สู่ยุคใหม่แห่งพลังงานนิวเคลียร์ เมื่ออังกฤษเร่งสร้างเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่น

ปัจจุบันนิวเคลียร์เป็นหัวข้อที่ได้รับการพูดถึงไม่เว้นแต่ละวัน ทั้งในฐานะของอาวุธร้ายแรงที่อาจทำให้อารยธรรมมนุษย์ล่มสลาย, ภัยอันตรายที่สั่นคลอนความมั่นคงผืนทวีป, จุดยุทธศาสตร์สำคัญในการรบ หรือแม้แต่ทางออกแก่ปัญหาวิกฤติพลังงานที่ทวีความร้ายแรงในปัจจุบัน หนึ่งในนั้นคือกระแสการผลักดันการใช้พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น

 

          อันที่จริงแนวคิดนี้ก็เป็นที่พูดถึงมาสักพักเมื่อราคาพลังงานทยอยปรับตัวสูงขึ้น การมองหาทางเลือกพลังงานรูปแบบอื่นจากน้ำมันและก๊าซธรรมชาติจึงทวีความสำคัญ ยิ่งปัจจุบันแนวโน้มยานยนต์โลกกำลังไปในทาง EV การผลิตพลังงานจึงยิ่งทวีความสำคัญเพราะปริมาณการใช้มีแต่จะเพิ่มขึ้น

 

          แต่คงต้องอธิบายกันก่อนว่า เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น แตกต่างจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบเดิมเช่นไร?

เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น อานุภาพเทียบเท่าดวงอาทิตย์

 

          หลายท่านคงทราบดีว่าพลังงานนิวเคลียร์ไม่ใช่ของใหม่ การผลิตพลังงานแนวทางนี้ได้รับการใช้งานยาวนานกว่า 70 ปี มีการใช้งานแพร่หลายทั่วไปในหลายประเทศทั่วทุกมุมโลก บางแห่งยังคงถูกใช้เป็นพลังงานหลักในการขับเคลื่อน หลายท่านจึงอาจสงสัยว่า การสร้างเตาปฏิกรณ์นี้เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นตรงไหน?

 

          ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจก่อนว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วโลก อาศัยการผลิตพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน อาศัยการเกิดพลังงานของนิวเคลียสธาตุหนักแตกตัวออกในขนาดเล็กลง โดยอาศัยการยิงนิวเคลียสขนาดเล็กเข้าไปกระทบเพื่อให้เกิดการแตกตัว พลังงานในส่วนนี้เองที่ถูกนำมาใช้งานในการผลิตพลังงานในปัจจุบัน

 

          ดังที่เราทราบกันดีว่าเมื่อมีการนำธาตุหนักส่วนนี้มาสร้างเป็นพลังงานด้วยต้นทุนต่ำ สิ่งที่หลงเหลือคือนิวเคลียสขนาดเล็กจากการแตกตัวของธาตุหนักทั้งหลาย หรือที่เรารู้จักกันในชื่อ กากกัมมันตรังสี หนึ่งในวัตถุอันตรายความเป็นพิษสูงที่จำเป็นต้องใช้วิธีการเฉพาะในการกำจัด เป็นหนึ่งในสาเหตุให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ถูกต่อต้อนจนปัจจุบัน

 

          ในขณะที่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นแตกต่างออกไป ขั้นตอนการสร้างพลังงานี้เกิดจากการควบรวมอะตอมธาตุเบา 2 ธาตุให้กลายเป็นเนื้อเดียว ท่ามกลางอุณหภูมิสูง 100 ล้างองศาเซลเซียส ผลลัพธ์คือการหลอมรวมเป็นธาตุหนักและคายพลังมหาศาลออกมา ในปริมาณมากกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบเก่าชนิดเทียบกันไม่ได้

 

          กระบวนการนี้เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นทั่วไปในระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์เองก็มีกลไกการสร้างพลังงานแสงและความร้อนรูปแบบนี้ อีกทั้งการปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นยังมีต้นกำเนิดจากธาตุเบาประเภท ไฮโดรเจน หรือ ฮีเลียม ซึ่งถือเป็นทรัพยากรที่หาได้ทั่วไปและไม่ก่อมลพิษ จึงถือเป็นหัวเรือหลักที่หลายประเทศต่างพยายามจะมุ่งไป

เมื่ออังกฤษผลักดันสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นให้ใช้งานจริง

 

          โครงการนี้ได้รับการเปิดเผยจากรัฐบาลของประเทศอังกฤษ ในการผลักดันสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น ในโครงการ Spherical Tokamak for Energy Production(STEP) คาดว่าจะใช้งบประมาณราว 10,000 ล้านปอนด์(421,000 ล้านบาท) ตั้งเป้าว่าจะสามารถเปิดเครื่องใช้งานได้ในปี 2040

 

          โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี้จะถูกจัดตั้งในพื้นที่ของโรงไฟฟ้าถ่านหินเดิมที่ทยอยระงับการใช้งาน นอกจากเป็นทางออกในปัญหาด้านพลังงานของประเทศแล้ว คาดว่าตลอดระยะเวลาก่อสร้างและดำเนินการ จะเกิดอัตราการจ้างงานหลายพันตำแหน่ง ซึ่งช่วยกระตุ้นเศรษฐกิจได้อีกทาง

 

