อเมริกาสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันแห่งแรกของโลก กำลังการผลิต 400 เมกะวัตต์ เปิดใช้ต้นปี 2030 นี้

คอมมอนเวลต์ ฟิวชัน ซิสเต็มส์ (Commonwealth Fusion Systems: CFS) สตาร์ตอัปที่แยกตัวมาจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) ในประเทศสหรัฐอเมริกา ประกาศสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) แห่งแรกของโลกในรัฐเวอร์จิเนีย มีกำลังการผลิตที่ 400 เมกะวัตต์ (MW) และคาดว่าจะเปิดใช้งานได้ภายในต้นปี 2030 นี้

หลักการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion)

นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) เป็นการหลอมรวมอะตอมของธาตุไฮโดรเจน ทำให้เกิดแก๊สฮีเลียมและพลังงานมหาศาล ที่สามารถนำไปสร้างไฟฟ้าได้โดยไม่เป็นพิษกับสิ่งแวดล้อมในทางทฤษฎี อย่างไรก็ตาม ในอดีตที่ผ่านมา มีเพียงพื้นผิวดวงอาทิตย์ที่สามารถเกิดนิวเคลียร์ฟิวชันในเชิงปฏิบัติได้ เพราะระบบนิวเคลียร์ฟิวชันในปัจจุบันจะต้องใช้ไฟฟ้าเกือบ 100 เมกะวัตต์ (MW) เพื่อให้ได้พลังงานเพียง 1 เมกะวัตต์ (MW) ออกมา 

และยังไม่รวมว่านิวเคลียร์ฟิวชันในปัจจุบันนิยมใช้วิธีสร้างพลาสมา (Plasma) หรือสถานะแบบหนึ่งของสาร จากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field) ด้วยการใช้สารตัวนำยิ่งยวด (Superconductor) แต่ต้องแลกมาด้วยพื้นที่ติดตั้งในระบบขนาดใหญ่และต้นทุนการผลิตที่สูง ส่งผลให้การผลิตไฟฟ้าด้วยนิวเคลียร์ฟิวชันในทางปฏิบัติเกิดขึ้นได้ยาก

การพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันแห่งแรกของโลก

ในปี 2012 เดนนิส ไวต์ (Dennis Whyte) อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมนิวเคลียร์ที่ MIT ได้ตั้งคำถามว่าจะทำอย่างไรให้สามารถสร้างเตาปฏิกรณ์ที่มีระบบสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมาจากสารตัวนำยิ่งยวดที่เล็กลงและถูกลงได้ จนกลายเป็นการสร้างบริษัท CFS ขึ้นมาในปี 2018 และต่อยอดเป็นเตาปฏิกรณ์อาร์ก (ARC) ในที่สุด

เตาปฏิกรณ์ ARC มีการปรับปรุงการออกแบบระบบสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าให้มีขนาดเล็กลง รวมถึงส่วนสำคัญอย่างการใช้สารตัวนำยิ่งยวดที่เรียกว่าเร็บโค (REBCO) ซึ่งช่วยให้สามารถแสดงสมบัติการนำไฟฟ้ายิ่งยวดได้เมื่อทำงานในสภาพอุณหภูมิ 20 เคลวิน หรือประมาณ -253 องศาเซลเซียส จากที่ปกติสารในกลุ่มนี้จะทำงานได้ที่อุณหภูมิ 4 เคลวิน หรือ -270 องศาเซลเซียส 

ความแตกต่างนี้หมายถึงการประหยัดต้นทุนในการสร้างและรักษาสภาพแวดล้อมที่เย็นสุดขั้วได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้เตาปฏิกรณ์ ARC มีศักยภาพเพียงพอต่อการผลิตไฟฟ้า 400 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอต่อการหล่อเลี้ยงไฟฟ้าให้กับบ้านเรือนกว่า 150,000 หลังคาเรือน ตามที่บริษัท CFS ระบุ

การลงทุนเพื่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันแห่งแรกของโลก

CFC ได้ระดมทุนเพื่อการพัฒนาเตาปฏิกรณ์ต้นแบบ เพื่อต่อให้มาสู่เตาปฏิกรณ์ ARC ไปแล้วทั้งสิ้นกว่า 2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือเกือบ 7 หมื่นล้านบาท นับตั้งแต่การต่อตั้งบริษัทในปี 2018 

โดยการก่อสร้างเตาปฏิกรณ์ ARC จะเกิดขึ้นในรัฐเวอร์จิเนีย ซึ่งเป็นหนึ่งในพื้นที่ศูนย์กลางดาตาเซนเตอร์ (Data Center) ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ที่มาพร้อมความต้องการใช้พลังงานน้ำและไฟฟ้ามหาศาล ซึ่งคาดว่าจะพร้อมใช้งานได้ภายในปี 2030 นี้

ข้อมูล CNN, MIT News, CFS

ภาพ MIT News