เปิดตัวโครงการ " ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์ " เครื่องแรกอาเซียน




ไทยกำลังพัฒนา “ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์” ตั้งเป้า 10 ปีสำเร็จ เพื่อส่งออกพลังงานสะอาดและสร้างรายได้ให้ประเทศ


เมื่อต้นปีที่ผ่านมา มีรายงานว่า ประเทศจีน ประสบความสำเร็จในการทดลองเดินเครื่องเตาปฏิกรณ์ฟิวชัน เพื่อสร้าง “ดวงอาทิตย์เทียม” ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าดวงอาทิตย์จริง 5 เท่า ล่าสุด ไทยได้พัฒนาในเรื่องนี้เช่นกัน โดยเมื่อวาน (18 กุมภาพันธ์ 2022) เพิ่งมีการเปิดตัวโครงการพัฒนา “ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์” หรือที่มีชื่อเรียกว่า “เครื่องโทคาแมก” (Tokamak) เครื่องแรกของประเทศไทย ที่จังหวัดนครนายก ซึ่งจะเป็นแหล่งพลังงานสะอาดแห่งอนาคตเพื่อคนไทย เหมือนกับพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์นั่นเอง
 
สำหรับพลังงานสะอาดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันดังกล่าวนี้ สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตได้มากมาย เช่น
-  เป็นพลังงานสะอาดที่ทดแทนพลังงานฟอสซิล เพื่อช่วยลดภาวะโลกร้อน
-  สามารถนำไปทดแทนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์รูปแบบเดิมได้
 
ด้าน ดร. เอนก เหล่าธรรมทัศน์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ที่เป็นประธานในพิธีเปิดกล่าวถึงโครงการพัฒนาเครื่องโทคาแมกว่า ใครจะเชื่อว่า ไทยจะสามารถทำเรื่องนี้ได้เป็นประเทศแรกในอาเซียน และจะเป็นไม่กี่ประเทศในโลกที่สามารถสร้างดวงอาทิตย์ประดิษฐ์หุ้มความร้อนด้วยพลาสมาและมีความปลอดภัยได้ 


สื่อทางการ รายงานว่า “ดวงอาทิตย์เทียม” ของจีนสามารถทำลายสถิติโลกครั้งใหม่
 จากการเร่งอุณหภูมิพลาสม่าร้อนจนสูงกว่าแกนกลางของดวงอาทิตย์ถึงเกือบ 5 เท่า เป็นเวลานานกว่า 17 นาที


และยังให้ความเห็นว่า ไทยเป็นประเทศที่มีศักยภาพสูงที่จะดีดตัวเองออกจากประเทศรายได้ปานกลางไปสู่ประเทศพัฒนาแล้วภายใน 20 ปีข้างหน้า โดยส่วนหนึ่งของการพัฒนาที่สำคัญ คือด้านพลังงาน เราต้องมีพลังงานพอเพียง สะอาดและปลอดภัย เช่น พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ซึ่งเหมือนกับพลังงานที่เกิดบนดวงอาทิตย์ และเวลานี้ อว. โดย สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ กำลังจะสร้างพลังงานแบบเดียวกับดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรกของไทยที่ จ.นครนายก ชื่อว่า เครื่องโทคาแมก หรือ “ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์” พลังงานสะอาดแห่งอนาคตเพื่อคนไทย
 
นอกจากนี้ยังได้ตั้งเป้าว่า ภายในเวลาไม่เกิน 10 ปี ประเทศไทยจะสามารถสร้างเครื่องโทคาแมกได้สำเร็จ ซึ่งนอกจากประเทศไทยจะมีความมั่นคงทางพลังงาน โดยมีพลังงานสะอาดใช้แล้ว ยังสามารถส่งออกพลังงานเหล่านี้ เพื่อสร้างรายได้มหาศาลกลับเข้าประเทศอีกด้วย ที่สำคัญ คนในพื้นที่จังหวัดนครนายกและจังหวัดใกล้เคียง จะได้รับประโยชน์สูงสุดเช่น การสร้างงานสร้างรายได้จากการนำคนในพื้นที่มาร่วมทำงาน และมีโครงการสร้างนักนิวเคลียร์รุ่นใหม่ของประเทศ
 
โครงการนี้นับว่าเป็นโครงการที่น่าจับตา ว่าดวงอาทิตย์ประดิษฐ์เครื่องแรกของไทยในอนาคตจะออกมาเป็นแบบไหน หากสำเร็จ ไทยอาจจะสร้างพลังงานสะอาดได้แบบไร้ขีดจำกัด ตามรอยจีน ที่แม้จะประสบความสำเร็จในการทดลองบางส่วนแล้ว แต่ยังต้องทดลองต่อไปเรื่อย ๆ เช่นกัน
 
