โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน
ความนิยมของผู้ชม: / 0
แย่มากดีมาก 

 

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน

เมษายน 2007

  • พลังงานฟิวชันได้ให้โอกาสในการใช้พลังงานที่ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้กับคนรุ่นต่อไป แต่ในปัจจุบัน อุปสรรคทางด้านวิทยาศาสตร์และด้านวิศวกรรมนั้น ยังอีกไกลที่จะก้าวผ่านไปได้
  • ความหวังหลักนั้นอยู่ที่เครื่องปฏิกรณ์ tokamak วึ่งใช้ควบคุมพลาสมาของดิวทีเรียมกับตริเตียม (deuterium-tritium plasma) ด้วยสนามแม่เหล็ก

ปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์และดวงดาวทั้งหลาย โดยเปลี่ยนมวลเป็นพลังงาน จากการหลอมรวมอะตอมไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียม ไฮโดรเจนจะได้รับความร้อนสูง ทำให้เปลี่ยนจากก๊าซเป็นพลาสมา โดยอยู่ในสภาวะไอออน (ions) ซึ่งอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ แยกออกจากนิวเคลียสที่มีประจุบวก โดยปกติ ฟิวชันจะเกิดขึ้นไม่ได้ เนื่องจากประจุบวกจะผลักกัน แต่เมื่ออุณหภูมิสูงจนไอออนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว และชนกันด้วยพลังงานสูงมากพอที่จะเอาชนะแรงผลักได้ นิวเคลียสจะหลอมรวมกัน แล้วให้พลังงานออกมา

ในดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วงที่มหาศาล ทำให้สภาวะนี้เกิดขึ้นได้ แต่ที่โลกเรานั้นเกิดขึ้นได้ยากมาก เชื้อเพลิงฟิวชัน ที่ใช้ไอโซโทปของไฮโดรเจน ให้ความร้อนที่สูงมากกว่าสิบล้านองศาเซลเซียส โดยทำให้มีความหนาแน่นมากพอ และกักเก็บให้รวมกันอยู่ได้นานพอ อย่างน้อย 1 วินาที เพื่อจุดชนวนให้ปล่อยพลังงานออกมา จุดประสงค์ของโครงการวิจัยการควบคุมฟิวชัน คือการจุดระเบิด ให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันได้นานพอ จนสามารถเกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องได้ เมื่อมีการป้อนเชื้อเพลิงใหม่เข้าไป

ภาพถ่ายรังสีเอกซ์ของดวงอาทิตย์
ปฏิกิริยาฟิวชันของดิวทีเรียม-ตริเตียม

พื้นฐานของเทคโนโลยีฟิวชัน

ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดขึ้นได้ คือการใช้ไอโซโทปที่หนักกว่าของไฮโดรเจน ได้แก่ ดิวทีเรียม (deuterium, D) กับตริเตียม (tritium, T) การฟิวชันของนิวเคลียส D-T ให้พลังงานออกมา 17.6 MeV หรือ 2.8 x 10-12 joule ขณะที่ปฏิกิริยาฟิชชันของยูเรเนียม-235 ให้พลังงาน 200 MeV ดิวทีเรียม เป็นไอโซโทปที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีอยู่ในน้ำทะเล 30 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร ถือว่าเป็นแหล่งพลังงานขนาดใหญ่มาก เมื่อเทียบแหล่งพลังงานอื่นๆ ตริเตียมเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี ที่มีครึ่งชีวิต 12 ปี และไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือผลิตขึ้นมาจากธาตุลิเทียม (Li) โดยใช้ระบบฟิวชัน ลิเทียมเป็นธาตุที่มีอยู่ปริมาณมากในธรรมชาติ โดยมีอยู่ประมาณ 30 ppm บนเปลือกโลก และต่ำกว่านี้เล็กน้อยในน้ำทะเล ปัจจุบัน ความสนใจในการช้ปฏิกิริยาฟิวชัน ยังคงเน้นที่การใช้ปฏิกิริยาดิวทีเรียม-ตริเตียม (D-T reaction) แต่ในระยะยาว คาดว่าจะใช้ปฏิกิริยาดิวทีเรียม-ดิวทีเรียม (D-D reaction) แต่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่ากันมาก

