10 กุมภาพันธ์ 2565 เตาปฏิกรณ์ทดลองของทวีปยุโรปทำลายสถิติโลก ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันได้เพิ่มขึ้นกว่า 2 เท่า

ที่มา:

https://www.bbc.com/thai/thailand-60328484

เตาปฏิกรณ์ทดลองของโครงการ Joint European Torus (JET) ซึ่งเป็นความร่วมมือของหลายชาติในทวีปยุโรป สร้างสถิติใหม่ในการผลิตพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยสามารถเพิ่มพลังงานดังกล่าวขึ้นมามากกว่า 2 เท่า เมื่อเทียบกับสถิติโลกเดิมที่เตาปฏิกรณ์นี้ทำไว้เมื่อปี ค.ศ. 1997 ในครั้งนี้เตาปฏิกรณ์ทดลอง JET ซึ่งตั้งอยู่ในสหราชอาณาจักร ผลิตพลังงานได้ 59 เมกะจูล ภายในระยะเวลา 5 วินาที ซึ่งเทียบเท่ากับพลังงานไฟฟ้า 11 เมกะวัตต์ แม้จะเป็นพลังงานในระดับที่ไม่มากนัก โดยสามารถต้มน้ำให้เดือดได้ในปริมาณเท่ากับกาต้มน้ำเพียง 60 ใบเท่านั้น แต่ก็ถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์แบบฟิวชัน เนื่องจากการทดลองที่ประสบผลสำเร็จของ JET จะถูกนำไปใช้กับการก่อสร้างเตาปฏิกรณ์ International Thermonuclear Experiment Reactor (ITER) ในประเทศฝรั่งเศส ซึ่งเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะทำให้สัดส่วนของการผลิตพลังงานเพิ่มมากขึ้นตามไปด้วยคาดว่า ภายในไม่กี่สิบปีข้างหน้านี้ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชัน จะพัฒนาไปถึงจุดที่สามารถผลิตพลังงานออกมาได้มากกว่าที่ใช้ตั้งต้นกระบวนการทั้งหมด (breakeven) ทำให้โลกมีแหล่งพลังงานมหาศาลที่ตักตวงไปใช้ได้อย่างยาวนาน และยั่งยืน รวมทั้งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพราะใช้เชื้อเพลิงตั้งต้นน้อย และมีกากนิวเคลียร์เกิดขึ้นในปริมาณต่ำมาก ในกรณีของ JET นั้น ใช้วิธีให้ความร้อนแก่ดิวเทอเรียม และทริเทียมซึ่งเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน 2 แบบ เพื่อจุดชนวนปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยอะตอมไฮโดรเจนจะรวมตัวกันแล้วปลดปล่อยพลังงานความร้อน รวมทั้งอนุภาคนิวตรอน และธาตุฮีเลียมออกมา ซึ่งพลังงานที่ผลิตได้นี้จะถูกนำไปต้มน้ำให้เดือด เพื่อหมุนกังหันไอน้ำในการผลิตไฟฟ้าต่อไป ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์ ถือเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบเดียวกับที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์หรือดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเตาปฏิกรณ์รูปทรงคล้ายห่วงยางหรือโดนัทจะทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กทรงพลัง เพื่อกักเก็บพลาสมาความร้อนสูงกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียสเอาไว้ไม่ให้รั่วไหลออกมา ในการทดลองครั้งนี้ เตาปฏิกรณ์ JET ที่มีปริมาตร 80 ลูกบาศก์เมตร ได้รับการเปลี่ยนผนังด้านในเสียใหม่จากวัสดุคาร์บอนมาเป็นโลหะอย่างเบริลเลียม และทังสเตน ทำให้ดูดซับไอโซโทปของไฮโดรเจนที่เป็นเชื้อเพลิงน้อยลงถึง 10 เท่า จนพลาสมาความร้อนสูงที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีความเสถียร คงตัวอยู่ได้นานขึ้นและส่งผลให้ผลิตพลังงานออกมาได้สูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม การที่อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าของ JET ทำจากทองแดงที่ไม่สามารถทนความร้อนสูง ส่งผลให้ไม่อาจดำเนินปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้นานไปกว่านี้ ทีมผู้พัฒนาเตาปฏิกรณ์ ITER จึงวางแผนจะติดตั้งระบบทำความเย็นภายในให้กับแม่เหล็กที่ทำจากตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด เพื่อเป็นการแก้ปัญหาดังกล่าว ส่วนโครงสร้างกักเก็บพลาสมาที่คล้ายกับห่วงยางหรือโดนัทของ ITER ยังมีความจุมากกว่า JET ถึง 10 เท่า หลังเสร็จสิ้นภารกิจในครั้งนี้คาดว่า เตาปฏิกรณ์ทดลอง JET จะปิดตัวลงโดยยุติการใช้งานในปี ค.ศ. 2023 ส่วน ITER นั้นจะเริ่มเดินเครื่องเพื่อทดลองเกี่ยวกับพลาสมาอย่างเร็วที่สุดภายในปี พ.ศ. 2025