"พลังงานฟิวชั่น" ความหวังโลก

ความสำเร็จในการทดลองสร้างพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่ห้องแล็บแห่งสถาบันลอเรนซ์ ลิเวอร์มอร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา เมื่อกลางเดือนธันวาคมที่ผ่านมานี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของการก้าวย่างสู่ยุคพลังงานสะอาดและราคาถูก

นิวเคลียร์ฟิวชั่น (nuclear fusion) ใช้กระบวนการแบบเดียวกับดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานความร้อน ในการทดลองครั้งนี้ได้หลอมรวมอะตอมไฮโดรเจนที่ชื่อดิวทีเรียม (Deuterium) และตริเตียม (Tritium) ด้วยความร้อนจนเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นแตกตัวเป็นนิวตรอน (Neutron) และฮีเลียม (Helium) ปลดปล่อยพลังงานความร้อนและเกิดการเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง

ตามข่าวแจ้งว่า ศูนย์ทดลองดังกล่าวทุ่มเงินกว่า 3,500 ล้านเหรียญสหรัฐ หรือราว 120,000 ล้านบาทในการทดลองใส่อะตอมไฮโดรเจนในแคปซูลขนาดเท่าเมล็ดพริกไทย จากนั้นยิงแสงเลเซอร์ 192 ลำแสงเข้าไปในแคปซูลเพื่อทำให้ไฮโดรเจนร้อนและบีบอัดแน่น

แสงเลเซอร์ที่ยิงเข้าไปในแคปซูลมีความร้อนสูงมาก จนกระทั่งอุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส หรือร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ พร้อมกับบีบอัดไฮโดรเจนกว่า 1 แสนล้านเท่าของชั้นบรรยากาศโลก

ความร้อนและแรงบีบอัด ส่งผลให้แคปซูลระเบิด อะตอมไฮโดรเจนเกิดการหลอมรวมกันและปล่อยพลังงานออกมา

นักวิทยาศาสตร์สหรัฐเปิดเผยข้อมูลว่า ในการทดลองนิวเคลียร์ฟิวชั่นได้ใช้พลังงานเพื่อยิงเลเซอร์ไปยังแคปซูล 2.05 เมกะจูลส์ ได้พลังงานออกมา 3.15 เมกะจูลส์ ถือเป็นความสำเร็จในเบื้องต้น

แต่กระนั้นยังต้องใช้เวลาอีกระยะหนึ่งจึงจะพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นให้ผลิตพลังงานสะอาดในเชิงพาณิชย์ได้

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นต่างกับปฏิกิริยาฟิชชั่น (nuclear fission) ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วโลกใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ตรงที่ปฏิกิริยาฟิชชั่นที่เกิดขึ้นในเตาปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นการเอานิวตรอนชนกับอะตอมที่มีขนาดใหญ่กว่า ทำให้อะตอมแตกตัวจนเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่และปล่อยพลังงานออกมาต่อเนื่องไม่สิ้นสุด

แต่ปฏิกิริยาฟิชชั่นต้องใช้ธาตุอย่างพลูโตเนียมและยูเรเนียมเป็นสารตั้งต้น เมื่อธาตุทั้งสองทำปฏิกิริยาจะเกิดกากนิวเคลียร์ที่มีสโตรเนียม-90 และซีเซียม-137 ซึ่งมีกัมมันตภาพรังสีปนเปื้อนอยู่ ก่อให้เกิดอันตรายกับสิ่งแวดล้อม

กากนิวเคลียร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิชชั่นดังกล่าวจึงเป็นอุปสรรคในการพัฒนาเทคโนโลยีฟิชชั่นเพราะยังไม่สามารถหาวิธีกำจัดกากนิวเคลียร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเมื่อเกิดอุบัติเหตุจะมีความเสียหายอย่างร้ายแรง

อย่างเช่น อุบัติเหตุเตาปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลที่ประเทศยูเครนระเบิด เมื่อเดือนเมษายน 2529 มีผู้เสียชีวิตนับร้อยคนเนื่องจากได้รับสารกัมมันตภาพรังสี กัมมันตภาพรังสีฟุ้งกระจายไปทั่วยุโรป ประเมินความเสียหายจากอุบัติเหตุครั้งนั้นมากกว่า 68,000 ล้านเหรียญสหรัฐ