หลักการที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันคือ นิวตรอนจะถูกดูดกลืนด้วยลิเทียม ที่อยู่ในผนังภายในรอบแกนเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้ลิเทียมเปลี่ยนไปเป็นตริเตียมกับฮีเลียม ผนังนี้ต้องมีความหนาเพียงพอ (ประมาณ 1 เมตร) จึงจะสามารถลดพลังงานนิวตรอนลง ความร้อนที่เกิดขึ้นที่ผนังจะมีสารหล่อเย็น ระบายความร้อนออกไปผลิตไอน้ำ เพื่อผลิตไฟฟ้าด้วยวิธีปกติ ความยากอยู่ที่การพัฒนาวัสดุ ที่สามารถทนความร้อน จนเพิ่มอุณหภูมิของเชื้อเพลิงดิวทีเรียม-ตริเตียม ให้มีอุณหภูมิสูงพอ และกักเก็บให้รวมตัวกันอยู่ได้นานพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน ซึ่งจะให้พลังงานที่ปลดปล่อยออกมามากกว่า

ปัจจุบัน มีการศึกษาโดยทำการทดลองกันอยู่ 2 วิธี คือการทำให้เกิดฟิวชันด้วยเทคนิค magnetic confinement (MFE) และการทำให้เกิดฟิวชัน ด้วยเทคนิค inertial confinement (ICF) วิธีแรกใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงจับพลาสมาร้อนไว้ วิธีที่สองใช้ลำอนุภาคหรือเลเซอร์พลังงานสูงบีบไฮโดรเจนให้เป็นกลุ่มก้อน

Magnetic confinement (MFE)

การใช้เทคนิค MFE นั้น พลาสมาของดิวทีเรียม-ตริเตียม จำนวนหลายร้อยลูกบาศก์เมตร จะถูกกักเก็บด้วยสนามแม่เหล็ก ที่ความดันไม่กี่บรรยากาศ โดยมีความหนาแน่นน้อยกว่า 1 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์ แล้วให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิฟิวชัน

แนวคิดที่ใช้สนามแม่เหล็กกักเก็บพลาสมา เนื่องจากการมีประจุไฟฟ้า ของไอออนที่แยกออกจากกันกับอิเล็กตรอน ทำให้มีทิศทางตามแนวของเส้นแรงแม่เหล็ก โดยมีวัตถุประสงค์ในการป้องกัน ไม่ให้อนุภาคสัมผัสกับผนังของเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนทำให้พลังงานลดลง การจัดรูปแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพที่สุด คือทำเป็นรูปวงแหวน คล้ายกับโดนัท โดยสนามแม่เหล็กจะเป็นแนวโค้งโดยรอบ ทำให้กลายเป็นวงรอบปิด ถ้ากักเก็บได้เหมาะสม สนามวงแหวนนี้ จะอยู่บนสนามที่อยู่ในแนวตั้งฉาก (poloidal field) ซึ่งจะเป็นผลให้เกิดแรงแม่เหล็กตามแนวเส้นแรงเป็นเกลียว (helical) ตามความยาวโดยรอบ ซึ่งจะเป็นตัวกักเก็บอนุภาคพลาสมาเอาไว้ ระบบกักเก็บรูปวงแหวน (toroidal confinement system) มีหลายชนิด ที่สำคัญที่สุด คือ เครื่อง tokamaks, stellarators และ reversed field pinch (RFP)

เครื่อง tokamak เป็นสนามวงแหวนที่ทำขึ้นจากชุดของขดลวดขนาดเท่ากันรอบเครื่องปฏิกรณ์รูปวงแหวน เมื่อจ่ายไฟฟ้าจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไหลไปยังพลาสมา ซึ่งในเครื่อง  stellarator จะมีเส้นแรงเป็นวง ที่เกิดจากชุดขดลวดที่มีลักษณะเป็นวง แต่ไม่มีกระแสไหลผ่านเข้าไปเหนี่ยวนำพลาสมา ส่วนเครื่อง RFP มีส่วนของสนามวงแหวนของ toroidal และ poloidal เช่นเดียวกับ tokamak แต่มีกระแสไหลผ่านไปยังพลาสมา ทำให้สนามวงแหวนในพลาสมามีทิศทางตรงกันข้าม

