Breakthrough ครั้งใหญ่! ดวงอาทิตย์เทียม เกาหลีใต้สร้างสถิติใหม่ เดินเครื่อง 102 วินาที จ่อพลิกโฉมอนาคตพลังงานโลก

พลังงานกำลังกลายเป็นคอขวดของมนุษยชาติ เราอยู่ในยุคที่บิลค่าไฟพุ่งสูงขึ้นเรื่อย ๆ สวนทางกับปัญหาสภาพอากาศโลกที่ทวีความรุนแรงขึ้นทุกวัน จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราสามารถสร้างดวงอาทิตย์ไว้บนโลก เพื่อเป็นแหล่งพลังงานสะอาดแบบไร้ขีดจำกัดได้

ล่าสุด เตาปฏิกรณ์ KSTAR หรือที่รู้จักกันในชื่อ 'ดวงอาทิตย์เทียม' ของเกาหลีใต้ เพิ่งสร้างก้าวสำคัญที่อาจเข้ามาแก้ปัญหาระดับโลกนี้ ด้วยการกักเก็บพลาสมาที่มีความเสถียรในอุณหภูมิระดับฟิวชันได้นานถึง 102 วินาทีติดต่อกัน เปรียบเสมือนการขังดาวฤกษ์ขนาดย่อมไว้ในขวดแม่เหล็ก ซึ่งในอนาคตเทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักที่จ่ายไฟให้บ้านทุกหลัง โดยไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนเลยแม้แต่น้อย

เบื้องหลังความสำเร็จ ทำไม 102 วินาที ถึงเป็นเรื่องยิ่งใหญ่?

สิ่งที่ต้องคิดก่อนเลย คือ ถ้าหากเรากำลังสร้างดวงอาทิตย์จิ๋วไว้บนโลก ซึ่งมันมีความร้อนสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส (ร้อนกว่าแกนกลางดวงอาทิตย์ของจริงถึง 7 เท่า!)

คำถามคือ... เราจะเอาภาชนะอะไรไปใส่ดวงอาทิตย์ที่ร้อนขนาดนี้ โดยที่มันไม่ละลายไปเสียก่อน?

นักวิทยาศาสตร์จึงใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า มาทำหน้าที่เป็นกรงที่มองไม่เห็น เพื่อขังพลาสมา (ก๊าซที่ร้อนจัด) ให้อยู่ลอยอยู่ตรงกลางเตา และนี่คือ 2 กุญแจสำคัญที่ทำให้พวกเขาทำสำเร็จถึง 102 วินาที:

1. โหมดกักเก็บพลังงานสูง (High-confinement mode หรือ H-mode): ปกติแล้ว พลาสมาที่ร้อนจัดจะพยายามขยายตัวและดิ้นหนีออกจากการควบคุมตลอดเวลา การที่เตา KSTAR ทำงานได้ 102 วินาที ไม่ใช่แค่เปิดเครื่องได้นาน แต่คือความสำเร็จในการใช้สนามแม่เหล็กบีบอัดพลาสมาให้จับตัวกันแน่นที่สุดและนิ่งที่สุด โดยไม่เสียสมดุลเลย ซึ่งจุดสมดุลที่นิ่งสุดๆ นี้แหละที่วงการเรียกว่า H-mode
2. อัปเกรดเกราะป้องกันด้วยทังสเตน แม้สนามแม่เหล็กจะขังพลาสมาไว้ตรงกลางได้ดีแค่ไหน แต่มันก็จะมีเศษความร้อนมหาศาลกระเด็นหลุดรอดออกมาชนกับผนังเตาด้านล่างอยู่ดี (ชิ้นส่วนที่คอยรับความร้อนนี้เรียกว่า Divertor หรือทำหน้าที่คล้ายๆ ท่อระบายไอเสีย) เคล็ดลับในรอบนี้คือ สถาบัน KFE ได้เปลี่ยนชิ้นส่วนนี้ไปใช้ ทังสเตน ซึ่งเป็นโลหะที่ทนความร้อนได้สูงที่สุดในโลก ทำหน้าที่เหมือนแผ่นเกราะกันความร้อนใต้ท้องยานอวกาศ มันจึงรับมือกับความร้อน 100 ล้านองศาที่กระเด็นออกมาได้สบาย ๆ โดยที่ชิ้นส่วนไม่ละลายหรือพังทลายลงมาเสียก่อน

แล้วทำไมระยะเวลาถึงสำคัญ?

ที่ผ่านมา การทดลองนิวเคลียร์ฟิวชันมักถูกเปรียบเปรยว่าเป็นเหมือนดอกไม้ไฟ คือระเบิดพลังงานออกมาอย่างยิ่งใหญ่ตระการตา แต่ก็ดับวูบไปอย่างรวดเร็ว ในขณะที่โรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ต้องการการจ่ายไฟที่สม่ำเสมอ คาดการณ์ได้ และต้องเดินเครื่องต่อเนื่องเป็นวันหรือเป็นเดือน

การที่นักวิจัยเกาหลีใต้สามารถรักษาสมดุลอันซับซ้อนนี้ได้ถึง 102 วินาที จึงเป็นเครื่องยืนยันว่าเราสามารถควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันได้จริง และขยับเข้าใกล้เป้าหมายในการนำพลังงานชนิดนี้มาใช้แทนเชื้อเพลิงฟอสซิลอีกก้าวหนึ่ง

แม้หมุดหมายของ KSTAR จะเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่น่าจับตา แต่การจะนำพลังงานฟิวชันมาป้อนเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้า (Grid) เชิงพาณิชย์นั้น ตาม Roadmap ของอุตสาหกรรมอาจต้องใช้เวลาพัฒนาอีกหลายทศวรรษ เพราะเตาปฏิกรณ์ในตอนนี้ยังอยู่ในเฟสของการทดสอบองค์ความรู้ ไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาใช้งานจริง

เป้าหมายต่อไป KFE เตรียมทลายกำแพงเวลายืดการเดินเครื่องไปสู่ 300 วินาที

ความสำเร็จครั้งนี้เป็นเหมือนแสงสว่างปลายอุโมงค์ที่พิสูจน์ว่า พลังงานฟิวชันมีเสถียรภาพมากพอที่จะนำมาผลิตกระแสไฟฟ้าได้จริง แม้ว่าบิลค่าไฟของเราในวันนี้จะยังต้องพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนและนิวเคลียร์แบบเดิมไปก่อน แต่ในเจเนอเรชันลูกหลานของเราดวงอาทิตย์เทียม อาจเป็นตัวพลิกเกมวิกฤตพลังงานโลกได้อย่างแท้จริง

อ้างอิง: tech.yahoo