นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ ที่ National Ignition Facility ที่ Lawrence Livermore National Laboratory ในแคลิฟอร์เนีย ประสบความสำเร็จในการผลิตปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งส่งผลให้ได้รับพลังงานสุทธิ แหล่งข่าวที่คุ้นเคยกับโครงการนี้ยืนยันกับ CNN

กระทรวงพลังงานสหรัฐคาดว่าจะประกาศอย่างเป็นทางการในวันอังคารนี้

มารวมสนุกกับเรา สล็อตออนไลน์ มา สมัครสล็อต เลย

ผลลัพธ์ของการทดลองจะเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ในภารกิจที่ยาวนานหลายทศวรรษเพื่อปลดปล่อยแหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งสามารถช่วยยุติการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ นักวิจัยพยายามสร้างนิวเคลียร์ฟิวชัน ขึ้นมาใหม่เป็นเวลาหลายทศวรรษ โดยเลียนแบบพลังงานที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์

นี่คือสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์รูปแบบใหม่ที่สามารถเปิดไฟของคุณได้ในที่สุด

นิวเคลียร์ฟิวชันคืออะไร และเหตุใดจึงสำคัญ

นิวเคลียร์ฟิวชันเป็นกระบวนการที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งจำลองพลังงานแบบเดียวกับที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นเมื่ออะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปหลอมรวมกันเป็นอะตอมที่ใหญ่กว่า ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างพลังงานจำนวนมหาศาลในรูปของความร้อน

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกศึกษานิวเคลียร์ฟิวชั่นมานานหลายทศวรรษ โดยหวังว่าจะสร้างมันขึ้นมาใหม่ด้วยแหล่งพลังงานใหม่ที่ไร้ขีดจำกัด ปราศจากคาร์บอน ปราศจากกากนิวเคลียร์ที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในปัจจุบัน โครงการฟิวชั่นส่วนใหญ่ใช้ธาตุดิวทีเรียมและทริเทียม ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นไอโซโทปของไฮโดรเจนดิวเทอเรียมจากน้ำหนึ่งแก้วที่เติมไอโซโทปเพียงเล็กน้อยสามารถให้พลังงานแก่บ้านได้นานถึงหนึ่งปี Tritium นั้นหายากและท้าทายกว่าแม้ว่าจะสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ก็ตาม

Julio Friedmann หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ Carbon Direct และอดีตหัวหน้านักเทคโนโลยีพลังงานของ Lawrence Livermore บอกกับ CNN ว่า “ไม่เหมือนถ่านหิน คุณต้องการไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และมันเป็นสิ่งที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล” “ไฮโดรเจนพบได้ในน้ำ ดังนั้นสิ่งที่สร้างพลังงานนี้จึงมีไม่จำกัดและสะอาด”

ฟิวชั่นแตกต่างจากฟิชชันนิวเคลียร์อย่างไร?

เมื่อผู้คนนึกถึงพลังงานนิวเคลียร์ เราอาจนึกถึงหอหล่อเย็นและเมฆรูปเห็ด แต่ฟิวชั่นนั้นแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ในขณะที่ฟิวชันหลอมรวมอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปเข้าด้วยกัน ฟิชชันจะตรงกันข้าม เป็นกระบวนการแยกอะตอมที่ใหญ่กว่าออกเป็นสองอะตอมที่เล็กกว่า นิวเคลียร์ฟิชชันเป็นพลังงานชนิดหนึ่งที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วโลกในปัจจุบัน เช่นเดียวกับฟิวชั่น ความร้อนที่เกิดจากการแตกตัวของอะตอมก็ถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานเช่นกัน

นิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ อ้างอิงจากกระทรวงพลังงาน แต่ก่อให้เกิดกากกัมมันตรังสีระเหยง่ายที่ต้องจัดเก็บอย่างปลอดภัยและมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย การหลอมละลายของนิวเคลียร์แม้ว่าจะเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก แต่ก็เกิดขึ้นตลอดประวัติศาสตร์ด้วยผลลัพธ์ที่หลากหลายและร้ายแรง เช่น ที่เตาปฏิกรณ์ฟุกุชิมะและเชอร์โนบิล

นิวเคลียร์ฟิวชันไม่มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเท่าๆ กัน และวัสดุที่ใช้สร้างพลังงานนิวเคลียร์มีครึ่งชีวิตสั้นกว่าฟิชชันมาก

ในที่สุด พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันจะเปิดไฟในบ้านของคุณได้อย่างไร?

มีสองวิธีหลักในการสร้างนิวเคลียร์ฟิวชัน แต่ทั้งสองวิธีมีผลลัพธ์เหมือนกัน การหลอมรวมสองอะตอมทำให้เกิดความร้อนจำนวนมหาศาล ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตพลังงาน ความร้อนนั้นสามารถใช้ทำน้ำอุ่น สร้างไอน้ำ และหมุนกังหันเพื่อผลิตพลังงานได้ เช่นเดียวกับที่นิวเคลียร์ฟิชชันสร้างพลังงาน

ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการควบคุมพลังงานฟิวชันคือการรักษาพลังงานให้คงอยู่ได้นานพอที่จะให้พลังงานแก่โครงข่ายไฟฟ้าและระบบทำความร้อนทั่วโลก ความก้าวหน้าของสหรัฐที่ประสบความสำเร็จเป็นเรื่องใหญ่ แต่ก็ยังมีขนาดเล็กกว่าสิ่งที่จำเป็นในการสร้างพลังงานให้เพียงพอสำหรับเดินเครื่องโรงไฟฟ้าหนึ่งแห่ง ไม่ต้องสนใจโรงไฟฟ้าหลายหมื่นแห่ง“มันเกี่ยวกับการต้มน้ำ 10 กาต้มน้ำ” เจเรมี ชิตเทนเดน ผู้อำนวยการร่วมของศูนย์ศึกษาฟิวชันเฉื่อยแห่งอิมพีเรียลคอลเลจในลอนดอนกล่าว “เพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นสถานีพลังงาน เราจำเป็นต้องได้รับพลังงานมากขึ้น – เราต้องการให้มากขึ้นอย่างมาก”

เหตุใดการประกาศที่กำลังจะมีขึ้นของ DOE เกี่ยวกับปฏิกิริยาฟิวชันส่งผลให้ได้รับพลังงานสุทธิจึงมีความสำคัญ

นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้สำเร็จ ซึ่งส่งผลให้ได้รับพลังงานสุทธิเพิ่มขึ้น แทนที่จะพังทลายเหมือนการทดลองที่ผ่านมา

แม้ว่าจะมีขั้นตอนอื่นๆ อีกมากจนกว่าจะสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ แต่นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าที่เริ่มต้นไว้ มิฉะนั้นก็ไม่สมเหตุสมผลที่จะพัฒนา

“สิ่งนี้สำคัญมาก เพราะจากมุมมองของพลังงานแล้ว มันไม่สามารถเป็นแหล่งพลังงานได้หากคุณไม่ได้รับพลังงานมากกว่าที่คุณใส่เข้าไป” ฟรีดมันน์กล่าวกับซีเอ็นเอ็น “การคิดค้นครั้งก่อนๆ นั้นมีความสำคัญ แต่นั่นไม่ใช่สิ่งเดียวกับการผลิตพลังงานที่วันหนึ่งสามารถนำมาใช้ในระดับที่ใหญ่ขึ้นได้”

ฟิวชั่นเกิดขึ้นที่ไหน?

โครงการฟิวชั่นหลายโครงการอยู่ในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และยุโรป ฝรั่งเศสเป็นที่ตั้งของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการทดลองทางความร้อนระหว่างประเทศ ซึ่งประเทศต่างๆ 35 ประเทศกำลังร่วมมือกัน รวมถึงสมาชิกหลักอย่างจีน สหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป รัสเซีย อินเดีย ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้

ในสหรัฐอเมริกา งานส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ National Ignition Facility ที่ Lawrence Livermore National Laboratory ในแคลิฟอร์เนีย ในอาคารที่มีขนาดเท่ากับสนามฟุตบอลสามสนามโครงการ National Ignition Facility สร้างพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชัน โดยสิ่งที่เรียกว่า "เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นเฉื่อย" ในทางปฏิบัติ นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ ยิงเม็ดที่มีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นชุดของเลเซอร์เกือบ 200 ชุด โดยพื้นฐานแล้วจะสร้างชุดของการระเบิดซ้ำอย่างรวดเร็วมากในอัตรา 50 ครั้งต่อวินาที พลังงานที่รวบรวมจากนิวตรอนและอนุภาคแอลฟาจะถูกดึงออกมาเป็นความร้อน

ในสหราชอาณาจักรและโครงการ ITERในฝรั่งเศส นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานกับเครื่องจักรรูปโดนัทขนาดใหญ่ที่ติดตั้งแม่เหล็กขนาดยักษ์ที่เรียกว่า tokamak เพื่อพยายามสร้างผลลัพธ์เดียวกัน หลังจากใส่เชื้อเพลิงลงใน tokamak แล้ว แม่เหล็กของมันก็จะเปิดขึ้นและอุณหภูมิภายในจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเพื่อสร้างพลาสมา

พลาสมาต้องมีอุณหภูมิอย่างน้อย 150 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า จากนั้นนิวตรอนจะหนีออกจากพลาสมา ชนกับ "ผ้าห่ม" ที่บุผนังของโทคามัก และถ่ายโอนพลังงานจลน์ของพวกมันในรูปของความร้อน

ขั้นตอนต่อไปคืออะไร?

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญจำเป็นต้องค้นหาวิธีผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันในปริมาณที่มากขึ้น

ในขณะเดียวกัน พวกเขาต้องหาวิธีที่จะลดต้นทุนของนิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อให้สามารถใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ในที่สุด

“ในขณะนี้ เราใช้เวลาและเงินจำนวนมหาศาลสำหรับการทดลองทุกครั้งที่เราทำ” ชิตเทนเดนกล่าว “เราจำเป็นต้องลดต้นทุนลงอย่างมาก”

นักวิทยาศาสตร์ยังต้องการเก็บเกี่ยวพลังงานที่เกิดจากการฟิวชันและถ่ายโอนไปยังกริดพลังงานเป็นกระแสไฟฟ้า ต้องใช้เวลาหลายปีและอาจถึงทศวรรษ ก่อนที่ฟิวชั่นจะสามารถผลิตพลังงานสะอาดได้อย่างไม่จำกัด และนักวิทยาศาสตร์ก็กำลังแข่งกับเวลาเพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

Friedmann กล่าวว่า "สิ่งนี้จะไม่ช่วยให้สภาพภูมิอากาศลดลงอย่างมีความหมายในอีก 20-30 ปีข้างหน้า" “นี่คือความแตกต่างระหว่างการจุดไม้ขีดกับการสร้างกังหันก๊าซ”