เอ็มไอทีสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันแบบใหม่พร้อมใช้งานใน 15 ปี

 BBC Thai 12032561 Science

เทคนิคใหม่ที่ใช้ตัวนำยิ่งยวดเข้าควบคุมอุณหภูมิหลายร้อยล้านองศา จะทำให้เตาปฏิกรณ์แบบใหม่มีขนาดเล็ก ทรงพลัง ต้นทุนต่ำ และมีความคุ้มค่าทางการตลาด

แหล่งพลังงานใหม่จากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบฟิวชัน เป็นโครงการที่หลายประเทศกำลังแข่งขันกันพัฒนาอยู่ แต่ต่างก็คาดว่ายังคงต้องใช้เวลาอีกหลายสิบปีกว่าที่เทคโนโลยีดังกล่าวจะพร้อมนำมาใช้งานได้จริง จึงเป็นที่ประหลาดใจของหลายฝ่ายเมื่อโครงการความร่วมมือระหว่างสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (เอ็มไอที) กับบริษัทเอกชนออกมาประกาศว่า พบวิธีการใหม่ที่จะทำให้เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า ในเวลาไม่เกิน 15 ปีข้างหน้า

คณะนักวิทยาศาสตร์ของเอ็มไอทีระบุว่า โครงการ SPARC ซึ่งร่วมมือกับบริษัท Commonwealth Fusion Systems มุ่งสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่มีขนาดเล็ก ทรงพลัง ต้นทุนต่ำและมีความคุ้มค่าทางการตลาด ให้ออกมาใช้งานได้จริงโดยเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งขณะนี้ได้พบเทคนิคใหม่ที่ใช้ตัวนำยิ่งยวดรุ่นล่าสุดเข้าช่วยควบคุมอุณหภูมิที่สูงระดับมหาศาลในเตาปฏิกรณ์แล้ว

ก่อนหน้านี้ผู้พัฒนาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบฟิวชันต้องพบกับอุปสรรคหลายประการ ซึ่งการหาหนทางแก้ไขนั้นอาจกินเวลากว่า 30 ปี เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชันที่อะตอมของธาตุเบาอย่างไฮโดรเจนรวมตัวกันเป็นธาตุที่หนักกว่า ได้ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลเป็นความร้อนสูงหลายร้อยล้านองศาเซลเซียส ซึ่งวัสดุที่ใช้สร้างเตาปฏิกรณ์จะไม่อาจทนทานได้

นอกจากนี้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันยังต้องใช้พลังงานตั้งต้นมหาศาลในการทำให้เกิดปฏิกิริยาดังกล่าวขึ้น แต่พลังงานที่ผลิตได้ในขั้นสุดท้ายกลับมีออกมาน้อยกว่า จึงยังไม่มีความคุ้มค่าสำหรับวงการอุตสาหกรรมพลังงาน แม้พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันจะไม่ก่อให้เกิดคาร์บอนและกากกัมมันตรังสีก็ตาม

ศาสตราจารย์ฮาเวิร์ด วิลสัน จากมหาวิทยาลัยยอร์ก อธิบายถึงเทคนิคใหม่ในการพัฒนาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันของเอ็มไอทีว่า "เพื่อควบคุมให้ความร้อนระดับมหาศาลที่สูงยิ่งกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ไม่ทำลายเตาปฏิกรณ์ไปเสีย ทีมวิจัยส่วนใหญ่ใช้การสร้างสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังมาห่อหุ้มพลาสมาซึ่งเป็นกลุ่มก๊าซร้อนของอนุภาคต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์เอาไว้ ยิ่งสนามแม่เหล็กทรงพลังมากเท่าไหร่ ก็จะยิ่งบีบให้กลุ่มพลาสมาความร้อนสูงเล็กลงได้เท่านั้น"

"ในกรณีของเอ็มไอที มีการใช้ตัวนำยิ่งยวดที่เรียกว่า YBCO ( Yttrium-Barium-Copper Oxide ) หรืออิตเทรียม-แบเรียม-คอปเปอร์ออกไซด์ เพื่อผลิตแม่เหล็กที่ทรงพลังมากขึ้นแต่มีขนาดเล็กลง ทำให้สามารถสร้างเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาดเล็กและไม่ต้องใช้พลังงานสูงในการตั้งต้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันอีกต่อไป" ศาสตราจารย์วิลสันกล่าว

เทคโนโลยีใหม่นี้จะทำให้เตาปฏิกรณ์ของเอ็มไอทีมีขนาดเล็กกว่ารุ่นที่พัฒนากันอยู่ทั่วไปหลายสิบเท่า โดยออกแบบให้ผลิตพลังงานความร้อนได้ 100 เมกะวัตต์ โดยจะยังไม่นำไปแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยจะมีการปลดปล่อยพลังงานเป็นระยะ ช่วงละราว 10 วินาที ซึ่งพลังงานที่ปล่อยออกมาแต่ละช่วงเพียงพอที่จะให้เมืองขนาดเล็กใช้งานได้

นายบ็อบ มุมการ์ด ซีอีโอของบริษัท Commonwealth Fusion Systems ระบุว่า ขณะนี้โครงการระดมเงินสนับสนุนได้ราว 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯแล้วจากนักลงทุนต่างชาติ และมีความมั่นใจว่ามีความพร้อมทั้งด้านวิทยาการ และการทำงานที่รวดเร็วของทีมวิจัยและพัฒนา ซึ่งจะทำให้พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันที่ปราศจากคาร์บอนถูกนำมาใช้ได้จริงภายในเวลาอีกไม่นานเกินรอ

ข้อมูลและภาพจาก BBC ไทย วันที่ 11 มีนาคม 2561

JoomSpirit