รายงานพิเศษ ดวงดาวกับพลังงานแห่งอนาคต

  
     รายงานพิเศษ ดวงดาวกับพลังงานแห่งอนาคต : งานท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม โอกาสเกิดโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันในอนาคต
นายตอริก เฮ็งปิยา จากสำนักบริการวิชาการและสื่อสารทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ(องค์การมหาชน) ได้เรียบเรียบเรื่องราวเกี่ยวกับดวงดาวกับพลังงานแห่งอนาคต ไว้ว่า จริงแล้วดวงดาวส่องแสงบนท้องฟ้า ใช้เวลานับพันล้านปีมาแล้ว และจะยังส่องแสงอย่างนี้ไปอีกนานแสนนาน ด้วยกระบวนการที่น่าอัศจรรย์ของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และหากพูดถึงพลังงาน มีกระแสเกี่ยวกับการขาดแคลนพลังงานในอนาคต ทำให้เกิดคำถามว่า ทำไมเราไม่เลียนแบบกระบวนการผลิตพลังงานของดาว มาใช้ผลิตพลังงานบนโลกเราบ้างจะได้มีพลังงานใช้อย่างยั่งยืน
ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าบนโลกเป็นโรงไฟฟ้า พลังความร้อนชนิดหนึ่ง โดยใช้ความร้อนทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้วผลิตไฟฟ้าออกมา ถือเป็นการใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ซึ่งต่างจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดในแกนกลางของดวงดาว ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน เกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม พลูโตเนียม แตกตัวเป็นนิวเคลียสที่เบากว่าแล้วปล่อยพลังงานออกมา ส่วนปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดจากการหลอมนิวเคลียสของธาตุเบา เช่น นิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน จนได้นิวเคลียสของธาตุที่หนักขึ้นและปล่อยพลังงานออกมา เมื่อนิวเคลียสก่อตัวขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมวลทั้งหมดของนิวเคลียสที่เกิดหลังปฏิกิริยาจะน้อยกว่ามวลทั้งหมดที่เกิดก่อนปฏิกิริยา แสดงว่ามีมวลส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นพลังงานตามสมการของไอสไตน์ E=mc กำลัง 2
ปัจจุบัน ได้มีโครงการวิจัยที่กำลังดำเนินการในเรื่องฟิวชันนี้อยู่หลายแห่งทั่วโลก โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะนำพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า การควบคุมกระบวนการฟิวชันบนโลก มีความแตกต่างจากปฏิกิริยาฟิวชันที่เกิดขึ้นที่ดวงดาว โดยการเลือกใช้อะตอมไฮโดรเจน ที่มีน้ำหนักมากกว่าไฮโดรเจนปกติ คือ ดิวทีเรียม และตริเตียม ซึ่งโอกาสเกิดปฏิกิริยาได้มากกว่า เมื่อทำให้นิวเคลียสของ ดิวทีเรียม กับ ตริเตียม หลอมรวมกันจะได้ฮีเลียม (He) นิวตรอน(n) และพลังงานออกมา อนุภาคที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิวชันมีความเสถียรมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันที่มีการปล่อยกัมมันตรังสีออกมา
จะเห็นได้ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันดูเหมือนจะมีข้อดีมากกว่าปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิชชันของนิวเคลียสที่หนัก คือ นิวเคลียร์ฟิวชันให้พลังงานต่อมวลมากและหาเชื้อเพลิงได้ง่ายกว่านิวเคลียร์ฟิชชัน ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียมยิ่งเวลาผ่านไปนานก็ยิ่งหายากเพราะมีการสลายตัวไปตามธรรมชาติอีก ทั้งโอกาสที่จะเกิดการสังเคราะห์ธาตุหนักๆ (ในดวงดาว) ยิ่งเกิดขึ้นยากทำให้ในเอกภพนี้มีจำนวนธาตุหนักน้อยกว่าธาตุเบา แต่ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ ต้องมีอุณหภูมิสูงมากพอ (ประมาณ 15 ล้านเคลวิน) และความหนาแน่นของสสารที่เป็นเชื้อเพลิงสูงมากเงื่อนไขนี้สามารถเกิดขึ้นได้ ในระเบิดไฮโดรเจน แต่ไม่สามารถควบคุมได้ ในการควบคุมพลังงานของปฏิกิริยาฟิวชัน นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรต้องหาวิธีที่จะควบคุมพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงมากนี้ให้ได้ก่อน ถือเป็นงานท้าทายความสามารถทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมในการที่จะทำความร้อน ให้พลาสมามีอุณหภูมิสูงมากๆ รวมทั้งการหาวิธีบีบลำพลาสมาให้มีความหนาแน่นมากพอที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิวชันได้อย่างต่อเนื่อง ถ้าประสบความสำเร็จโลกเราจะมีโอกาสเกิดโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันใช้ กันในอนาคต
 
4 สิงหาคม 2556 , 13:14 น. , อ่าน 1244  

 ข่าวโดย   กนกรัตน์ ปัญญา สวท. เชียงใหม่