posttoday

ก้าวสำคัญแห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น ประตูสู่พลังงานไร้ขีดจำกัด

30 มกราคม 2566

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯแถลงข่าวการประสบความสำเร็จครั้งใหญ่ในการผลิตพลังงานด้วยนิวเคลียร์ฟิวชั่น นี่ถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญที่อาจพลิกโฉมประวัติศาสตร์โลก แต่หลายท่านอาจสงสัยว่ามีคุณค่าขนาดนั้นเลยหรือ? เราจึงพามาหาคำตอบกันว่าทำไมนี่จึงเป็นประตูสู่อนาคต

ถือเป็นข่าวใหญ่เมื่อกระทรวงพลังงานสหรัฐฯประกาศความสำเร็จครั้งสำคัญ จากการผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชั่นได้สูงกว่าปริมาณพลังงานที่ป้อนเข้าไป สร้างความตื่นเต้นแก่นักวิทยาศาสตร์และผู้สนใจเป็นจำนวนมาก จนอาจเป็นหมุดหมายสำคัญแก่วงการพลังงานของมนุษยชาติ

 

          แต่ก่อนอื่นเราอาจต้องเท้าความกันสักนิดว่าเหตุใดบรรดาผู้เชี่ยวชาญจึงพากันตื่นเต้นและมองว่านี่คืออนาคต

ก้าวสำคัญแห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น ประตูสู่พลังงานไร้ขีดจำกัด

นิวเคลียร์ฟิวชั่น ทางเลือกสู่พลังงานไร้สิ้นสุด

 

          หลายท่านย่อมทราบดีว่าการใช้งานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่ใช่สิ่งเพิ่งเกิดขึ้น การใช้งานเทคโนโลยีนี้สร้างพลังงานประสบความสำเร็จนับแต่ทศวรรษ 1950 อาศัยการยิงอิเล็กตรอนเข้าหานิวเคลียสธาตุหนักอย่างยูเรเนียมให้เกิดการแตกตัวจนเกิดการคายพลังงาน และยังถือเป็นแนวทางการผลิตพลังงานกระแสหลักในหลายประเทศจนปัจจุบัน

 

          ในส่วนของนิวเคลียร์ฟิวชั่นนั้นตรงข้าม สิ่งที่เกิดในกระบวนการนี้คือการนำอะตอมธาตุเบา 2 ชนิดมาควบรวมให้กลายเป็นเนื้อเดียว ขั้นตอนนี้จะทำให้เกิดการคายพลังงานปริมาณมหาศาล คาดการณ์ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นสร้างพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น 4 เท่า และมากกว่าการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและถ่านหินถึง 4 ล้านเท่า

 

          นอกจากจุดเด่นในด้านปริมาณพลังงานที่เกิดขึ้น อีกหนึ่งข้อดีของกระบวนการนี้คือเป็นพิษแก่สิ่งแวดล้อมต่ำ ด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นไม่ทิ้งกากกัมมันตรังสีที่เป็นภาระในการจัดการแบบนิวเคลียร์ฟิชชั่น และไม่ก่อให้เกิดการเผาไหม้แบบน้ำมันเชื้อเพลิงกับถ่านหิน นี่จึงเป็นพลังงานทดแทนสีเขียวอันทรงประสิทธิภาพชนิดหนึ่ง

 

          รูปแบบการสร้างพลังงานด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นนี้แท้จริงคือสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดวงฤกษ์ การสร้างกระบวนการนี้จึงไม่ต่างจากการจำลองดวงอาทิตย์ไว้ในมือเรา ช่วยให้เราสามารถเข้าถึงพลังงานมหาศาลจนเกือบจะไร้ขีดจำกัด และอาจขจัดปัญหาการขาดแคลนพลังงานที่เกิดในปัจจุบันได้อย่างถาวร

 

          และเทคโนโลยีดังกล่าวก็สามารถขยับเข้าใกล้ความจริงได้อีกก้าว จากแถลงการณ์ครั้งล่าสุดของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ

ก้าวสำคัญแห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น ประตูสู่พลังงานไร้ขีดจำกัด

ก้าวใหม่แห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น เมื่อพลังงานที่สร้างได้มากกว่าที่ใช้ไป

 

          ความสำเร็จนี้ได้รับการแถลงจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ โดยนักวิทยาศาสตร์จาก Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) เมื่อการทดลองสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในครั้งนี้ พวกเขาสามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าปริมาณที่ใช้ไป ถือเป็นก้าวใหญ่ที่ช่วยยืนยันอนาคตแห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น

 

          การทดลองในครั้งนี้ทางแล็ปใช้เลเซอร์จำนวน 192 สาย มีพลังงานราว 2.05 เมกะจูล ให้แก่เม็ดเชื้อเพลิงขนาดเล็กซึ่งมีส่วนประกอบของ ดิวทีเรียม และ ทริเทียม อะตอมส่วนหนึ่งจากไฮโดรเจน สร้างความร้อนระดับ 100 ล้านองศาเซลเซียสซึ่งมากกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ เพื่อบีบอัดอนุภาคทั้งสองชนิดให้หลอมรวมและคายพลังงาน

 

          เมื่อกระบวนการนี้เสร็จสิ้นอนุภาคทั้งสองชนิดหลอมรวมกันกลายเป็นเนื้อเดียว ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นพร้อมการคายพลังงานออกมา 3.12 เมกะจูล สูงกว่าปริมาณพลังงานที่ใช้ในกระบวนการถึง 1.5 เท่า ถือเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่เราสามารถอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในการผลิตพลังงานสูงกว่าที่ป้อนเข้าไปได้สำเร็จ