เทคนิคการกักเก็บกลุ่มพลาสมา
Tokamak magnetic confinement

ในเครื่อง  tokamaks และ RFP กระแสที่ไหลผ่านพลาสมา ทำให้เกิดความร้อน จนมีอุณหภูมิประมาณ 10 ล้านองศาเซลเซียส นอกจากนั้น จะมีระบบให้ความร้อนเพิ่มขึ้น เพื่อทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นสำหรับทำให้เกิดฟิวชัน ส่วนเครื่อง stellarators จะมีระบบให้ความร้อนให้กับทุกส่วน

เครื่อง tokamak  (toroidalnya kamera ee magnetnaya katushka - torus-shaped magnetic chamber) ได้รับการออกแบบในปี 1951 โดย Andrei Sakharov และ Igor Tamm นักฟิสิกส์ชาวโซเวียต การทำงานของ tokamak มีข้อจำกัดตรงที่ จะมีการสูญเสียพลังงานในการกักเก็บอนุภาคทันที ที่มีความเค้นทางกล หรือความเค้นเนื่องจากความร้อน เกิดขึ้นที่โครงสร้างหรือผนัง แต่ก็ยังได้รับการยอมรับว่า เป็นการออกแบบที่ใช้ได้มากที่สุด และยังคงมีการวิจัยอย่างต่อเนื่อง กับเครื่อง tokamak ในที่ต่างๆ ทั่วโลก โดยเครื่องใหญ่ที่สุดคือ the Joint European Torus (JET) ในอังกฤษ และ tokamak fusion test reactor (TFTR) ที่ Princeton สหรัฐอเมริกา

การวิจัยกับเครื่อง stellarator หลายๆ แบบ ก็ยังคงดำเนินอยู่ เครื่องใหญ่ที่สุดคือ  Large Helical Device ที่ Japan's National Institute of Fusion Research ประเทศญี่ปุ่น เริ่มเดินเครื่องเมื่อปี 1988 ใช้สำหรับศึกษาการจัดรูปสนามแม่เหล็กให้ได้ดีที่สุด สำหรับกักเก็บพลาสมา  ส่วนเครื่องที่ Garching ในเยอรมัน ทำให้เกิดพลาสมาและให้ความร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า งานนี้จะมีก้าวหน้ามากขึ้นอีกในเครื่อง  W7-X stellerator ซึ่งสร้างขึ้นศูนย์วิจัยแห่งใหม่ที่ Greifswald ในเยอรมัน เครื่อง stellarator แห่งอื่น ได้แก่ TJ-II กำลังก่อสร้างที่กรุง Madrid ประเทศสเปน

เนื่องจากเครื่อง stellarator ไม่มีกระแสรูปวงแหวน จึงไม่มีการกระจัดกระจายออก ทำให้สามารถเดินเครื่องได้อย่างต่อเนื่อง ข้อจำกัดของเครื่องนี้ คือการที่ไม่สามารถกักเก็บพลาสมาได้ดี แม้ว่าจะมีความเสถียรก็ตาม

เครื่อง RFP ต่างจากเครื่อง tokamak ตรงที่ลักษณะของสนามแม่เหล็กรูปวงแหวน ที่มีการเปลี่ยนเป็นตรงข้ามที่ขอบของพลาสมา เครื่อง RFX ที่ Padua ใช้สำหรับศึกษาปัญหาทางฟิสิกส์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงขึ้นเองของสนามแม่เหล็ก ซึ่งเกิดขึ้นกับการจัดรูปของสนามแม่เหล็กแบบนี้

Inertial confinement (ICF)