รศ.ดร.ธวัชชัย อ่อนจันทร์ ผู้อำนวยการสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. เปิดเผยว่า สทน. มีแผนการวิจัยและพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน ภายใต้การสนับสนุนของกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม มหาวิทยาลัยชั้นนำในไทยอีก 15 แห่ง และการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ให้การสนับสนุนงบประมาณ


สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) Thailand Institute of Nuclear Technology (Public Organization)


ทั้งนี้ สทน.ได้ลงนามบันทึกความเข้าใจกับสถาบันพลาสมาฟิสิกส์ ประเทศจีน (American Society of Interventional Pain Physicians - ASIPP) มาตั้งแต่ปี 2560 โดยมีขอบข่ายความร่วมมือในการพัฒนาห้องปฏิบัติการเพื่อการทำวิจัยด้านพลาสมา และการพัฒนาห้องปฏิบัติการด้านนิวเคลียร์ฟิวชัน
จากความร่วมมือดังกล่าว ASIPP ได้มอบเครื่องโทคาแมค หรือดวงอาทิตย์ประดิษฐ์ HT-6M ให้ สทน. อย่างเป็นทางการเมื่อปี 2561 ซึ่งสทน.ได้วางแผนการทำงานเป็น 3 ระยะได้แก่
-  ระยะแรก เป็นการถอดแบบและศึกษาองค์ประกอบของเครื่องโทคาแมคและอุปกรณ์ประกอบต่างๆ รวมถึงการก่อสร้างอาคารเพื่อเตรียมการติดตั้งเครื่องโทคาแมค
-  ระยะที่ 2 สทน.จะส่งเจ้าหน้าที่เข้ารับการถ่ายทอดองค์ความรู้ พร้อมร่วมออกแบบและพัฒนาระบบต่างๆของเครื่องโทคาแมค และประกอบเครื่องจนสามารถเดินเครื่องได้ 
-  ระยะที่ 3 เป็นการย้ายเครื่องกลับมาประเทศไทย ซึ่งคาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2566

และในวันที่ 7 มิถุนายน 2564 ปีที่ผ่านมา สทน. ได้ลงนามกับ ASIPP เพื่อที่จะพัฒนาระบบสนับสนุนต่างๆ ที่ประเทศจีน จนเมื่อเครื่องทำงานได้ก็จะทำ
การถอดประกอบและขนส่งมาติดตั้งที่ สทน.องครักษ์  ซึ่งปัจจุบันการดำเนินการอยู่ในระยะที่ 2 ในส่วนการก่อสร้างอาคารสำหรับติดตั้งเครื่องโทคาแมคนั้น ความคืบหน้าของการก่อสร้าง และอุปกรณ์สำหรับอาคารห้องปฏิบัติการคืบหน้าไปแล้วร้อยละ 80 คาดว่าจะแล้วเสร็จในกลางปี 2565 นี้


เครื่องโทคาแมค HT-6M จากสถาบันพลาสมาและฟิวชันประเทศจีน (ASIPP) เพื่อใช้สำหรับการวิจัยด้านพลาสมาและฟิวชันในประเทศไทย
 ซึ่งจะกลายเป็นส่วนประกอบหลักของ TT-1 

สำหรับเครื่องโทคาแมคหรือดวงอาทิตย์ประดิษฐ์ที่ไทยพัฒนาร่วมกับ ASIPP จะมีชื่อว่า Thai Tokamak-1 หรือ TT-1 เมื่อเดินเครื่อง คาดว่าอุณหภูมิของพลาสมาในระยะแรกจะอยู่ที่ประมาณ 1 แสนองศาเซลเซียส โดย สทน. มีแผนพัฒนาระบบให้ความร้อนเสริมแก่พลาสมาด้วยวิธีการให้ความร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อยกระดับอุณหภูมิของพลาสมาไปสู่ระดับ 1 ล้านองศาเซลเซียส

