Mở đầu
Nghiên cứu nhiệt hạch hạt nhân được nhà nước Trung Quốc kiểm soát đã đạt tới một bước ngoặt tới hạn, khi các đột phá khoa học được kết hợp với nguồn “vốn kiên nhẫn” dài hạn từ các nhà đầu tư thuộc sở hữu nhà nước. Lò EAST của Trung Quốc—cơ sở thí nghiệm “mặt trời nhân tạo” của nước này—đã đạt hai mốc quan trọng: nhiệt độ ion 120 triệu độ C và nhiệt độ electron 160 triệu độ C, với các thông số nhiệt hạch đạt quy mô 10^20; thiết bị được lên kế hoạch tiến hành thí nghiệm đốt cháy đầu tiên vào năm 2027. Đồng thời, vào tháng 10/2024, dự án thiết bị thí nghiệm năng lượng nhiệt hạch nhỏ gọn (BEST) tại Hợp Phì hoàn tất việc lắp đặt cấu phần đế Dewar trọng yếu, với kế hoạch chứng minh đầu ra năng lượng ròng từ nhiệt hạch vào năm 2030. Sự hội tụ giữa tiến bộ kỹ thuật và cam kết vốn này phản ánh một chiến lược có chủ đích nhằm vượt qua nhận định “mãi mãi 50 năm nữa” của ngành—câu đùa lâu năm rằng nhiệt hạch thương mại lúc nào cũng còn vài chục năm.
Động lực tăng tốc xuất phát từ sự thay đổi trong động lực cấp vốn và sự hỗ trợ của thể chế. Hệ sinh thái đầu tư thuộc sở hữu nhà nước của Thượng Hải, được neo bởi Shanghai State-owned Investment Co. và Future Industries Fund, đã áp dụng cách tiếp cận công khai “gieo những hạt giống đầu tiên”, triển khai vốn ngay từ giai đoạn nghiên cứu sớm thay vì chờ các lộ trình công nghệ hội tụ. Mô hình vốn kiên nhẫn này, kết hợp với trí tuệ nhân tạo đẩy nhanh việc lặp lại trong thí nghiệm, đang định hình lại mốc thời gian để thương mại hóa nhiệt hạch từ suy đoán lý thuyết sang hiện thực được kỹ thuật hóa.
Công nghệ Tokamak: Kỹ thuật trong những giới hạn khắc nghiệt
Tokamak là hướng nhiệt hạch giam giữ bằng từ trường trưởng thành nhất trên thế giới. Thiết bị dùng các trường từ để giam giữ plasma—khí nhiên liệu đã ion hóa—ở nhiệt độ từ 100 triệu đến 200 triệu độ C, mức nhiệt mà bất kỳ vật chứa vật lý nào cũng không thể chịu đựng. Tokamak vận hành như một “lồng từ” để giữ plasma cực đoan này ổn định.
Bài toán kỹ thuật là hết sức gay gắt. Ngay trong một tokamak duy nhất, điều kiện dao động giữa hai thái cực: hệ gia nhiệt bằng lò vi sóng và chùm tia trung hòa giữ plasma ở trên 100 triệu độ C, trong khi các hệ thống lạnh sâu duy trì nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao ở âm 200 độ C hoặc thấp hơn. Chênh lệch nhiệt độ này đặt bài kiểm tra lên độ tin cậy, độ ổn định vận hành và khả năng kiểm soát chi phí ở từng cấp độ linh kiện.
Nút thắt then chốt nằm ở độ chính xác trong chế tạo. Dải băng siêu dẫn nhiệt độ cao—chỉ dày xấp xỉ 2 microron—phải mang hàng trăm ampe dòng điện. Thiết kế hiện tại đạt được nền tảng này, nhưng để nâng lên 1.000 hoặc 5.000 ampe cần các công thức băng tối ưu hóa, được xác nhận thông qua thiết kế hỗ trợ bởi AI và các bài thử nghiệm kéo dài. Các nhà máy nhiệt hạch tương lai hoạt động 24/7 sẽ phụ thuộc vào hệ thống điều khiển có trí tuệ cao: giao diện kỹ thuật điện được chuẩn hóa, kiến trúc dạng module, các phương pháp phân tích dữ liệu tiên tiến và các mô hình AI chuyên biệt được huấn luyện từ dữ liệu thí nghiệm chất lượng cao. AI sẽ phân tích dữ liệu thí nghiệm và rút ra logic ra quyết định để giải quyết các thách thức khoa học cốt lõi.
Deuterium-Helium-3: Một lối đi thay thế
Nhóm nhiệt hạch giam giữ từ của Đại học Fudan, thông qua startup Dawning Fusion (thành lập tháng 7/2025 tại Thượng Hải), theo đuổi tuyến nhiên liệu deuterium-helium-3 không phải hướng chủ đạo. Cách tiếp cận này bổ sung cho nghiên cứu deuterium-tritium chủ đạo của Trung Quốc và khai phá vùng biên trong nhiệt hạch giam giữ từ.