การกำจัดกากนิวเคลียร์ การปนเปื้อนของกัมมันตรังสีที่โรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลยังไม่จบ ต้องใช้เวลาอีกราว 40 ปี จึงจะเข้าสู่ระดับที่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม

หรือในกรณีเตาปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูคุชิมา ประเทศญี่ปุ่น ระเบิด เป็นผลสืบเนื่องจากแผ่นดินและคลื่นสึนามิ เมื่อปี 2554 ทำให้กัมมันตภาพรังสีแผ่กระจาย รัฐบาลญี่ปุ่นต้องประกาศอพยพประชาชนกว่า 1 แสนคนออกจากพื้นที่รอบๆ โรงไฟฟ้ารัศมี 20 กิโลเมตร

บริษัทเทปโก้ เจ้าของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูคุชิมาต้องจ่ายเงินค่าชดเชยความเสียหายไม่น้อยกว่า 7 แสนล้านเยน หรือราวๆ 180,000 ล้านบาท

ผลจากอุบัติเหตุดังกล่าว ทำให้ชาวโลกพากันเรียกร้องให้รัฐบาลต่างๆ ยุติโครงการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้เทคโนโลยีฟิชชั่นใหม่ๆ และยกเลิกโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่โดยเร็ว

สำหรับพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นมีความต่างกับนิวเคลียร์ฟิชชั่นที่กลายเป็นปัญหาของโลกเพราะนิวเคลียร์ฟิวชั่นเป็นพลังงานสะอาดไม่มีสารกัมมันตภาพรังสี

นักฟิสิกส์ทั่วโลกพยายามทดลองสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นมานานกว่า 60 ปี เพิ่งมาสำเร็จในครั้งนี้

แม้เป็นการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่นั่นเป็นหนทางนำไปสู่การผลิตพลังงานความร้อนป้อนโลกเหมือนที่ดวงอาทิตย์ป้อนพลังงานความร้อนและแสงสว่างให้กับมนุษยชาตินั่นเอง

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นยังคงต้องทำอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะการพัฒนาวัสดุที่ห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์ในการควบคุมความร้อนที่เกิดจากฟิวชั่นซึ่งมีอุณหภูมิสูงมากและการดึงความร้อนออกมาใช้ประโยชน์

หากพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นจนถึงขั้นนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้แล้วจะเกิดประโยชน์กับมวลมนุษย์อย่างมาก เช่น นำไปใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าโดยไม่มีการปล่อยไม่ก๊าซเรือนกระจก ที่เป็นต้นเหตุเกิดภาวะโลกร้อน

ปฏิกิริยาฟิวชั่นมีความปลอดภัยสูงกว่าปฏิกิริยาฟิชชั่น หากแคปซูลมีอุบัติเหตุ อุณหภูมิหลายล้านองศาจะลดลง ปฏิกิริยาฟิชชั่นหยุดลงด้วยตัวเอง และไม่เกิดสารกัมมันตภาพรังสีที่เป็นอันตรายกับสิ่งแวดล้อม

ปริมาณเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ฟิวชั่น เพียง 1 กิโลกรัม จะให้พลังงานเทียบเท่ากับเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้ในโรงไฟฟ้าปัจจุบันถึง 10 กิโลกรัม

บรรดานักธุรกิจระดับโลกอย่างบิลล์ เกตส์ เจ้าของไมโครซอฟต์ หรือเจฟฟ์ เบซอส เจ้าของอีคอมเมิร์ซ “แอมะซอน” ให้ความสนใจกับเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่นอย่างมาก เพราะเชื่อว่านี่คือทางออกของโลกในการสร้างพลังงานอย่างยั่งยืน

ส่วนที่บ้านเรานั้น สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติกำลังคิดค้นพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชั่นด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า “โทคาแมค” หรือดวงอาทิตย์ประดิษฐ์ที่ได้รับมอบจากจีน

ดร.เอนก เหล่าธรรมทัศน์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม บอกว่า ภายในเวลาไม่เกิน 10 ปี ไทยจะสร้างเครื่องโทคาแมคได้เอง จะทำให้ไทยมีความมั่นคงทางพลังงานและมีพลังงานสะอาดใช้

ในภาพรวม “พลังงานฟิวชั่น” คือทิศทางใหม่ของโลกอนาคต •