หลังจากนั้นในอนาคตจะมีการออกแบบและสร้างเครื่องโทคาแมคเครื่องใหม่ขึ้นมาเอง ด้วยเทคโนโลยี Superconducting magnet เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงขึ้น สำหรับกักพลาสมาและการให้ความร้อนเสริมด้วยวิธีการต่างๆ ที่คาดว่าจะสามารถสร้างพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงในระดับ 10 ล้านองศาเซลเซียสได้ โดยเครื่องโทคาแมคที่ติดตั้งที่ สทน. จะใช้สำหรับการศึกษาปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เพื่อใช้เป็นพลังงานสะอาดในการผลิตกระแสไฟฟ้าในอนาคต ซึ่งการเดินเครื่องพลาสมาจากเครื่อง TT-1 ในครั้งแรกคาดว่าจะเกิดขึ้นในปี 2566

เครื่องโทคาแมค (Tokamak) นั้น เป็นอุปกรณ์กักเก็บพลาสมาพลังงานสูงโดยใช้สนามแม่เหล็ก และเป็นเครื่องมือหลักอย่างหนึ่งที่ใช้ควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งมีการใช้มาตั้งแต่ปี 1975 ในสหภาพโซเวียตที่มีชื่อว่า T-10 ส่วนในปัจจุบัน เครื่อง JET ในอังกฤษ เป็นเครื่องโทคาแมคที่สร้างพลังงานจากฟิวชันได้สูงสุด (ที่ 30 MW) นอกจากนี้ ประเทศสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น ฝรั่งเศส โปรตุเกส เกาหลีใต้ และจีน ก็เป็นตัวอย่างของกลุ่มประเทศที่มีการศึกษาทดลองเกี่ยวกับโทคาแมค อย่างจริงจัง

โทคาแมคเพียงแห่งเดียวในโลกที่สามารถทำ DT fusion ได้ในปัจจุบันได้แก่ Joint European Torus ( JET )
ที่เริ่มดำเนินการในสหราชอาณาจักรตั้งแต่ปี 1983 / Cr.https://www.iter.org/mag/4/34
​โดยทั่วไปแล้วในสภาวะปกติ สสารจะอยู่ในลักษณะของโมเลกุลซึ่งประกอบไปด้วยอะตอม อะตอมเหล่านี้มีประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์เนื่องจากมีประจุบวกของโปรตอนและประจุลบของอิเล็กตรอนอยู่ด้วยกันในจำนวนที่เท่ากัน ในขณะที่พลาสมาเป็นสถานะของสสารที่มีไอออนบวกกับอิเล็กตรอนที่แยกกันอยู่ส่วนหนึ่ง จึงมีประจุล่องลอยอย่างเป็นอิสระอยู่ทั่วพลาสมา และก๊าซใด ๆ ก็ตามที่อุณหภูมิสูงมากพอก็สามารถจะเป็นพลาสม่าได้เช่นกัน

เนื่องจาก โทคาแมคมีลักษณะรูปทรงคล้ายโดนัท พลาสมาจะวิ่งเป็นทางไขว้แบบ helix (นึกภาพเส้นลวดของสปริง นั่นคือรูปร่างของ helix) หลักการในการควบคุมพลาสมานี้คือการใช้แรงแม่เหล็ก โดยมีการควบคุมในสองแนว คือวงรอบยาวที่มีทรงคล้ายห่วงยาง (toroidal) และรอบขวาง (poloidal) แสดงให้เห็นถึงแรงทางแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็ก

ล่าสุดประเทศจีน โดยสถาบันพลาสมาฟิสิกส์ (ASIPP) ซึ่งตั้งอยู่ที่เมืองเหอเฟย มณฑลอานฮุย ประสบผลสำเร็จในการทดลองเดินเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันหรือเครื่องโทคาแมค ซึ่งเป็นการจำลองปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเกิดตามธรรมชาติบนดวงอาทิตย์ให้เกิดขึ้นบนโลก ผลการทดลองในครั้งนี้ สร้างให้เกิดพลาสมาที่ความร้อนสูงถึง 70 ล้านองศาเซียลเซียส เป็นระยะเวลา 1,056 วินาที หรือราว 17 นาที

ถือเป็นสถิติโลกใหม่ที่สามารถเดินเครื่องได้นานที่สุดตั้งแต่มีการทดลองขึ้น จากเมื่อปีที่แล้วทาง ASIPP ได้ทำทดลองเดินเครื่องโทคาแมคได้พลาสมาที่พลังงานความร้อนสูงสุด 120 ล้านองศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 101 วินาที ทำให้การทดลองดังกล่าวเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นของนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาและทดลองด้านปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชันทั่วโลก


JET เป็น tokamak ที่ใหญ่และทันสมัยที่สุดในโลก


อ้างอิง : กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)

แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่