"นิวเคลียร์ฟิวชั่น" พลังงานที่ยังเป็นความฝันของนักวิทยาศาสตร์ทุกคน

[mrtnews]

พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น ถือเป็นพลังงานในฝันของนักวิทยาศาสตร์ทุกคน นับตั้งแต่มีการค้นพบฟิวชั่นของนิวเคลียสมวลเบา (ไอโซโทปของไฮโดรเจน) เมื่อปี 1932 ว่ากันว่าถ้าหากสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นได้สำเร็จ มนุษย์จะได้พลังงานสะอาด สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้แบบไม่มีจำกัดทั่วถึงกันทั้งโลก โดยที่ไม่มีขยะอันตรายแบบขยะนิวเคลียร์หลงเหลือให้กังวลใจกันอีกด้วย

เมื่อกลางเดือนตุลาคม ทีมวิจัยด้านนิวเคลียร์ของบริษัทล็อคฮีด มาร์ติน สร้างข่าวฮือฮาไปทั่วโลก จุดประกายความหวังเรื่องนิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้นมาอีกครั้ง ด้วยการประกาศอย่างมั่นใจว่า พวกเขากำลังจะสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นได้สำเร็จในเวลาอีกไม่ช้าไม่นาน พร้อมกับอวดภาพเตาต้นแบบ อย่างที่เห็นอยู่ในภาพประกอบนี้ แต่แม้จะมั่นใจแค่ไหน และไม่ยอมเปิดเผยรายละเอียดของเตาปฏิกรณ์ดังกล่าว (ด้วยเหตุผลเรื่องความลับด้านธุรกิจ) ต้นแบบของล็อคฮีด ก็ไม่วายถูกวิพากษ์วิจารณ์ในหลายๆ แง่มุมว่า เป็นไปไม่ได้อย่างที่กล่าวอ้างจริง

เพื่อให้ได้พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น เราต้องใช้พลังบังคับในระดับทำให้อะตอมของไฮโดรเจนรวมตัวเข้าด้วยกัน เราต้องทำให้มันเต้นและดีดตัวเข้าหากันโดยอาศัยความร้อนในระดับที่สูงกว่าความร้อนในแกนกลางของดวงอาทิตย์หลายเท่า

ความร้อนในระดับที่ว่านี่เองที่เป็นปัญหาเพราะเหตุผลง่ายๆที่ว่า ไม่มีของแข็ง ของเหลว และก๊าซใดๆ ทนความร้อนระดับนั้นได้โดยไม่หลอมละลายกลายเป็นพลาสมา นั่นหมายถึงว่า ไม่มีวัสดุใดๆ ที่จะสามารถรองรับพลาสมาเหล่านั้นได้ ดังนั้น เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น จึงจำเป็นต้องหุ้มมวลร้อนจัดในรูปของพลาสมาดังกล่าวไว้ด้วยพลังแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังสูงมากๆ ในระยะที่ไม่ส่งผลต่อตัวเตา

ทอม แม็คไกวร์ หัวหน้าโครงการนิวเคลียร์ฟิวชั่นของล็อคฮีดบอกว่า เตาของพวกเขาจะใช้งานอยู่ที่อุณหภูมิ 200 ล้านองศาเซลเซียส

แต่ในขณะที่แนวคิดการสร้างเตาของโครงการนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่มีฐานสนับสนุนทางการเงินดีที่สุดซึ่งเรียกว่าเตาปฏิกรณ์ทดลองทางเทอร์โมนิวเคลียร์นานาชาติ(ไอทีอีอาร์) ออกแบบห้องฟิวชั่นของตัวเองซึ่งเรียกว่า "โทคามัก" สูงถึง 3 เมตร หนักถึง 23,000 ตัน ใช้วัสดุที่มีมวลรวมกันเท่ากับมวลรวมของรถถังทั้งกองพัน โดยคาดว่าถ้าสร้างเสร็จต้องใช้เงินสูงถึงหลายหมื่นล้านดอลลาร์

