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

เมื่อ หุ่นยนต์ แทนที่มนุษย์

ถ้าคุณเป็นเหมือนคนส่วนใหญ่ คุณอาจไม่มีวันได้เจอ หุ่นยนต์ แต่คุณจะได้เจอ ผมเจอ หุ่นยนต์ ตัวหนึ่งในวันฟ้าใสและลมแรงเมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา บนทุ่งหญ้าแพรรีต้นสั้นๆ ใกล้พรมแดนรัฐโคโลราโดกับรัฐแคนซัส ที่บริษัทของโนอาห์ เรดดี-แคมป์เบลล์ ชายร่างผอมเพรียว วัย 31 ปีจากแซนแฟรนซิสโก เมื่อมองไปทางใต้ เราเห็นกังหันลมทอประกายวาววับเป็นทิวแถว ทอดไกลสุดสายตา เบื้องหน้าผมคือหลุมที่กำลังจะเป็นฐานของกังหันลมอีกตัว เรื่อง เดวิด แบร์เรบี ภาพถ่าย สเปนเซอร์ โลวล์ รถแบ็กโฮกำลังขุดหลุมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 19 เมตร ซึ่งมีผนังลาดขึ้นทำมุม 34 องศา และมีก้นลึกสามเมตรที่เกือบเรียบสนิท มันตักดินขึ้นมากองไว้ตรงจุดที่ไม่เกะกะ และจะเริ่มกองใหม่  เมื่อจำเป็น ทุกครั้งที่กดหัวตักลง ขุด ยก หมุน และเท เครื่องจักรหนัก 37 ตันต้องใช้การควบคุมที่มั่นคงและการตัดสินใจที่ดี ในอเมริกาเหนือ คนบังคับรถขุดเก่งๆมีรายได้สูงถึงปีละ 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ แต่ที่นั่งในรถขุดคันนี้กลับว่างเปล่า “คนสั่งการ” อยู่บนหลังคาห้องควบคุม มันไม่มีแขน แต่มีสายเคเบิลสีดำคดเคี้ยวสามสายเชื่อมต่อกับระบบควบคุมรถโดยตรง หูหรือตาก็ไม่มีเช่นกัน เพราะใช้ระบบเลเซอร์ จีพีเอส […]

วัคซีน แอสตร้าเซนเนก้า ดีหรือไม่ – ทำงานอย่างไร และข้อสงสัยในผลข้างเคียง

วัคซีน แอสตร้าเซนเนก้า แม้จะมีข้อสงสัยในผลข้างเคียงที่ปรากฏออกมา แต่ก็ได้รับการยืนยันว่าเป็นวัคซีนที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และสามารถเป็นวัคซีนที่ช่วยชีวิตประเทศยากจนหรือกำลังพัฒนาได้ ในช่วงเดือนมีนาคม ที่ผ่านมา ผู้ผลิตวัคซีน แอสตร้าเซนเนก้า ได้เปิดเผยผลการวิเคราะห์วัคซีนระยะที่สามในสหรัฐอเมริกาว่า วัคซีนชนิดนี้มีประสิทธิภาพป้องกันอาการของโรคติดเชื้อโควิด-19 ร้อยละ 76 การป้องกันของวัคซีนจะได้ผลดีมากขึ้นสำหรับผู้ที่มีอายุ 65 ปีขึ้นไป ซึ่งจะมีประสิทธิผลร้อยละ 85 และที่สำคัญที่สุด วัคซีนนี้สามารถป้องกันอาการร้ายแรงจากโรคโควิด-19 ได้มากถึงร้อยละ 100 และไม่มีรายงานผลข้างเคียงร้ายแรง แม้ว่าจะมีข้อกังขาในที่หลายประเทศในยุโรปได้สั่งหยุดการใช้วัคซีนชนิดนี้หลังจากมีผู้เสียชีวิตจากภาวะอาการลิ่มเลือด แม้ว่าผลดังกล่าวจะแสดงให้เห็นว่าวัคซีนชนิดนี้อาจมีประสิทธิภาพที่ไม่เท่ากับวัคซีนชนิด mRNA อย่างไฟเซอร์/ไบโอเอนเทค และโมเดอร์นา แต่ก็ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพที่เพียงพอ ผลการทดสอบขั้นต้นที่ออกมาถือเป็นข่าวดีสำหรับผู้ที่ควบคุมดูแลการใช้วัคซีนในสหราชอาณาจักร สหภาพยุโรป และองค์การอนามัยโลกที่พยายามฟื้นคืนความเชื่อมั่นที่มีต่อวัคซีนโควิด-19 ของแอสตราเซนกา โดยเจ้าหน้าที่สาธารณสุขสามารถใช้ผลการวิเคราะห์นี้เพื่อยืนยันต่อสาธารณชนได้ว่า วัคซีนนี้ปลอดภัย และยังไม่มีข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนว่า การฉีดวัคซีนชนิดนี้ก่อให้เกิดภาวะลิ่มเลือดอุดตัน “หากวัคซีนนี้มีส่วนเกี่ยวข้อง (กับภาวะลิ่มเลือด) จริง จะต้องมีสัญญาณที่ปรากฏออกมาอย่างรวดเร็วและชัดเจนกว่านี้” เอ็ดเวิร์ด โจนส์-โลเปซ ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคติดต่อ คณะแพทยศาสตร์เค็ก มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย หนึ่งในคณะทำงานด้านการทดสอบทางคลินิกวิทยาของวัคซีนแอสตราเซเนกาในสหรัฐฯ กล่าวและเสริมว่า “แต่เมื่อคุณใช้กับคนนับล้านคน ซึ่งเป็นปริมาณที่มากกว่าการทดสอบทางคลินิก ผลข้างเคียงซึ่งปรากฏได้ยากก็จะชัดเจนขึ้นครับ” ในสหราชอาณาจักร ซึ่งมีผู้คนกว่า 10 […]

การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (Bioluminescence)

การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดบนโลกนี้ ไม่ว่าจะเป็นฟองน้ำ แมงกะพรุน หรือปลาน้ำลึกบางชนิด รวมไปถึงสิ่งมีชีวิตบนบกจำพวกแบคทีเรีย เห็ด และเชื้อรา ขณะที่มนุษย์นำแสงสว่างมาใช้เป็นพลังงาน รวมถึงใช้เพื่อการนำทางในยามค่ำคืน แต่ การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต เหล่านี้ นำแสงสว่างภายในตัวเองมาปรับใช้ในหลากหลายรูปแบบ เพื่อการดำรงชีวิตและเพื่อความอยู่รอด การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (Bioluminescence) คือ การสร้างพลังงานจากปฏิกิริยาทางเคมีภายในร่างกายที่ก่อให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของ “แสงสว่าง” ซึ่งนับเป็นหนึ่งในกลไกสำคัญทางธรรมชาติที่น่าอัศจรรย์ใจ เนื่องจากพลังงานหรือแสงสว่างส่วนใหญ่ที่มนุษย์เรารู้จักนั้น มักก่อให้เกิดความร้อนหรือรังสีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต แต่การสร้างแสงในตนเองตามกลไกทางธรรมชาติของพืช เชื้อรา หรือ สัตว์ทั้งหลายเหล่านี้ คือ การสร้างพลังงานแสงที่เรียกว่า “แสงเย็น” (Cold Light) แสงที่ก่อให้เกิดรังสีหรือพลังงานความร้อนที่เป็นอันตรายในอัตราต่ำ กลไกของการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด เกิดขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกันและก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่าง ไม่ว่าจะเป็นสีของแสง ตำแหน่งของแสง ช่วงและระยะเวลา หรือแม้แต่จังหวะของการเปล่งแสง อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตเรืองแสงส่วนใหญ่มีกลไกการผลิตแสงที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานเดียวกัน คือ การสร้างแสงสว่างจากปฏิกิริยาชีวเคมีทั้งหลายภายในเซลล์ ซึ่งอยู่ภายใต้การควบคุมของสารเคมีที่เรียกว่า “เอนไซม์” (Enzyme) โดยมีองค์ประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน คือสารลูซิเฟอริน (Luciferin) และเอนไซม์ลูซิเฟอเรส (Luciferase) หรือโฟโตโปรตีน […]

ความอุดมสมบูรณ์ของดิน และการปรับปรุงดิน

ความอุดมสมบูรณ์ของดิน และการปรับปรุงดิน จำเป็นสำหรับการเพาะปลูกพืชของมนุษย์ ดิน (Soil) คือหนึ่งในทรัพยากรทางธรรมชาติที่สำคัญต่อมนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั้งหลายบนโลก เนื่องจากดินนับเป็นปัจจัยพื้นฐานในการดำรงชีวิตของพืช ซึ่งเป็นผู้ผลิตอาหารและแหล่งอาหารลำดับที่หนึ่ง ในระบบนิเวศ รวมถึงการเป็นแหล่งที่อยู่อาศัย แหล่งกักเก็บน้ำ และยังเป็นรากฐานของการเพาะปลูกและการทำเกษตรกรรมของมนุษย์อีกด้วย มนุษย์จึงใช้ประโยชน์จาก ความอุดมสมบูรณ์ของดิน และเรียนรู้วิธีการปรับปรุงดินให้เหมาะสมกับพืชที่เพาะปลูก ดังนั้น ความอุดมสมบูรณ์ของดิน (Soil Fertility) ทั้งในด้านขององค์ประกอบ ชนิดและปริมาณของแร่ธาตุ รวมถึงสถานะของสารอาหารต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่ในดิน จึงนับเป็นตัวชี้วัดถึงผลิตภาพ (Soil Productivity) หรือความสามารถในการให้ผลผลิตของพืชอีกด้วย เมื่อธาตุอาหารในดินอยู่ในรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้โดยตรงมีปริมาณที่เหมาะสม พืชจึงสามารถเจริญเติบโตและให้ผลผลิตได้ดี ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของสมดุลภายในระบบนิเวศที่จำเป็นต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ แต่ในปัจจุบัน การเพาะปลูกและการทำเกษตรกรรมในรูปแบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เพื่อผลิตทั้งอาหารคนและอาหารสัตว์ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน เพื่อการพัฒนาในด้านต่าง ๆ ได้ส่งผลให้ความอุดมสมบูรณ์ของดินลดลง ดินในธรรมชาติเกิดการเปลี่ยนแปลงทั้งในด้านคุณสมบัติทางเคมี กายภาพ และชีวภาพ เช่น ปริมาณอินทรียวัตถุ (Organic Matter) ลดลง ส่งผลให้ความสามารถในการกักเก็บธาตุอาหารพืชของดินลดลง ดินมีความสามารถในการอุ้มน้ำลดลง ดินมีความเป็นกรด-ด่างเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการดูดซับธาตุอาหารของพืช เป็นต้น ในธรรมชาติ ดินนับเป็นแหล่งสะสมธาตุอาหารหลักของพืช มีแร่ธาตุถึง […]