อีกก้าวหนึ่งในการทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งพลัง เว็บสล็อต งานสะอาดในอนาคต โดย SARA KILEY WATSON | เผยแพร่เมื่อ 10 กุมภาพันธ์ 2022 17:00 น
ศาสตร์
สิ่งแวดล้อม
เทคโนโลยี
ภายใน ET พร้อมพลาสมาทับ
ภายในเครื่องปฏิกรณ์รูปโดนัทที่มีพลังพิเศษ สหราชอาณาจักร
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณสามารถจ่ายไฟให้กับ บ้านทั้งหลังในหนึ่งวัน ด้วยปฏิกิริยาเพียงห้าวินาที นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษสามารถบอกคุณได้ว่า เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2564 นักวิจัยกลุ่มหนึ่งเห็นว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้น ซึ่งสร้างพลังงานทำลายสถิติ 59 เมกะจูลในเวลาเพียงห้า
วินาทีโดยใช้พลังงานฟิวชันแบบยั่งยืน
การค้นพบนี้เป็นหนึ่งในการพัฒนาที่สำคัญหลายๆ อย่างในช่วงปีที่ผ่านมา ซึ่งทำให้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชันกลายเป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพแข็งแกร่งกว่าสำหรับพลังงานที่ปราศจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ปฏิกิริยานี้ดำเนินการโดยนักวิจัยที่สมาคม EUROfusionมากกว่าสองเท่าของสถิติล่าสุดสำหรับพลังงานฟิวชันซึ่งมียอดถึง 21.7 เมกะจูลในปี 1997 พวกเขาใช้อุปกรณ์ Joint European Torus (JET) เพื่อสร้างสายฟ้าขนาดใหญ่
“ความสำเร็จนี้เป็นผลมาจากการเตรียมการมานานหลายปีโดยทีมนักวิจัยของ EUROfusion ทั่วยุโรป” Tony Donné ผู้จัดการโครงการ EUROfusion กล่าวในการแถลงข่าว “บันทึก และที่สำคัญกว่านั้นคือ สิ่งที่เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับการหลอมรวมภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ และวิธีที่มันยืนยันการคาดการณ์ของเราอย่างเต็มที่ แสดงให้เห็นว่าเราอยู่บนเส้นทางที่ถูกต้องสู่โลกแห่งอนาคตของพลังงานฟิวชัน หากเราสามารถรักษาฟิวชั่นไว้ได้ห้าวินาที เราก็สามารถทำได้เป็นเวลาห้านาทีและห้าชั่วโมงในขณะที่เราขยายการทำงานของเราในเครื่องจักรในอนาคต”
[ที่เกี่ยวข้อง: พลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันมีความเป็นไปได้มากขึ้นนิดหน่อย ]
JET เป็น “tokamak”ที่ใหญ่และทรงพลังที่สุดในโลก—และโดยพื้นฐานแล้วดูเหมือนโดนัทโลหะขนาดยักษ์ อุปกรณ์ Tokamak กักเก็บพลาสมาไว้ในรูปโดนัท โดยมีสนามแม่เหล็กที่มีความร้อนจำนวนมากซึ่งจำเป็นต่อการดำเนินการ ภายในเครื่องบิน JET อุณหภูมิอาจสูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า
การทดลองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเตรียมตัวสำหรับ ITER — อยู่ระหว่างการก่อสร้าง แผนเสร็จสมบูรณ์ 80 เปอร์เซ็นต์เพื่อสร้าง JET tokamak เวอร์ชันที่ใหญ่กว่า ครั้งนี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ต้องการเพียงแค่สร้างพลังงาน—เป้าหมายของ ITER คือการผลิตพลังงานสุทธิ หรือพลังงานที่ออกมามากกว่าที่จะเข้าสู่กระบวนการ โครงการนี้ซึ่งตั้งอยู่ทางตอนใต้ของฝรั่งเศสเริ่มดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2528 โดยนำนักวิทยาศาสตร์ด้านพลังงานที่ฉลาดที่สุดจากจีน สหภาพยุโรป อินเดีย ญี่ปุ่น เกาหลี รัสเซีย และสหรัฐอเมริกามารวมกัน แผนยังอยู่ในการทำงานสำหรับEU-Demo ซึ่งเป็นโทคาแมคฟิวชั่นนิวเคลียร์รุ่นต่อไปหลังจาก ITER ซึ่งจะเชื่อมต่อกับกริดจริงๆ
วิธีการทำงานของ JET คือการใช้ส่วนผสมสองอย่าง
—ดิวเทอเรียมและทริเทียม ดิวเทอเรียมเป็นหนึ่งในไอโซโทปที่เสถียรของไฮโดรเจน และโชคดีที่น้ำทะเลมีปริมาณมาก โดยประมาณ 1 ในทุก 5,000 อะตอมของไฮโดรเจนในน้ำทะเล มีแนวโน้มว่าจะเป็นดิวเทอเรียมตามรายงานของกระทรวงพลังงานสหรัฐ เมื่อโครงการนิวเคลียร์ฟิวชันกลายเป็นจริง DOE ประมาณการว่าน้ำทะเล 1 แกลลอนอาจผลิตพลังงานได้มากเท่ากับน้ำมันเบนซิน 300 แกลลอน
ในทางกลับกัน Tritium นั้นหายากในธรรมชาติ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีถูกผลิตขึ้นหรือ “เพาะพันธุ์”ใน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยให้ลิเทียมสัมผัสกับนิวตรอนที่มีพลัง ผู้เชี่ยวชาญของ ITER คาดการณ์ว่ามีลิเธียมที่สกัดได้เพียงพอสำหรับการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเป็นเวลาอย่างน้อย 1,000 ปี
[ที่เกี่ยวข้อง: นักฟิสิกส์ต้องการสร้างพลังงานเหมือนดวงดาว สองวิธีนี้คือช็อตที่ดีที่สุดของพวกเขา ]
จากนั้นส่วนผสมทั้งสองนี้จะถูกยิงเข้าไปในพลาสมาที่ร้อนจัดภายในเครื่องปฏิกรณ์ โดยที่พวกมันจะถูกบังคับรวมกันเพื่อสร้างฮีเลียม นิวตรอน และแน่นอนว่าเป็นพลังงาน และอีกเล็กน้อยไปไกล
“พลังงานที่คุณได้รับจากเชื้อเพลิงดิวเทอเรียมและทริเทียมนั้นมหาศาล” โทนี่ รูลสโตนจากภาควิชาวิศวกรรมศาสตร์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์กล่าวกับซีเอ็นเอ็น “ตัวอย่างเช่น การจ่ายไฟให้กับความต้องการไฟฟ้าของสหราชอาณาจักรในปัจจุบันทั้งหมดเป็นเวลาหนึ่งวันจะต้องใช้ดิวเทอเรียม 0.5 ตัน ซึ่งสามารถสกัดจากน้ำทะเลได้”
แน่นอนว่ายังมีหนทางให้ไปได้อีก ก่อนที่เราจะประกาศนิวเคลียร์ฟิวชันว่าเป็นฮีโร่พลังงานสะอาดคนต่อไป JET สามารถรับมือกับความร้อนจัดได้เพียงห้าวินาทีเท่านั้น และเราจำเป็นต้องใช้มากกว่านี้อีกมากเพื่อบรรลุถึงอนาคตของพลังงานสะอาดที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เลวร้ายที่สุด
เอียน แชปแมน ซีอีโอของหน่วยงานพลังงานปรมาณูแห่งสหราชอาณาจักร (UK Atomic Energy Authority) ของ JET กล่าวว่า “ชัดเจนว่าเราต้องทำการเปลี่ยนแปลงครั้ง สำคัญเพื่อจัดการกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการหลอมรวมมีศักยภาพมาก” “เรากำลังสร้างความรู้และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่จำเป็นในการจัดหาพลังงานเบสโหลดที่มีคาร์บอนต่ำและยั่งยืน ซึ่งช่วยปกป้องโลกสำหรับคนรุ่นอนาคต โลกของเราต้องการพลังงานฟิวชั่น” เว็บสล็อต
