiếu chúng vào một viên nhiên liệu nhỏ

about the size of a peppercorn.

có kích thước bằng hạt tiêu.

Alright, let me take you into the facility and give you a closer look.

Được rồi, để tôi đưa bạn vào cơ sở và xem xét kỹ hơn.

The laser starts as a little pulse of light,

Laser bắt đầu như một xung ánh sáng nhỏ,

the fraction of the energy of a typical laser pointer.

một phần năng lượng của một con trỏ laser điển hình.

We're going to split that beam into 192 ways.

Chúng ta sẽ chia chùm tia đó thành 192 hướng.

And those beams are now going to bounce back and forth across this giant facility,

Và những chùm tia đó bây giờ sẽ nảy qua lại trong cơ sở khổng lồ này,

each beam passing through hundreds of slabs of laser glass

mỗi chùm tia đi qua hàng trăm tấm kính laser

getting boosted up in energy.

sẽ được tăng cường năng lượng.

In total, each beam is going to travel nearly a mile

Tổng cộng, mỗi chùm tia sẽ di chuyển gần một dặm

and get amplified up a million billion times in energy

và được khuếch đại lên một triệu tỷ lần năng lượng

and expanded in size from a little pinprick

và mở rộng kích thước từ một vết kim nhỏ

to over a square foot.

lên hơn một foot vuông.

And then all 192 laser beams are going to get directed

Và sau đó tất cả 192 chùm tia laser

towards the fusion chamber.

sẽ hướng về buồng nhiệt hạch.

Half the laser beams go up and half come down,

Một nửa chùm tia laser đi lên và một nửa đi xuống,

and they're going to direct and concentrate their light

và chúng sẽ hướng và tập trung ánh sáng

on a tiny cylinder that sits right in the middle,

vào một hình trụ nhỏ nằm ngay giữa,

about the size of a pencil eraser.

có kích thước bằng một cục tẩy bút chì.

The lasers go into that cylinder

Các tia laser đi vào ống hình trụ đó

and create a bath of X-rays

và tạo ra một bồn tia X

that then envelop the little fuel pellet

sau bao bọc viên nhiên liệu nhỏ

that sits right in the middle.

nằm ngay giữa.

Those X-rays are so intense

Những tia X đó mạnh đến mức

that they start blowing off the shell of that pellet like a rocket.

chúng bắt đầu thổi bay lớp vỏ của viên nhiên liệu như một tên lửa.

And then by conservation of momentum,

Và sau đó bằng cách bảo toàn động lượng,

the rest of the capsule squeezes inward,

phần còn lại của viên nang ép vào trong,

equal and opposite reaction.

phản ứng bằng nhau và ngược chiều.

We're going to reach temperatures of over 180 million degrees Fahrenheit,

Chúng ta sẽ đạt đến nhiệt độ hơn 180 triệu độ F,

hotter than the center of the Sun,

nóng hơn trung tâm của Mặt trời,

and pressures that would feel like 100 billion Earth atmospheres

và áp suất có cảm giác giống như 100 tỷ bầu khí quyển Trái đất

pressing down on you.

đang ép xuống bạn.

And then we start a little spark right in the center,

Và sau đó chúng ta thắp một tia lửa nhỏ ngay trung tâm,

which then propagates through more of that fuel,

sau đó lan truyền qua nhiều nhiên liệu đó hơn,

creating a miniature star,

tạo ra một ngôi sao thu nhỏ,

and with it a huge burst of energy.

và cùng với đó là một vụ nổ năng lượng khổng lồ.

And if we do it right,

Và nếu chúng ta làm đúng,

we can actually get a whole lot more energy out

chúng ta thực sự có thể thu được nhiều năng lượng hơn

than the energy that went in to start all of this.

năng lượng ban đầu để thực hiện tất cả những điều này.

(Applause)

(Vỗ tay)

I know, it sounds really easy, right?

Tôi biết, nghe có vẻ rất dễ, phải không?

(Laughter)

(Cười)

Well, obviously this is a story that bridges enormous scales.

Chà, rõ ràng đây là một câu chuyện có thể bắc cầu những quy mô to lớn.

The temperature and density of a star focused in on the atomic level.

Nhiệt độ và mật độ của một ngôi sao tập trung vào cấp độ nguyên tử.

Remember how I said that laser is a thousand times the power

Bạn có nhớ cách tôi nói rằng tia laser mạnh gấp ngàn lần

of the US electrical grid?

so với lưới điện của Mỹ không?

Well, power is defined as energy per unit time.

Chà, công suất được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị thời gian.

