เยอรมนีเพิ่งฉีดความหวังใหม่เข้าสู่ความฝันของพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น

นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันประสบความสำเร็จในการบรรจุไฮโดรเจนพลาสม่าเมื่อวันพุธที่ผ่านมาทำให้โลกใกล้ความฝันอันยิ่งใหญ่ของพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น

แองเจลาเมอร์เคลนายกรัฐมนตรีของสหรัฐอเมริกาผลักปุ่มสีแดงลงบนเครื่องดาวฤกษ์ Wendelstein 7-X หรือ W7-X และเริ่มนับถอยหลังการเกิดปฏิกิริยาที่อุ่นไฮโดรเจนด้วยพลังงาน 6,000 ไมโครเวฟ พลาสมาถูกค้ำจุนไว้เพียงเสี้ยววินาที การทดลองได้รับการประกาศว่าประสบความสำเร็จ

การหลอมนิวเคลียร์เป็นปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาฟิชชันที่ให้พลังงานแก่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบัน ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์ฟิชชันสลายอะตอมยูเรเนียมหนักและแยกพลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนั้นพลังงานฟิวชั่นเกี่ยวข้องกับการชนอะตอมเบากว่าสองอะตอมและก่อตัวเป็นอะตอมเดี่ยวที่หนักกว่า

ฟิวชั่นไฮโดรเจนเป็นพลังของดวงอาทิตย์และดวงดาว การสร้างโรงไฟฟ้าฟิวชั่นบนโลกนี้เทียบเท่ากับการสร้างดวงอาทิตย์เล็ก ๆ และบรรจุมันไว้ในโลกของเรา ซึ่งเป็นงานที่ยากมากเนื่องจากไม่มีแรงกดดันที่เกิดจากมวลของดาวอุณหภูมิที่ต้องใช้ในการเริ่มต้นปฏิกิริยาบนโลกนี้จะต้องร้อนกว่าที่พบในใจกลางของดวงอาทิตย์หลายเท่า

หากมีการควบคุมการใช้ฟิวชั่นจะทำให้พลังงานของโลกเพิ่มขึ้นหลายเท่าจากเชื้อเพลิงของน้ำทะเลโดยไม่มีความเสี่ยงจากการหลอมละลายของนิวเคลียร์และของเสียน้อยมาก ไม่น่าแปลกใจที่เป้าหมายนั้นใช้ทรัพยากรระดับโลกไปมากมายแม้จะมีความคืบหน้าช้า

ความพยายามระดับนานาชาติหนึ่งอย่างที่เรียกว่า ITER มีค่าใช้จ่ายหลายพันล้านจนถึงทุกวันนี้และได้รับผลกระทบจากความยุ่งยากและความล่าช้า เมื่อคาดการณ์ว่าจะผลิตพลาสม่าภายในปี 2559 เป้าหมายนั้นได้ถูกผลักดันไปตามถนน - อาจไม่มีกำหนด

“ ตอนนี้ฉันคาดว่าจะอุทิศอาชีพการงานอย่างเต็มรูปแบบก่อนที่จะเห็นพลาสม่าที่เหมาะสมใน ITER” นักฟิสิกส์จากศูนย์บอก ชาวนิวยอร์ก.

ความคิดริเริ่มของเยอรมันตั้งอยู่ที่สถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์พลาสมาใน Greifswald แบ่งปันเป้าหมายเดียวกันกับ ITER: ความเสถียรและมีปฏิกิริยาฟิวชั่นของไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามพวกเขาจะขึ้นอยู่กับสองอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน

ปฏิกิริยาฟิวชั่นเกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซไอออไนซ์ความร้อนสูงซึ่งเรียกว่าพลาสมา ที่อุณหภูมิหลายล้านองศาเซลเซียสพลาสมานั้นร้อนเกินกว่าที่จะบรรจุโดยวัสดุใด ๆ ในโลก แนวคิดที่ดีที่สุดสำหรับวิธีการเก็บพลาสมานี้เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนในรูปโดนัทภายในสุญญากาศด้วยแม่เหล็ก supercooled อันทรงพลัง การออกแบบสองอันดับแรกสำหรับอุปกรณ์นี้คือ tokamak และ stellarator ดูด้านล่าง:

tokamak ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับ ITER ได้รับการเสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์โซเวียตในปี 1950 มันง่ายในการออกแบบกว่าตัวเครื่อง แต่มันซับซ้อนกว่าในการใช้งาน

stellarator ซึ่งเป็นจุดเด่นในการทดลองภาษาเยอรมันนั้นมีการออกแบบที่ซับซ้อนกว่านี้มากและไม่สามารถสร้างได้หากไม่มีพลังประมวลผลซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีให้ในปี 1980

ความสำเร็จของสัปดาห์นี้ในเยอรมนีเป็นสัญญาณว่าตัวเอกกำลังจับตามองและบางทีอาจถึงขนาดที่ tokamak ในการแข่งขันเพื่อการหลอมนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์

W7-X ของเยอรมนีมีค่าใช้จ่าย $ 440 ล้าน โครงการโดยรวมมีค่าใช้จ่ายมากกว่าหนึ่งพันล้านดอลลาร์ในเวลาสองทศวรรษ เป้าหมายคือเพิ่มอุปกรณ์เพื่อให้สามารถคงปฏิกิริยาฟิวชั่นของไฮโดรเจนไว้ได้นานและนานมากถึง 30 นาที นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องหวังว่าจะสามารถบรรลุเป้าหมายได้ในปี 2568