ฟิวชั่นซึ่งสัญญาว่าจะเป็นพลังงานที่ไร้ขีดจำกัด ปลอดภัย และปราศจากคาร์บอน ได้ครอบครองสถานที่พิเศษในจินตนาการของนักฟิสิกส์มานานหลายปี กระบวนการรวมอะตอมขนาดเล็กให้เป็นอะตอมที่ใหญ่ขึ้นจะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล (เชื้อเพลิงฟิวชันมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลมากกว่าหนึ่งล้านเท่า) และเป้าหมายของการควบคุมพลังงานนี้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
ได้รับการดำเนินการ
โดยนักวิทยาศาสตร์ในห้องทดลองรอบๆ โลกตั้งแต่ปี 1960จนถึงขณะนี้ โรงไฟฟ้าฟิวชันที่ใช้งานได้จริงได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นสิ่งที่เข้าใจยาก นี่อาจไม่น่าแปลกใจ เมื่อพิจารณาถึงความยากลำบากในการจำลองสภาพที่คล้ายกับใจกลางของดาวฤกษ์ ก่อนที่จะเกิดการฟิวชันได้ จะต้องเอาชนะการผลักกัน
ทางไฟฟ้าของนิวเคลียสของอะตอมที่ประกอบเป็นเชื้อเพลิงฟิวชัน เพื่อให้อะตอมเข้าใกล้ร่างกายมากพอที่จะหลอมรวมกัน ในการทำเช่นนี้ เชื้อเพลิงฟิวชันจะต้องถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 200 ล้านเคลวิน ที่อุณหภูมิเหล่านี้ สสารทั้งหมดจะมีสถานะเป็นพลาสมา ซึ่งอิเล็กตรอนและนิวเคลียส
จะแยกออกจากกันเพื่อสร้างสิ่งที่คิดว่าเป็นก๊าซไอออไนซ์ภารกิจในการสร้างและบรรจุพลาสมาเหล่านี้ทำให้เกิดอุปสรรคทางเทคนิคที่บางครั้งถูกประเมินต่ำเกินไป ตัวอย่างเช่น บทบาทของความปั่นป่วนในการขนส่งความร้อนออกจากระบบกักเก็บพลาสมานั้นครั้งหนึ่งยังเข้าใจได้ไม่ดีนัก
อย่างไรก็ตาม ตอนนี้ อุปสรรคเหล่านี้กำลังถูกเอาชนะ จากความก้าวหน้าที่ผ่านมาและวัสดุตัวนำยิ่งยวดรุ่นใหม่ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรด้านฟิวชันกำลังผลักดันเทคโนโลยีให้ก้าวไกลยิ่งขึ้น โดยมีเป้าหมายในการสร้างโรงไฟฟ้าฟิวชันให้เร็วพอที่จะสร้างความแตกต่างให้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
นอกเหนือจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ หนึ่งในการพัฒนาล่าสุดที่น่าตื่นเต้นที่สุดในสาขานี้คือการเติบโตอย่างรวดเร็วของการลงทุนภาคเอกชนในการหลอมรวม ปัจจุบันมีบริษัทมากกว่า 12 แห่งทั่วโลกที่ทำงานเพื่อบรรลุเป้าหมายของพลังงานฟิวชัน โดยแต่ละแห่งเน้นกลยุทธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย
เพื่อไปให้ถึงจุดนั้น
ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ของบริษัทกำลังทำงานอย่างใกล้ชิดกับเพื่อนร่วมงานที่ MIT เพื่อออกแบบและสร้าง SPARC ซึ่งเป็นอุปกรณ์ฟิวชันใหม่ที่ตั้งเป้าว่าจะเป็นอุปกรณ์แรกที่บรรลุการเพิ่มพลังงานสุทธิ นั่นคือการผลิตพลังงานมากกว่าที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่พลาสมาและคงไว้ซึ่งฟิวชัน ปฏิกิริยา
แม่เหล็กยิ่งยวดขนาดเล็กกว่ามีหลายวิธีในการสร้างและบรรจุฟิวชันพลาสมา แต่วิธีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในปัจจุบัน และด้วยเหตุนี้จึงมีการนำ CFS หนึ่งมาใช้ เกี่ยวข้องกับการจำกัดฟิวชันพลาสมาร้อนในอุปกรณ์ที่เรียกว่าโทคาแมค ในอุปกรณ์ฟิวชันประเภทนี้ สนามแม่เหล็กแรงสูง
ที่ผลิตโดยแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงจะถูกใช้เพื่อบรรจุพลาสมาในสภาพแวดล้อมสุญญากาศรูปวงแหวน (รูปโดนัท) เพื่อป้องกันและแยกพลาสมาออกจากวัสดุธรรมดา จากนั้นใช้คลื่นความถี่วิทยุหรือวิธีการอื่นสองสามวิธีเพื่อให้ความร้อนแก่พลาสมาที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในแง่ของอัตราส่วนของพลังงานฟิวชัน
