ก้าวหน้าไปอีกขั้น! นักวิทยาศาสตร์สร้างสถิติในการทำ นิวเคลียร์ฟิวชัน ผลิตพลังงานออกมากกว่าที่ใส่เข้าไป พลังงานนี้สามารถหล่อเลี้ยงครัวเรือนได้ประมาณ 12,000 หลังเป็นเวลา 5 วินาที
ทีมงานนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากโครงการทดลอง ‘Joint European Torus (JET)’ ซึ่งทำงานกับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันทดลองอายุ 40 ปี ที่ศูนย์พลังงานฟิวชั่นคัลแฮม ในอ็อกซ์ฟอร์ดเชียร์ ประเทศอังกฤษ ได้สร้างสถิติพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่นครั้งใหม่
ภายใต้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน โทคาแมก หรือ โทกามัก (Tokamak) ซึ่งเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลาสมาพลังงานสูงโดยใช้สนามแม่เหล็ก และเป็นเครื่องมือหลักอย่างหนึ่งที่ใช้ควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน นักวิทยาศาสตร์ได้ทำให้มันกลายเป็นหนึ่งในจุดที่ร้อนที่สุดในระบบสุริยะ โดยสูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส (°C)
กระบวนการเหล่านี้การทดลองครั้งล่าสุดสร้างพลังงานที่ออกมาได้ 69 เมกะจูลเป็นเวลา 5 วินาที โดยใช้เชื้อเพลิงเพียง 0.2 มิลลิกรัม ซึ่งเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับครัวเรือนประมาณ 12,000 ครัวเรือนในระยะเวลาเท่ากัน
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion) นั้นตรงข้ามกับนิวเคลียร์ฟิชชัน (Fission) มันเป็นกระบวนที่นำอะตอมมา ‘รวมกัน’ แล้วได้พลังงานออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในใจกลางดวงอาทิตย์ ในขณะที่ฟิชชันนั้นเป็นการนำอะตอมมา ‘ชนกัน’ และสร้างพลังงานออกมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ปัจจุบัน
และแม้ทั้งคู่จะเป็นพลังงานนิวเคลียร์เหมือนกัน แต่ฟิวชันนั้นเป็นพลังงานสะอาดที่สุดและไม่ก่อของเสียใด ๆ ที่อาจเป็นอันตรายในระยะเวลานาน รวมถึงไม่มีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกในผลลัพธ์สุดท้ายที่ออกมาด้วย
ในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เผชิญความท้าทายอย่างมากในการบังคับให้อะตอมหลอมรวมกัน ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิและแรงดันที่สูงมาก และไม่มีใครเคยทำให้มีพลังงานออกมามากกว่าปริมาณพลังงานที่ป้อนเข้าไป
แต่ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเราเริ่มเห็นความก้าวหน้ามากขึ้นเรื่อย ๆ และในครั้งนี้ทีมงานได้ป้อน ดิวทีเรียม (Deuterium) ไอโซโทปหนึ่งของไฮโดรเจน หรือเรียกง่าย ๆ ว่าไฮโดรเจนหนัก และทริเทียม (Tritium)อีกหนึ่งไอโซโทปของไฮโดรเจน ให้กับโทคามัก [ปกติแล้วไฮโดรเจนจะอยู่ใน 3 รูปแบบได้แก่ ไฮโดรเจนธรรมดาหรือโปรเทียม ดิวเทอเรียม และทริเทียม]
จากนั้นก็ทำให้พวกมันเจอกับอุณหภูมิในเครื่องที่สูง 150 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าแกนกลางดวงอาทิตย์ประมาณ 10 เท่า ความร้อนจัดดังกล่าวบังคับให้ดิวทีเรียมและทริเทียมหลอมรวมเข้าด้วยกันและก่อตัวเป็นฮีเลียม ซึ่งเป็นกระบวนการที่ปล่อยพลาสมาความร้อนจำนวนมหาศาลออกมา