เทคนิค ICF เป็นงานวิจัยแนวใหม่ โดยการโฟกัสเลเซอร์หรือลำไอออนที่เที่ยงตรง ลงบนพื้นผิวของก้อนน้ำแข็งดิวทีเรียม-ตริเตียมทรงกลม ขนาดไม่กี่มิลลิเมตร ทำให้ผิวนอกระเหยออก หรือไอออไนซ์กลายเป็นจุดปลายพลาสมา ที่จะมีการขยายตัวเข้าสู่ด้านใน หรือระเบิดเข้าไปด้านในด้วยความร้อน แกนกลางของเชื้อเพลิงจะถูกอัดด้วยความดัน พันเท่าของความหนาแน่นเมื่อเป็นของเหลว และจะถูกจุดระเบิด เมื่ออุณหภูมิของแกนกลางสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส จะเกิดการเผาไหม้ด้วยปฏิกิริยา thermonuclear ไปยังเชื้อเพลิงที่ถูกอัดอยู่ ทำให้มีพลังงานให้ออกมามากกว่าพลังงานที่ป้อนเข้าไปยังแคปซูล เวลาที่ต้องใช้ในการทำให้เกิดปฏิกิริยา ถูกจำกัดด้วยความเฉื่อยของเชื้อเพลิง แต่ก็ยังสั้นกว่ามิลลิวินาที เทคนิคนี้มีจุดประสงค์ในการทำให้เกิดการจุดระเบิดขนาดเล็ก (microexplosion) ซ้ำๆ แบบต่อเนื่อง

เมื่อไม่นานมานี้ที่ Osaka ในญี่ปุ่น ได้เสนอว่าการใช้ 'fast ignition' อาจจะทำให้เกิดฟิวชันที่อุณหภูมิต่ำกว่า โดยให้เลเซอร์ความเข้มสูงมากไปยังขั้วทองรูปกรวยขนาด 1 มิลลิเมตร ที่อยู่ภายในเชื้อเพลิงที่ถูกอัดความดัน เป็นเวลา 1 วินาที โดยให้เวลาพอดีกับที่ได้ความดันสูงสุด เทคนิคนี้ การอัดความดันเชื้อเพลิงจะแยกออกจากการจุดระเบิด ทำให้กระบวนการนี้สามารถใช้ได้จริงมากขึ้น

เทคนิค inertial confinement ส่วนใหญ่จะใช้เลเซอร์ แม้ว่าพลังงานที่ต่ำของเลเซอร์ อาจจะทำให้ดูเหมือนจะใช้ไม่ได้จริงกับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน เครื่องเลเซอร์ฟิวชันขนาดใหญ่ที่สุดในโลก คือเครื่อง NOVA ที่ห้องปฏิบัติการ Lawrence Livermore Laboratory สหรัฐอเมริกา ได้ใช้ความดันทำให้ดิวทีเรียม-ตริเตียม มีความหนาแน่นสูงกว่าสถานะของเหลว 600 เท่า โดยมีการศึกษาด้วยเครื่องเร่งอนุภาค ทั้งประเภทไอออนมวลเบาและมวลหนัก เพื่อให้ได้อนุภาคที่มีความหนาแน่นสูง

ภายใน JET tokamak ที่ Abbingdon ประเทศอังกฤษ
laser fusion: inertial confinement

Cold fusion

ในปี 1989 มีเรื่องที่ชวนให้น่าตื่นเต้น เมื่อนักวิจัย 2 คนในสหรัฐอเมริกาและอังกฤษ ได้ประกาศว่า สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันที่อุณหภูมิห้อง ได้ด้วยอุปกรณ์ตั้งโต๊ะแบบง่ายๆ แต่นักทดลองคนอื่นกลับล้มเหลว เมื่อลองทำ "cold fusion" ซ้ำในแบบเดียวกัน ทำให้วงการวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ ไม่คิดว่าปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องจริง ถึงกระนั้น ยังคงมีคนทำงานวิจัยเรื่องนี้มาอย่างต่อเนื่อง cold fusion เป็นการทดลองโดยให้กระแสไฟฟ้า (electrolysis) กับน้ำมวลหนัก (heavy water) โดยใช้โลหะพาลาเดียม (palladium) เป็นขั้วไฟฟ้า เพื่อทำให้ดิวทีเรียมมีความหนาแน่นสูง จนนิวเคลียสเข้าใกล้กันพอที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน

ประวัติของฟิวชัน

ทุกวันนี้ มีหลายประเทศที่ทำงานวิจัยเรื่องฟิวชัน โดยแบ่งหน้าที่กันในแต่ละส่วน กลุ่มผู้นำได้แก่ สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และญี่ปุ่น ขณะที่อีกหลายประเทศก็มีความแข็งขันในการดำเนินโครงการ เช่น จีน บราซิล แคนาดา และเกาหลี เมื่อก่อนนี้ งานวิจัยฟิวชันของสหรัฐและสหภาพโซเวียต มีความเกี่ยวโยงกับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ และยังคงจัดอยู่ในโครงการประเภทเดียวกัน จนกระทั่งปี 1958 ซึ่งมีการประชุมปรมาณูเพื่อสันติ (Atoms for Peace) ที่กรุงเจนีวา ต่อมาเมื่อโซเวียตพัฒนาเครื่อง tokamak งานวิจัยฟิวชันจึงกลายเป็นโครงการใหญ่ทางวิทยาศาสตร์ ของทศวรรษ 1970 แต่ด้วยงบประมาณการลงทุนที่สูงมาก บวกกับความซับซ้อนของอุปกรณ์ จึงจำเป็นต้องมีโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศ เพื่อให้การพัฒนายังคงดำเนินต่อไป

ในปี 1978 ประชาคมยุโรป (European Community) กับสวีเดนและสวิสเซอร์แลนด์ ได้ดำเนินโครงการ JET ที่ประเทศอังกฤษ เครื่อง JET สามารถผลิตพลาสมาได้เป็นครั้งแรก ในปี 1983 และประสบผลสำเร็จในการทดลองใช้เชื้อเพลิงผสมดิวทีเรียม-ตริเตียม (D-T fuel) เมื่อปี 1991 ส่วนในสหรัฐอเมริกา เครื่อง PLT tokamak ซึ่งตั้งอยู่ที่ Princeton ได้ผลิตพลาสมาที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 ล้านองศา เมื่อปี 1978 และได้เริ่มการทดลองโดยใช้เชื้อเพลิงดิวทีเรียม-ตริเตียม ในที่แห่งเดียวกันนี้ ด้วยเครื่อง Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) เมื่อปี 1993 สำหรับญี่ปุ่น เริ่มโครงการมาตั้งแต่ปี 1988 ด้วยเครื่อง JT-60 Tokamak

JET

JET เป็นเครื่อง tokamak ขนาดใหญ่ที่ในโลกที่เดินเครื่องอยู่ในปัจจุบัน โดยมีกำลังของฟิวชันจากพลาสมาของดิวทีเรียม-ตริเตียม 16 MW ใน 1 วินาที มีการใช้ในการทดลองเพื่อศึกษาการให้ความร้อนในหลายรูปแบบ รวมทั้งการทดลองทางเทคนิคอื่นๆ เครื่อง JET ประสบผลสำเร็จเป็นอย่างมากในการทดสอบ ด้วยเทคนิคการควบคุมระยะไกล ในสภาพแวดล้อมที่มีกัมมันตรังสี เพื่อนำไปใช้ในการปรับปรุงวัสดุอุปกรณ์ภายใน และแสดงให้เห็นว่าการควบคุมระยะไกลในอุปกรณ์ฟิวชันนั้น สามารถทำได้จริง

ในปี 2001 กระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) และสหภาพยุโรป (EU) ให้ความเห็นชอบที่จะร่วมกันวิจัยพลังงานฟิวชัน ซึ่งเป็นการขยายความร่วมมือเรื่องฟิวชัน จากที่ได้ลงนามไว้เมื่อปี 1986 ระหว่างยุโรปกับ DOE โดยความร่วมมือนี้ ครอบคลุมถึงเรื่อง tokamaks, alternatives to tokamaks, magnetic fusion energy technology, plasma theory และ applied plasma physics

