Khoa học viễn tưởng luôn đem đến cho tất cả chúng ta những ý tưởng sáng tạo táo bạo và vô cùng mê hoặc, tuy nhiên những sáng tạo độc đáo này phần nào cũng dựa trên những điều thực tiễn. Lò phản ứng hồ quang mini, nguồn nguồn năng lượng đặc biệt quan trọng của bộ giáp sắt Iron Man là một trong số những sáng tạo độc đáo đó. Đó là một thiết bị được hư cấu trong truyện tranh và phim ảnh, tuy nhiên tất cả chúng ta đang đề cập đến những góc nhìn khoa học trong thực tiễn xung quanh nó. Vậy một thiết bị như lò phản ứng hồ quang mini trong bộ giáp sắt Iron Man hoạt động giải trí như thế nào, và liệu trong tương lai tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sản xuất ra những thiết bị tựa như như thế hay không ?
Trước tiên tất cả chúng ta cần biết điều gì xảy ra bên trong một lò phản ứng hồ quang khiến cho nó hoàn toàn có thể sản sinh ra nguồn năng lượng .
Lò phản ứng hồ quang trong bộ phim có kích thước khá lớn, thiết kế với một đường ống tròn.
Về cơ bản, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy lò phản ứng hồ quang của công ty Stark giống như một mạng lưới hệ thống lò phản ứng nhiệt hạch tiêu chuẩn của dự án Bất Động Sản ITER ngoài đời thực. Khác với phản ứng hạt nhân ( phản ứng phân hạch ), mà ứng dụng trong nhà máy sản xuất điện nguyên tử. Phản ứng nhiệt hạch ( phản ứng hợp hạch ) là quy trình tổng hợp hai nguyên tử thành một nguyên tử mới .
Mô hình lò phản ứng nhiệt hạch của dự án Bất Động Sản ITER trong thực tiễn .
Trên thực tiễn, những nhà khoa học phối hợp hai đồng vị của hydro là deuterium và tritium, ở mức nguồn năng lượng rất cao để tạo thành nguyên tử heli và một neutron tự do. Trong khi khối lượng của heli và neutron tự do này thấp hơn deuterium và tritium khởi đầu, nên phần khối lượng mất đi được chuyển thành nguồn năng lượng, đơn cử là trải qua lượng nhiệt tỏa ra .
Dựa vào triết lý này, cũng như quy mô lò phản ứng nhiệt hạch thực tiễn, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể lý giải vì sao lò phản ứng hồ quang của Tony có phong cách thiết kế vòng tròn ( giống chiếc bánh rán ). Thiết kế này nhằm mục đích giữ những nguyên tử hoàn toàn có thể hoạt động không ngừng ở bên trong và chúng hoàn toàn có thể đạt tốc độ cực lớn, nhằm mục đích dẫn tới việc va chạm giữa những nguyên tử và khiến phản ứng xảy ra. Để hoàn toàn có thể giữ những hạt này vận động và di chuyển theo hình vòng cùng, những nhà khoa học cần sử dụng tới một từ trường rất mạnh. Cũng thế cho nên mà lò phản ứng nhiệt hạch có rất nhiều cuộn dây nam châm từ quấn bên ngoài, tất cả chúng ta cũng hoàn toàn có thể thấy điều tựa như với lò phản ứng hồ quang trong phim .
Tuy nhiên có một điều cần chú ý quan tâm là nguồn năng lượng sinh ra bởi lò phản ứng nhiệt hạch là lượng nhiệt rất lớn, nó cần một mạng lưới hệ thống làm mát để những thiết bị không bị nung nóng chảy. Trong khi đó lò phản ứng hồ quang của Tony không có mạng lưới hệ thống này, nhưng trong phim tất cả chúng ta không thấy chàng trai này bị nướng cháy. Lý do là vì lò phản ứng hồ quang chuyển trực tiếp nguồn năng lượng thành hồ quang điện, mà không phải chuyển hóa thành nhiệt .
Bản thiết kế lò phản ứng hồ quang mini .
Vậy tại sao Tony hoàn toàn có thể làm được điều này, tất cả chúng ta hãy quay lại bản thiết kế lò phản ứng hồ quang mini trong bộ giáp Iron Man. Dựa trên thông tin hư cấu trong phim thì lò phản ứng hồ quang mini gồm có một lõi chứa palladium, những cuộn dây điện từ cuốn xung quanh một ống tròn, nó không phải vô hạn thế cho nên cần một nguồn nguyên vật liệu nhất định .
Trên trong thực tiễn, palladium được điều tra và nghiên cứu như một chất nền cho phản ứng nhiệt hạch ‘ lạnh ’ mà không giải phóng những plasma siêu nóng. Palladium có hai đồng vị đặc biệt quan trọng là Pd-103 và Pd-107. Trong đó, đồng vị Pd-103 tạo ra Rh-103 ( rhodium ) trải qua quy trình va chạm và hấp thụ electron, thành phẩm là một neutron và một photon nguồn năng lượng – một tia gamma. Còn đồng vị Pd-107 tạo ra Ag-107 ( bạc ) qua quy trình phân rã giải phóng electron, đây là quy trình ngược lại ở trên .
