เมื่อต้นปีที่ผ่านมา จุดเล็กๆ ในจีนที่ร้อนอบอ้าวขนาดนี้ ดวงอาทิตย์คงจะจ้องมองโลกด้วยความอิจฉาอย่างยิ่ง
นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศในสัปดาห์นี้ว่าในที่สุดเครื่องปฏิกรณ์ตัวนำยิ่งยวดขั้นสูงแบบทดลอง Tokamak (EAST) ในเมืองเหอเฟย์ก็มีอุณหภูมิทะลุ 100 ล้านองศาเซลเซียสได้สำเร็จในที่สุด ซึ่งสร้างสถิติใหม่ในด้านเทคโนโลยีฟิวชัน และนำเราเข้าใกล้ยุคใหม่แห่งพลังงาน
การเก็บเกี่ยวพลังงานจำนวนมหาศาลที่ปล่อยออกมาจากการหลอมรวมของอะตอมไม่ใช่เรื่องง่าย ในการที่จะเหวี่ยงอนุภาคเหล่านี้เข้าด้วยกันด้วยแรงที่เพียงพอ คุณจะต้องบีบมันแรง ๆ หรือกระแทกพวกมันเข้าด้วยกันด้วยการกระทืบที่รุนแรง
และสถาบันวิทยาศาสตร์กายภาพเหอเฟย และ Chinese Academy of Sciences ได้แสดงให้เห็นว่าวิกฤตนี้เกิดขึ้นได้
ลึกลงไปในดวงอาทิตย์ ไฮโดรเจนจะหลอมรวมเข้าด้วยกันที่อุณหภูมิประมาณ15 ล้านองศาเซลเซียส(27 ล้านองศาฟาเรนไฮต์) นั่นก็คือการผลักแรงโน้มถ่วงที่เข้มข้นเข้ามา
หากเราต้องการบรรลุเป้าหมายดังกล่าวบนโลก เราจำเป็นต้องมีเตาอบที่ร้อนกว่านี้มาก นั่นคือร้อนขึ้นเกือบเจ็ดเท่ากว่าภายในของดวงอาทิตย์ จากนั้นเราก็ต้องเก็บซุปไฮโดรเจนร้อนๆ ไว้นานพอที่จะทำให้มันคุ้มค่าต่อการผลิตพลังงาน
หากเราสามารถบรรลุเป้าหมายนั้นได้ ผลตอบแทนก็จะมหาศาล ต่างจากนิวเคลียร์ฟิชชัน– โดยที่พลังงานส่วนเกินมาจากการสลายตัวของอะตอมขนาดใหญ่ให้กลายเป็นองค์ประกอบที่เล็กลง –นิวเคลียร์ฟิวชันไม่ส่งผลให้มีกากกัมมันตรังสีมากเท่ากับที่ใดเลย ในความเป็นจริง ผลลัพธ์สุดท้ายของการบีบไอโซโทปของไฮโดรเจนเข้าด้วยกันส่วนใหญ่เป็นฮีเลียม
นักวิจัยทั่วโลกกำลังทดลองเทคโนโลยีรูปแบบต่างๆ ที่อาจสร้างความร้อนเพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งทำให้ EAST เป็นเพียงหนึ่งในหลายๆ โรงงานที่ทดสอบขีดจำกัดของเทคโนโลยี
แนวทางที่มีแนวโน้มดีกว่าบางวิธีจะฉีดพลาสมาเข้าไปในโดนัทโลหะขนาดยักษ์ โดยยึดเมฆของอนุภาคที่มีประจุไว้กับสนามแม่เหล็ก สิ่งนี้ช่วยให้อะตอมได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่อง แต่ต้องใช้ฟิสิกส์ที่ชาญฉลาดเพื่อรักษาวงแหวนของพลาสมาให้อยู่กับที่
ดาราดังเช่นของเยอรมนีเวนเดลสไตน์ 7-Xให้ยึดวงแหวนพลาสมาให้อยู่กับที่โดยใช้แถบแม่เหล็ก พวกมันให้การควบคุมที่เหนือกว่า แต่กลับต้องดิ้นรนเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่สูงขึ้นเหล่านั้น
