Một tòa nhà cũ kỹ tại tỉnh Ibaraki, cách Tokyo khoảng hai giờ lái xe, gần như không hé lộ điều gì đặc biệt từ bên ngoài. Nhưng phía sau những bức tường cũ kỹ ấy lại là nơi đang âm thầm thử nghiệm một trong những công nghệ tham vọng nhất của nhân loại. Đó là mục tiêu tái tạo năng lượng của Mặt trời trên Trái đất.
Tại đây, công ty khởi nghiệp Kyoto Fusioneering đang phát triển một thiết bị có hình dạng giống lò vi sóng khổng lồ, gọi là gyrotron. Đây là một trong những thành phần cốt lõi của công nghệ phản ứng tổng hợp hạt nhân, lĩnh vực được kỳ vọng sẽ tạo ra nguồn năng lượng gần như vô hạn.
Chỉ một lượng nhỏ nhiên liệu cũng có thể tạo ra năng lượng tương đương với nhiều tấn nhiên liệu hóa thạch, mà không phát thải carbon trực tiếp. Tuy nhiên, dù tiềm năng là rất lớn, phản ứng nhiệt hạch vẫn là một “cuộc chơi dài hạn”.
Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, việc thương mại hóa công nghệ này vẫn chưa trở thành hiện thực. Điều này buộc các công ty phải tìm hướng đi thực tế hơn nếu muốn tồn tại trong cuộc đua tốn kém này.
Từ “giấc mơ năng lượng vô tận” đến bài toán sống còn của startup
Sự quan tâm đối với năng lượng nhiệt hạch đang ở mức cao nhất từ trước đến nay. Một phần nguyên nhân đến từ những bất ổn địa chính trị, như xung đột Iran, khiến thế giới ngày càng lo ngại về sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Theo Hiệp hội Công nghiệp Hợp hạch, tổng vốn đầu tư toàn cầu vào lĩnh vực này đã đạt khoảng 9,7 tỷ USD vào giữa những năm 2020, tăng mạnh so với giai đoạn trước năm 2021. Dòng tiền đổ vào ngày càng lớn, nhưng lợi nhuận vẫn là câu hỏi chưa có lời giải.
Trong bối cảnh đó, nhiều công ty Nhật Bản đã chuyển hướng chiến lược. Thay vì chờ đợi đột phá trong sản xuất điện, họ bắt đầu thương mại hóa các công nghệ phụ trợ. Kyoto Fusioneering là một ví dụ điển hình. Công ty đã ký thỏa thuận với một doanh nghiệp địa nhiệt để thử nghiệm việc sử dụng gyrotron trong khoan đá sâu.
Hình ảnh nhân viên công ty Kyoto Fusioneering đang trong phòng điều khiển
Họ không sử dụng mũi khoan cơ học truyền thống mà áp dụng công nghệ gyrotron có thể “bốc hơi” đá bằng nhiệt độ cực cao. Từ đó mở ra hướng đi hoàn toàn mới cho ngành năng lượng địa nhiệt. Chiến lược này không chỉ giúp tạo doanh thu trong ngắn hạn, mà còn cho phép doanh nghiệp tiếp tục đầu tư vào mục tiêu dài hạn là năng lượng nhiệt hạch.
Theo các chuyên gia, đây là hướng đi mang tính sống còn. Alex Borovskis, đồng sáng lập công ty tư vấn công nghệ sạch Helixos, nhận định rằng các thị trường liền kề chính là “cứu cánh” cho ngành nhiệt hạch.
Các công ty có thể bán công nghệ ngay từ hôm nay, đồng thời cải thiện hiệu suất và giảm chi phí trong quá trình phát triển. Việc đa dạng hóa nguồn thu cũng góp phần xây dựng hệ sinh thái công nghiệp, yếu tố được xem là nền tảng để công nghệ nhiệt hạch có thể bùng nổ.
Khi công nghệ nhiệt hạch “đi làm thuê” cho công nghiệp
Không chỉ Kyoto Fusioneering, nhiều startup khác tại Nhật Bản cũng đang tìm cách thương mại hóa các công nghệ phát triển từ nghiên cứu nhiệt hạch. Ex-Fusion, một công ty có trụ sở tại Osaka, đang phát triển công nghệ phản ứng nhiệt hạch bằng laser theo phương pháp giam giữ quán tính.
Tuy nhiên, thay vì chỉ tập trung vào mục tiêu dài hạn, công ty đã tận dụng công nghệ quang học của mình để phục vụ ngành công nghiệp. Tại cơ sở ở Kyoto, Ex-Fusion đang thử nghiệm các ứng dụng như cắt laser tốc độ cao. Đây là lĩnh vực có nhu cầu ngày càng lớn trong sản xuất, đặc biệt với các vật liệu khó gia công.