Phản ứng deuterium-tritium đối mặt với hai trở ngại quan trọng gắn với tritium: do tritium có chu kỳ bán rã ngắn (12,33 năm), nó phân rã thành helium-3 một cách tự nhiên, khiến các nhà máy nhiệt hạch phải vừa đốt tritium vừa nhân tạo ra nhiên liệu thay thế đồng thời ngăn rò rỉ. Thứ hai, các neutron năng lượng 14 megaelectronvolt từ nhiệt hạch deuterium-tritium gây hư hại vật liệu kết cấu của lò phản ứng, đòi hỏi các lớp chắn dày từ 1 đến 1,5 mét.
Dawning Fusion đã chọn phương án thay thế: deuterium-helium-3 gần như không tạo neutron, loại bỏ nhu cầu về các lớp chắn đắt tiền và nặng. Điều này cho phép thiết kế lò phản ứng nhỏ gọn dựa trên các trường từ siêu dẫn siêu mạnh ở nhiệt độ cao, giúp các nhà máy nhiệt hạch có thể đặt gần thành phố hoặc trung tâm dữ liệu mà không cần truyền tải điện đường dài. Nếu cả hai tuyến nhiên liệu đều thành công, chúng sẽ hợp thành một lưới điện tích hợp bổ trợ: các trạm deuterium-tritium quy mô lớn ở vùng xa và các nhà máy deuterium-helium-3 nhỏ gọn gần trung tâm đô thị. Do sự phân rã của tritium tạo ra helium-3, các hoạt động deuterium-tritium sẽ tự nhiên cung cấp helium-3 cho tuyến thay thế.
Dawning Fusion dự kiến lộ trình 10 năm qua ba thế hệ thiết bị. Thiết bị thế hệ đầu tiên, “Chenguang”, sẽ kiểm chứng độ tin cậy và độ ổn định của nam châm siêu dẫn nhiệt độ cao trong điều kiện vận hành thực tế, đồng thời đóng vai trò “nhà máy dữ liệu AI cho nhiệt hạch” tạo ra các tập dữ liệu thí nghiệm khổng lồ để xác minh và tối ưu hóa các mô hình vật lý dưới từ trường mạnh và hỗ trợ phát triển điều khiển thiết bị thông minh.
Hệ sinh thái vốn của Thượng Hải
Thượng Hải đã xây dựng một hệ sinh thái công nghiệp nhiệt hạch hoàn chỉnh, theo hướng “full-stack” và có tính hệ thống. Hệ sinh thái bao gồm nhiều nhóm nghiên cứu (Dawning Fusion, Xinghuan Fusion Energy, Energy Singularity) và các doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng (Shanghai Superconductor, Shang'ai Superconductor, Yixi Technology), tạo nên một chuỗi cung ứng tích hợp “lên xuống theo bậc thang” trong chính thành phố.
Shanghai State-owned Investment Co., thông qua Future Industries Fund và Shanghai Sci-Tech Innovation Group, bao phủ toàn bộ chuỗi vốn từ vòng gọi vốn thiên thần đến IPO, cung cấp sự hỗ trợ liên tục. Zhu Min, Chief Innovation Officer của Shanghai State-owned Investment Co. và Chủ tịch Shanghai Sci-Tech Innovation Group, nêu khuôn khổ sứ mệnh của vốn nhà nước là “mạnh dạn gieo những hạt giống đầu tiên”. Vốn xã hội truyền thống chờ cho lộ trình công nghệ rõ ràng rồi mới tham gia; vốn nhà nước không thể đi theo mô hình đó. “Nếu vốn nhà nước không gieo hạt trước và gánh rủi ro, hệ sinh thái này có thể biến mất hoàn toàn, và lộ trình công nghệ này sẽ dừng lại giữa chừng trong phát triển.” Vốn nhà nước phải “bù lấp nhanh các khoảng trống then chốt, đứng vững trên tuyến đầu đổi mới công nghệ, dám đặt cược, dám hành động và dám gieo những hạt giống đầu tiên”.
Dưới tác động “mồi” của vốn nhà nước, ngành nhiệt hạch đã có được đà phát triển mạnh. Các loại vốn khác nhau giờ đây đều sợ bỏ lỡ cơ hội, qua đó thúc đẩy tăng trưởng của hệ sinh thái. Nhiệm vụ chiến lược của nhà nước, Zhu Min cho biết, là xây dựng hệ sinh thái và chuỗi cung ứng; nếu khó khăn phát sinh, các cụm vốn nhà nước sẽ cung cấp hỗ trợ có hệ thống và nhắm mục tiêu.
