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

ยินดีต้อนรับสู่ฟาร์มศพ

สถานที่แห่งนี้ไม่เหมาะสำหรับคนขวัญอ่อน เพราะไม่ว่าคุณจะมองไปที่ไหนก็ตาม คุณจะเห็นแต่ศพ ศพ และศพเต็มไปหมด และทั้งหมดนี้คือของจริงล้วนๆ ร่างของผู้เสียชีวิตทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาจากคณะมานุษยวิทยา สาขามานุษยวิทยานิติเวช ของมหาวิทยาลัยเท็กซัส ศพเหล่านี้ถูกทิ้งให้เน่าเปื่อยตามเงื่อนไขและสภาพแวดล้อมต่างๆ เพื่อช่วยให้นักวิจัยศึกษาวิธีการเน่าสลายที่แตกต่างกัน ในการไขปริศนาอาชญากรรม Krystle Lewis นักศึกษาผู้เข้าร่วมการศึกษาครั้งนี้ด้วยกล่าวว่า เธอกำลังศึกษาว่าเสื้อผ้าที่ติดอยู่กับร่างของผู้ตายนั้น จะส่งผลอย่างไรต่อศพ ในขณะที่ Justin Demere นักศึกษาอีกคนศึกษาเกี่ยวกับศพที่ถูกฆาตกรรมซึ่งร่องรอยที่ฆาตกรอำพรางไว้ จะถูกไขให้กระจ่าง ทั้งนี้ร่างของผู้เสียชีวิตทั้งหมด ทางคณะได้รับมาจากการบริจาค เพื่อการศึกษาทดลองโดยเฉพาะ   อ่านเพิ่มเติม : กลไกการเสพติดของสมอง, ทำความรู้จักกับสุริยุปราคาให้มากขึ้น

มองโลกจากดวงจันทร์ ผ่านดวงตาของ “คะงุยะ”

ภาพถ่ายโดย JAXA,NHK เรื่อง วิกตอเรีย แจ็กการ์ด ยานสำรวจดวงจันทร์คะงุยะ (Kaguya (Selene) lunar orbiter หรือยานซีลีนี)  ของญี่ปุ่นที่ได้ชื่อจากเจ้าหญิงคะงุยะและขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี 2007 พร้อมกล้องทีวีความชัดสูงสองตัว จับภาพอันงดงามตรึงตราของโลกไว้ได้ แม้ภารกิจนี้จะเสร็จสิ้นลงไปแล้วในปี 2009 แต่เมื่อช่วงปลายปี 2016 ที่ผ่านมา องค์การอวกาศของญี่ปุ่นได้เผยแพร่ภาพถ่ายที่ยานคะงุยะถ่ายไว้ได้ ซึ่งบางภาพไม่เคยมีการเผยแพร่สู่สาธารณชนมาก่อน นิทานเรื่องเจ้าหญิงคะงุยะถือกำเนิดขึ้นในศตวรรษที่สิบ เป็นเรื่องราวของคนตัดไม้ไผ่ที่พบเด็กหญิงผู้งดงามหมดจดในลำไม้ไผ่และเลี้ยงดูเธอเหมือนลูกในไส้ และต่อมาพบว่าเธอคือพเทพีจันทรา ซึ่งหวนกลับคืนสู่สรวงสวรรค์ไปหาวงศ์วานของเธอในที่สุด ภาพถ่ายจากกล้องของยานที่ได้รับชื่ออันเหมาะสมลำนี้ทำให้เราเห็นภาพอันน่าประทับใจของโลกจากดวงจันทร์ มีภาพที่โลกเราขึ้น ลง และส่องสว่างเป็นเสี้ยวโดยมีฉากหลังสีดำสนิทของอวกาศเป็นพื้นหลัง นอกจากนี้ ยานคะงุยะยังบรรทุกอุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาองค์ประกอบและโครงสร้างของดวงจันทร์ เพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร และเราต้องใช้ทรัพยากรอะไรบ้างในการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคต  

ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ

การอาศัยอยู่ร่วมกันในระบบนิเวศต่างมีรูปแบบการปฏิสัมพันธ์ที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งช่วยให้เกิด ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต และเกิดการปรับตัวร่วมกัน นอกเหนือไปจากความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน ทั้งที่อาศัยอยู่รวมกันเป็นฝูงและดำรงชีวิตอยู่อย่างโดดเดี่ยวลำพัง ในระบบนิเวศยังมีการปฏิสัมพันธ์หรือความเกี่ยวข้องอีกหลากหลายรูปแบบเกิดขึ้น เมื่อมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดอาศัยอยู่ร่วมกันในพื้นที่ซึ่งมีอาณาบริเวณอันจำกัด มีปริมาณอาหาร น้ำดื่มและปัจจัยที่จำเป็นอีกมากมาย ซึ่งไม่สามารถรองรับและตอบสนองต่อความต้องการของทุกชีวิต  ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิด (Interspecific interactions) หมายถึง ความเกี่ยวข้องหรือสายสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นจากการอาศัยอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตต่างชนิดในระบบนิเวศ โดยก่อให้เกิดทั้งภาวะของการพึ่งพาอาศัยกันและกัน การแก่งแย่งแข่งขัน หรือแม้แต่การเบียดเบียนสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นเพื่อความอยู่รอด ซึ่งความสัมพันธ์เหล่านี้ สามารถจำแนกออกเป็น 6 ประเภท โดยส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในลักษณะที่แตกต่างกันออกไป เช่น เป็นประโยชน์ต่อกัน (+) เป็นโทษหรือภัยคุกคาม (-) และการไม่ได้รับผลกระทบและผลประโยชน์ใด ๆ (0) ดังนี้ ภาวะพึ่งพาอาศัยกัน (Mutualism : +/+) หมายถึง ความสัมพันธ์ระยะยาวของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดที่อาศัยอยู่ร่วมกันในระบบนิเวศ โดยที่ทั้ง 2 ฝ่ายต่างได้รับผลประโยชน์จากความสัมพันธ์ในลักษณะนี้ ทำให้สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ชนิดไม่สามารถแยกตัวออกจากกันได้อีกเลยตลอดช่วงชีวิต เช่น  ไลเคน (Lichens) : สิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการพึ่งพาอาศัยกันของราและสาหร่าย โดยที่ราทำหน้าที่ให้ความชุ่มชื้นและแร่ธาตุแก่สาหร่าย ขณะที่สาหร่ายทำหน้าที่สร้างอาหารให้ราผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ไรโซเบียม […]

ประเภทของพายุ และการกำเนิดพายุ

ประเภทของพายุ ที่เกิดขึ้นตามภูมิภาคต่างๆ บนโลกของเรา มีแหล่งกำเนิดและความรุนแรงที่แตกต่างกัน ในช่วงฤดูมรสุม เรามักได้รับฟังการนำเสนอข่าวเกี่ยวกับเหตุอุทกภัยในพื้นที่ต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศ ส่วนใหญ่เกิดจากพายุฝนที่หอบเอาความชื้นและน้ำฝนจากทะเลเคลื่อนตัวขึ้นไปยังแผ่นดิน นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเรื่องการกำเนิดพายุมาเป็นเวลานานแล้ว และได้จำแนก ประเภทของพายุ ตามความรุนแรงและแหล่งกำเนิด พายุ (Storm) คือ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ทำให้สภาพแวดล้อมและชั้นบรรยากาศโลกถูกรบกวน ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบโดยตรงต่อทรัพยากรธรรมชาติ สิ่งปลูกสร้าง และสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก พายุเป็นการเปลี่ยนแปลงทางสภาพอากาศที่รุนแรง โดยมักเกิดขึ้นพร้อมกับการเกิดลมกระโชกแรง ลูกเห็บตก ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า ฝนตกหนัก รวมไปถึงการพัดพาสสารบางอย่างผ่านไปในชั้นบรรยากาศที่ก่อให้เกิดพายุฝุ่น พายุหิมะ และพายุทราย เป็นต้น การกำเนิดพายุ พายุเกิดจากการเคลื่อนที่ของลม หรือ มวลอากาศ จากความแตกต่างของอุณหภูมิในบรรยากาศโดยรอบ ซึ่งพายุมักเกิดในพื้นที่ที่มีความกดอากาศต่ำ ทำให้เกิดกระแสลมพัดเข้าหาจุดศูนย์กลางของบริเวณดังกล่าว เนื่องจากมวลอากาศร้อนจะลอยตัวขึ้นสูง ส่งผลให้มวลอากาศในแนวราบที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศ เกิดกระแสการเคลื่อนที่ของลมและเกิดการก่อตัวขึ้นของเมฆ ก่อนพัฒนาไปเป็นพายุในรูปแบบต่างๆ บริเวณความกดอากาศต่ำ (Low Pressure Area: L) คือ พื้นที่ที่มวลของอากาศได้รับความร้อนสูงจากดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดการยกตัวสูงขึ้น ส่งผลให้ความกดอากาศบริเวณนั้นมีค่าลดลงต่ำกว่าบริเวณใกล้เคียงหรือบริเวณโดยรอบ ขณะที่บริเวณความกดอากาศสูง (High Pressure Area: H) […]