แม็คไกวร์กลับอ้างว่าทีมของเขาจะสามารถแก้ปัญหาเรื่องห้องปฏิกิริยาฟิวชั่นได้ในขนาดพอๆกับรถบัสโรงเรียนคันหนึ่งเท่านั้นเขาอ้างด้วยว่า ความสำเร็จของทีมล็อคฮีดขึ้นอยู่กับการค้นพบระบบควบคุมพลาสมาแบบใหม่ ที่ปรับตัวไปตามการขยาย-หดตัวของมวลพลาสมา เหมือนสปริงที่ยืดหดได้ ระบบใหม่นี้ทำให้สิ่งซึ่งพวกเขาเรียกว่าคอมแพคท์ ฟิวชั่น รีแอกเตอร์ (ซีเอฟอาร์) สามารถบรรจุลงในพื้นที่ขนาดเล็กได้

แดเนียล เคลอรีย์ นักวิทยาศาสตร์ นักเขียน ที่เคยเขียนเรื่องราวนิวเคลียร์ฟิวชั่นเอาไว้ ไม่เพียงชี้ว่าแนวคิดนี้ไม่ได้ใหม่จริง เพราะเคยมีการเสนอมาแล้วก่อนหน้านี้เท่านั้น ยังชี้ให้เห็นว่า ตามแบบที่จดสิทธิบัตรและภาพถ่ายที่เผยแพร่ของล็อคฮีด มีการติดตั้งขดลวดซุปเปอร์คอนดักเตอร์ (ตัวนำยิ่งยวด) เพื่อผลิตพลังแม่เหล็กไฟฟ้าไว้ในห้องเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่น ผลก็คือ ถ้าหากมันไม่ถูกความร้อนทำลาย ก็จะถูกนิวตรอนพลังสูงที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาฟิวชั่นทำลาย

เขาบอกว่างานออกแบบเตาชิ้นอื่นๆออกแบบให้ซุปเปอร์คอนดักเตอร์ที่ต้านความร้อนสูงนี้อยู่หลังผนังป้องกันมากกว่า 1 เมตร และย้ำด้วยว่า แม้ว่านักวิจัยจากเอ็มไอทีจะเชื่อว่าสามารถลดผนังกันความร้อนนั้นลงได้เหลือเพียง 70 เซนติเมตร ก็จะทำให้แบบของล็อคฮีดต้องหนากว่า 18 เมตร ไม่ใช่ 7 เมตร อย่างที่ทีมล็อคฮีดอ้าง

ทอม จาโบ นักวิทยาศาสตร์ฟิวชั่น ศึกษาเปรียบเทียบแบบของล็อคฮีดกับไอทีอีอาร์แล้วบอกว่า แบบของล็อคฮีดที่ใช้วงแหวนรูปโดนัทสองตัวกับเปลือกหุ้มด้านนอก "แย่" กว่าแบบของไอทีอีอาร์ถึง 4 เท่าตัวในแง่ของราคาและความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ

ในขณะที่สวาเทศ เอ็ม. มหจัน นักเทอร์โมนิวเคลียร์พลาสมาคนสำคัญบอกว่า ไม่ว่าจะของล็อคฮีดและของไอทีอีอาร์ ในที่สุดก็จะล้มเหลว เพราะนอกจากการควบคุมมวลพลาสมาที่ว่านั้นแล้ว ยังต้องหาทางรักษาความเข้มข้นของพลาสมาให้คงที่ เพื่อให้ปล่อยไอโซโทปของไฮโดรเจนออกมาสม่ำเสมอตลอดเวลาอีกต่างหาก

เขาเรียกการประกาศของล็อคฮีดว่าเป็นเรื่อง "ไร้สาระ" และย้ำว่า แม้ทุกคนจะรู้ว่าสักวันจะประสบความสำเร็จในเรื่องนี้ แต่ตอนนี้การดึงพลังงานจากปฏิกิริยาฟิวชั่นนั้นยังเป็นเรื่องเกินกำลังจินตนาการของมนุษย์

พลังงานฟิวชั่นจึงยังคงเป็นฝันของนักวิทยาศาสตร์อีกหลายๆคนต่อไป

ที่มา -

[youtube=640,390]http://www.youtube.com/watch?v=4Cb7iqaN91c[/youtube]