เป็นเวลากว่า 60 ปีที่นักวิทยาศาสตร์ใฝ่ฝันถึงแหล่งพลังงานที่สะอาดและไม่สิ้นสุดในรูปของนิวเคลียร์ฟิวชัน- และพวกเขายังคงฝันอยู่
แต่ด้วยความพยายามของสถาบันมักซ์พลังค์สำหรับฟิสิกส์พลาสมา ผู้เชี่ยวชาญหวังว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงในไม่ช้า เมื่อปีที่แล้ว หลังจากใช้เวลาก่อสร้าง 1.1 ล้านชั่วโมง สถาบันก็ได้สร้างเครื่องนิวเคลียร์ฟิวชันที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่เรียกว่าเครื่องสเตลลาเรเตอร์
พวกเขาเรียกเครื่องจักรที่มีความกว้าง 16 เมตร (52 ฟุต) นี้ว่า W7-X และหลังจากการทดสอบนานกว่าหนึ่งปี ในที่สุดวิศวกรก็พร้อมที่จะใช้งานเครื่องจักรมูลค่า 1.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐเป็นครั้งแรก และอาจเกิดขึ้นก่อนสิ้นเดือนนี้ศาสตร์รายงานแล้ว-
ม้าดำของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
เป็นที่รู้จักในชุมชนฟิสิกส์พลาสมาว่าเป็น 'ม้าดำ' ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน เครื่องสร้างดาวฤกษ์นั้นสร้างได้ยากอย่างฉาวโฉ่ วิดีโอด้านล่างสาธิตการสร้าง W7-X ซึ่งใช้เวลา 19 ปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์:
ระหว่างปี 2546 ถึง 2550 ในขณะที่โครงการกำลังสร้างอยู่ ก็ประสบกับความล้มเหลวในการก่อสร้างครั้งใหญ่ ซึ่งรวมถึงผู้ผลิตตามสัญญารายหนึ่งที่เลิกกิจการ ซึ่งเกือบจะยกเลิกความพยายามทั้งหมด
มีการทดลองใช้ตัวสร้างดาวฤกษ์เพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นและยังทำสำเร็จอีกไม่มากด้วยซ้ำ
เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ลูกพี่ลูกน้องที่ได้รับความนิยมมากกว่ากับตัวสร้างดาวที่เรียกว่า tokamak นั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวงกว้าง มีมากกว่าสามโหลtokamaks ที่ใช้งานได้ทั่วโลก และสร้างขึ้นมากกว่า 200 แห่งตลอดประวัติศาสตร์ เครื่องจักรเหล่านี้สร้างได้ง่ายกว่า และในอดีต ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำงานได้ดีกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
แต่ tokamaks มีข้อบกพร่องที่สำคัญซึ่งมีรายงานว่า W7-X ได้รับการยกเว้น โดยบอกว่าเครื่องจักรสัตว์ประหลาดรุ่นล่าสุดของเยอรมนีอาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมได้
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานอย่างไร
แผนผังของโทคามักเฉลี่ย สังเกตว่ามีชั้นน้อยกว่าสเตลลาเรเตอร์และรูปร่างของขดลวดแม่เหล็กก็แตกต่างกัน เครดิต: อัปโหลดโดย Matthias W Hirsch บน Wikipedia
กุญแจสำคัญสู่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ประสบความสำเร็จไม่ว่าชนิดใดก็ตามคือการสร้าง กักขัง และควบคุมหยดของสสารที่มีความร้อนสูงที่เรียกว่าพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียส (180 ล้านองศาฟาเรนไฮต์)
ที่อุณหภูมิที่ลุกโชนเช่นนี้ อิเล็กตรอนจะถูกฉีกออกจากอะตอม ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าไอออน ภายใต้สภาวะสุดขั้วเหล่านี้ แรงผลักซึ่งโดยปกติจะทำให้ไอออนกระเด้งออกจากกันเหมือนกับรถบั๊มจะถูกเอาชนะ
ดังนั้นเมื่อไอออนชนกัน มันจะหลอมรวมเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดพลังงานในกระบวนการ และคุณก็จะมีสิ่งที่เรียกว่านิวเคลียร์ฟิวชัน นี่เป็นกระบวนการที่เติมพลังให้กับดวงอาทิตย์ของเรามาประมาณ 4.5 พันล้านปี และจะดำเนินต่อไปอีกประมาณ 4 พันล้านปี
เมื่อวิศวกรให้ความร้อนก๊าซในเครื่องปฏิกรณ์จนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมแล้ว พวกเขาจะใช้ขดลวดแม่เหล็กที่เย็นจัดเป็นพิเศษเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กอันทรงพลังที่บรรจุและควบคุมพลาสมา
ตัวอย่างเช่น W7-X มีขดลวดแม่เหล็กขนาด 5.4 ตันจำนวน 50 ม้วน ซึ่งแสดงเป็นสีม่วงใน GIF ด้านล่าง พลาสมาบรรจุอยู่ภายในขดลวดสีแดง:
ความแตกต่างระหว่าง tokamaks และ stellarators
เป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่โทคามัคถือเป็นเครื่องจักรที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการควบคุมพลังของดวงอาทิตย์ เนื่องจากโครงสร้างของขดลวดแม่เหล็กประกอบด้วยพลาสมาที่ดีกว่าเครื่องกำเนิดดาวฤกษ์ที่ทำงานอยู่ในปัจจุบัน
แต่มีปัญหาอยู่คือ Tokamaks สามารถควบคุมพลาสมาได้เพียงการระเบิดสั้นๆ ซึ่งกินเวลาไม่เกิน 7 นาที และพลังงานที่จำเป็นในการสร้างพลาสมานั้นมีมากกว่าที่วิศวกรพลังงานได้รับจากการระเบิดเป็นระยะ ๆ
Tokamak จึงใช้พลังงานมากกว่าที่ผลิตได้ ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องการจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งได้รับการขนานนามว่าเป็น"แหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดในสหัสวรรษหน้า"
เนื่องจากการออกแบบของดาวฤกษ์ ผู้เชี่ยวชาญจึงสงสัยว่ามันสามารถคงพลาสมาไว้ได้เป็นอย่างน้อย30 นาทีในแต่ละครั้งซึ่งยาวนานกว่าโทคามัคใดๆ มาก โทคามัคชาวฝรั่งเศส "Tore Supra" ครองสถิติ 6 นาที 30 วินาที
หาก W7-X ประสบความสำเร็จ มันจะสามารถเปลี่ยนชุมชนนิวเคลียร์ฟิวชันได้อย่างสมบูรณ์และปล่อยดาวฤกษ์ให้กลายเป็นแสงมะนาว
“โลกกำลังรอดูว่าเราจะมีเวลาคุมขังหรือไม่ แล้วจึงรอดูชีพจรยาว” เดวิด เกตส์ หัวหน้าฝ่ายฟิสิกส์ดาวฤกษ์ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาพรินซ์ตัน กล่าวศาสตร์-
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยวงในธุรกิจ-
เพิ่มเติมจาก Business Insider:
