นักวิทย์มะกันเฮ! สร้าง ‘นิวเคลียร์ฟิวชั่น’ ในห้องทดลองสำเร็จ
นักวิทยาศาสตร์จาก National Ignition Facility ที่ Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ประกาศความก้าวหน้าในการสร้างนิวเคลียร์ฟิวชั่นในห้องทดลอง โดยเอาชนะอุปสรรคสำคัญนั่นคือสามารถผลิตพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นได้มากกว่าพลังงานที่ป้อนเข้าไป
ดร.คิม บูดิล ผู้อำนวยการ LLNL ระบุว่า มันคือความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์ ในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา มีผู้คนหลายพันคนได้มีส่วนร่วมกับความพยายามนี้ และต้องใช้วิสัยทัศน์อย่างแท้จริงที่พาพวกเรามาถึงจุดนี้
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นเป็นกระบวนการจับคู่อะตอมที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมาก ซึ่งโดยทั่วไปปฏิกิริยาดังกล่าวจะเกิดในดาวฤกษ์ และมันเป็นกระบวนการที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์และดวงดาวอื่นๆ แต่มนุษย์ได้ทำการศึกษาเรื่องดังกล่าวมายาวนานเพราะมันถูกมองว่าเป็นดั่ง “จอกศักดิ์สิทธิ์” หรือความใฝ่ฝันอันสูงสุดในการผลิตพลังงานจำนวนมาก
นิวเคลียร์ฟิวชั่นเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับนิวเคลียร์ฟิชชั่น ซึ่งเป็นการแยกอะตอมหนักออกจากกัน และเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบัน แต่กระบวนการดังกล่าวก่อให้เกิดของเสียจำนวนมากและยังมีการปล่อยสารกัมมันตรังสีออกมาเป็นเวลานาน จึงทำให้มันมีความอันตรายและจำเป็นต้องได้รับการจัดเก็บอย่างปลอดภัย
อย่างไรก็ดีความท้าทายสำคัญคือการบังคับและทำให้องค์ประกอบต่างๆ ในการสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นมีความเสถียร และมันยังต้องใช้อุณหภูมิรวมถึงแรงดันสูงอย่างมาก ซึ่งจนถึงขณะนี้ยังไม่มีการทดลองใดที่ประสบความสำเร็จในการทำให้เกิดพลังงานจากปฏิกิริยาดังกล่าวมากกว่าพลังงานที่ป้อนเข้าไป
การทดลองที่เกิดขึ้นครั้งล่าสุดในแคลิฟอร์เนียนี้ ต้องใช้เงินมากถึง 3,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือกว่า 122,500 ล้านบาท โดยมีการนำไฮโดรเจนจำนวนเพียงเล็กน้อยใส่ลงในแคปซูลขนาดเท่าเม็ดพริกไทย จากนั้นจึงใช้เลเซอร์อันทรงพลัง 192 ลำแสงยิงเข้าไปเพื่อให้ความร้อนและบีบอัดเชื้อเพลิงไฮโดรเจน
เลเซอร์ดังกล่าวมีกำลังสูงมากจนสามารถทำให้แคปซูลมีความร้อนสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ และบีบอัดได้มากกว่า 100,000 ล้านเท่าเท่าชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งภายใต้แรงเหล่านี้ แคปซูลจะระเบิดตัวเอง ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมและปลดปล่อยพลังงานออกมา
ดร. มาร์วิน อดัมส์ รองผู้บริหารโครงการป้องกันของสำนักงานความมั่นคงนิวเคลียร์แห่งชาติสหรัฐ กล่าวว่า เลเซอร์ของห้องปฏิบัติการป้อนพลังงาน 2.05 เมกะจูล (MJ) ไปยังเป้าหมาย ซึ่งมันสามารถผลิตพลังงานฟิวชั่นออกมาได้ 3.15 เมกะจูล
แม้ว่าพลังงานที่เกิดขึ้นจากการทดลองดังกล่าวจะอยู่ในระดับที่เพียงพอสำหรับนำไปต้มน้ำในกาน้ำได้เพียง 15-20 ใบเท่านั้น และต้องใช้เงินลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์ ซึ่งยังไม่รวมถึงพลังงานที่ใช้ไปในการทำงานของเลเซอร์ ซึ่งมากกว่าพลังงานที่ผลิตออกมาได้มากนัก แต่สำหรับนักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก นี่เป็นก้าวสำคัญที่พวกเขาใช้เวลามานาน 50-60 ปีเพื่อหาคำตอบ
เจเรมี ชิตเทนเดน ศาสตราจารย์ด้านพลาสมาฟิสิกส์และผู้อำนวยการร่วมของ Center for Inertial Fusion Studies ที่ Imperial College London กล่าวว่า นี่เป็นช่วงเวลาแห่งความก้าวหน้าอย่างแท้จริง เพราะมันพิสูจน์ให้เห็นว่า “จอกศักดิ์สิทธิ์” ซึ่งเป็นเป้าหมายที่แสวงหามายาวนานของการหลอมรวมนั้นสามารถบรรลุได้อย่างแท้จริง
เช่นเดียวกับจานลูกา เกรกอรี ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ดกล่าวว่า ความสำเร็จในวันนี้ขึ้นอยู่กับผลงานของนักวิทยาศาสตร์หลายคนในสหรัฐ สหราชอาณาจักร และทั่วโลก เมื่อประสบความสำเร็จในการจุดระเบิดแล้ว ไม่เพียงแต่พลังงานฟิวชั่นเท่านั้นที่ถูกปลดล็อก แต่มันยังเป็นการเปิดประตูไปสู่วิทยาศาสตร์ใหม่อีกด้วย
สำหรับคำถามว่านานแค่ไหนก่อนที่เราจะได้เห็นโรงไฟฟ้าที่นำเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นไปใช้ ดร.บูดิล ผู้อำนวยการ LLNL กล่าวว่า ยังคงมีอุปสรรคสำคัญอยู่ แต่ด้วยความพยายามและการลงทุนร่วมกัน การวิจัยในอีกสองสามทศวรรษเกี่ยวกับเทคโนโลยีพื้นฐานที่จำเป็นต่างๆ เชื่อว่าจะทำให้เราสามารถที่จะสร้างโรงไฟฟ้าขึ้นมาได้
อย่างไรก็ดีผู้เชี่ยวชาญมองว่า หนึ่งในอุปสรรคสำคัญคือการลดต้นทุนและเพิ่มปริมาณการผลิตพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นให้มากเพียงพอ แต่ไม่ว่าจะอย่างไรความสำเร็จของการทดลองครั้งนี้ถือเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ในตัวของมันเอง และทำให้มนุษย์ขยับเข้าไปอีกก้าวในการมุ่งไปสู่อนาคตที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานสะอาดชนิดนี้
พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก หากสามารถผลิตเพื่อใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้จริงก็ย่อมจะส่งผลดีต่อการช่วยลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่ที่มนุษย์กำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบันอีกด้วย
