นักวิทยาศาสตร์ก้าวไปสู่พลังงานไร้ขีดจำกัดผ่านการหลอมนิวเคลียร์

ในสิ่งที่ถูกมองว่ายิ่งใหญ่ ศาสตร์นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการทดสอบตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงที่สุดในโลก แม่เหล็ก (HTS) ที่แก้ปัญหาอุปสรรคทางเทคนิคที่ใหญ่ที่สุดอย่างใดอย่างหนึ่งต่อการผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ ฟิวชั่น นิวเคลียร์ฟิวชันโดยพื้นฐานแล้วหมายถึงการรวมอะตอมสองอะตอมเข้าด้วยกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างพลังงานจำนวนมหาศาล ตัวอย่างที่ดีที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันตามธรรมชาติคือดวงอาทิตย์ ซึ่งหลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจนเพื่อสร้างฮีเลียมที่แกนกลางของมัน และปล่อยพลังงานความร้อนและแสงจำนวนมหาศาล อย่างไรก็ตาม การจำลองกระบวนการบนโลกนี้ส่วนใหญ่เป็นความฝัน เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิคมากมาย

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งคือการให้ความร้อนแก่อะตอมขนาดเล็กในสถานะพลาสมา ซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิได้ถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส สูงกว่าดาวยักษ์. กระบวนการให้ความร้อนนี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาล แต่ทำได้ในสภาพห้องปฏิบัติการ สิ่งที่ท้าทายอย่างแท้จริงคือการจำกัดพลาสมา superhot นี้ไว้และป้องกันไม่ให้สัมผัสกับวัสดุที่เป็นของแข็งในอุปกรณ์ทำปฏิกิริยา หนึ่งในวิธีการที่มีแนวโน้มดีที่สุดที่จะบรรลุผลได้คือการใช้แม่เหล็กอันทรงพลังเพื่อบรรจุเชื้อเพลิงพลาสม่า ในขณะที่กระแสไฟฟ้าถูกใช้เพื่อขัดขวางอุณหภูมิและสร้างความร้อนที่ถูกควบคุมเพื่อผลิต ไฟฟ้า. จนถึงตอนนี้ การสร้างแม่เหล็กที่ทรงพลังเช่นนั้น ซึ่งใช้พื้นที่ไม่มาก ยังไม่สามารถทำได้

ที่ดูเหมือนจะเปลี่ยนไปในขณะนี้เนื่องจากการพัฒนาแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูง (HTS) โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และทำงานใน การทำงานร่วมกัน ด้วยระบบฟิวชั่นเครือจักรภพ ได้รับการขนานนามว่าทำลายสถิติในแง่ของความแรงของสนามแม่เหล็ก HTS จะถูกใช้ในอุปกรณ์รูปโดนัทที่เรียกว่า Tokamak ซึ่งน่าจะเป็นหัวใจของ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ในอนาคตอันใกล้ ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแม่เหล็ก HTS ใหม่คือมันค่อนข้างเล็กกว่าตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ ด้วยข้อได้เปรียบด้านขนาด ทำให้สามารถติดตั้งในอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กกว่ามากได้ ด้วยต้นทุนที่ต่ำลง และยังช่วยให้การพัฒนาเร็วขึ้นอีกด้วย

เมื่อแก้ไขปัญหาหลักแล้ว Fusion On Earth จะเป็นอย่างไรต่อไป

นักวิทยาศาสตร์อ้างว่าแม่เหล็ก HTS เป็นก้าวสำคัญที่จะปลดล็อค เส้นทางสู่พลังงานสะอาดและไร้ขีดจำกัด สำหรับโลกใบนี้. เทคโนโลยีใหม่นี้จะถูกนำมาใช้ใน SPARC ซึ่งเป็นอุปกรณ์พลังงานสุทธิฟิวชั่นขนาดกะทัดรัดที่มีสนามสูงซึ่งปัจจุบันอยู่ภายใต้ พัฒนาและมุ่งหวังที่จะบรรลุเป้าหมายที่ต้องการของการเพิ่มฟิวชัน — ผลิตพลังงานมากกว่าที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาฟิวชัน เพื่อเริ่มต้น. โครงการ SPARC ถูกสร้างทฤษฎีเพื่อสร้างพลังงานฟิวชัน 50-100 เมกะวัตต์ และคาดว่าจะเริ่มดำเนินการได้ในปี 2568 เป้าหมายสุดท้ายคือการแสดงให้เห็นถึงความอยู่รอดของเทคโนโลยีที่ใช้ใน SPARC และใช้เพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นที่มีราคาไม่แพง ทนทาน และกะทัดรัด

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีฟิชชันที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบัน นิวเคลียร์ฟิวชันนั้นสะอาดกว่า ยั่งยืนกว่า และให้แหล่งพลังงานที่แทบไร้ขีดจำกัด นิวเคลียร์ฟิวชันใช้น้ำทะเลเป็นแหล่งเชื้อเพลิงและไม่ก่อให้เกิดของเสียที่เป็นพิษต่างจากเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสีที่เป็นอันตรายอย่างยิ่งซึ่งใช้ในการแยกตัว เชื้อเพลิงมีราคาถูกและแทบไม่มีวันหมด คาร์บอนที่ปล่อยออกมาใกล้เป็นศูนย์ ไม่มีความเสี่ยงจากสถานการณ์ที่ทำลายล้าง เช่น เครื่องปฏิกรณ์หลอมละลาย และผลผลิตพลังงานก็สูงขึ้นมาก อันที่จริง วิทยาศาสตร์ฟิวชันนิวเคลียร์กำลังถูกมองว่าเป็นอนาคตของไม่เพียงแต่โลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเป็นไปได้ของ ตั้งรกรากดวงจันทร์และดาวเคราะห์ดวงอื่น.

แหล่งที่มา: ระบบฟิวชั่นเครือจักรภพ

คู่หมั้น 90 วัน: นิสัยที่ไม่ถูกสุขลักษณะของ Jenny Slatten ที่เปิดเผยโดยแม่ของ Sumit

เกี่ยวกับผู้เขียน