ต่อพลังงานความร้อนที่ต้องการคือในสหราชอาณาจักร ซึ่งสร้างโดยใช้แม่เหล็กทองแดง อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้าฟิวชันที่ทำงานได้จะต้องใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานที่ใช้ในการเดินแม่เหล็กจะน้อยกว่าพลังงานฟิวชันที่เกิดจากตัวอุปกรณ์เอง โดยหลักการแล้ว แม่เหล็ก
ที่ทำจากตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำแบบเดิม เช่น Nb 3 Sn สามารถบรรลุสิ่งนี้ได้ อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้มีข้อจำกัดอย่างมากจากปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถไหลผ่านพวกมันที่สนามแม่เหล็กสูง ซึ่งจะจำกัดความแรงของสนามแม่เหล็กที่พวกมันสามารถผลิตได้ เพื่อเอาชนะสิ่งนี้และสร้าง
ที่จะผลิตพลังงานสุทธิเพิ่มขึ้น จึงต้องทำให้เครื่องจักรมีขนาดใหญ่มากและมีราคาแพงมาก ข้อจำกัดนี้คือสิ่งที่นำไปสู่การออกแบบ ITERtokamak ซึ่งกำลังก่อสร้างในฝรั่งเศสภายใต้ความร่วมมือระหว่างประเทศมูลค่าหลายหมื่นล้านดอลลาร์ ขนาดที่ใหญ่โตของ ITER และความซับซ้อนของการจัดระเบียบพันธมิตร
ระหว่างประเทศ
จำนวนมากทำให้โครงการล่าช้ากว่ากำหนดการและเกินงบประมาณ โดยคาดว่าจะมีการดำเนินการสูงสุดในปัจจุบันประมาณปี 2578ความสามารถของบริษัทเหล่านี้ในการดึงดูดการลงทุนเป็นทั้งการบ่งชี้ถึงคุณค่าที่วางไว้ในการบรรลุถึงพลังงานฟิวชันและการตรวจสอบความถูกต้องของการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่
สิ่งที่ทำให้ SPARC แตกต่างจาก ITER, JET และฟิวชันโทคามักอื่นๆ ก่อนหน้านี้คือการใช้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) ชนิดใหม่ อิตเทรียมแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ (YBCO) เทปนำไฟฟ้าในปัจจุบันที่ทำจาก YBCO ยังคงมีตัวนำยิ่งยวดที่สนามแม่เหล็กที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับตัวนำยิ่งยวดรุ่นเก่า
สิ่งนี้มีค่าเนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงฉนวนความร้อนของพลาสมา และทำให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโทคาแม็กก่อนหน้านี้ได้อย่างมากตัวนำยิ่งยวด YBCO มีมาเป็นเวลาหลายปีแล้ว แต่เพิ่งมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในปริมาณและคุณภาพที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ฟิวชัน
ด้วยการใช้ตัวนำยิ่งยวดใหม่นี้เพื่อพัฒนาแม่เหล็กสนามสูง ซึ่งสามารถผลิตสนามแม่เหล็กขนาด 12 T ที่ใจกลางพลาสมา เทียบกับ 5 T ใน ITER – CFS และ MIT หวังว่าจะเร่งตารางเวลาไปสู่พลังงานฟิวชันได้อย่างมาก และได้รับพลังงานสุทธิเพิ่มขึ้น ในอุปกรณ์ที่มีขนาดประมาณ 2% ของ ITER
ในการเปรียบเทียบ เราเชื่อว่าตัวนำยิ่งยวด YBCO จะเป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานสำหรับการฟิวชันในลักษณะเดียวกับที่เครื่องยนต์สันดาปภายในน้ำหนักเบาเป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานสำหรับการบินด้วยพลังงานภารกิจแรกของโครงการ SPARC ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าคือการสร้างและทดสอบแม่เหล็กฟิวชัน HTS ต้นแบบขนาดเต็ม ในห้องปฏิบัติการทั่วโลก
credit: brave-mukai.com bigfishbaitco.com LibertarianAllianceBlog.com EighthDayIcons.com outletonlinelouisvuitton.com ya-ca.com ejungleblog.com caalblog.com vjuror.com