เมื่อต้นปีที่ผ่านมาW7-X สามารถทำความร้อนฮีเลียมได้สูงถึง 40 ล้านองศาเซลเซียส มันเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่จากความพยายามครั้งก่อน แต่ยังต่ำกว่าอุณหภูมิ 100 ล้านองศาบวกที่เราต้องใช้สำหรับการเริ่มต้นกระบวนการฟิวชันที่สำคัญทั้งหมด
Tokamak เช่นเดียวกับเครื่องปฏิกรณ์ EAST ของจีนใช้สนามแม่เหล็กที่เกิดจากพลาสมาที่กำลังเคลื่อนที่เองเพื่อรักษาการโยกเยกของมัน ทำให้มีเสถียรภาพน้อยลง แต่ช่วยให้นักฟิสิกส์เพิ่มความร้อนได้
ในปี พ.ศ. 2560 เครื่องปฏิกรณ์เฉลิมฉลองเหตุการณ์สำคัญครั้งสำคัญโดยกักพลาสมาไว้ในที่กักเก็บพลังงานสูงเป็นเวลา 101.2 วินาที
การควบคุมอะตอมร้อนเป็นเวลานานเป็นขั้นตอนสำคัญในการรีดพลาสมาเพื่อให้ได้พลังงาน แต่ตอนนี้พวกเขาต้องเพิ่มอุณหภูมิให้เพียงพอเพื่อให้อะตอมหลอมรวมและปล่อยพลังงานมากกว่าที่กระบวนการใช้ไป
การทำตามขั้นตอนต่างๆ ต้องใช้การทดลองและการปรับแต่งอย่างละเอียด ขั้นตอนของ EAST อาศัยการให้ความร้อนหลายรูปแบบโดยผสมผสานกันอย่างเหมาะสม ทำให้เกิดความหนาแน่นของพลาสมาที่เหมาะสมที่สุด
ผลลัพธ์ที่ได้คือกลุ่มเมฆอนุภาคที่มีประจุซึ่งมีอิเล็กตรอนให้ความร้อนมากกว่า 100 ล้านองศา
เป็นเรื่องน่าดึงดูดใจที่รู้สึกว่าเรากำลังเข้าใกล้แหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันสิ้นสุดอย่างน่ายั่วยวน และทุกเหตุการณ์สำคัญถือเป็นก้าวสำคัญสู่เป้าหมายนั้น
แต่ยังคงมีความท้าทายหลายประการที่ต้องเผชิญ ยกตัวอย่างเช่นการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง
ตามทฤษฎี วัสดุที่ป้อนปฏิกิริยาฟิวชันนั้นมีปริมาณมากกว่าฟอสซิลไฮโดรคาร์บอนและยูเรเนียม มันเป็นไฮโดรเจนเก่าธรรมดา
น่าเศร้าที่ไม่ใช่แค่ไฮโดรเจนชนิดใดๆ ก็ตามที่จะทำได้ในตอนนี้ – ไอโซโทปของมัน 'ไอโซโทป' เป็นที่ต้องการ และไม่พบในเสบียงขนาดใหญ่ อย่างน้อยก็ไม่ใช่บนโลก
ใครๆ ก็คาดเดาได้ว่าเราจะเอาชนะอุปสรรคเหล่านั้นได้อย่างไรหรือเมื่อใด
อย่างไรก็ตาม การได้รับอุณหภูมิที่เหมาะสมนั้นเป็นเรื่องใหญ่ ดังนั้นจึงคุ้มค่าที่จะหวังว่าฟิวชันจะยังคงปรากฏบนขอบฟ้า
นับตั้งแต่ก่อสร้างในปี พ.ศ. 2549เครื่องปฏิกรณ์ EAST ถูกเรียกว่า "ดวงอาทิตย์เทียม" มันไม่ยุติธรรมเลยที่จะบอกว่ามันอาจจะดูน่ายินดีตลอดเวลานี้
ตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่าได้รับตำแหน่งอย่างแท้จริง
