ดวงอาทิตย์เทียม ของประเทศจีน คืออะไร และทำไมต้องสร้างดวงอาทิตย์เทียม

ดวงอาทิตย์เทียม ความสำเร็จครั้งใหม่ของประเทศจีน

เมื่อวันที่ 4 ธันวาคม ปี 2020 ที่ผ่านมา ประเทศจีนประสบความสำเร็จในการทดสอบการทำงานของ “ดวงอาทิตย์เทียม” (Artificial Sun) หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion Reactor) ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและทันสมัยที่สุดของประเทศเป็นครั้งแรก

ดวงอาทิตย์เทียม หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รุ่นเอชแอล-ทูเอ็มโทคาแมค (HL-2M Tokamak) เครื่องนี้ ได้กลายเป็นก้าวสำคัญและความหวังของวงการวิทยาศาสตร์โลกในการแสวงหาแหล่งพลังงานสะอาดและปลอดภัยที่สามารถรองรับความต้องการของมนุษย์ในอนาคต

ดวงอาทิตย์เทียมดวงนี้ ตั้งอยู่ ณ เมืองเฉิงตู ในมณฑลเสฉวน ทางตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศจีน เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่มีขนาดความสูงราว 11 เมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 เมตร และมีน้ำหนักกว่า 400 ตัน ซึ่งถูกออกแบบและพัฒนาโดยเทคโนโลยีและอุปกรณ์โทคาแมค (Tokamak) ขั้นสูง ซึ่งใช้สนามแม่เหล็กรูปวงแหวน (Magnetic Confinement: MFE) ทำหน้าที่เหนี่ยวนำพลาสมา (Plasma) หรือสสารที่มีน้ำหนักเบา จนหลอมรวมกันเป็นฮีเลียม (ธาตุหนัก) ซึ่งปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ความร้อนสูงออกมา

ดังนั้น พลังและความเข้มของสนามแม่เหล็ก จึงเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดการหลอมรวมกันของพลาสมาและการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion Reaction) ซึ่งดวงอาทิตย์เทียมดวงนี้ สามารถสร้างพลาสมาที่มีความร้อนกว่า 150 ล้านองศาเซลเซียส สูงกว่าแกนกลางของดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า (แกนกลางดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิอยู่ที่ราว 15 ล้านองศาเซลเซียส) และสามารถเพิ่มระดับกระแสไฟฟ้าของพลาสมาได้มากกว่า 2.5 ล้านล้านแอมแปร์อีกด้วย

ดวงอาทิตย์เทียม, จีน, เทคโนโลนี, นวัตกรรม, การค้นพบ, การทดลอง, ปฏิกิริยาฟิวชั่น, ดวงอาทิตย์
ภายในแกนกำเนิดปฏิกิริยาฟิวชัน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาเดียวกันกับที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ จึงเป็นที่มาของชื่อ ดวงอาทิตย์เทียม

ประวัติของการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันหรือ “ดวงอาทิตย์เทียม”

นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างให้ความสนใจต่อพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันมาเนิ่นนาน ตั้งแต่รับรู้ถึงกระบวนการหลอมรวมกันของอะตอม หรือนิวเคลียส ของธาตุเบาบริเวณแกนกลางของดวงอาทิตย์ ที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยแสงสว่าง และพลังงานความร้อนในปริมาณมหาศาลออกมา ซึ่งพลังงานเพียงบางส่วนที่เดินทางข้ามอวกาศมากกว่า 150 ล้านกิโลเมตร ยังเพียงพอต่อการก่อกำเนิด และหล่อเลี้ยงชีวิตมากมายบนโลกมาตลอดระยะเวลาหลายล้านปี

ดังนั้น นักฟิสิกส์ทั่วโลกจึงตั้งเป้าหมายที่จะสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ให้สามารถเกิดขึ้นบนโลกเช่นเดียวกัน โดยในช่วงแรกของงานวิจัยนั้น ส่วนใหญ่มีความเชื่อมโยงกับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ทั้งในประเทศสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้นครั้งแรกบนโลก เกิดจากการทิ้งระเบิดไฮโดรเจนหรือระเบิดปรมาณู (Atomic Bomb) เหนือหมู่เกาะในมหาสมุทรแปซิฟิกของสหรัฐอเมริกา ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกรู้ว่าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นต้องการพลังงานมหาศาลในการเริ่มต้น

โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์จากปฏิกิริยาฟิชชันในปัจจุบัน

อีกทั้ง ยังควบคุมและหยุดยั้งได้ยาก การสร้างเตาปฏิกรณ์หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันของสหรัฐอเมริกาจึงล้มเหลวมาโดยตลอด จากเหตุระเบิดที่ทำให้โครงการถูกยุบไป และทำให้หลายประเทศทั่วโลกหันกลับมาใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จากปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear Fission Reaction) ที่ควบคุมได้ง่ายและมีค่าใช้จ่ายถูกกว่าเช่นเดิม

หลังการประชุมปรมาณูเพื่อสันติ (Atoms for Peace) ในปี 1958 หลายประเทศทั่วโลกทั้งในยุโรป สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และญี่ปุ่น รวมไปถึงจีน บราซิล แคนาดา และเกาหลีใต้ ได้ทำความตกลงร่วมกัน เพื่อดำเนินการและศึกษาวิจัยในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันนี้ จนเกิดเป็นโครงการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันที่ใหญ่ที่สุดในโลก (International Thermonuclear Experimental Reactor: ITER) เนื่องจากความต้องการทางงบประมาณที่สูงมากและความซับซ้อนของอุปกรณ์ ซึ่งประเทศจีนได้เริ่มดำเนินการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันขนาดเล็กมาตั้งแต่ปี 2006 จนกระทั่งมาประสบผลสำเร็จในปี 2020 นี้เอง

ข้อดีของพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) คือ การหลอมรวมกันของนิวเคลียสและอะตอมของธาตุจำนวนมาก จนเกิดเป็นนิวเคลียสหรืออะตอมของธาตุที่หนักขึ้น พร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานปริมาณมหาศาลออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการตรงกันข้ามกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear Fission) ที่มนุษย์นำมาใช้ในการผลิตอาวุธปรมาณู และพลังงานจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบัน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกิดจากการแตกตัวของธาตุที่ปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของรังสีแกมมาและรังสีชนิดต่าง ๆ

ดังนั้น พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจึงเป็นพลังงานสะอาดที่มีสารกัมมันตรังสีต่ำมาก อีกทั้ง ในกระบวนการผลิตพลังงานยังไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก เขม่าควัน หรือฝุ่นกัมมันตรังสี และยังมีความเสี่ยงต่อการเกิดอุบัติเหตุค่อนข้างต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันในปัจจุบัน พลังงานฟิวชันจึงเป็นพลังงานที่ยั่งยืนและเหมาะสมต่อการนำมาใช้ในอนาคต

แต่อย่างไรก็ตาม การสร้างแหล่งกำเนิดพลังงานหรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่เสถียรเป็นเรื่องยาก ที่ต้องการทั้งงบประมาณและเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่นักวิทยาศาสตร์ในโครงการ ITER ที่ผ่านมา ใช้ในการทดลองมีค่าใช้จ่ายมากถึง 22.5 พันล้านดอลลาร์ และถึงแม้จีนจะประสบความสำเร็จในการสร้างดวงอาทิตย์เทียมขึ้นในปี 2020 นี้ แต่การเปลี่ยนพลังงานนิวเคลียร์ที่ได้จากเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันมาเป็นพลังงานไฟฟ้าที่เสถียรและมั่นคง มีต้นทุนการผลิตต่ำลงอย่างเหมาะสมและคุ้มค่า ยังเป็นงานที่ต้องการการศึกษาค้นคว้าและวิจัยกันต่อไป

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Global News – https://globalnews.ca/news/7505850/china-artificial-sun/
Phys.org – https://phys.org/news/2020-12-china-nuclear-powered-artificial-sun.html
Green Network – https://www.greennetworkthailand.com/นิวเคลียร์ฟิวชั่น/
Manager Online – https://mgronline.com/science/detail/9620000121542
สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย – http://www.nst.or.th/article/article5001/article5001p.htm


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : พลังงานหมุนเวียน 

เรื่องแนะนำ

โยคะ : ค้นพบความสงบในโลกอันวุ่นวาย

ในอินเดียอันเป็นต้นธาร โยคะเป็นทั้งการฝึกเพื่อเสริมสร้างสุขภาพร่างกาย และการเดินทางสู่ภายในเพื่อรู้จักตนเองและเจริญงอกงามทางจิตวิญญาณ แต่เมื่อศาสตร์ของโยคะเผยแพร่สู่โลกตะวันตก ความหมายทางจิตวิญญาณของโยคะกลับจางหาย บ่อยครั้งที่โยคะถูกมองว่าเป็นเพียงเรื่องของการออกกำลังกาย และการฝึกท่วงท่าต่างๆ ที่เรียกว่า อาสนะ ทั้งที่จริงแล้ว โยคะมีความหมายลึกซึ้งและครอบคลุมกว่านั้นมาก

เทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology)

เทคโนโลยีอวกาศ การศึกษาดาราศาสตร์และห้วงอวกาศที่อยู่นอกเหนืออาณาเขตของโลก เพื่อการเรียนรู้และการทำความเข้าใจต่อจักรวาล ปรากฏการณ์ และดวงดาวต่าง ๆ ยังรวมไปถึงการศึกษาค้นคว้าเพื่อพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์แก่มนุษยชาติ เทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology) หมายถึง การนำองค์ความรู้ วิธีการ และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาดาราศาสตร์และห้วงอวกาศที่อยู่นอกเหนืออาณาเขตของโลกอย่างเหมาะสม ทั้งเพื่อการเรียนรู้และการทำความเข้าใจต่อจักรวาล ปรากฏการณ์ และดวงดาวต่าง ๆ ยังรวมไปถึงการศึกษาค้นคว้าเพื่อพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์แก่มนุษยชาติ ไม่ว่าจะเป็นการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ การสร้างเครือข่ายติดต่อสื่อสาร หรือ การเตือนภัยพิบัติต่าง ๆ ในทางวิทยาศาสตร์ “อวกาศ” (Space) หมายถึง อาณาบริเวณของท้องฟ้าที่อยู่สูงเหนือพื้นโลกในระดับน้ำทะเลตั้งแต่ 100 กิโลเมตรขึ้นไป โดยมีเส้นแบ่งขอบเขตของชั้นบรรยากาศกับอวกาศที่เรียกว่า “เส้นคาร์มัน” (Karman Line) ซึ่งเป็นขอบเขตสมมติ (Imaginary Boundary) ที่ถูกกำหนดขึ้นจากการที่ชั้นบรรยากาศในบริเวณนี้ มีอากาศเบาบางมากจนไม่สามารถทำให้เกิดแรงยกใต้ปีกที่เพียงพอสำหรับการบินของเครื่องบินได้อีก อวกาศจึงเป็นเขตพื้นที่สุญญากาศที่ประกอบไปด้วยฝุ่นผง ก๊าซ และโมเลกุลของสสารต่าง ๆ รวมไปถึงรังสีอีกมากมายที่ดำรงอยู่ระหว่างวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ (Astronomical Object) ในจักรวาล เทคโนโลยีอวกาศที่สำคัญประกอบด้วย ดาวเทียม […]

แขนจิ๋วของทีเร็กซ์อาจเป็นอาวุธอันตราย

แขนจิ๋วของ ทีเร็กซ์ อาจเป็นอาวุธอันตราย แขนจิ๋วสองข้างของเจ้าไดโนเสาร์ ทีเร็กซ์ เป็นปริศนาคาใจมาช้านาน ตลอดหลายปีที่ผ่านมามีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับแขนคู่นี้ ไม่ว่าจะเป็นไว้สำหรับจับเหยื่อที่กำลังดิ้นรนรอความตาย, ช่วยยันตัวไดโนเสาร์เองขึ้นมาจากพื้น หรือใช้จับคู่ของมันขณะผสมพันธุ์ ไม่ว่าแขนของมันจะมีไว้ใช้ทำอะไรก็ตาม ผลการศึกษาที่เป็นเอกฉันท์ในช่วงหลายปีมานี้ลงความเห็นว่าแขนคู่นี้เป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นเศษตกค้างจากวิวัฒนาการของมัน ที่มันได้รับมาจากบรรพบรุษทีเร็กซ์ คล้ายกับปีกในนกที่บินไม่ได้และในขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ก็เสนอว่า การที่แขนของมันมีขนาดเล็กลงนั้นมีขึ้นเพื่อจำเป็นให้รับกับศีรษะและลำคอที่ทรงพลังไปด้วยมัดกล้ามเนื้อของมัน แต่ปัจจุบันนักวิจัยชี้ว่าสิ่งที่เราเข้าใจทั้งหมดนี้อาจผิด สตีเฟ่น สแตนลีย์ นักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยฮาวาย เชื่อว่าแขนของไทแรนโนซอรัสวิวัฒนาการขึ้นเพื่อใช้ในการข่วนระยะใกล้ ซึ่งด้วยกรงเล็บแหลมความยาว 4 นิ้ว นั่นจะสร้างบาดแผลฉกรรจ์ให้แก่เหยื่อที่เจอเข้ากับอาวุธร้ายอันตรายนี้เข้าไป “ในระยะใกล้ ขากรรไกรที่แข็งแรงและกรงเล็บขนาดใหญ่ของทีเร็กซ์สามารถจับเหยื่อจากด้านหลังได้อยู่หมัดและยังข่วนเหยื่อให้เป็นแผลลึกยาวเกือบเมตร ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที” สแตนลี่ย์กล่าว “ซึ่งทั้งหมดนี้มันสามารถทำซ้ำได้อีกหลายครั้งอย่างรวดเร็ว” จากการศึกษาพบว่ามีไดโนเสาร์สายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกับทีเร็กซ์ใช้กรงเล็บของมันข่วนเหยื่อเช่นกัน “ฉะนั้นแล้วในแง่ของอาวุธที่น่าเกรงขาม ทำไมทีเร็กซ์จะไม่ใช่ประโยชน์จากอวัยวะนี้?” สแตนลี่ย์ถาม ตัวเขาเสนอรายงานการค้นพบนี้ เมื่อปลายเดือนตุลาคม ในซีแอตเทิล ระหว่างการประชุมที่จัดขึ้นโดยสมาคมธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ในกรณีนี้นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องโฟกัสไปที่กระดูกแขนของทีเร็กซ์ ซึ่งแรงข่วนจะมีมากน้อยแค่ไหนขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ “กระดูกและข้อต่อที่ไม่ปกติ” มีส่วนช่วยให้แขนของมันเคลื่อนไหวได้หลายทิศทาง ซึ่งสนับสนุนทฤษฎีการข่วน สแตนลี่ย์กล่าว นอกจากนั้นไทแรนโนซอรัสยังเสืยกรงเล็บข้างหนึ่งของมันไปจากวิวัฒนาการอีกด้วย สิ่งที่เกิดขึ้นนี้ช่วยให้แรงกดมากกว่า 50% ถ่ายเทไปที่กรงเล็บที่เหลือทั้ง 2 ข้าง และช่วยให้การข่วนเฉือนเหยื่อมีประสิทธิภาพมากขึ้น (เกราะของไดโนเสาร์สายพันธุ์นี้ก็อาจไม่ได้มีไว้แค่การต่อสู้เช่นกัน)    ข่วนเฉือนเพื่อผสมพันธุ์ อย่างไรก็ตามมีผู้เชี่ยวชาญที่ไม่เห็นด้วย “มันดูไร้เหตุผลที่จะใช้แขนเล็กๆ […]

