ความหวังในการผลิตพลังงานสะอาดที่สามารถใช้งานได้อย่างไร้ขีดจำกัด เริ่มเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันสามารถทลายข้อกำจัดของการผลิตพลังงานด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้สำเร็จ นับเป็นอีกก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์วงการวิทยาศาสตร์และพลังงาน
ความสำเร็จครั้งนี้เกิดขึ้นที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ลอว์เรนซ์ ลิเวอร์มอร์ (Lawrence Livermore National Lab - LLNL) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย หลังจากมีความพยายามมานานหลายสิบปี ในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเอาชนะอุปสรรค ผลิตพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้มากกว่าพลังงานที่ใช้ไปในกระบวนการได้เป็นครั้งแรก ซึ่งจะปูทางไปสู่การมีแหล่งพลังงานสะอาดโดยไร้ขีดจำกัดในอนาคต
นิวเคลียร์ฟิวชัน คืออะไร
นิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion)เป็นปฏิกิริยาแบบเดียวกับที่เกิดในดวงอาทิตย์ เกิดจากการจับคู่อะตอมเพื่อสร้างพลังงานมหาศาลออกมาในรูปแบบของความร้อน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการนี้มานานหลายทศวรรษ
นิวเคลียร์เคลียร์ฟิวชัน เป็นกระบวนการตรงข้ามกับนิวเคลียร์ฟิชชัน (nuclear fission) ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบันใช้กันอยู่ ซึ่งเป็นการแยกอะตอมหนักออกจากกัน ก่อให้เกิดกากกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากและต้องใช้เวลานานกว่าจะสลายตัว จึงมีความอันตรายและต้องอาศัยการจัดเก็บเป็นอย่างดี ซึ่งหากเกิดความผิดพลาด อาจทำให้เกิดการรั่วไหลของกัมมันตภาพรังสีได้
แตกต่างจากนิวเคลียร์เคลียร์ฟิวชันที่สร้างกากกัมมันตรังสีในปริมาณน้อยกว่า ใช้เวลาสลายตัวแค่เพียง 50-100 ปี ทั้งยังไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก และแทบไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดอุบัติเหตุนิวเคลียร์ เนื่องจากหากว่าเกิดความผิดพลาดขึ้นในกระบวนการปฏิกิริยาฟิวชันจะหยุดลง
ความสำเร็จครั้งนี้สำคัญอย่างไร
นิวเคลียร์ฟิวชันถูกมองว่าเป็น “จอกศักดิ์สิทธิ์” หรือความฝันอันสูงสุดในการผลิตพลังงาน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพยายามทำการทดลองมาตั้งแต่ทศวรรษที่ 1950 ด้วยความหวังว่าจะเป็นแหล่งพลังงานสะอาด และมีราคาประหยัด เพราะกระบวนการนี้หากทำได้สำเร็จจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในปริมาณมหาศาล โดยไม่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างเช่น น้ำมัน หรือก๊าซ จึงไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก และเป็นผลดีการจัดการกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ในการทดลองครั้งล่าสุดนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ LLNL ได้ทดลองสร้างปฏิกิริยาฟิวชันขึ้นด้วยการยิงแสงเลเซอร์แรงสูงใส่แคปซูลขนาดเล็กที่บรรจุไฮโดรเจนไว้ภายใน เพื่อให้เกิดความร้อน และการบีบแน่น จนทำให้แคปซูลมีความร้อนสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งเป็นระดับความร้อนที่มากกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ หลอมนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนเข้าด้วยกัน จนเกิดปฏิกิริยาฟิวชันที่ปล่อยพลังงานออกมา โดยได้พลังงานมา 3.15 เมกะจุล ในขณะที่ใช้พลังงานกับเลเซอร์ไป 2.05 เมกะจุล เท่ากับว่าได้พลังงานมามากกว่าพลังงานที่ใช้ไปกับกระบวนการสร้าง
ในแง่วิทยาศาสตร์ การทดลองครั้งนี้จึงถือว่าเป็นความสำเร็จ เพราะเป็นครั้งแรกที่พิสูจน์ให้เห็นได้ว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันสามารถสร้างพลังงานได้จริง นับเป็นหลักไมล์สำคัญสู่การเข้าใกล้การแหล่งพลังงานสะอาดที่เกือบจะไร้ขีดจำกัดขึ้นบนโลกใบนี้
อีกนานแค่ไหน นิวเคลียร์ฟิวชันจะนำมาผลิตไฟฟ้าได้
การสร้างพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันยังคงอุปสรรคและความท้าทายอยู่อีกมาก โดยเฉพาะยิ่งในเรื่องของต้นทุนและการเพิ่มปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ โดยการทดลองล่าสุดที่ LLNL ครั้งนี้ ใช้งบประมาณไปมากถึง 3.5 พันล้านดอลลาร์ แต่ได้กระแสไฟฟ้าเพียงพอต่อการต้มน้ำในกาแค่เพียง 15-20 ใบเท่านั้น
ความสำเร็จครั้งนี้จึงเป็นเพียงก้าวเล็กๆ ที่ยังต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมต่อไปอีกหลายสิบปี กว่าจะได้เห็นการนำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมาผลิตไฟฟ้าเพื่อแจกจ่ายในเชิงพาณิชย์
ที่มา
https://www.bbc.com/news/science-environment-63950962
https://www.bbc.com/news/science-environment-63957085
https://edition.cnn.com/2022/12/12/us/common-questions-nuclear-fusion-climate/index.html