Theo CEO Kazuki Matsuo, khi công suất laser tăng lên, việc kiểm soát nhiệt độ trở nên cực kỳ phức tạp. Công nghệ điều khiển laser mà công ty phát triển không chỉ phục vụ mục tiêu nhiệt hạch, mà còn giúp nâng cao độ chính xác và an toàn trong sản xuất công nghiệp.
Trong khi đó, một hướng đi khác lại nằm ở chuỗi cung ứng vật liệu, yếu tố then chốt của ngành nhiệt hạch. Nhật Bản từ lâu đã là quốc gia dẫn đầu trong lĩnh vực này, với lịch sử nghiên cứu từ những năm 1950 và là thành viên sáng lập dự án ITER tại Pháp.
Hiện nay, nhiều nỗ lực nghiên cứu được dẫn dắt bởi Viện Khoa học và Công nghệ Lượng tử Quốc gia (QST). Một trong những trọng tâm của QST là phát triển chu trình nhiên liệu nhiệt hạch, trong đó lithium đóng vai trò quan trọng. Lithium được sử dụng để tạo ra tritium, một nguyên liệu hiếm nhưng thiết yếu cho phản ứng tổng hợp.
Shinichi Moriyama, trưởng bộ phận gia nhiệt plasma của Kyoto Fusioneering
Startup LiSTie, tách ra từ QST, đã phát triển công nghệ thu hồi lithium từ nước biển và pin đã qua sử dụng. Trong khi chờ đợi thị trường nhiệt hạch hình thành, công ty hướng đến việc cung cấp lithium tái chế cho các ngành công nghiệp hiện tại, đặc biệt là tại châu Âu, nơi nhu cầu đang tăng mạnh.
Một vật liệu khác là beryllium cũng đang được chú ý. Đây là nguyên tố quan trọng trong việc tăng sản lượng neutron, nhưng có chi phí cao và nguồn cung hạn chế. Công ty MiRESSO đã phát triển công nghệ tinh chế giúp giảm đáng kể chi phí và năng lượng sản xuất, đồng thời có thể ứng dụng cho các vật liệu khác như đất hiếm.
Ở cấp độ chính sách, chính phủ Nhật Bản cũng đang thúc đẩy mạnh mẽ ngành công nghiệp này. Năm 2023, nước này đã xây dựng chiến lược quốc gia cho nhiệt hạch và đưa lĩnh vực này vào danh sách 17 ưu tiên đầu tư.
Chính phủ cảnh báo rằng nếu không hành động kịp thời, Nhật Bản có thể trở thành “mảnh đất săn mồi” cho các quốc gia khác trong cuộc đua chuỗi cung ứng toàn cầu. Do đó, sự hợp tác giữa khu vực công và tư nhân được xem là yếu tố then chốt để duy trì vị thế dẫn đầu.
Dù vậy, thách thức vẫn còn rất lớn. Khi công nghệ chưa đạt đến quy mô thương mại, các nhà cung cấp linh kiện vẫn do dự trong việc đầu tư vào dây chuyền sản xuất chuyên biệt. Tuy nhiên, một số doanh nghiệp đã bắt đầu đặt cược.
Fujikura, nhà sản xuất sợi quang và vật liệu siêu dẫn đã công bố đầu tư hàng tỷ yên để mở rộng năng lực sản xuất. Công nghệ của họ không chỉ phục vụ nhiệt hạch, mà còn có ứng dụng trong tàu điện từ và trung tâm dữ liệu.
Theo các chuyên gia, hành trình phát triển nhiệt hạch có nhiều điểm tương đồng với cuộc đua không gian. Ngay cả khi mục tiêu cuối cùng chưa đạt được, những công nghệ phát sinh trong quá trình này vẫn có thể tạo ra tác động lớn đến nhiều ngành công nghiệp khác.
Trong kịch bản xấu nhất, nếu nhiệt hạch không thể thương mại hóa, việc tạo ra hàng loạt công nghệ đột phá vẫn có thể được xem là một thành công. Trở lại phòng thí nghiệm ở Ibaraki, những người như Shinichi Moriyama hiểu rõ điều đó hơn ai hết.
Với họ, việc chứng minh giá trị thực tiễn của công nghệ không chỉ là lựa chọn, mà là điều bắt buộc. Bởi trong một lĩnh vực thường bị chỉ trích là xa rời thực tế, chính những ứng dụng “kiếm tiền sớm” hôm nay có thể là chìa khóa để nuôi dưỡng giấc mơ năng lượng vô tận của ngày mai.
*Nguồn bài viết: Nikkei Asia
.jpg "Việt Nam sở hữu một đại lộ rộng kỷ lục, quy mô 16 làn xe đẹp như Châu Âu, được khánh thành vào đúng dịp đặc biệt, cả trăm tòa chung cư bám dọc theo")
.jpg "Ông Danny Le: WinCommerce sẽ cán mốc 5.000 cửa hàng trên toàn quốc trong 30 ngày tới, lên kế hoạch IPO")