ฺ”BICBOK” แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป

แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป นวัตกรรมเสริมความปลอดภัย การลาดยางมะตอยและการซ่อมแซมถนน ต้องอาศัยกระบวนการหลอมยางมะตอยให้เหลวหรืออ่อนตัว และคลุกเคล้ากับหินบดก่อนนำไปบดอัดทับผิวถนน ซึ่งมีขั้นตอนที่ยุ่งยากเพราะใช้ทั้งพื้นที่กว้า และเครื่องจักรขนาดใหญ่ในการทำงาน แม้จะมีการพัฒนายางมะตอยแบบผสมสำเร็จรูปชนิดบรรจุถุง เพื่อให้สามารถใช้งานได้สะดวกในการปิดผิวหรือซ่อมแซมจุดเสียหายขนาดเล็ก แต่ก็ยังมีข้อจำกัดอยู่หลายประการ เช่น ต้องใช้แรงอย่างมากในการบดอัดและเกลี่ยวัสดุให้เรียบเนียน รวมถึงต้องทิ้งไว้เป็นเวลา 2 ถึง 3 วัน เพื่อให้ยางมะตอยคงรูปและลดกลิ่นรบกวนลง ด้วยข้อจำกัดข้างต้นของวัสดุยางมะตอย นายพรพรต สุขสวัสดิ์ กรรมการผู้จัดการ บริษัท บิทูเมน อินโนเวชั่น จำกัด เปิดเผยว่า บริษัทฯ ในฐานะที่คุ้นเคยกับวัสดุยางมะตอยมานานจึงมองหาวิธีการใหม่เพื่อให้วัสดุยางมะตอยใช้งานง่ายและสะดวกยิ่งขึ้น จนเกิดแนวคิดที่จะสร้างสรรค์เป็นผลิตภัณฑ์ “แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูป” พร้อมใช้งาน โดยร่วมกับ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนานวัตกรรมผลิตภัณฑ์ Bicbok ‘แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูปพร้อมใช้งาน ที่สามารถปูปิดทับพื้นผิวที่หลากหลายได้สะดวกโดยไม่ต้องใช้เครื่องจักร ไม่ต้องพึ่งพาผู้เชี่ยวชาญ และใช้งานได้กับพื้นที่ทุกขนาดและยังคงคุณลักษณะที่โดดเด่นของยางมะตอย แผ่นพื้นยางมะตอยสำเร็จรูปที่พัฒนาขึ้น เป็นนวัตกรรมของวัสดุปิดผิวที่มีความโดดเด่นในด้านคุณสมบัติและความสะดวกในการใช้งาน ซึ่งสอดคล้องกับรูปแบบการใช้ชีวิตของผู้บริโภคสมัยปัจจุบันที่นิยมสินค้าประเภท DIY (Do It Yourself) ดร.พิทักษ์ เหล่ารัตนกุล นักวิจัยอาวุโสของกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง เอ็มเทค สวทช. กล่าวและเสริมว่า […]