          ในทางทฤษฎีคาดว่าปริมาณพลังงานที่ผลิตได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นนี้ มีมากกว่า 4 ล้านเท่าของอัตราการสร้างพลังงานจากถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติรวมกัน อีกทั้งยังเป็นพลังงานสะอาดที่ไม่ปล่อยคาร์บอน และไม่ทิ้งกากกัมมันตรังสีไว้แบบเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์เดิม จึงไม่น่าแปลกที่หลายประเทศเริ่มให้ความสนใจพัฒนาอย่างจริงจัง

 

          ถือเป็นการเคลื่อนไหวครั้งสำคัญของอังกฤษในการผลักดันเทคโนโลยีพลังงาน ในฐานะชาติแรกที่ทำการคิดค้นเตาปฏิกรณ์ฟิชชันขึ้นมาใช้ในโรงไฟฟ้า ครั้งนี้ถือเป็นอีกก้าวสำคัญในการพัฒนาและใช้พลังงานนิวเคลียร์ ที่หากประสบความสำเร็จ จะถือเป็นการเปลี่ยนแปลงตลาดพลังงานและเชื้อเพลิงทั่วโลกโดยสิ้นเชิง

 

 

          ข้อจำกัดในปัจจุบันที่ทำให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นยังไม่สามารถเกิดได้

 

          แนวคิดในการใช้นิวเคลียร์ฟิวชั่นสร้างพลังงานไม่ได้เกิดแค่เพียงในอังกฤษ หลายประเทศต่างพัฒนาเทคโนโลยีนี้ เช่น เตาปฏิกรณ์ HL-2M Tokamak ในจีน, เตาปฏิกรณ์ Wendelstein 7-X ในเยอรมนี จนถึงการยิงเลเซอร์เพื่อทดสอบจุดชนวนนิวเคลียร์ฟิวชั่นในสหรัฐฯ เป็นต้น

 

          เห็นได้ชัดว่านอกจากอังกฤษหลายประเทศก็เริ่มทยอยมีการทดสอบโครงการนี้เช่นกัน แม้อังกฤษจะเป็นที่แรกในการนำเทคโนโลยีนี้มาผลักดันประเทศ แต่เหตุใดจึงไม่มีชาติใดคิดพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชั่นให้สามารถใช้งานจริง?

 

          เหตุผลคือการพัฒนาเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นไม่ใช่เรื่องง่าย กระบวนการเกิดนิวเคลียร์ฟิวชั่นจะเกิดขึ้นได้ต้องหลอมรวมธาตุเบาเข้าหากันให้ได้ ในขั้นตอนนี้จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิสูงหลัก 100 ล้านองศาเซลเซียส แม้โรงไฟฟ้า STEP จะนำเอาสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามาช่วย แต่ก็ไม่อาจแน่ใจได้ว่าจะสามารถสร้างวัสดุที่ทนรับพลังงานการเกิดในปฏิกิริยานี้ได้หรือไม่

 

          แน่นอนว่าโรงไฟฟ้า STEP อาจไม่มีกากกัมมันตรังสีออกมาให้กังวลใจ จึงไม่จำเป็นต้องกังวลว่าเหตุการณ์ที่เชอโนบิล ในปี 1986 และ ฟุกุชิมะ ในปี 2011 จะเกิดซ้ำ แต่ขณะเดียวกันหากการทำงานของเตาปฏิกรณ์สักตัวเกิดผิดพลาด เป็นไปได้ว่าอาจไม่เหลือมนุษยชาติให้กังวลปัญหานับจากนั้นอีก

 

          ความกังวลนี้ไม่ใช่เรื่องเลื่อนลอยเมื่อประเมินจากข้อมูลการทดลองนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่ผ่านมา การจำลองดวงอาทิตย์เทียมในจีนสามารถสร้างอุณหภูมิสูงถึง 160 ล้านองศาเซลเซียส การเดินเครื่อง 10 วินาที สร้างพลังงานได้กว่า 100 เมกะวัตถ์ มากพอหล่อเลี้ยงเมืองขนาดเล็กในพริบตา คำถามคือถ้าปฏิกิริยานี้เกิดผิดพลาด นำไปสู่การระเบิดขึ้นมาจะเกิดผลลัพธ์เช่นไร?

 

          นี่เป็นคำถามที่เราไม่ได้ต้องการคำตอบ แต่จำเป็นต้องหาทางป้องกันทุกวิถีทางเพื่อไม่ให้มันเกิดขึ้น

 

 

          อย่างไรก็ตามแผนพัฒนาและโครงการ STEM คือก้าวแรก จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาและศึกษาเพิ่มเติมว่าจะเป็นอย่างไรต่อไป ไม่แน่ว่าเมื่อได้รับการพัฒนาจนสามารถใช้งานได้ปลอดภัย ในอนาคตเราอาจไม่ต้องกังวลเรื่องพลังงานอีกเลยก็เป็นได้

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.nst.or.th/article/article493/article49302.html

 

          http://www.lesa.biz/astronomy/star/nuclear-fusion

 

          https://www.nst.or.th/article/article492/article49201.html

 

          http://www.digitalschool.club/digitalschool/science1_2_2/science21_1/more/page10.php

 

          https://www.posttoday.com/environment/1267

 

          https://www.gov.uk/government/news/site-of-uks-first-fusion-energy-plant-selected