 

          นี่ถือเป็นการยืนยันแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์มากมายที่มองว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นจะเป็นหัวใจสำคัญแห่งยุคสมัยใหม่ กับแหล่งพลังงานชนิดใหม่ที่สะอาด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปราศจากมลพิษ และสามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอหล่อเลี้ยงมนุษยชาตินั้นสามารถใช้งานได้จริง ไม่ใช่เพียงข้อมูลที่ปรากฏบนหน้ากระดาษอีกต่อไป

 

          จริงอยู่ความสำเร็จในครั้งนี้เกิดขึ้นได้จาก ทริเทียม หรือไอโซโทปชนิดหนึ่งซึ่งเป็นองค์ประกอบของอะตอมของไฮโดรเจนที่หายาก ทำให้ความคาดหวังในการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นใช้งานเชิงพาณิชย์ยังห่างไกลความเป็นจริง แต่อย่างน้อยการทดลองครั้งนี้ก็แสดงให้เห็นว่า พลังงานไร้ขีดจำกัดที่เคยเป็นเพียงความฝันอาจสามารถไปถึงได้ในระยะเวลาราว 20 – 30 ปีเท่านั้น

ก้าวสำคัญแห่งนิวเคลียร์ฟิวชั่น ประตูสู่พลังงานไร้ขีดจำกัด

 

 

          การวิจัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นทั่วโลก

 

          แน่นอนว่าผู้เล็งเห็นความสำคัญในการใช้งานนิวเคลียร์ฟิวชั่นไม่ได้มีแค่สหรัฐฯ หลายประเทศต่างพากันพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อรองรับการใช้งาน บุกเบิกเส้นทางสู่การใช้นิวเคลียร์ฟิวชั่นเชิงพาณิชย์เช่นกัน ด้วยพวกเขาต่างทราบดีว่าเทคโนโลยีนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญแห่งความก้าวหน้าในอนาคต

 

          เริ่มจากจีนที่ประสบความสำเร็จในการทดลองสร้างดวงอาทิตย์เทียมจาก เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รุ่นเอชแอล-ทูเอ็มโทคาแมค (HL-2M Tokamak) โดยอาศัยพลาสม่าสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงขึ้นมาเหนี่ยวนำอะตอมธาตุเบาให้หลอมรวม สร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นและผลักดันให้สร้างพลังงานเทียบเท่าดวงอาทิตย์ได้ในที่สุด

 

          ทางด้านอังกฤษอดีตผู้ริเริ่มการใช้พลังงานนิวเคลียร์ก็ไม่น้อยหน้า พวกเขาวางแผนสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นในชื่อโครงการ Spherical Tokamak for Energy Production(STEP) เพื่อทดแทนโรงไฟฟ้าถ่านหินซึ่งทยอยปิดตัวจากการผลักดันพลังงานสะอาด ตั้งเป้าว่าจะจัดสร้างเสร็จสิ้นและพร้อมเปิดให้ใช้งานภายในปี 2040

 

          อีกหนึ่งโครงการเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นคือ International Thermonuclear Experimental Reactor(ITER) ที่เกิดจากความร่วมมือของชาติมหาอำนาจทางเทคโนโลยีตั้งแต่สหรัฐฯ, จีน, รัสเซีย, ญี่ปุ่น, เกาหลีใต้ ไปจนสหภาพยุโรป ซึ่งกำลังทดลองสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น เพื่อมองหาหนทางที่ดีที่สุดในการผลิตพลังงานเช่นกัน

 

          สำหรับประเทศไทยเองก็ให้ความสนใจการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นเช่นกัน โดยสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ร่วมกับ สถาบันพลาสมาฟิสิกส์ ประเทศจีน ได้พัฒนาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นหรือ Tokamak โดยได้รับการสนับสนุนด้านเงินทุนจาก การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ปัจจุบันอยู่ในสถานะเตรียมการติดตั้งใช้งานและคาดว่าจะพร้อมเดินเครื่องในเดือนมีนาคม 2023

 

 

          อย่างที่บอกไปว่าเทคโนโลยีนี้คงไม่พร้อมให้เราใช้งานในเร็ววัน อาจไม่ใช่สิ่งที่จะได้สัมผัสกันในยุคสมัยนี้ แต่นี่จะเป็นรากฐานสำคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นนับจากนี้ ช่วยให้ผู้คนเข้าใจความสำคัญและมุ่งสู่อนาคตที่นิวเคลียร์ฟิวชั่นจะเป็นกรรมวิธีผลิตพลังงานหลักของมนุษย์

 

          ไม่แน่ว่าในอนาคตวิกฤติการขาดแคลนพลังงานอาจเป็นเรื่องขำขันที่ลูกหลานเราไม่มีวันเข้าใจก็เป็นได้

 

 

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.nst.or.th/article/article492/article49201.html

 

          https://www.posttoday.com/post-next/1891

 

          https://www.posttoday.com/environment/1167

 

          https://interestingengineering.com/innovation/nuclear-fusion-lab-achieves-ignition

 

          https://www.facebook.com/thai.nuclear/posts/pfbid02uDTkGARVZNaCS3tHN4arBjGhu4NFW79JpeQFfx37AvkmH5KBfM8XqzHS6GUSKqAyl