เกาหลีใต้สร้าง "ดวงอาทิตย์เทียม" ร้อนกว่าดวงอาทิตย์จริง 7 เท่า

นับเป็นครั้งแรกที่เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันโทคามัค แอดวานซ์ รีเสิร์ซ (Tokamak Advanced Research หรือ KSTAR) หรือชื่อที่รู้จักในวงการเทคโนโลยีพลังงานว่า ดวงอาทิตย์เทียมของเกาหลีใต้ (Korean Artificial Sun) พัฒนาโดยสถาบัน Korea Institute of Fusion Energy (KFE) ในประเทศเกาหลีใต้ สามารถสร้างอุณหภูมิได้สูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส หรือก็คือร้อนกว่าแกนกลางดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิประมาณ 15 ล้านองศาเซลเซียสประมาณ 7 เท่า และสามารถคงอุณหภูมินี้ไว้ได้นาน 48 วินาที ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นในการทดสอบระหว่างเดือนธันวาคม 2023 - กุมภาพันธ์ 2024 

นอกจากจะสามารถสร้างอุณหภูมิได้มหาศาลแล้ว ยังสามารถอยู่ในโหมดการจำกัดสูง (High Confinement Mode) หรือโหมด H ซึ่งเป็นขั้นที่พลาสมาเสถียร ได้นานกว่า 100 วินาที ความสำเร็จครั้งนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ของ KSTAR เพราะเมื่อในปี 2021 ศักยภาพของ KSTAR สามารถสร้างอุณหภูมิสูงเพียง 1 ล้านองศาเซลเซียส และอยู่ในโหมดการจำกัดสูงได้เป็นเวลา 30 วินาทีเท่านั้น

ด้านสภาวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติของเกาหลี (Korea’s National Research Council of Science & Technology หรือ NST) ชี้ว่าสิ่งสำคัญคือการพัฒนาวิธีที่สามารถรักษาพลาสมาให้อยู่ในความหนาแน่นและอุณหภูมิสูง ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาฟิวชันมีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งสำหรับความก้าวในครั้งนี้ NST ก็ชี้ว่าจุดเปลี่ยนสำคัญคือการที่นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนวัสดุที่เอามาทำไดเวอร์เตอร์ (Diverters) ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน จากแต่ก่อนที่ใช้คาร์บอน เปลี่ยนมาใช้ทังสเตนแทน ซึ่งไดเวอร์เตอร์ทังสเตนช่วยในการขับก๊าซเสียและสิ่งเจือปนออกจากเครื่องขณะที่เครื่องทำงาน ทั้งนี้ทังสเตนเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด ดังนั้นมันจึงสามารถทนความร้อนได้สูงมากด้วย

NST บอกว่า “เมื่อเปรียบเทียบไดเวอร์เตอร์ทังสเตน กับไดเวอร์เตอร์รุ่นก่อนที่ทำจากคาร์บอน พบว่าไดเวอร์เตอร์ทังสเตนมีอุณหภูมิพื้นผิวเพิ่มขึ้นเพียง 25% ภายใต้ภาวะความร้อนที่คล้ายคลึงกัน” หมายถึงหากได้รับความร้อนเท่ากัน ไดเวอร์เตอร์ทังสเตนจะร้อนน้อยกว่าไดเวอร์เตอร์คาร์บอนนั่นเอง

ทั้งนี้ “ฟิวชัน” เป็นการเลียนแบบกระบวนการที่ดวงดาวรวมถึงดวงอาทิตย์ใช้สร้างแสงและความร้อน เป็นการที่นิวเคลียสของอะตอมตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมารวมกันเพื่อสร้างนิวเคลียสใหม่ ซึ่งกระบวนการนี้ปล่อยพลังงานออกมามหาศาลมาก นักวิทยาศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญหวังว่ามนุษย์เราจะสามารถควบคุมกระบวนการนี้ได้ กลายเป็นแหล่งพลังงานสะอาดแบบไร้ขีดจำกัด จนนำไปสู่การผลิตไฟฟ้าแบบไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอน ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานของโลก 

แม้ว่าจะไม่ได้มีรูปร่างหน้าตาและขนาดใหญ่เท่ากับดวงอาทิตย์ แต่ด้วยกระบวนการสร้างพลังงานภายในที่อาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน รวมถึงผลลัพธ์ที่ได้ออกมาได้ความร้อนในระดับเดียวกันกับดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะดวงนี้ เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันนี้จึงเสมอเหมือนเป็นดวงอาทิตย์เทียมนั่งเอง

ดังนั้นผลลัพธ์ในการทดลองของ KSTAR ครั้งนี้ ก็จะถือเป็นข้อมูลล้ำค่าให้โครงการอื่น ๆ นำไปศึกษาและพัฒนาเพิ่มเติม เช่น โครงการเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ ( International Thermonuclear Experimental Reactor หรือ ITER) ซึ่งเป็นโครงการขนาดใหญ่ระดับนานาชาติมูลค่า 2.15 หมื่นล้านดอลลาร์ หรือประมาณ 7.82 แสนล้านบาท โครงการนี้ตั้งอยู่ในประเทศฝรั่งเศส แต่มีหลายประเทศร่วมพัฒนา เช่น เกาหลีใต้ จีน สหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป และรัสเซีย

สำหรับความคืบหน้าของ ITER สื่อด้านพลังงานอย่างรีชาร์จ นิวส์ (Recharge News) คาดว่า ITER จะสามารถเปิดทำงานได้อย่างเต็มรูปแบบภายในปี 2035 ซึ่งไดเวอร์เตอร์ก็จะทำมาจากทังสเตนนี่เอง

ที่มาข้อมูล InterestingEngineering, RechargeNews

ที่มารูปภาพ Eurekalert