ITER

เมื่อปี 1985 สหภาพโซเวียตได้เสนอให้สร้าง tokamak รุ่นใหม่ในยุโรป ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา โครงการความร่วมมือนี้อยู่ภายใต้การดูแลของ ทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency, IAEA) ระหว่างปี 1988 และ 1990 ได้เริ่มมีความคืบหน้าในการออกแบบขั้นต้นของ เครื่อง International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะทำให้ปฏิกิริยาฟิวชัน สามารถผลิตพลังงานออกมาได้ ในปี 1992 ทั้ง 4 ฝ่าย เห็นชอบที่จะเพิ่มความร่วมมือ ในกิจกรรมด้านวิศวกรรมการออกแบบของเครื่อง ITER (คำว่า ITER เป็นทั้งตัวย่อ และมีความหมายว่าเส้นทาง หรือการเดินทางในภาษาละติน) ต่อมาแคนาดาได้เข้าร่วมโครงการกับ Euratom ขณะที่ Kazakhstan เข้าร่วมกับรัสเซีย

6 ปีต่อมา สภา ITER ได้อนุมัติการออกแบบ (comprehensive design) ของเครื่องปฏิกรณ์เป็นครั้งแรก ด้วยพื้นฐานจากการศึกษาทางฟิสิกส์และเทคโนโลยีที่มีอยู่ โดยใช้งบประมาณ 6 พันล้านเหรียญสหรัฐ ต่อมาเมื่อสหรัฐอเมริกาถอนตัวออกจากโครงการ ทำให้เงินสนับสนุนลดลงไป 50% และต้องมีการออกแบบใหม่ ผลที่ได้คือ โครงการ ITER - Fusion Energy Advanced Tokomak (ITER- FEAT) คาดว่าจะใช้งบประมาณ 3 พันล้านเหรียญ แต่ยังคงตั้งเป้าหมายที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องได้เอง (self-sustaining) และให้พลังงานออกมาเป็นบวก (net energy gain) พลังงานที่ให้ออกมา อาจจะยังไม่พอที่จะใช้สำหรับโรงไฟฟ้า แต่จะทำให้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการใช้พลังงานฟิวชัน

ในปี 2003 สหรัฐอเมริกากลับเข้ามาร่วมโครงการ รวมถึงประเทศจีนด้วย หลังจากที่เจราจากันเป็นเวลานาน ตอนกลางปี 2005 ที่ประชุม 6 ฝ่ายได้เห็นชอบร่วมกัน ในการเลือกที่ตั้ง ITER ที่ Cadarache ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส โดยตกลงตามข้อเสนอของญี่ปุ่น ที่เดิมต้องการให้สร้างที่ Rokkasho โดย EU และฝรั่งเศสจะสนับสนุนงบประมาณครึ่งหนึ่ง หรือ 12.8 พันล้านยูโร ขณะที่ญี่ปุ่น จีน เกาหลีใต้ สหรัฐและรัสเซีย จ่ายให้ประเทศละ 10% ญี่ปุ่นจะรับผิดชอบด้านอุปกรณ์เทคโนโลยีชั้นสูง (high-tech) และการลงทุนด้านอุปกรณ์ทดสอบวัสดุ อีก 1 พันล้านยูโร และตกลงที่จะให้สร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเครื่องต่อไปที่ญี่ปุ่น เงินลงทุนของเครื่อง ITER ขนาด 500 MWt นี้ ครึ่งหนึ่งเป็นการลงทุนด้านการก่อสร้างในช่วง 10 ปีแรก ส่วนอีกครึ่งหนึ่ง เป็นการลงทุนในช่วงเดินเครื่อง ใน 20 ปีถัดไป

ในเดือนพฤศจิกายน 2006 จีน อินเดีย ญี่ปุ่น รัสเซีย เกาหลีใต้ สหรัฐอเมริกา และสหภาพยุโรป ได้ลงนามในความร่วมมือ ITER โดยประธานาธิบดีฝรั่งเศส ได้กล่าวยกย่องความพยายามที่จะควบคุมไฟของดวงอาทิตย์เพื่อให้เป็นพลังงานสะอาด

cold fusion ปฏิกิริยาฟิวชันที่อุณหภูมิห้อง
ภาพจำลอง International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)

การประเมินพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน

การใช้โรงไฟฟ้าพลังงานฟิวชัน สามารถลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม จากความต้องการใช้ไฟฟ้าของโลกที่ยังคงเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าฟิชชัน โดยไม่ทำให้เกิดฝนกรด หรือปรากฏการณ์เรือนกระจก พลังงานฟิวชันสามารถตอบสนองความต้องการพลังงาน ขณะที่เศรษฐกิจยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง โดยมีปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ได้อย่างเพียงพอ ไม่มีอันตรายจากการใช้งาน ถ้าเกิดความผิดปกติ ปฏิกิริยาฟิวชันจะหยุดลงเอง ทำให้โรงไฟฟ้าดับลงทันที

แม้ว่าปฏิกิริยาฟิวชันจะไม่ทำให้เกิดผลผลิตฟิชชัน หรือธาตุกัมมันตรังสี แต่อาจมีกากกัมตรังสีอายุสั้นเกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยากับนิวตรอน (activation products) วัสดุบางส่วนจะมีกัมมันตภาพรังสี ขณะที่เดินเครื่อง เนื่องจากถูกยิงด้วยนิวตรอนพลังงานสูง ทำให้กลายเป็นกากกัมมันตรังสี (radioactive waste) ปริมาตรของกากประเภทนี้ เทียบเท่ากับกากจาก activation products ของเครื่องปฏิกรณ์ฟิชชัน (fission reactor) อันตรายจากรังสี (radiotoxicity) ของกากประเภทนี้จะสั้นกว่า เมื่อเทียบกับ กากที่เป็นธาตุในกลุ่ม actinides ซึ่งเป็นไอโซโทปในกลุ่ม transuranic ที่ให้รังสีอัลฟา ที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์แบบฟิชชัน

ส่วนความกังวลด้านอื่น เช่น การรั่วไหลของก๊าซตริเตียมออกไปสู่สิ่งแวดล้อม ตริเตียมเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี สามารถเคลื่อนที่ผ่านคอนกรีต ยาง หรือโลหะบางชนิด เนื่องจากเป็นไอโซโทปของไฮโรเจน จึงสามารถรวมกับออกซิเจนกลายเป็นน้ำ ทำให้กลายเป็นน้ำที่มีกัมมันตภาพรังสี ตริเตียมมีครึ่งชีวิต 12.4 ปี จึงอาจมีผลต่อสุขภาพเป็นเวลานานประมาณ 125 ปี หลังจากที่เกิดขึ้นมาเป็นก๊าซและลงไปในน้ำ เราอาจสูดเอาก๊าซนี้เข้าไปในร่างกาย ดูดซึมผ่านผิวหนัง หรือกินเข้าไป ถ้าเราสูดเอาก๊าซนี้เข้าไป มันจะผ่านเยื่อบุของอวัยวะภายใน และรวมเข้ากับน้ำในร่างกาย เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแต่ละเครื่อง ที่มีระบบ containment ที่ดีที่สุด สามารถปล่อยตริเตียมออกมา ด้วยปริมาณพอสมควร ในระหว่างที่เดินเครื่องตามปกติ และถ้าเกิดอุบัติเหตุก็จะมีปริมาณเพิ่มขึ้น เรื่องนี้จึงเป็นเหตุผลหนึ่ง ที่ในระยะยาว เราจึงหวังว่าจะใช้ปฏิกิริยาฟิวชัน ดิวทีเรียม-ดิวเรียม โดยไม่ต้องใช้ตริเตียม

ขณะที่พลังงานฟิวชันมีโอกาสในการใช้ได้มากขึ้น เมื่อมีการพัฒนทางเทคโนโลยีมากขึ้น ปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้น จึงควรได้รับการพิจารณา ถ้าจะนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอนาคต อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างก่อนที่จะนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ รวมทั้งการพัฒนาวัสดุชนิดใหม่  

ถอดความจาก Nuclear Fusion Power
เวบไซต์ www.world-nuclear.org

 

 


Views: 2637

Be first to comment this article

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

 
< ก่อนหน้า   ถัดไป >

Statistics

สถิติผู้เยี่ยมชม: 41991910

Who's Online

ขณะนี้มี 7 บุคคลทั่วไป ออนไลน์