อีกก้าวหนึ่งของความสำเร็จในการสร้างดวงอาทิตย์เทียม โดย ดร.ไพจิตร วิบูลย์ธนสาร

ขณะที่คนบ้านเรากังวลใจกับการออกนอกบ้านในวันเกิดจันทรุปราคาเมื่อสิ้นเดือนพฤษภาคม ที่ผ่านมา แต่จีนกลับเดินหน้าโครงการสู่อวกาศ นวัตกรรมพลังงานสะอาด และที่เกี่ยวข้องสารพัด ... 

หนึ่งในนั้นได้แก่ โครงการสร้าง “ดวงอาทิตย์เทียม” (Artificial Sun) ซึ่งในการทดลองครั้งล่าสุดเมื่อเช้าวันศุกร์ที่ 28 พฤษภาคม ที่ผ่านมา จีนได้ประสบความสำเร็จในอีกระดับหนึ่ง โดยทำให้เกิดอุณหภูมิพลาสมา (Plasma Temperature) สูงถึง 120 ล้านองศาเซลเซียส เป็นเวลานาน 101วินาที 

เท่านั้นไม่พอ การทดสอบยังเพิ่มอุณหภูมิขึ้นไปสูงถึง 160 ล้านองศาเซลเซียส เป็นเวลานาน 20 วินาทีมากกว่าอุณหภูมิแกนกลางของดวงอาทิตย์ถึง 7 เท่าตัว ซึ่งเป็นการทำสถิติใหม่ของโลก

กง เซียนจู่ (Gong Xianzu) นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันฟิสิกส์พลาสมาภายใต้สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีนซึ่งเป็นหัวหน้าโครงการเปิดเผยถึงความสำเร็จในการทดลองเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่น (Fusion) หรือการรวมตัวของอะตอม ณ ศุนย์ทดสอบของโครงการมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า “Experimental Advanced Superconducting Tokamak” ที่เมืองเหอเฝย (Hefei) เมืองเอกของมณฑลอันฮุย (Anhui) ด้านซีกตะวันออกของจีน

หลังผ่านการทดสอบในระยะแรกเมื่อปีก่อนที่ระดับอุณหภูมิพลาสมา 100 ล้านองศาเซลเซียส เป็นเวลานาน 20 วินาที ทีมงานในโครงการดวงอาทิตย์เทียม ณ เหอเฝยซึ่งประกอบด้วยทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรวม300 คน ก็เดินหน้าเตรียมการยกระดับการทดลองทันที 

ผลการทดสอบที่ระดับอุณหภูมิที่สูงขึ้นเกือบเท่าตัว และยาวนานกว่าเดิมถึง 5 เท่า ถือเป็นความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ด้านฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์ของจีน ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำคัญต่อการสร้างเตาปฏิกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ของจีนในอนาคต 

เป้าหมายที่สุดของ EAST ก็มุ่งหวังที่จะสร้างเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่น ที่มีปฏิกริยาลูกโซ่เหมือนพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดวงอาทิตย์ โดยใช้ไฮโดรเจนหนัก (Deuterium) ที่มีอยู่อย่างดาษดื่นในท้องทะเลมาเป็นสารตั้งต้นในการสร้างพลังงานสะอาดในครั้งนี้

โดยประมาณว่า เมื่อนำเอาไฮโดรเจนหนักปริมาณ 1 ลิตรของน้ำทะเลเข้าสู่กระบวนการดังกล่าวจะทำให้ได้พลังงานสูงเทียบเท่าแก๊ซโซลีนจำนวนถึง 300 ลิตร

ปัจจุบัน การผลิตพลังงานของจีนยังใช้แหล่งพลังงานฟอสซิล โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ โดยอาศัยปฏิกิริยาฟิชชั่น(Fission) หรือการแยกตัวของสสาร ซึ่งเผชิญกับความท้าทายสำคัญที่ทรัพยากรธรรมชาติที่อาจหมดลง และทำลายสิ่งแวดล้อมในระยะยาว 

ด้วยเหตุนี้ เราจึงเห็นรัฐบาลจีนภายใต้การนำของ สี จิ้นผิงให้ความสำคัญกับเรื่องพลังงานสะอาด โดยได้กำหนดวิสัยทัศน์ที่จะยกระดับสถานะ “ความเป็นกลางของคาร์บอน” ภายในปี 2060 

เราจึงเห็นโครงการพลังงานสีเขียวมากมายผุดขึ้นในจีน และพลังงานฟิวชั่นถือเป็นที่สุดแห่งพลังงานเป้าหมายที่จะช่วยให้จีนบรรลุเป้าหมายดังกล่าว

อนึ่ง โครงการ EAST นี้ถูกริเริ่มดำเนินการนับแต่ปี 2006 และมีการขยายโครงการไปสร้างดวงอาทิตย์เทียมอีกแห่งหนึ่งที่เมืองเฉิงตู (Chengdu) เมืองเอกของมณฑลเสฉวน (Sichuan) ซึ่งการทดสอบเมื่อปลายปีที่ผ่านมาก็ประสบความสำเร็จสร้างความร้อนที่ระดับอุณหภูมิพลาสมา 150 ล้านเซลเซียส เป็นเวลานาน 10 วินาที

ปัจจุบัน ศูนย์พัฒนาดวงอาทิตย์เทียมทั้งสองแห่งดังกล่าวถูกใช้เป็นศูนย์ทดลองด้านพลังงานฟิวชั่นชั้นนำของนักวิทยาศาสตร์จีนและนานาชาติ 

ขณะเดียวกัน หลายประเทศ/ภูมิภาคอาทิ สหรัฐฯ ยุโรป รัสเซีย และเกาหลีใต้ ก็อยู่ระหว่างการพัฒนาโครงการดวงอาทิตย์เทียมที่มุ่งหวังผลิตปฏิกริยาลูกโซ่ในระดับความร้อนที่พื้นผิวดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ที่ราว 15 ล้านองศาเซลเซียส

นอกจากนี้ โครงการดวงอาทิตย์เทียมภายใต้ชื่อ “International Thermonuclear Experimental Reactor” ซึ่งอยู่บนความร่วมมือนานาชาติ 35 ประเทศก็อยู่ระหว่างการพัฒนาอีกแห่งหนึ่งทางตอนใต้ของฝรั่งเศสซึ่งจีนก็เข้าร่วมโครงการนี้นับแต่ปี 2003

อย่างไรก็ดี แม้ว่าโครงการITER นี้ได้รับการสนับสนุนทางการเงินผู้เชี่ยวชาญ และทรัพยากรอื่นจากประเทศที่เข้าร่วมโครงการแต่ดูเหมือนโครงการนี้จะล่าช้าหรือไม่ราบรื่นมากนัก สถานะปัจจุบันของโครงการตั้งเป้าที่จะติดตั้งอุปกรณ์หลักและเริ่มการทดสอบได้อย่างเร็วในปี 2025

โครงการเหล่านี้เลือกใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันซึ่งก็ต้องติดตามกันต่อไปว่าโครงการใดที่จะประสบความสำเร็จกับการพัฒนาโครงการสู่ระดับอุณหภูมิที่สูงและยาวนานขึ้นได้บ้าง ซึ่งคาดว่าการพัฒนาโครงการให้มีเสถียรภาพจะต้องใช้เวลาอีกระยะหนึ่ง

พลังงานสะอาดราคาถูกที่ไม่สิ้นสุดดูจะไม่ใช่ฝันที่ไกลเกินจริงอีกต่อไปแล้ว ...