Tại tỉnh Ibaraki, cách Tokyo khoảng hai giờ lái xe, một tòa nhà cũ kỹ bên ngoài không hé lộ điều gì đặc biệt. Nhưng phía sau những bức tường ấy, công ty khởi nghiệp Kyoto Fusioneering đang thử nghiệm một trong những công nghệ tham vọng nhất của nhân loại: tái tạo năng lượng Mặt trời trên Trái đất. Thiết bị có hình dạng giống lò vi sóng khổng lồ, gọi là gyrotron, là thành phần cốt lõi của công nghệ phản ứng tổng hợp hạt nhân, được kỳ vọng tạo ra nguồn năng lượng gần như vô hạn. Chỉ một lượng nhỏ nhiên liệu có thể tạo ra năng lượng tương đương nhiều tấn nhiên liệu hóa thạch, không phát thải carbon trực tiếp.
Giấc mơ năng lượng vô tận và bài toán sống còn
Sự quan tâm đến năng lượng nhiệt hạch đang ở mức cao nhất từ trước đến nay, một phần do bất ổn địa chính trị như xung đột Iran, khiến thế giới 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 đạt khoảng 9,7 tỷ USD vào giữa những năm 2020, tăng mạnh so với trước năm 2021. Dòng tiền đổ vào lớn, nhưng lợi nhuận vẫn là câu hỏi chưa có lời giải. 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 sử dụng gyrotron trong khoan đá sâu. Thay vì mũi khoan cơ học truyền thống, gyrotron có thể “bốc hơi” đá bằng nhiệt độ cực cao, mở ra hướng đi mới cho ngành năng lượng địa nhiệt. Chiến lược này không chỉ tạo doanh thu ngắn hạn mà còn cho phép doanh nghiệp tiếp tục đầu tư vào mục tiêu dài hạn là năng lượng nhiệt hạch.
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, nền tảng để công nghệ nhiệt hạch bùng nổ.
Khi công nghệ nhiệt hạch “đi làm thuê” cho công nghiệp
Không chỉ Kyoto Fusioneering, nhiều startup khác tại Nhật Bản cũng tìm cách thương mại hóa công nghệ từ nghiên cứu nhiệt hạch. Ex-Fusion, có trụ sở tại Osaka, phát triển công nghệ phản ứng nhiệt hạch bằng laser theo phương pháp giam giữ quán tính. Thay vì chỉ tập trung vào mục tiêu dài hạn, công ty tận dụng công nghệ quang học để phục vụ ngành công nghiệp. Tại cơ sở ở Kyoto, Ex-Fusion thử nghiệm các ứng dụng như cắt laser tốc độ cao, lĩnh vực có nhu cầu lớn trong sản xuất, đặc biệt với vật liệu khó gia công. Theo CEO Kazuki Matsuo, khi công suất laser tăng, việc kiểm soát nhiệt độ trở nên phức tạp. Công nghệ điều khiển laser của công ty không chỉ phục vụ nhiệt hạch mà còn nâng cao độ chính xác và an toàn trong sản xuất công nghiệp.
Một hướng đi khác nằm ở chuỗi cung ứng vật liệu, yếu tố then chốt của ngành nhiệt hạch. Nhật Bản 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. Nhiều nỗ lực nghiên cứu do Viện Khoa học và Công nghệ Lượng tử Quốc gia (QST) dẫn dắt. Một trọng tâm là phát triển chu trình nhiên liệu nhiệt hạch, trong đó lithium đóng vai trò quan trọng để tạo ra tritium, nguyên liệu hiếm nhưng thiết yếu.
Startup LiSTie, tách ra từ QST, phát triển công nghệ thu hồi lithium từ nước biển và pin đã qua sử dụng. Trong khi chờ thị trường nhiệt hạch hình thành, công ty hướng đến cung cấp lithium tái chế cho các ngành công nghiệp hiện tại, đặc biệt tại châu Âu, nơi nhu cầu tăng mạnh. Một vật liệu khác là beryllium, quan trọng trong việc tăng sản lượng neutron, nhưng có chi phí cao và nguồn cung hạn chế. Công ty MiRESSO phát triển công nghệ tinh chế giảm đáng kể chi phí và năng lượng sản xuất, có thể ứng dụng cho các vật liệu khác như đất hiếm.
Chính sách hỗ trợ và thách thức
Ở cấp độ chính sách, chính phủ Nhật Bản thúc đẩy mạnh mẽ ngành công nghiệp này. Năm 2023, nước này xây dựng chiến lược quốc gia cho nhiệt hạch và đưa vào danh sách 17 ưu tiên đầu tư. Chính phủ cảnh báo 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. Sự hợp tác công tư được xem là yếu tố then chốt để duy trì vị thế dẫn đầu.
Thách thức vẫn còn lớn. Khi công nghệ chưa đạt quy mô thương mại, các nhà cung cấp linh kiện do dự 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, 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 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 được xem là thành công.
Trở lại phòng thí nghiệm ở Ibaraki, những người như Shinichi Moriyama hiểu rõ điều đó. 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
