สำนักข่าว CNN รายงานว่า นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ ของโครงการ ‘National Ignition Facility’ (NIF) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ‘Lawrence Livermore National Laboratory’ ในแคลิฟอร์เนีย ประสบความสำเร็จในการผลิตปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ได้ผลลัพธ์เป็นพลังงานสุทธิเป็นครั้งแรก โดยคาดว่า กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ จะประกาศอย่างเป็นทางการในวันอังคารนี้ (13 ธ.ค.)
ผลลัพธ์ของการทดลองจะกลายเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ในภารกิจอันยาวนานหลายทศวรรษเพื่อปลดปล่อยแหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งสามารถช่วยยุติการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ที่ผ่านมานักวิจัยพยายามสร้างนิวเคลียร์ฟิวชันขึ้นใหม่มาหลายทศวรรษ โดยเลียนแบบฟิวชันที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นเมื่ออะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปหลอมรวมกันเป็นอะตอมที่ใหญ่กว่า ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างพลังงานจำนวนมหาศาลในรูปของความร้อน ไม่เหมือนกับนิวเคลียร์ฟิชชันที่ให้พลังงานไฟฟ้าทั่วโลก แต่ไม่สร้างกากกัมมันตภาพรังสีที่มีอายุยืนยาว
นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างพยายามก้าวไปสู่การค้นพบนี้ โดยใช้วิธีการต่างๆ เพื่อพยายามบรรลุเป้าหมายเดียวกัน
โครงการ NIF สร้างพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันที่เรียกว่า ‘เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันเฉื่อย’ ซึ่งในทางปฏิบัติ นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ จะยิงเม็ดเชื้อเพลิงที่บรรจุไฮโดรเจนเป็นชุดเลเซอร์เกือบ 200 ชุด และโดยพื้นฐานแล้วจะสร้างชุดของการระเบิดซ้ำอย่างรวดเร็วมากในอัตรา 50 ครั้งต่อวินาที
ทั้งนี้ พลังงานที่รวบรวมจากนิวตรอนและอนุภาคแอลฟาจะถูกสกัดออกมาเป็นความร้อน และความร้อนนั้นถือเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตพลังงาน
แม้ว่าผลลัพธ์ที่ออกมาจะได้รับพลังงานสุทธิจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งดูเหมือนว่าจะเป็นเรื่องใหญ่ แต่ก็เกิดขึ้นในระดับที่เล็กกว่าที่จำเป็นต่อการจ่ายไฟฟ้าให้กับกริดไฟฟ้าและอาคารความร้อน
เจเรมี ชิตเทนเดน ผู้อำนวยการร่วมของศูนย์การศึกษาฟิวชันเฉื่อยแห่งอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน กล่าวว่า “มันเหมือนการต้มน้ำ 10 กาต้มน้ำ แต่เพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นสถานีพลังงาน เราจำเป็นต้องได้รับพลังงานมากขึ้นและเราต้องการมันอย่างมาก”
ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการควบคุมพลังงานฟิวชันก็คือ การรักษาพลังงานให้คงอยู่ได้นานพอที่จะให้พลังงานแก่โครงข่ายไฟฟ้าและระบบทำความร้อนทั่วโลก
โทนี่ รูลสโตน ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิวชันจากภาควิชาวิศวกรรมของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และชิตเทนเดน กล่าวกับ CNN ว่า ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต้องทำงานเพื่อขยายโครงการฟิวชันให้ใหญ่ขึ้นอย่างมาก และลดต้นทุนด้วย ส่วนการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์จะใช้เวลาหลายปีในการวิจัยเพิ่มเติม
“ในขณะนี้ เราใช้เวลาและเงินจำนวนมหาศาลสำหรับการทดลองทุกครั้งที่เราทำ เราจำเป็นต้องลดต้นทุนลงอย่างมาก” ชิตเทนเดน กล่าว
นอกจากนี้ เขายังเรียกบทใหม่ของนิวเคลียร์ฟิวชันนี้ว่า “ช่วงเวลาแห่งความก้าวหน้าอย่างแท้จริง ซึ่งน่าตื่นเต้นอย่างมาก”
