รู้จัก “พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน” ความหวังพลังงานสะอาด

สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม เผยแพร่แถลงการณ์ของ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ รายงานผลสำเร็จการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน หรือ พลังงานฟิวชัน ที่มีการค้นคว้าวิจัยมานาน เพื่อให้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดแบบไร้ขีดจำกัด ในการทดลองที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์ ลิเวอร์มอร์ (Lawrence Livermore National Laboratory : LLNL) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย โดย การทดลองพลังงานฟิวชัน เริ่มต้นตั้งแต่วันที่ 5 ธันวาคม ที่ผ่านมา ใช้ระยะเวลากว่า 2 สัปดาห์ สามารถสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่ง สามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้ในปริมาณ ที่มากกว่าพลังงานที่ใช้ในการสร้างปฏิกิริยา ซึ่ง นักวิจัยจากกลุ่ม National Ignition Fusion ได้ใช้ลำแสงเลเซอร์ 192 ลำ ขนาด 2.05 เมกะจูล ให้ความร้อนแก่เม็ดเชื้อเพลิงขนาดเล็กมาก ที่บรรจุอยู่กระบอกทองคำ ขนาดเล็ก  จนสามารถทำให้ดิวทีเรียม และตริเตรียม ที่อยู่ในเม็ดเชื้อเพลิงรวมกัน จนเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน พร้อมปลดปล่อยพลังงานฟิวชันออกมา 3.12 เมกะจูล มากกว่าพลังงานป้อนเข้า 1.5 เท่า นับเป็นครั้งแรกที่พลังงานฟิวชันที่ผลิต สูงกว่าพลังงานป้อนเข้า ซึ่ง ถือเป็นความสำเร็จครั้งแรกในประวัติศาสตร์โลก

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นตามธรรมชาติในใจกลางของดวงอาทิตย์ และดาวฤกษ์อื่น ๆ นับตั้งแต่ทศวรรษที่ 1950 เป็นต้นมา  ทีมนักวิทยาศาสตร์ต่างพยายามจะลอกเลียน การสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันขึ้นบนโลก โดยหวังจะให้เป็นแหล่งพลังงานที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า ทั้งสะอาด  ดีต่อสิ่งแวดล้อม และมีราคาประหยัด  เนื่องจากสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในปริมาณมหาศาล ความสำเร็จครั้งนี้ทำให้ก้าวข้ามความสงสัย และยุติการรอคอย และตอบความคาดหวังของสังคมว่า  เมื่อไหร่เทคโนโลยีฟิวชันที่ได้จะสูงมากพอ  ที่จะเลย จุดคุ้มทุนด้านพลังงาน และให้ความหวัง ที่จะเป็นแหล่งพลังงานสะอาด ลดภาวะโลกร้อน เป็นแหล่งพลังงานที่จะใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้า ทดแทนพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล และตามข้อมูลของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าไฟฟ้าที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ถึง 4 เท่า และมากกว่าไฟฟ้าที่ได้จากการผลิตด้วยน้ำมันเชื้อเพลิง และถ่านหินถึง 4 ล้านเท่านอกจากนี้ ยังไม่มีของเสียจากกระบวนการผลิตเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ กากกัมมันตรังสี ที่เกิดขึ้นจากปฏิกริยานิวเคลียร์

การประกาศความสำเร็จในครั้งนี้ ก็ถือว่าเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการมุ่งหน้าสู่พลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยาฟิวชัน แต่ผู้เชี่ยวชาญชี้ว่า ในการทดลองครั้งนี้ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ใช้ทริเทียม หรือ ไอโซโทป ชนิดหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่ง หาได้ยากมากในการทดลอง เท่ากับว่าการปรับเปลี่ยน เพื่อให้สามารถนำปฏิกิริยาฟิวชันไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้นั้น ยังจะต้องดำเนินการต่อไป

สำหรับประเทศไทย สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ร่วมมือพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน "โทคาแมค" ร่วมกับ สถาบันพลาสมาฟิสิกส์ ประเทศจีน  ซึ่ง ปัจจุบันอยู่ในช่วงเตรียมการติดตั้ง ที่ประเทศไทยในช่วงเดือนมกราคม ปีหน้า (2566) และคาดว่าจะเริ่มทดลองเดินเครื่องได้ในเดือนมีนาคมปีเดียวกัน

ขณะนี้ เครื่องปฏิกรณ์แบบ “โทคาแมค” (Tokamak)  ได้ถูกแยกชิ้นส่วน และบรรจุหีบห่อ เพื่อเตรียมส่งมาให้ประเทศไทย  สำหรับ เครื่องปฏิกรณ์แบบโทคาแมค ประกอบด้วยชิ้นส่วนหลัก 462 ชิ้น มีน้ำหนักมากกว่า 84 ตัน  จะถูกขนส่งมาไทยด้วยตู้คอนเทนเนอร์ 6 ตู้ และจำเป็นต้องใช้แรงงานประมาณ 40 คน  โดยจะขนส่งถึงไทยช่วงต้นเดือนมกราคมปีหน้า 

ก่อนหน้านี้ สำนักข่าวซินหัว รายงานว่า สถาบันฟิสิกส์ตะวันตกเฉียงใต้ สังกัดบริษัทนิวเคลียร์แห่งชาติจีน หรือ CNNC ผู้พัฒนาโครงการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ได้เปิดตัวส่วนประกอบหลักของโครงการฯ โดย ระบุว่า การผลิตแผงผนังชิ้นแรก ที่เพิ่มการถ่ายเทความร้อน ของเตาปฏิกรณ์ เพื่อการทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ ระหว่างประเทศ (ITER) เสร็จสมบูรณ์แล้ว โดยมีประสิทธิภาพการทำงาน สูงกว่าข้อกำหนดการออกแบบอย่างมาก และเหมาะสมสำหรับการผลิตขนานใหญ่ ทั้งนี้ แผงผนังชิ้นแรกของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ออกแบบให้สัมผัสกับพลาสมาที่ร้อนถึง 100 ล้านองศาเซลเซียสได้ทันที  ถือเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่มีความสำคัญที่สุดในแกนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน เป็นหนึ่งในโครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติขนาดใหญ่ที่สุด และสำคัญที่สุดของโลก ถูกขนานนามเป็น "ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์" เนื่องจากผลิตพลังงานสะอาด ที่ปราศจากคาร์บอนในลักษณะที่คล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์ โดยปล่อยแสงและความร้อนผ่านปฏิกิริยาฟิวชัน สำหรับ โครงการดังกล่าวได้รับการสนับสนุนเงินทุนร่วม โดยสหภาพยุโรป จีน สหรัฐฯ ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ อินเดีย และรัสเซีย