Vì vậy, những gì ta đang làm là lấy một lượng năng lượng khổng lồ

So what we're doing is taking a huge amount of energy

and compressing it down into just nanoseconds.

và nén nó xuống chỉ trong nano giây.

And that's why every time we fire the lasers,

Đó là lý do tại sao mỗi khi chúng ta bắn tia laser,

the lights don't flicker across the globe.

ánh sáng không nhấp nháy trên toàn cầu.

But we are able to create conditions that are the hottest

Nhưng chúng ta có thể tạo ra các điều kiện nóng nhất

in the entire solar system.

trong toàn bộ hệ mặt trời.

All right, so I know what you guys are all thinking.

Được rồi, tôi biết các bạn đang nghĩ gì.

Like, how could this actually possibly work, right?

Giống như, làm thế nào điều này thực sự có thể hoạt động, phải không?

And who would be crazy enough to try?

Và ai sẽ đủ điên để thử?

Well, tens of thousands of scientists and engineers around the world,

Chà, hàng chục ngàn nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thế giới,

including me.

bao gồm cả tôi.

And scientists are trying all different approaches to fusion.

Và các nhà khoa học đang thử các cách tiếp cận khác nhau để tiến hành.

Not just giant lasers, but sometimes giant magnets.

Không chỉ là laser khổng lồ, mà đôi khi là nam châm khổng lồ.

Things that have cool names like tokamaks or stellarators

Những thứ có tên hay như tokamaks hoặc stellarator

that can help shape and contain the fusion.

có thể giúp định hình và ngăn chặn phản ứng nhiệt hạch.

And right now, we're actually seeing

Và ngay bây giờ, chúng ta đang chứng kiến

a whole bunch of new, private start-up fusion companies

một loạt các công ty khởi nghiệp tư nhân mới

pop up all across the globe,

xuất hiện trên toàn cầu,

each one trying a unique and different approach to fusion.

mỗi công ty có cách tiếp cận độc đáo và khác nhau.

It's a whole host of brave and brilliant individuals

Đó là một loạt các cá nhân dũng cảm và xuất sắc

working hard to make this dream a reality.

làm việc chăm chỉ để biến giấc mơ này thành hiện thực.

And our team at Lawrence Livermore National Lab

Và nhóm của chúng tôi tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore

are the stewards of work that started in 1960

là những người quản lý công việc bắt đầu vào năm 1960

because of national security.

vì an ninh quốc gia.

We need to understand fusion,

Chúng ta cần hiểu về nhiệt hạch,

to understand how to ensure

để hiểu làm thế nào để đảm bảo

that our US nuclear arsenal stays safe and effective.

rằng kho vũ khí hạt nhân của Mỹ vẫn an toàn và hiệu quả.

And that is what has provided the steady funding

Và đó là những gì đã cung cấp nguồn tài trợ ổn định

to pursue this very difficult physics challenge over decades.

để theo đuổi thách thức vật lý rất khó khăn này trong nhiều thập kỷ.

So yeah, it took us 12 years to build the NIF,

Vì vậy, vâng, chúng tôi đã mất 12 năm để xây dựng NIF,

and we've been doing experiments using it

và sẽ thực hiện các thí nghiệm sử dụng nó

for nearly 15 years more now.

trong gần 15 năm nữa.

And in that time, we've improved our physics understanding

Và trong thời gian đó, chúng tôi đã cải thiện sự hiểu biết về vật lý

and computational simulation models.

và mô hình mô phỏng tính toán.

We've designed new diagnostic instruments capable of taking better, clearer,

Chúng tôi đã thiết kế các công cụ chẩn đoán mới có khả năng chụp ảnh thí nghiệm

faster pictures of the experiment.

tốt hơn, cho hình ảnh rõ hơn và nhanh hơn.

We've continuously pushed up the laser energy

Chúng tôi đã liên tục đẩy năng lượng laser lên

and found ways to build better targets.

và tìm ra cách để tạo nên các mục tiêu tốt hơn.

And guess what?

Và đoán xem?

In December of 2022, we finally did it.

Vào tháng 12 năm 2022, cuối cùng chúng tôi đã làm được điều đó.

(Applause)

(Vỗ tay)

Our team at Lawrence Livermore National Lab demonstrated fusion ignition.

Nhóm của chúng tôi tại LLNL đã chứng minh được phản ứng kích hoạt nhiệt hạch.

