ก้าวสำคัญของพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน Norm เครื่องปฏิกรณ์ที่มีขนาดเล็กลง และใช้งานง่ายขึ้น
เทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันกำลังก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ เมื่อบริษัท TAE Technologies ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบที่ไม่ต้องพึ่งพาขดลวดแม่เหล็กขนาดใหญ่ หรือระบบซับซ้อนแบบเดิมอีกต่อไป
ความก้าวหน้านี้อาจเป็นจุดเปลี่ยนที่ทำให้โรงไฟฟ้าฟิวชันสามารถสร้างได้ง่ายขึ้น ราคาถูกลง และพร้อมใช้งานในเชิงพาณิชย์ในอนาคตอันใกล้
หากย้อนไปนับตั้งแต่ปี 1945 แนวคิดของพลังงานฟิวชันถูกมองว่า “ใกล้จะเป็นจริงในอีก 25 ปีข้างหน้า” อย่างต่อเนื่องโดยไม่เกิดผลลัพธ์ชัดเจน อย่างไรก็ตาม แนวโน้มล่าสุดเริ่มส่งสัญญาณว่าการผลิตพลังงานจากฟิวชันอาจเกิดขึ้นจริงในช่วงทศวรรษหน้า
หนึ่งในอุปสรรคสำคัญตลอดหลายสิบปีคือขนาดและความซับซ้อนของเครื่องปฏิกรณ์โทคาแมก (Tokamak) ซึ่งมีโครงสร้างแม่เหล็กยักษ์เพื่อกักเก็บพลาสมาให้มีแรงดันและอุณหภูมิสูงใกล้เคียงดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นจุดที่ทำให้นิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นได้
โดยเครื่องโทคาแมกแบบดั้งเดิมมีขนาดมหึมา เช่น ITER ซึ่งเป็นเครื่องต้นแบบที่ใหญ่ที่สุดมีน้ำหนักกว่า 23,000 ตัน กินงบประมาณและเวลานานเกินคาด จนหลายฝ่ายตั้งคำถามถึงความคุ้มค่า
บริษัท TAE Technologies จึงเสนอทางเลือกใหม่ด้วยการใช้เทคนิคที่เรียกว่า Field-Reversed Configuration หรือ FRC ซึ่งแทนที่การใช้สนามแม่เหล็กรูปวงแหวนด้วยสนามแม่เหล็กเชิงเส้น พลาสมาจะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองโดยอาศัยการเร่งไอออนพลังงานสูงแล้วทำให้มีประจุเป็นกลาง ก่อนฉีดเข้าสู่พลาสมาในรูปของลำแสง ซึ่งเมื่อชนกันจะทำให้เกิดพลังงานความร้อนและสร้างกระแสไฟฟ้าภายในพลาสมา
การออกแบบด้วยเทคนิค FRC นี้ช่วยลดความจำเป็นของขดลวดแม่เหล็กขนาดใหญ่ สนามแม่เหล็กสามารถควบคุมและปรับค่าตามเวลาจริงได้ ทำให้เครื่องปฏิกรณ์มีโครงสร้างเรียบง่ายแต่ทรงพลัง โดย TAE ระบุว่า เครื่องปฏิกรณ์ FRC สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าระบบโทคาแมกถึง 100 เท่า เมื่อเปรียบเทียบจากปริมาตรพลาสมาและความเข้มสนามแม่เหล็กเท่ากัน ทั้งยังสามารถสร้างและเดินระบบโดยใช้ต้นทุนถูกกว่าถึงครึ่งหนึ่ง
โดยบริษัท TAE Technologies เลือกใช้เชื้อเพลิงฟิวชันแบบไฮโดรเจน-โบรอน (p + ¹¹B) ซึ่งให้ปฏิกิริยาที่ปราศจากนิวตรอน โดยจะได้พลังงานจากอนุภาคแอลฟาสามตัว แทนที่จะปล่อยนิวตรอนที่ทำลายวัสดุภายในเครื่อง ปฏิกิริยานี้ปลอดภัยกว่า โครงสร้างเครื่องเสื่อมช้ากว่า และต้องการระบบป้องกันรังสีน้อยลง ขณะเดียวกัน โบรอน-11 ก็มีอยู่มากในธรรมชาติและไม่เป็นสารกัมมันตรังสี
Norm compared with predecessor NormanTAE TEchnologies
บริษัทตั้งชื่อเครื่องต้นแบบรุ่นใหม่ว่า “Norm” มีขนาดเล็กกว่า “Norman” รุ่นก่อนหน้าอย่างชัดเจน โดยวิศวกรสามารถติดตั้งหลอดควอตซ์ที่ปลายทั้งสองด้านเพื่อฉีดพลาสมาความเร็วเหนือเสียงเข้าชนกัน ทำให้สร้างสนามแม่เหล็กภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อมูลจากการทดลองด้วย Norm จะถูกใช้ในการพัฒนาเครื่องต้นแบบรุ่นถัดไปที่มีชื่อว่า “Copernicus” จะนำไปสู่ต้นแบบเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ที่ชื่อว่า “Da Vinci” ซึ่งคาดว่าจะเริ่มใช้งานได้ภายในทศวรรษนี้ โดยบริษัทยังไม่เปิดเผยกำหนดการวางจำหน่ายและราคาอย่างเป็นทางการ
มิเคิล ไบน์เดอร์เบาเออร์ (Michl Binderbauer) ซีอีโอของ TAE กล่าวยืนยันว่า “การดำเนินการสำเร็จของ Norm ถือเป็นการลดความเสี่ยงของโครงการ Copernicus อย่างมาก และถือเป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญต่อการวิจัยฟิวชันในเชิงพาณิชย์ของ TAE ซึ่งจะนำไปสู่แหล่งพลังงานที่สะอาด ปลอดภัย และไร้ขีดจำกัดสำหรับคนรุ่นต่อไป”