เยอรมันเดินเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน W7-X ทดสอบการสร้างพลาสมาร้อน 80 ล้านองศาสำเร็จ

ดวงอาทิตย์ส่องสว่างให้พลังงานมหาศาลแก่โลกมาถึง 4,600 ล้านปี ก็ด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในแกนกลาง

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น คือการที่อะตอมของธาตุขนาดเล็กเช่นไฮโดรเจนหรือฮีเลียม จำนวน 2 อะตอมเข้ามารวมตัวกันเป็นอะตอมที่ใหญ่ขึ้น 1 อะตอม และปลดปล่อยพลังงานบางส่วนออกมา พลังงานนี้จึงเป็นพลังงานนิวเคลียร์ชนิดที่สะอาด ปลอดภัย ไม่มีกากกัมมันตรังสีหลงเหลือเหมือนพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชั่นที่ใช้การแตกตัวของธาตุหนักเช่นยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม

การจำลองปรากฏการณ์ในแกนกลางดวงอาทิตย์มาไว้บนโลกเพื่อนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานนั้น เป็นความฝันของมนุษย์มาหลายทศวรรษ แต่ทำได้ยาก เพราะอะตอมของธาตุขนาดเล็กที่รวมกันง่ายๆภายใต้ความกดดันมหาศาลที่แกนกลางดวงอาทิตย์ กลับไม่ยอมรวมกันง่ายๆบนผิวโลก ยกเว้นเราจะต้องทำให้มันร้อนถึงอุณหภูมิหลายสิบล้านองศาให้ได้เสียก่อน และปัญหาที่เกิดต่อจากนั้นคือ ไม่มีภาชนะใดบนโลกที่สามารถบรรจุความร้อนขนาดนั้นได้

คำตอบที่นักฟิสิกส์คิดค้นขึ้นมาได้ คือสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงขึ้นมาเป็นกรงขัง เพื่อเก็บกักความร้อนมหาศาลนั้นไว้

โครงการสร้างปฏิกรณ์นิวเคลียร์จึงเกิดขึ้นมากมาย และมีหลายประเภท เช่น  tokamak, stellarator และ reversed field pinch (RFP)

ในระยะหลังๆ ปฏิกรณ์ประเภท stellarator มาแรงสุด และดาวเด่นคือเครื่อง Wendelstein 7-X ของเยอมัน (ชื่อย่อ W7-X)

10 ธันวาคม 2557 ปฏิกรณ์ W7-X เดินเครื่องครั้งแรก เป็นการทดสอบการกักเก็บพลาสมาของฮีเลียมที่เกิดจากการให้ความร้อนโดยแสงเลเซอร์จนมีอุณหภูมิสูงถึง 1 ล้านองศาเซลเซียส ผลปรากฏว่าระบบสามารถคงสภาพอยู่ได้ราว ๆ 0.1 วินาที

แม้มันอาจจะดูไม่มากมายอะไรแต่มันก็เป็นสิ่งที่ช่วยยืนยันได้ว่าเครื่องนี้สามารถใช้งานได้จริง

Merkel starts hydrogen plasma in Wendelstein 7-X - 460 (Bunderegierung-Gungor)

นางอังเกลา แมร์เคิล นายกรัฐมนตรีหญิงของเยอรมนี และเป็นนักฟิสิกส์ควอนตัม ให้เกียรติกดปุ่มเดินเครื่องทดสอบปฏิกรณ์ W7-X ครั้งล่าสุด

3 กุมภาพันธ์ 2559  ปฏิกรณ์ W7-X เดินเครื่องทดสอบครั้งล่าสุด มีชื่อเรียกเป็นทางการว่า operational phase 1 (OP-1)

รอบนี้เปลี่ยนมาสร้างพลาสมาของไฮโดรเจน แบบเดียวกับบนดวงอาทิตย์เป๊ะ ให้ความร้อนโดยใช้ไมโครเวฟขนาด 10 เมกะวัตต์เพื่อสร้าง Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) และประสบผลสำเร็จโดยสามารถสร้างพลาสมาที่มีความร้อนได้สูงถึง  80 ล้านองศาเซลเซียส และสามารถคงสภาพอยู่ได้นานถึง 0.25 วินาที

80 ล้านองศาบนผิวโลก ! ภายใต้การกักเก็บของพลังงานแม่เหล็กขนาด 3 เทสลา

ด้วยอุณหภูมิขนาดนี้ การหลอมรวมอะตอมของดิวทีเรียม-ตริเตียม (ไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน) เกิดขึ้นไม่ยากแล้ว นักฟิสิกส์ดีใจกันยกใหญ่ ความฝันใกล้เข้ามา รอบต่อไปคือ operational phase 2 (OP-2) จะให้เดินเครื่องนานขึ้นไปอีก นานถึง 30 นาที หากทำได้ก็แปลว่า เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประเภท stellarator มีความเสถียร และคือคำตอบในการสร้างพลังงานสะอาดแก่มวลมนุษยชาติต่อไปในอนาคต พลังงานที่ได้มากจากไฮโดรเจน ธาตุฟรีๆที่พบได้ทุกหนแห่งรอบตัวเรา

ส่วนปฏิกรณ์ W7-X ที่ใช้ทดสอบนี้ยังไม่ใช่และไม่เอาไปทำเตาปฏิกรณ์หลักในโรงไฟฟ้า เพราะถูกสร้างมาเพื่อทดสอบหลักการของ stellarator เท่านั้น

1454510784880411

อ้างอิง http://www.mpg.de/9926419/wendelstein7x-start
http://phys.org/news/2015-07-wendelstein-x-magnetic-field.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Wendelstein_7-X
http://www.nst.or.th/article/article5001/article5001p.htm
เรียบเรียงโดย @MrVop