For the very first time in human history,

Lần đầu tiên trong lịch sử loài người,

we generated a controlled thermonuclear fusion reaction

chúng tôi đã tạo ra 1 phản ứng nhiệt hạch được kiểm soát

in the laboratory

trong phòng thí nghiệm

that generated more energy out

tạo ra nhiều năng lượng hơn

than went in with the lasers to start it.

so với các tia laser ban đầu để khởi động nó.

(Applause)

(Vỗ tay)

That's right, we were able to light a match

Đúng vậy, chúng tôi đã thắp một que diêm

and turn that into a bonfire.

và biến nó thành một ngọn lửa lớn.

And in the process, release a new form of energy

Trong quá trình này, nó giải phóng một dạng năng lượng mới

that is a million times more energetic than a chemical reaction.

mạnh gấp một triệu lần so với một phản ứng hóa học.

And now,

Và bây giờ,

now we've actually been able to repeat ignition four more times

chúng tôi đã thực sự có thể lặp lại việc này thêm bốn lần nữa

in just the last 15 months,

chỉ trong 15 tháng qua,

with our most successful experiment

với thí nghiệm thành công nhất

giving us over twice as much energy out as we put in with the lasers.

chúng tôi đã tạo năng lượng ra gấp đôi so với năng lượng vào bằng tia laser.

So are we done?

Vậy là xong rồi phải không?

Well, not quite.

Chà, không hẳn.

In order to move towards that fusion-energy future,

Để hướng tới tương lai năng lượng nhiệt hạch đó,

we'll have to figure out how to harness this energy

chúng ta sẽ phải tìm ra cách khai thác năng lượng này

in a working fusion power plant.

trong một nhà máy điện nhiệt hạch đang hoạt động.

And to be clear,

Và để nói rõ,

there's still a long scientific and engineering road ahead.

vẫn còn một con đường khoa học và kỹ thuật dài phía trước.

Just to build on our successes at NIF,

Chỉ để tiếp tục những thành công tại NIF,

we'll have to build more efficient lasers,

chúng tôi sẽ phải tạo ra các tia laser hiệu quả hơn,

mass manufacture targets

các mục tiêu sản xuất hàng loạt

and figure out robotics for automated operations and more.

và chế tạo ra robot cho các công việc tự động và hơn thế nữa.

The depth and breadth of this challenge

Chiều sâu và chiều rộng của thách thức này

will require sustained investment from government and private industry,

sẽ đòi hỏi sự đầu tư bền vững từ chính phủ và công nghiệp tư nhân,

and all of us working together.

và tất cả chúng ta làm việc cùng nhau.

We're all racing to make this a reality,

Tất cả đều đang chạy đua để biến điều này thành hiện thực,

but there's still a lot more work to be done.

nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm.

I don't know exactly how long this will all take,

Tôi không biết chính xác tất cả sẽ mất bao lâu,

but I do know that we can do it.

nhưng tôi biết rằng chúng ta có thể làm điều đó.

And when we do it,

Và khi chúng ta làm điều đó,

when we make fusion energy a reality,

khi chúng ta biến năng lượng nhiệt hạch thành hiện thực,

energy will become so plentiful

năng lượng sẽ trở nên dồi dào

that it will no longer be a limited resource.

đến mức nó sẽ không còn là một nguồn tài nguyên có hạn nữa.

This will change the world as we know it.

Điều này sẽ thay đổi thế giới mà chúng ta biết.

When energy becomes essentially unlimited,

Khi năng lượng về cơ bản trở nên vô hạn,

there are unlimited ways to use this energy.

có những cách không giới hạn để sử dụng năng lượng này.

Every country will be energy independent.

Mỗi quốc gia sẽ độc lập về năng lượng.

Standards of living will rise around the world,

Tiêu chuẩn sống sẽ tăng lên trên khắp thế giới

and we'll be able to use energy in creative new ways as well,

và chúng ta cũng sẽ có thể dùng năng lượng theo những cách sáng tạo mới,

like carbon capture at scale to combat climate change.

như thu giữ carbon trên quy mô lớn để chống lại biến đổi khí hậu.

Vertical farming for delicious, sustainable food for all,

Nông nghiệp theo chiều dọc để có thực phẩm ngon, bền vững cho tất cả mọi người

and desalination of seawater

và khử muối nước biển

so that everybody has access to clean water.

để mọi người đều có thể tiếp cận với nước sạch.

We can do all this and more with fusion.

Ta có thể làm tất cả điều này và nhiều hơn nữa với năng lượng nhiệt hạch.

Fusion can ignite that future.

Năng lượng nhiệt hạch có thể thắp sáng tương lai đó.

Thank you.

Cảm ơn mọi người.

(Applause)

(Vỗ tay)