Các startup nhiệt hạch nhận vốn này không giữ lại mà phân bổ lại thông qua đơn hàng và công nghệ tới các đối tác chuỗi cung ứng thượng nguồn và hạ nguồn, thúc đẩy phát triển phối hợp. PGS. Xu Min (Đại học Fudan) nhấn mạnh rằng tầm quan trọng của chuỗi cung ứng tương đương với chính các thiết bị nhiệt hạch: về lâu dài, kinh tế chuỗi cung ứng quyết định giá trị của nhiệt hạch. Sức khỏe của toàn ngành đem lại lợi ích cho từng doanh nghiệp. Lộ trình từ Q>1 (tăng năng lượng ròng) tới watt đầu tiên, rồi cuối cùng là điện với giá 1 xu mỗi kilowatt-giờ, đòi hỏi tích lũy dài hạn. Các thách thức bao gồm giảm chi phí băng siêu dẫn nhiệt độ cao, thúc đẩy công nghệ gyrotron công suất cao và gia nhiệt bằng chùm tia trung hòa, đồng thời đảm bảo công nghệ ion cyclotron đáp ứng nhu cầu của các nhà máy trong tương lai. Tất cả đều cần sự phối hợp đầy đủ của chuỗi cung ứng.
Mốc thời gian và con đường thương mại hóa
PGS. Xu Min dự báo rằng “điện năng đầu tiên từ phòng thí nghiệm có thể đạt được trong khoảng năm năm, và khả năng rất cao là sẽ đạt được tại Trung Quốc.” Từ watt đầu tiên tới điện nhiệt hạch có tính cạnh tranh về chi phí, một lộ trình 20 năm là hợp lý cho việc giảm chi phí chuỗi cung ứng và quá trình trưởng thành.
Wei Fanjie, Tổng giám đốc Future Industries Fund của Thượng Hải, cho biết: “Mặc dù vẫn không thể dự đoán chính xác thời điểm thương mại hóa nhiệt hạch, nhưng quá trình này đã tăng tốc rõ rệt. Trước đây, người ta từng đùa rằng nhiệt hạch luôn còn 50 năm nữa, nhưng lần này có thể thực sự khác.” Vốn cho rủi ro giờ đang đi vào nghiên cứu cơ bản ở quy mô lớn—riêng tài trợ cho startup nhiệt hạch năm 2025 có thể vượt 2 tỷ yuan, so với khoảng 2 tỷ yuan tổng cộng trong một thập kỷ nghiên cứu nhiệt hạch học thuật. Hiệu suất triển khai vốn đã tăng vọt.
Wei nhấn mạnh rằng vốn mạo hiểm đang tiến lên trong khi nghiên cứu cơ bản lại lùi về sau, làm mờ ranh giới giữa khoa học nền tảng và thương mại hóa. Sự can thiệp của AI đang đẩy nhanh đáng kể việc lặp lại nghiên cứu. Dòng người tài năng gia nhập đang nâng mật độ nhân lực; việc nuôi dưỡng các nhà nghiên cứu trẻ có tư duy “AI-native” đặc biệt quan trọng, vì họ mang góc nhìn hướng tới tương lai và tái định hình các mô hình lặp lại.
Zhu Min đặt câu hỏi “50 năm” trong bối cảnh lịch sử: với một cá nhân, 50 năm đòi hỏi nỗ lực gần như suốt đời; trong lịch sử loài người, 50 năm chỉ là một khoảnh khắc. Dù được nhân lên vài lần, nó vẫn là thời gian ngắn trên thang đo của nền văn minh. Nhưng khoảng cách không nên ngăn cản việc xuất phát. Lĩnh vực nhiệt hạch cần giữ cái nhìn tỉnh táo: khoa học vốn dĩ khó khăn, các lộ trình công nghệ vẫn chưa hội tụ, và lộ trình nào đạt tới kỹ thuật hóa và ứng dụng vẫn chưa rõ. Tuy vậy, lĩnh vực này có ý nghĩa chiến lược sống còn đối với định vị quốc gia và các “đường dây sinh mệnh” chiến lược. Với sự hỗ trợ của AI, việc xác thực kỹ thuật được cải thiện và sự hội tụ lộ trình công nghệ, nhân loại đang thu hẹp khoảng cách tới thương mại hóa nhiệt hạch và rời xa phán quyết “mãi mãi 50 năm”.
“Những ngành công nghiệp trưởng thành của hôm nay là các ngành công nghiệp tương lai của ngày hôm qua,” Zhu kết luận. “Nếu không có niềm tin và đam mê cho công nghệ tương lai, tiến bộ sẽ dừng lại. Bởi vì chúng tôi tin, nên chúng tôi thấy. Niềm tin đòi hỏi sự cam kết bền bỉ. Vốn nhà nước, như nhà tài trợ và người đồng hành kiên định và kiên nhẫn nhất, sẵn sàng cùng các nhà khoa học và nhóm nghiên cứu những người nhìn thấy tương lai, giữ vững niềm tin và bước đi với quyết tâm—cùng nhau rút ngắn khoảng cách tới đổi mới và giảm độ khó của nó.”
