เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ใฝ่ฝันที่จะบรรลุนิวเคลียร์ฟิวชัน กระบวนการที่หากทำได้สำเร็จ อาจกลายเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาดและไร้ขอบเขตในทางปฏิบัติ หลายปีที่ผ่านมา ห้องปฏิบัติการทั่วโลกได้ทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่าปรากฏการณ์นี้ทำงานอย่างไร และเหนือสิ่งอื่นใด จะต้องดำเนินการอย่างไรเพื่อแก้ปัญหาความต้องการด้านพลังงานของเรา
นักวิจัยเถียงว่าเราสนิทกันมาก ถึงเกณฑ์การจุดระเบิด . นั่นคือจากช่วงเวลาที่พลังงานที่ผลิตออกมาเกินกว่าที่เคยทำให้เกิดปฏิกิริยา ในโอกาสอื่นๆ วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลใจจากกลไกที่ธรรมชาติใช้เพื่อเสนอแนวทางแก้ไขที่ตอบสนองความต้องการของมนุษย์ เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันเลียนแบบปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดาวฤกษ์
เลียนแบบการรวมตัวของดวงดาวโดยธรรมชาติ
วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบและสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันทดลองพยายามเลียนแบบสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดาวเพื่อให้ได้พลังงานจำนวนมาก
ยกตัวอย่างเช่น EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) โปรเจ็กต์ พัฒนาโดยจีนและเป็นที่รู้จักในชื่อสิ่งที่อาจเป็น “ดวงอาทิตย์เทียม” โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างพลังงานสะอาดที่แทบจะไร้ขีดจำกัด “ปฏิบัติการล่าสุดวางรากฐานทางวิทยาศาสตร์และการทดลองที่มั่นคงสำหรับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน” Gong Xianzu นักวิจัยจาก Institute of Plasma Physics ของ Chinese Academy of Sciences ซึ่งเป็นผู้นำการทดลองล่าสุดกล่าวกับ Xinhua
ดวงอาทิตย์เทียมที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 17 เท่าของดวงอาทิตย์เป็นเวลานานกว่า 70 นาที โดยแตะระดับอุณหภูมิ XNUMX ล้านองศาเซลเซียส กระบวนการที่ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและไม่ทิ้งสารตกค้าง
เครื่องปฏิกรณ์ JET
แต่ไม่ใช่การทดลองทางวิทยาศาสตร์เพียงอย่างเดียวที่จะเลียนแบบวิธีที่ดวงอาทิตย์ป้อนตัวเอง เครื่องปฏิกรณ์ Joint European Torus (JET) ในสหราชอาณาจักรเพิ่งเปิดประตูสู่การทำความสะอาดและใช้พลังงานอย่างไม่จำกัดโดยการผลิต พลังงาน 59 เมกะจูล ระหว่างการระเบิดนิวเคลียร์ฟิวชัน 5 วินาที ตัวเลขที่หมายถึงการเพิ่มเป็นสองเท่าของสถิติก่อนหน้าที่ 21.7 เมกะจูลที่กำหนดโดยโรงงานในปี 1997
กระบวนการที่ให้พลังงานแก่ดวงดาวจะนำอะตอมของไฮโดรเจนมารวมกันที่อุณหภูมิสูงกว่าดวงอาทิตย์ถึงสิบเท่า จากนั้นจะรวมตัวกันเพื่อปลดปล่อยพลังงานจำนวนมาก “เราได้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถสร้างมินิสตาร์ภายในเครื่องของเราและเก็บไว้ที่นั่นเป็นเวลาห้าวินาทีและรับปริมาณงานสูง ซึ่งนำเราไปสู่อาณาจักรใหม่จริงๆ” ดร. โจ มิลเนส ผู้จัดการปฏิบัติการห้องปฏิบัติการปฏิกรณ์ JET อธิบาย .
ข้อดีอย่างหนึ่งของนิวเคลียร์ฟิวชันคือไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมากและปริมาณของเสียที่ผลิตได้มีน้อย , กากกัมมันตภาพรังสีอายุสั้น . นอกจากนี้ยังไม่ผลิตก๊าซเรือนกระจก
เครื่องปฏิกรณ์ JET
นิวเคลียร์ฟิวชั่นขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์
หลายคนมองว่าสัญญาของนิวเคลียร์ฟิวชันเป็น ตอบโจทย์วิกฤตพลังงาน เรากำลังดำเนินการอยู่ ในขณะที่บางคนได้เปลี่ยนไปใช้พลังงานแสงอาทิตย์ด้วยตนเองแล้ว การทดลองที่ตั้งขึ้นที่ National Ignition Facility (NIF) ที่ Lawrence Livermore National Laboratory ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ได้ตรวจสอบวิธีการผลิตพลังงานนิวเคลียร์จากฟิวชั่นที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์
เหตุการณ์สำคัญที่ได้รับบนหน้าปกของ วารสาร Nature ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพลาสมาถูกบีบอัดและให้ความร้อน โดยสามารถให้ความร้อนได้เอง เช่นเดียวกับการศึกษาที่กล่าวถึงข้างต้น วิศวกรและนักฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับโครงการนี้กำลังพยายามเลียนแบบสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดวงดาว
ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการมีเครื่องกำเนิดพลังงานสุทธิ "พลาสมาที่เผาไหม้ซึ่งนิวเคลียร์ฟิวชั่นเป็นแหล่งความร้อนหลักเพื่อให้เชื้อเพลิงในสถานะพลาสมาร้อนพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันต่อไป" ” อเล็กซ์ ซิลสตราและทีมของเขาประสบความสำเร็จในก้าวสำคัญในห้องปฏิบัติการ การทดลองที่มีรายละเอียดใน Nature ใช้ พลังงานของลำแสงเลเซอร์ 192 ลำ ให้ความร้อนภายในกระบอกสูบกลวงอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดรังสีเอกซ์ ด้วยเหตุนี้ ไอโซโทปของไฮโดรเจนจึงหลอมรวม “ทำให้เกิดนิวตรอนและอนุภาคแอลฟา ซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม อนุภาคแอลฟาชนกับพลาสมา ทำให้เชื้อเพลิงร้อนในตัวเอง”
นักวิทยาศาสตร์เริ่มทำงานเกี่ยวกับนิวเคลียร์ฟิวชันเมื่อเกือบ 50 ปีที่แล้ว ซึ่งเป็นช่วงที่เทคนิคการกักตัวด้วยสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นเป็นครั้งแรก อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความก้าวหน้าที่อ้างถึงในการศึกษาเหล่านี้ แต่ก็ยังมีความท้าทายมหาศาลที่ต้องแก้ไขก่อนที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันเชิงพาณิชย์จะได้เห็นแสงสว่างของวัน
