นักวิจัยสร้างปฏิกิริยาฟิวชันสำเร็จ เปิดทางสู่พลังงานสะอาด ไม่มีวันสิ้นสุด ในอนาคต

นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ ประกาศความสำเร็จในการสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เปิดหนทางสู่พลังงานสะอาดไม่มีที่สิ้นสุด

สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทยนิยามนิวเคลียร์ฟิวชันว่าเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดพลังงานในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิ 10-15 ล้านเคลวิน ทำให้ไฮโดรเจนกลายเป็นฮีเลียมจากปฏิกิริยาฟิวชัน และทำให้ดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงมากพอที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้ได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกดำรงอยู่ได้

นักฟิสิกส์ทั่วโลกพยายามสร้างปฏิกิริยานี้มานานหลายสิบปีแล้ว เพราะมีศักยภาพจะเป็นแหล่งพลังงานสะอาดที่เกือบไม่มีวันสิ้นสุด หรือพลังงานอนันต์

เมื่อ 13 ธ.ค. นักวิจัยสหรัฐฯ ยืนยันว่าได้ก้าวผ่านอุปสรรคสำคัญ ในการสร้างพลังงานที่มากขึ้นได้สำเร็จจากการทดลองปฏิกิริยาฟิวชัน แต่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าหนทางสู่การสร้างพลังงานจากปฏิกิริยาฟิวชันที่จะนำไปเป็นไฟฟ้าใช้ในครัวเรือนได้นั้นยังอีกห่างไกล

การทดลองของนักวิจัยสหรัฐฯ เกิดขึ้นที่ศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติ (National Ignition Facility) ที่ห้องทดลองแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ ในรัฐแคลิฟอร์เนีย หรือ แอลแอลเอ็นแอล

• สหรัฐฯ ทำลายสถิติผลิตพลังนิวเคลียร์ เกือบถึงระดับจุดชนวนปฏิกิริยาฟิวชันแบบยั่งยืน
• เตาปฏิกรณ์ทดลองของยุโรปทำลายสถิติโลก ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันได้เพิ่มขึ้นกว่า 2 เท่า

ดร. คิม บูดิล ผู้อำนวนการ แอลแอลเอ็นแอล ระบุว่า “นี่คือความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์… ตลอด 60 ปีที่ผ่านมา ผู้คนหลายพันคนทุ่มเทกับการทดลองนี้ ต้องใช้วิสัยทัศน์อย่างมาก กว่าที่เราจะมาถึงจุดนี้ได้”

การสร้างปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นการใช้อะตอมคู่หนึ่งคือ อะตอมไฮโดรเจนที่ชื่อดิวทีเรียมและตริเตียม มาหลอมรวมกัน โดยสมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทยระบุว่า เมื่อทำให้นิวเคลียร์ของดิวทีเรียม และตริเตียมหลอมรวมกันแล้ว จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แล้วแยกออกจากกัน กลายเป็นนิวตรอนกับนิวเคลียสของฮีเลียมซึ่งมี 2 โปรตอน กับ 2 นิวตรอน และให้พลังงานส่วนเกินจากปฏิกิริยาออกมา โดยส่วนใหญ่จะเป็นพลังงานจลน์ของนิวตรอนอิสระที่เกิดขึ้น เนื่องจากอนุภาคที่เกิดจากปฏิกิริยามีความเสถียรมากกว่า

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันตรงข้ามกับนิวเคลียร์ฟิชชัน ซึ่งเป็นการแยกอะตอมหนักออกจากกัน โดยฟิชชันเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ตามสถานีพลังงานไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ในปัจจุบัน แต่กระบวนการฟิชชันก่อให้เกิดกากของเสียกัมมันตรังสีจำนวนมาก ซึ่งกากเหล่านี้ยังปล่อยกัมมันตภาพรังสีอยู่เป็นเวลายาวนาน จึงถือว่าเป็นอันตรายและต้องกักเก็บอย่างระมัดระวังมาก

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน สร้างพลังงานได้มหาศาลยิ่งกว่าฟิชชัน และก่อให้เกิดกากกัมมันตรังสีเพียงไม่มาก ไม่เพียงเท่านั้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก จึงไม่มีผลต่อปัญหาสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง

แต่ความท้าทายคือการรักษาพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิและแรงกดมหาศาล ดังนั้นการทดลองจนถึงตอนนี้จึงยังไม่มีครั้งใดที่ผลิตพลังงานออกมาเพียงพอจะนำมาใช้งานได้