“ยังมีงานอีกมากที่ต้องเกิดขึ้นเพื่อให้ฟิวชั่นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ได้…ข้อโต้แย้งที่เป็นปฏิปักษ์ คือ ผลลัพธ์นี้อยู่ห่างจากพลังงานที่ได้รับจริงซึ่งต้องใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าหลายไมล์ ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าเป็นความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ แต่ก็ยังห่างไกลจากการจัดหาพลังงานที่เป็นประโยชน์” ชิตเทนเดน กล่าวทิ้งท้าย
ผลลัพธ์ของการทดลองจะกลายเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ในภารกิจอันยาวนานหลายทศวรรษเพื่อปลดปล่อยแหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งสามารถช่วยยุติการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ที่ผ่านมานักวิจัยพยายามสร้างนิวเคลียร์ฟิวชันขึ้นใหม่มาหลายทศวรรษ โดยเลียนแบบฟิวชันที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นเมื่ออะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปหลอมรวมกันเป็นอะตอมที่ใหญ่กว่า ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างพลังงานจำนวนมหาศาลในรูปของความร้อน ไม่เหมือนกับนิวเคลียร์ฟิชชันที่ให้พลังงานไฟฟ้าทั่วโลก แต่ไม่สร้างกากกัมมันตภาพรังสีที่มีอายุยืนยาว
นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างพยายามก้าวไปสู่การค้นพบนี้ โดยใช้วิธีการต่างๆ เพื่อพยายามบรรลุเป้าหมายเดียวกัน
โครงการ NIF สร้างพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันที่เรียกว่า ‘เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันเฉื่อย’ ซึ่งในทางปฏิบัติ นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ จะยิงเม็ดเชื้อเพลิงที่บรรจุไฮโดรเจนเป็นชุดเลเซอร์เกือบ 200 ชุด และโดยพื้นฐานแล้วจะสร้างชุดของการระเบิดซ้ำอย่างรวดเร็วมากในอัตรา 50 ครั้งต่อวินาที
ทั้งนี้ พลังงานที่รวบรวมจากนิวตรอนและอนุภาคแอลฟาจะถูกสกัดออกมาเป็นความร้อน และความร้อนนั้นถือเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตพลังงาน
แม้ว่าผลลัพธ์ที่ออกมาจะได้รับพลังงานสุทธิจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งดูเหมือนว่าจะเป็นเรื่องใหญ่ แต่ก็เกิดขึ้นในระดับที่เล็กกว่าที่จำเป็นต่อการจ่ายไฟฟ้าให้กับกริดไฟฟ้าและอาคารความร้อน
เจเรมี ชิตเทนเดน ผู้อำนวยการร่วมของศูนย์การศึกษาฟิวชันเฉื่อยแห่งอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน กล่าวว่า “มันเหมือนการต้มน้ำ 10 กาต้มน้ำ แต่เพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นสถานีพลังงาน เราจำเป็นต้องได้รับพลังงานมากขึ้นและเราต้องการมันอย่างมาก”
ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการควบคุมพลังงานฟิวชันก็คือ การรักษาพลังงานให้คงอยู่ได้นานพอที่จะให้พลังงานแก่โครงข่ายไฟฟ้าและระบบทำความร้อนทั่วโลก
โทนี่ รูลสโตน ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิวชันจากภาควิชาวิศวกรรมของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และชิตเทนเดน กล่าวกับ CNN ว่า ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต้องทำงานเพื่อขยายโครงการฟิวชันให้ใหญ่ขึ้นอย่างมาก และลดต้นทุนด้วย ส่วนการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์จะใช้เวลาหลายปีในการวิจัยเพิ่มเติม
“ในขณะนี้ เราใช้เวลาและเงินจำนวนมหาศาลสำหรับการทดลองทุกครั้งที่เราทำ เราจำเป็นต้องลดต้นทุนลงอย่างมาก” ชิตเทนเดน กล่าว
นอกจากนี้ เขายังเรียกบทใหม่ของนิวเคลียร์ฟิวชันนี้ว่า “ช่วงเวลาแห่งความก้าวหน้าอย่างแท้จริง ซึ่งน่าตื่นเต้นอย่างมาก”
“ยังมีงานอีกมากที่ต้องเกิดขึ้นเพื่อให้ฟิวชั่นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ได้…ข้อโต้แย้งที่เป็นปฏิปักษ์ คือ ผลลัพธ์นี้อยู่ห่างจากพลังงานที่ได้รับจริงซึ่งต้องใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าหลายไมล์ ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าเป็นความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ แต่ก็ยังห่างไกลจากการจัดหาพลังงานที่เป็นประโยชน์” ชิตเทนเดน กล่าวทิ้งท้าย
