Nguồn gốc của năng lượng hạt nhân rất phức tạp, bởi đây không phải phát minh của một cá nhân duy nhất. Thành tựu này là kết quả đóng góp của nhiều nhà khoa học và kỹ sư qua nhiều thế hệ, vượt qua ranh giới quốc gia và khác biệt chính trị.
Năng lượng hạt nhân được hình thành dần thông qua lý thuyết, thử nghiệm, sai sót và sự kiên trì. Mỗi bước tiến đến từ những bối cảnh khác nhau, với mục đích khác nhau, nhưng cùng góp phần hoàn thiện bức tranh về cách năng lượng được lưu trữ bên trong nguyên tử và cách con người có thể giải phóng, kiểm soát nguồn năng lượng đó.
Khái niệm “năng lượng hạt nhân” ngày nay thực chất là chuỗi các khám phá nối tiếp nhau. Tuy nhiên, phản ứng phân hạch hạt nhân có kiểm soát đầu tiên không nhằm mục đích sản xuất điện, mà là một phần của Dự án Manhattan trong Chiến tranh thế giới thứ hai.
Từ thời điểm đó, khoa học hạt nhân gắn chặt với chiến tranh và chính trị. Những quả bom nguyên tử đầu tiên ra đời, và công nghệ hạt nhân được ứng dụng cho tàu sân bay, tàu ngầm quân sự. Dẫu vậy, chính quá trình nghiên cứu phục vụ mục đích quân sự đã tạo nền tảng để con người sau này khai thác năng lượng hạt nhân cho các mục đích dân sự.
Nguồn gốc của năng lượng hạt nhân
Không thể chỉ vào một nhân vật lịch sử cụ thể và khẳng định “đây là người đã khám phá ra năng lượng hạt nhân”. Thành tựu này không xuất phát từ một khoảnh khắc thiên tài đơn lẻ hay một phát hiện đột phá duy nhất, mà là kết quả của hàng thập kỷ nghiên cứu của nhiều nhà khoa học ở nhiều quốc gia.
Thậm chí, có ý kiến cho rằng câu chuyện bắt đầu từ các triết gia Hy Lạp cổ đại, những người từng phỏng đoán về sự tồn tại của đơn vị vật chất nhỏ nhất, vô hình gọi là nguyên tử. Tuy nhiên, phải đến thế kỷ XIX và XX, các nhà khoa học mới thực sự khám phá bản chất của nguyên tử, nhận ra rằng một số nguyên tố có hạt nhân không ổn định và sẽ giải phóng năng lượng khi phân rã phóng xạ.
Cuối những năm 1930, phản ứng phân hạch hạt nhân được phát hiện. Các nhà khoa học xác định rằng hạt nhân nguyên tử có thể bị tách ra, giải phóng một lượng năng lượng rất lớn. Đây là cột mốc quan trọng, nhưng vẫn chưa đủ để biến tiềm năng đó thành nguồn năng lượng có thể khai thác rộng rãi.
Vấn đề nằm ở phản ứng dây chuyền. Chỉ khi phản ứng dây chuyền có kiểm soát được xác nhận, năng lượng hạt nhân mới có thể được duy trì ổn định. Thành tựu này được thực hiện năm 1942 bởi nhà vật lý đoạt giải Nobel Enrico Fermi, người thường được gọi là “Cha đẻ của Kỷ nguyên Hạt nhân”.
Lò phản ứng đầu tiên của Fermi, Chicago Pile-1, mang tính thử nghiệm thuần túy. Nó hầu như không tạo ra điện năng và cũng không cần hệ thống làm mát phức tạp. Để biến nhiệt từ phân hạch thành nguồn điện ổn định, các nhà khoa học phải giải quyết hàng loạt bài toán về thiết kế lò phản ứng, làm giàu uranium, làm mát và tách đồng vị.
Đó không phải công việc của một cá nhân. Các chuyên gia về vật lý, hóa học, luyện kim và kỹ thuật cơ khí đã cùng phối hợp, đặt nền móng cho lò phản ứng hạt nhân ổn định đầu tiên có khả năng sản xuất điện.
Chiến tranh và chính trị đã chi phối năng lượng hạt nhân
Trong lịch sử, chiến tranh thường trở thành chất xúc tác thúc đẩy những bước nhảy vọt về khoa học và công nghệ. Năng lượng hạt nhân cũng không ngoại lệ. Nhu cầu quân sự cấp bách trong Chiến tranh thế giới thứ hai, cùng nguồn tài trợ khổng lồ từ chính phủ, đã đẩy nhanh quá trình biến phản ứng phân hạch hạt nhân thành vũ khí.
Dự án Manhattan, chương trình tuyệt mật của Mỹ, đã quy tụ hàng nghìn nhà khoa học, kỹ sư và công nhân để chế tạo quả bom nguyên tử đầu tiên. Trong suốt thời chiến, phần lớn nghiên cứu hạt nhân tập trung vào mục tiêu quân sự, thay vì sản xuất điện.
Sau khi chiến tranh kết thúc, công nghệ này được định hướng lại cho mục đích hòa bình. Sức hủy diệt của hai quả bom ném xuống Hiroshima và Nagasaki năm 1945 đồng thời cho thấy tiềm năng to lớn của năng lượng nguyên tử. Từ một công cụ chiến tranh, nó được nhìn nhận như một nguồn năng lượng gần như vô tận.
Tại Mỹ, quá trình chuyển giao từ quân sự sang dân sự được chính thức hóa khi Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Mỹ được thành lập, tiếp quản hoạt động phát triển hạt nhân từ quân đội. Dưới sự điều phối của cơ quan này, các lò phản ứng mới bắt đầu được nghiên cứu và xây dựng với mục tiêu sản xuất điện.
Ngày nay, năng lượng hạt nhân chủ yếu được khai thác cho mục đích hòa bình và phục vụ đời sống. Tuy nhiên, nếu không có áp lực cực độ trong thời chiến, khoa học lò phản ứng có thể đã tiến triển chậm hơn nhiều. Theo nghĩa đó, sự ra đời và phát triển của năng lượng hạt nhân gắn chặt với địa chính trị và xung đột, và dấu ấn ấy vẫn còn hiện diện trong các cuộc tranh luận hiện đại về an toàn và kiểm soát hạt nhân.