รีเบกการ์ มอเรลล์ บรรณาธิการวิทยาศาสตร์ของบีบีซี วิเคราะห์ว่า พลังงานที่ทีมวิจัยของสหรัฐฯ สร้างออกมาได้นั้น แม้จะเพียงเล็กน้อยแค่เพียงพอจะอุ่นกาน้ำร้อนได้ไม่กี่กา แต่ก็ถือเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่

เพราะนั่นเป็นสัญญาณว่ามนุษยชาติกำลังเข้าใกล้แหล่งพลังงานฟิวชันในอนาคต แม้หนทางข้างหน้าจะยังอีกยาวไกลก็ตาม

การทดลองครั้งนี้ยังสะท้อนว่าวิทยาศาสตร์ใช้ได้ผล โดยกระบวนการต่อไป นักวิทยาศาสตร์อาจขยายขนาดการทดลองสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และผลิตซ้ำไปเรื่อย ๆ จนกระบวนการสมบูรณ์ เพื่อให้ผลิตพลังงานออกมาได้มากขึ้น

แต่การทดลองนี้ต้องใช้เงินทุนหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐ ดังนั้นพลังงานฟิวชันจึงไม่ถูกนัก แต่มีศักยภาพเป็นแหล่งพลังงานอาด ที่ไม่กระทบต่อปัญหาโลกร้อนซึ่งจำเป็นต่อการรับมือความท้าทายต่าง ๆ ในอนาคต

ศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติในรัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นศูนย์ทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ที่ใช้เงินทุนกว่า 3.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ในการทดลอง

การทดลองจะใช้ไฮโดรเจนขนาดเพียงเล็กน้อย ใส่ลงในแคปซูลขนาดเท่าเมล็ดพริกไทย จากนั้นจะยิงแสงเลเซอร์ 192 ลำแสงเข้าไปในแคปซูลเพื่อทำให้ไฮโดรเจนร้อน และบีบแน่น

แสงเลเซอร์มีความร้อนสูงมาก จนทำให้แคปซูลร้อนถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส หรือร้อนกว่าใจกลางของดวงอาทิตย์ พร้อมกับอัดแน่นไฮโดรเจนจนบีบแน่นกว่า 1 แสนล้านเท่าของชั้นบรรยากาศโลก

ความร้อนและการบีบอัดนี้เอง จะทำให้แคปซูลระเบิดออก ทำให้อะตอมไฮโดรเจนเกิดการหลอมรวมกัน และปล่อยพลังงานออกมา

ดร. มาร์วิน อะดัมส์ รองผู้อำนวยการของสำนักงานความมั่นคงทางนิวเคลียร์แห่งชาติสหรัฐฯ ระบุว่า การทดลองดังกล่าวใช้พลังงานจากเลเซอร์ 2.05 เมกะจูล ยิงไปยังแคปซูล แต่สร้างพลังงานฟิวชันได้ 3.15 เมกะจูล หรือสร้างพลังงานได้มากกว่าพลังงานที่ใช้ลงไป

ดร. เมลานี วินดริดจ์ ซีอีโอของฟิวชัน เอเนอร์จี อินไซต์ส บอกกับบีบีซีว่า “นักวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นกับปฏิกิริยาฟิวชันมาก นับแต่ค้นพบว่า นี่คือสิ่งที่ทำให้ดวงอาทิตย์ส่องสว่าง ผลการทดลองครั้งนี้ นำเราไปสู่หนทางที่จะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในการพาณิชย์”

ส่วนคำถามว่าอีกนานแค่ไหน ที่มนุษย์จะนำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมาใช้ได้จริงนั้น ดร. บูดิล ผอ. แอลแอลเอ็นแอล ระบุว่า หนทางยังอีกยาวไกล แต่ “ด้วยความร่วมมือและการลงทุน การวิจัยต่ออีกไม่กี่สิบปี อาจทำให้เราสามารถสร้างโรงงานพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันแห่งแรกได้”

อีกความท้าทายสำคัญก่อนจะไปถึงจุดนั้น ก็คือการลดค่าใช้จ่ายการสร้างพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชัน และขยายปริมาณพลังงานที่สร้างออกมาได้

เพราะตอนนี้ ค่าใช้จ่ายไม่คุ้มกับพลังงานที่ได้ใช้จ่ายไปหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐ แต่ยังสร้างพลังงานได้เพียงพอจะอุ่นร้อนกาน้ำเพียง 15-20 ใบเท่านั้น

……

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว