จีนทดสอบ “EAST ดวงอาทิตย์เทียม” ร้อนกว่าของจริง 5 เท่า คาดเป็นพลังงานสะอาดแหล่งสุดท้าย

จีนทดสอบ “ดวงอาทิตย์เทียม” สำเร็จ ร้อนกว่าดวงอาทิตย์จริง 5 เท่า และนาน 1,056 วินาที คาดเป็นแหล่งพลังงานสะอาดสำหรับอนาคต

สถาบันฟิสิกส์พลาสมา (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences – ASIPP) ของประเทศจีน ประสบความสำเร็จในการทดสอบดวงอาทิตย์เทียมที่มีชื่อเรียกว่า “EAST” ซึ่งเป็นเตาปฏิกรณ์แบบโทคาแมค (Tokamak) ที่จำลองการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยการทดลองรอบล่าสุดให้ความร้อนที่มากกว่าดวงอาทิตย์จริงถึง 5 เท่า ในระยะเวลาที่ยาวนานขึ้น

ดวงอาทิตย์เทียม หรือ EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) 

ดวงอาทิตย์เทียม หรือ EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) เป็นผลงานการวิจัยของสถาบันฟิสิกส์พลาสมา ในนครเหอเฝย เมืองเอกของมณฑลอันฮุย ทางภาคตะวันออกของประเทศจีน โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการสร้างดวงอาทิตย์เทียมเพื่อผลิตพลังงานสะอาดที่จะนำมาทดแทนพลังงานฟอสซิล น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติที่อาจจะหมดไปในไม่ช้า

การจำลองการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันของดวงอาทิตย์เทียม เหมือนการเกิดปฏิกิริยาบนดวงอาทิตย์จริง โดยผลการทดสอบครั้งล่าสุดในช่วงปลายปี 2021 ที่ผ่านมา พบว่าประสิทธิภาพของอุปกรณ์เพิ่มมากขึ้น และสามารถทำความร้อนได้นานถึง 1,056 วินาที (ประมาณ 17 นาที) ที่อุณหภูมิเกือบ 70 ล้านองศาเซลเซียส

แม้ว่าอุณหภูมิจากการทดสอบครั้งล่าสุดจะน้อยกว่าการทดสอบในช่วงครึ่งปีแรกของปี 2021 ที่ให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 120 ล้านองศาเซลเซียส ในระยะเวลา 101 วินาที แต่อุณหภูมิความร้อนจากดวงอาทิตย์เทียมที่อุณหภูมิ 70 ล้านองศาเซลเซียส ก็ถือว่ามากพอที่จะนำมาใช้งาน เพราะอุณหภูมิที่ได้นั้นมากกว่าดวงอาทิตย์จริงถึง 5 เท่า

การจำลองการสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันด้วยดวงอาทิตย์เทียม จะใช้พลังงานจากดิวเทอเรียม (Deuterium) ที่มีส่วนประกอบของธาตุไฮโดรเจนชนิดหนัก ซึ่งมีอยู่จำนวนมากในท้องทะเล และจะกลายเป็นส่วนสำคัญในการผลิตเป็นพลังงานทดแทน โดยนักวิจัยคาดว่าพลังงานที่ได้จะกลายเป็นพลังงานสะอาดที่น่าจะเป็นแหล่งพลังงานสะอาดแหล่งสุดท้ายในอนาคต

โครงการ ITER ยังทำให้เกิดการแบ่งปันเทคโนโลยีให้กับประเทศสมาชิกทั้งหลาย ที่นอกจากจะมี 7 ประเทศชั้นนำที่ร่วมทุนสร้างเตาปฏิกรณ์ดังกล่าว ยังมีประเทศอื่นอีกรวม 35 ประเทศ รวมทั้งประเทศไทยของเรา เข้ามาร่วมศึกษาเทคโนโลยีทางด้านนี้ด้วย แน่นอนว่าสำหรับสมาชิกหลักๆ ทั้ง 7 ต่างก็มีเตาปฏิกรณ์ฟิวชันเพื่อการวิจัยเป็นของตนเอง ที่ต่างก็อยากให้เตาปฏิกรณ์รุ่นทดสอบในประเทศตนล้ำหน้ามากกว่าเพื่อน เรียกว่าโครงการนี้เป็นทั้งการช่วยเหลือเกื้อกูลกันระหว่างประเทศต่างๆ และเป็นการแข่งขันกันอยู่ในตัว

โครงการวิจัยพลังงานฟิวชันของจีนก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว

อีกด้านหนึ่ง ตลอดระยะ 20 ปีที่ผ่านมา โครงการวิจัยพลังงานฟิวชันของจีนก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว โดยทางจีนตั้งหมุดหมายเอาไว้ว่า จะทำให้เตาปฏิกรณ์ฟิวชันที่ใช้ในการทดลองรุ่นล่าสุดมีชื่อเรียกว่า HT-7U หรือ อีสต์ (EAST) ย่อมาจาก Experimental Advanced Superconducting Tokamak ติดตั้งอยู่ที่สถาบัน Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences (CASHIPS) ในนครเหอเฝย มณฑลอันฮุย หรือชื่อที่รู้จักกันตามสื่อมวลชนว่า ‘ดวงอาทิตย์เทียม’ สามารถใช้งานได้จริงในปี 2593 ซึ่งทำให้จีนทุ่มเทให้กับโครงการนี้อย่างเต็มที่ และผลสำเร็จก็เริ่มปรากฏมาตามที่คาดหวัง แต่ก็มีคู่แข่งชาติอื่นโดยเฉพาะชาติเอเชียอย่างเกาหลีใต้คอยกดดันอยู่ไม่ห่าง ความก้าวหน้าในระดับทำลายสถิติโลกจึงไล่ตามกันมาติดๆ โดยเริ่มจาก

• ปี 2553 เตาปฏิกรณ์ EASTปรากฏตัวเป็นเตาปฏิกรณ์ฟิวชันเครื่องแรกที่ใช้ตัวนำยิ่งยวดในการสร้างสนามแม่เหล็กทั้งในทิศทาง Toroidal และ Poloidal (แนวตั้งและแนวนอนของวงโดนัท)
• เดือนกรกฎาคม 2556 เตาปฏิกรณ์ EAST ของจีน ทำสถิติโลกในการสร้างพลาสมาใน H-Mode ที่ 50 ล้านองศาเซลเซียส ให้มีสภาพเสถียรได้ยาวนานถึง 101.2 วินาที
• กุมภาพันธ์ 2559 เตาปฏิกรณ์ W7-X ของประเทศเยอรมนี ทำสถิติโลกในการสร้างพลาสมาที่อุณหภูมิ 80 ล้านองศาเซลเซียส แต่อยู่ได้นานเพียง 0.25 วินาทีเท่านั้น 
• พฤศจิกายน 2561 เตาปฏิกรณ์ EAST ของจีนทำสถิติโลกในการสร้างพลาสมาใน H-Mode ที่อุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียสได้เป็นครั้งแรก โดยมีระยะเวลาเสถียรได้นาน 10 วินาที
• ธันวาคม 2563 เตาปฏิกรณ์ K-STAR ที่​เมืองแทจอน 대전광역시 ในภาค​กลาง​ของประเทศ​เกาหลีใต้​ ก็ลบสถิติของจีนสำเร็จ โดยสามารถสร้างพลาสมาที่อุณหภูมิสูง 100 ล้านองศาเซลเซียสได้เช่นเดียวกัน แต่สามารถคงความเสถียรได้นานกว่าจีนคือ 20 วินาที
• มิถุนายน 2564 เตาปฏิกรณ์ EAST ของจีนกลับมาเอาคืนอีกครั้ง ด้วยการสร้างพลาสมาที่อุณหภูมิสูงถึง 120 ล้านองศาเซลเซียสได้เป็นครั้งแรก และยังสามารถคงสภาพเสถียรได้นานถึง 101 วินาที

ประกาศสถิติโลกใหม่

และในเดือนมกราคมปี 2565 ที่ผ่านมานี้เอง สื่อทางการจีนก็ประกาศสถิติโลกใหม่ของเตาปฏิกรณ์ EAST นั่นคือสามารถสร้างพลาสมาที่อุณหภูมิ 70 ล้านองศาเซลเซียส และคงสภาพเสถียรเอาไว้ได้ยาวนานถึง 1,056 วินาที! หรือ 17.6 นาที นั่นคือร้อนน้อยกว่าของปี 2564 แต่อยู่ได้นานกว่ามากมายหลายเท่า

จากนี้ก็ยังคงเป็นเป้าหมายที่แต่ละประเทศจะเข้ามาแข่งขันกันสร้างเตาปฏิกรณ์ที่ร้อนกว่า และต้องทำงานได้นานกว่า ก่อนจะข้ามไปถึงขั้นที่ Breakeven ในอัตราส่วน Q=1 หรือพลังงานขาเข้าเท่ากับพลังงานขาออก เมื่อถึงตอนนั้น งานวิจัยก็จะดำเนินต่อไป ในด้านที่จะทำให้เตาสามารถจ่ายพลังงานให้กับตัวเอง คือหากวันใดที่ค่า Q>1 ส่วนเกินของพลังงานขาออกก็จะวนกลับมาจ่ายเป็นพลังงานขาเข้า เตาปฏิกรณ์ก็จะอยู่ได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องเติมพลังงานอีกต่อไป คงเติมเพียงเชื้อเพลิงนั่นคือ ดิวเทอเลียมที่สกัดได้จากน้ำทะเลที่มีอยู่ทั่วโลก และแหล่งพลังงานสีเขียวที่ยั่งยืนก็จะใกล้ควาจริงเข้ามาเรื่อยๆ 

สุดท้ายความรู้ใหม่ๆ ที่ได้จากความสำเร็จของเตาปฏิกรณ์รุ่นทดสอบอย่าง ‘ดวงอาทิตย์เทียม’ ของจีนก็อาจจะย้อนกลับไปช่วยให้เตาปฏิกรณ์นานาชาติอย่าง ITER สามารถเดินเครื่องได้ที่ Q≧10 สมความตั้งใจก็เป็นได้

Credit: https://thestandard.co/