Như vậy dựa trên những kỹ năng và kiến thức thực tiễn này, lò phản ứng hồ quang sử dụng cốt lõi là Pd-107, còn trong ống tròn của lò phản ứng là những Pd-103 chuyển dời với vận tốc rất cao ( hoàn toàn có thể nhờ nguồn nguồn năng lượng được nạp sẵn ). Sau khi quy trình Pd-107 phân rã khởi đầu, những electron được giải phóng và liên tục chuyển dời với vận tốc cao trong ống nhờ từ trường mà những cuộn dây tạo ra ( như đã nói ở trên ). Khi những electron này va chạm với Pd-103, quy trình xảy ra tạo ra rhodium và những tia gamma mang nguồn năng lượng cao. Các tia gamma này liên tục chiếu vào lõi Pd-107 bên trong và lại tạo ra những electron tự do mới, mà nhờ vậy quy trình này diễn ra một cách liên tục không ngừng .
Nguyên lý hoạt động của lò phản ứng hồ quang. Lõi là đồng vị Pd-107, đồng vị Pd-103 di chuyển ở vòng ngoài. Các hạt năng lượng electron di chuyển ra phía ngoài, tia gamma phản xạ lại vào trong lõi. Sự chênh lệch điện thế tạo ra dòng điện.
Vậy điện được tạo ra từ đâu ? Chính từ sự chênh lệch điện tích electron giữa phần lõi và vòng tròn bên ngoài đã tạo ra một điện áp rất lớn, vì trong quy trình này lõi Pd-107 luôn giải phóng những electron ra vòng ngoài. Các đồng vị Pd-107 và Pd-103 chuyển dần thành Rh-103 và Ag-107 như đã nói ở trên và phản ứng sẽ dừng lại khi palladium đã được chuyển hóa trọn vẹn. Điều này lý giải vì sao Iron Man bá đạo vẫn hoàn toàn có thể bị hết pin .
Như vậy tất cả chúng ta đã hiểu lò phản ứng hồ quang và lò phản ứng hồ quang mini của Iron Man hoạt động giải trí như thế nào. Tuy nhiên vẫn còn 1 số ít điều mê hoặc xung quanh nó mà khoa học hoàn toàn có thể lý giải, ví dụ như ánh sáng xanh dịu nhẹ phát ra từ lò phản ứng .
Trên thực tiễn, ánh sáng phát ra từ lò phản ứng hồ quang mini rất giống với bức xạ Cherenkov. Đây là hiện tượng kỳ lạ đặc biệt quan trọng khi một hạt nguồn năng lượng ( như electron ) chuyển dời trong một môi trường tự nhiên ( nước hoặc không khí ) với tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong thiên nhiên và môi trường đó. Không giống như bức xạ ánh sáng hồ quang điện ( chói và sáng ), bức xạ Cherenkov màu xanh dịu mát rất giống những gì tất cả chúng ta thấy trong phim .
Đây là hình ảnh của một lò phản ứng hạt nhân tạo ra bức xạ Cherenkov trong thực tiễn .
Một góc nhìn khác mà khoa học hoàn toàn có thể lý giải là sự nhiễm độc do lò phản ứng hồ quang gây ra so với Tony. Trong phim tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy Tony bị nhiễm độc và những mạch máu ở gần lò phản ứng bị chuyển thành màu xanh .
Như đã nói ở trên, quy trình phản ứng tạo ra rhodium và bạc. Theo một điều tra và nghiên cứu y học thì việc chứa quá nhiều bạc trong máu hoàn toàn có thể khiến khung hình bị chuyển thành màu xanh xám. Chính trị gia Stan Jones tại Montana là một trong những người bị nhiễm độc bạc do dùng quá nhiều Keo Bạc ( Colloidal Silver ), một loại thuốc có chứa ion bạc giúp hủy hoại vi trùng và virus .
Ông Stan Jones với gương mặt xanh xám do nhiễm độc bạc.
Bên cạnh đó rhodium là một chất sắt kẽm kim loại nặng và có độc tính cao nếu tĩch lũy trong khung hình. Theo điều tra và nghiên cứu về chất này thì nó có năng lực gây ung thư cao, gây ra những vết rạn da lớn. Cũng chính vì thế mà Tony đã phải tìm một chất sửa chữa thay thế cho palladium trong bộ áo giáp mới, hoàn toàn có thể quy trình phản ứng vẫn giống với palladium, nhưng hoàn toàn có thể làm tăng hiệu năng và giảm sự ô nhiễm .
Như vậy, về cơ bản tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tạo ra một lò phản ứng hồ quang trong tương lai, dựa trên lò phản ứng nhiệt hạch hiện tại. Mặc dù việc trấn áp nguồn nguồn năng lượng khổng lồ mà phản ứng này sản sinh không phải điều đơn thuần. Tuy nhiên khoa học kỹ thuật tương lai hoàn toàn có thể xử lý được yếu tố này. Còn so với một lò phản ứng hồ quang mini chỉ vừa lòng bàn tay và một bộ giáp đầy sức mạnh như trong phim có lẽ rằng mãi chỉ là loại sản phẩm của trí tưởng tượng .
