เปิดตัว “เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์” ฟิวชัน จากการบ้านเด็กม.ปลายอังกฤษ โหดเกิ๊น !

เซซาเร เมนจารินี (Cesare Mencarini) นักเรียนระดับ เอเลเวล (A-Level เทียบเท่าระดับมัธยมศึกษาปีที่ 5 - 6) ของโรงเรียนวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ ซิกต์ ฟอร์ม (Cardiff Sixth Form College) ในเมืองเคมบริดจ์ (Cambridge) ของอังกฤษ สร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear fusion reactor) ภายในโรงเรียนได้สำเร็จ

โครงการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันของเด็ก ม.ปลาย อังกฤษ

เซซาเร เมนจารินี (Cesare Mencarini)  ได้เสนอการทำเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ตามหลักสูตรการศึกษาอังกฤษที่เปิดให้ผู้เรียนเสนอโครงการเพื่อศึกษาด้วยตนเองได้ (EPQ - Extended Project Qualification) โดยใช้เวลากว่า 18 เดือน ในการออกแบบ ทดลอง สร้างและประกอบ ก่อนเสร็จสิ้นในเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ด้วยงบประมาณจากโรงเรียน จำนวน 5,000 ปอนด์ หรือประมาณ 224,000 บาท 

เตาปฏิกรณ์ดังกล่าวมีชื่อเต็มว่า IEC (Inertial Electrostatic Confinement Fusor) หรือเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่ใช้การกระตุ้นระดับพลังงานด้วยกระแสไฟฟ้าแรงสูง แทนการสร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งเขาเลือกวิธีนี้ในการศึกษาวิจัยเพราะว่ามีต้นทุนที่ต่ำกว่าการใช้สนามแม่เหล็กสร้างนิวเคลียร์ฟิวชันขึ้นมา

ทั้งนี้ การสร้างเตาปฏิกรณ์แบบ ไออีซี ฟิวเซอร์ (IEC Fusor) ไม่ได้เป็นเรื่องใหม่ แต่นับเป็นครั้งแรกอย่างเป็นทางการ ที่การสร้างเกิดข้ึนภายในโรงเรียน โดยตัวนักเรียนคนนี้ เป็นผู้ออกแบบระบบพลังงาน แผงวงจร ไปจนถึงขึ้นรูปชิ้นส่วนด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และจัดซื้ออุปกรณ์สำหรับเตาหลอมมือ 2 ผ่าน อีเบย์ (eBay) เว็บประมูลสินค้ามือสองชื่อดัง 

นอกจากนี้ Mencarini ยังทำเองในทุกขั้นตอนไม่เว้นแม้แต่การเขียนโปรแกรม ออกแบบหน้าตาโปรแกรม (User Interface) และเดินแผงวงจรด้วย ราสเบอรีพาย (Raspberry Pi) ที่เป็นแผงวงจรสำเร็จรูปด้วยตัวเองทั้งหมด ซึ่งสามารถสร้าง IEC ที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้า (Voltage) ที่ 30 กิโลโวลต์ (kV) ขนาดกระแส 2 มิลลิแอมป์ (mA) ที่ยังอยู่ในระดับปลอดภัยสำหรับการใช้งานภายในโรงเรียน และได้นำไปจัดแสดงในนิทรรศการวิทยาศาสตร์ในเมืองเคมบริดจ์ด้วย

มากกว่าเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน คือโอกาสจากระบบการศึกษาที่ดี

ทั้งนี้ ความสำเร็จดังกล่าว ได้รับการสนับสนุนและเชื่อมั่นในศักยภาพของ Mencarini ซึ่งเริ่มจากกลุ่มผู้บริหารโรงเรียนที่ให้งบประมาณเป็นต้นทุนการผลิตกว่า 2 แสนบาท ซึ่งถึงแม้งบดังกล่าวจะเป็นเพียงร้อยละ 25 ของต้นทุนคาดการณ์ที่ Mencarini ประเมินไว้ แต่ก็เพียงพอสำหรับให้ Mencarini เริ่มดำเนินการและปรับแผนให้เหมาะสมกับงบประมาณที่มี และสามารถดำเนินการได้สำเร็จด้วยต้นทุนทั้งหมดอยู่ 4,946.99 ปอนด์ หรือประมาณ 222,000 บาท ซึ่งเหลือจากงบที่ตั้งไว้อีก 2,000 บาท 

และโรงเรียนเองยังแบกรับความเสี่ยงหากเกิดการรั่วไหลของกัมมันตภาพรังสี หาก Mencarini ทำไม่สำเร็จด้วยเช่นกัน แต่ทางโรงเรียนเล็งเห็นถึงความตั้งใจของ Mencarini ที่มีแผนการรับมือความเสี่ยงอย่างละเอียดและชัดเจน และมีการปรึกษาร่วมกับทีมบุคลากร และผู้เชี่ยวชาญอย่างเข้มงวด ทำให้ได้รับการสนับสนุน จนประสบความสำเร็จในท้ายที่สุด

ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการเรียนรู้ด้วยตัวเองที่เรียกว่า EPQ (Extended Project Qualification) ซึ่งหลักสูตรการศึกษาของอังกฤษสร้างขึ้น เพื่อเปิดโอกาสให้นักเรียนที่มีศักยภาพสามารถสร้างสรรค์ วิจัย และประดิษฐ์สิ่งใดก็ได้ ภายใต้พื้นฐานความเห็นชอบของที่ปรึกษา โรงเรียน หากมีแผนการดำเนินงานที่ชัดเจน ซึ่งสามารถใช้เป็นทางเลือกในการจบหลักสูตรการศึกษาแทนการเรียนวิชาภาคปกติได้ โดยคิดเป็นร้อยละ 50 ของหน่วยกิตทั้งหมด

สำหรับผลงานดังกล่าว ทางผู้สร้างได้มีการเผยแพร่ขั้นตอนวิธีการทำงาน รวมถึงรายงานฉบับสมบูรณ์ บน ลิงก์อิน (LinkedIn) แพลตฟอร์มโซเชียลด้านการทำงานชื่อดังเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ข้อมูล Interesting Engineering, Wikipedia

ภาพ Cesare Mencarini (LinkedIn)