ซึ่งจะถูกสนามแม่เหล็กแรงในโทคามักสูงยึดไว้ จากนั้นก็จะถูกนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไปและมันประสบความสำเร็จดังที่กล่าวไว้ในข้างต้น
การทดลองครั้งนี้ถือเป็นการทดลองครั้งล่าสุดของ JET ซึ่งดำเนินการมากว่า 40 ปี พร้อมกับเป็นสถิติใหม่ขององค์กรถือเป็นข่าวที่ให้ความหวังสำหรับโครงการนิวเคลียร์ฟิวชั่นใหม่ ๆ แอมโบรจิโอ ฟาโซลิ (Ambrogio Fasoli) ซีอีโอของ ‘EUROfusion’ ซึ่งเป็นกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ 300 คนที่อยู่เบื้องหลังการทดลองนี้ กล่าวว่า
“การสาธิตการปฏิบัติงานที่ประสบความสำเร็จของเราที่ได้สร้างสถิติบันทึกพลังงานใหม่ ทำให้เกิดความมั่นใจมากขึ้นในการพัฒนาพลังงานฟิวชันสำหรับเครื่องฟิวชันในอนาคต เช่น ITER และ DEMO (เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันอื่น ๆ ในยุโรป)”
อย่างไรก็ตาม แม้พลังงานฟิวชันจะเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับวิกฤตสภาพภูมิอากาศและภาวะโลกร้อน ซึ่งมีสาเหตุหลักมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษย์ แต่เทคโนโลยีนี้ยังคงต้องใช้เวลาหลายปีเพื่อที่จะสามารถผลิตได้ในเชิงพาณิชย์ อีกทั้งยังมีความท้าทายเป็นจำนวนมากรออยู่ ผู้เชี่ยวชาญหลายคนจึงกังวลว่าเมื่อถึงเวลาที่การพัฒนาเต็มรูปแบบทำได้จริงแล้ว ก็อาจจะสายเกินไปที่จะใช้เป็นเครื่องมือหลักในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ทว่ามันก็เป็นความสำเร็จที่น่ายินดี
“นี่เป็นผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม แต่การสร้างโรงไฟฟ้าฟิวชั่นยังมีความท้าทายด้านวิศวกรรมและวัสดุมากมาย รวมทั้งการทำในเชิงพาณิชย์” แอนีกา คาน (Aneeqa Khan) นักวิจัยด้านนิวเคลียร์ฟิวชันจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ กล่าว
“อย่างไรก็ตาม การลงทุนในฟิวชันกำลังเติบโตขึ้น และเรากำลังมีความก้าวหน้าอย่างแท้จริง เราจำเป็นต้องฝึกอบรมผู้คนจำนวนมากที่มีทักษะในการทำงานภาคสนาม และฉันหวังว่าเทคโนโลยีนี้จะถูกนำมาใช้ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษ”
ความสำเร็จดังกล่าวประกาศขึ้นมาในวันเดียวกับที่องค์กรโคเปอนิคัส (Copernicus) ซึ่งคอยติดตามการเปลี่ยนแปลงยืนยันว่าโลกได้ร้อนขึ้นไปที่ 1.5 องศาเซลเซียสในช่วง 12 เดือนเป็นครั้งแรก ชี้ให้เห็นว่าโลกกำลังพุ่งเข้าสู่ระดับของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรงและคาดเดาไม่ได้
เพื่อลดผลกระทบให้ได้มากที่สุดเราจึงต้องลด ละ เลิก การใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลให้ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งนั่นหมายถึงเร่งพัฒนาพลังงานสะอาดไม่ว่ามันจะเป็นอะไรก็ตาม
สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://edition.cnn.com/2024/02/08/climate/nuclear-fusion-energy-milestone-climate/index.html
https://www.sciencealert.com/nuclear-fusion-world-record-smashed-in-major-achievement