Fusion '101' – เหตุใดจึงมีความสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและบอลลูนอากาศ

บางอย่างในทางวิทยาศาสตร์ก็เจ๋ง อย่างอื่นเจ๋งและอาจเปลี่ยนแปลงชีวิตได้ ในสัปดาห์นี้ กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาประกาศว่าห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่งของบริษัท Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) บรรลุสิ่งที่เรียกว่าการจุดระเบิดด้วยฟิวชัน มาแยกย่อยความหมายและเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

กรมพลังงาน กดปล่อย กล่าวว่า "เมื่อวันที่ 5 ธันวาคม ทีมงานของ LLNL's National Ignition Facility (NIF) ได้ทำการทดลองฟิวชันแบบควบคุมครั้งแรกในประวัติศาสตร์เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ หรือที่เรียกว่าจุดคุ้มทุนของพลังงานทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งหมายความว่ามันผลิตพลังงานจากฟิวชันได้มากกว่าพลังงานเลเซอร์ที่ใช้ในการ ขับมัน” ฟิวชั่นเป็นกระบวนการเดียวกับที่ดวงอาทิตย์ผลิตพลังงาน เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างกลไกนี้ขึ้นใหม่ในห้องทดลอง แต่ก็ยังยากเย็นแสนเข็ญ ดร. อาราตี ประภาคาร หัวหน้าที่ปรึกษาของประธานาธิบดีด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และผู้อำนวยการสำนักงานนโยบายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของทำเนียบขาว กล่าวว่า "เรามีความเข้าใจทางทฤษฎีเกี่ยวกับฟิวชันมากว่าศตวรรษ แต่การเดินทางจากการรู้ไปสู่การลงมือทำอาจเกิดขึ้นได้ ยาวและลำบาก เหตุการณ์สำคัญในวันนี้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถทำอะไรได้บ้างด้วยความอุตสาหะ”

เหตุใดจึงมีความสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ฟิวชันเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสที่เบากว่าสองนิวเคลียส (ในกรณีนี้คือไฮโดรเจน) รวมตัวกันเพื่อผลิตนิวเคลียสที่หนักกว่าหนึ่งอัน (เช่น ฮีเลียม) ในระหว่างกระบวนการดังกล่าว พลังงานสะอาดจำนวนมากจะถูกปลดปล่อยออกมา ข่าวประชาสัมพันธ์ของกระทรวงพลังงานกล่าวต่อไปว่า "ความสำเร็จครั้งแรกในประวัติศาสตร์นี้จะมอบความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนในการสนับสนุนโครงการ Stockpile Stewardship ของ NNSA และจะให้ข้อมูลเชิงลึกอันล้ำค่าเกี่ยวกับโอกาสของพลังงานฟิวชันที่สะอาด ซึ่งจะเป็นเกม - ผู้เปลี่ยนความพยายามในการบรรลุเป้าหมายของประธานาธิบดีไบเดน คือเศรษฐกิจคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์”

การประกาศนี้เป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรม อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องปรับเทียบความคาดหวัง เรายังมีแนวโน้มอีกหลายปีถึงหลายสิบปีในการเลียนแบบพลังของดวงอาทิตย์ในระดับที่ใหญ่เพียงพอสำหรับความต้องการพลังงานในปัจจุบัน การทดลองนี้ผลิตพลังงานที่ได้รับสุทธิเพียงพอ ต้ม น้ำสองสามแกลลอน แต่นั่นไม่ใช่ประเด็นที่น่าตื่นเต้น ประเด็นคือมีการผลิตพลังงานเป็นเอาต์พุตมากกว่าส่งเป็นอินพุต โปรดทราบว่าเครื่องบินลำแรกไม่ใช่ Boeing Dreamliner และโทรศัพท์มือถือเครื่องแรกจำเป็นต้องออกกำลังกายเล็กน้อยเพื่อยกขึ้น

อย่างไรก็ตาม การจินตนาการถึงการประหยัดพลังงานที่ปราศจากการปล่อยมลพิษ มลพิษทางอากาศ หรือกากกัมมันตภาพรังสีเป็นสิ่งที่ดึงดูดใจและมีความหวังเป็นอย่างยิ่ง เชื้อเพลิงฟิวชันคือไฮโดรเจน ไฮโดรเจนมีอยู่มาก ขณะที่คุณอ่านข้อความนี้ คุณอาจสงสัยว่าฟิวชันแตกต่างจากฟิชชันในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อย่างไร เดอะ เว็บไซต์สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ กล่าวว่า "ฟิชชันจะแยกธาตุหนัก (ที่มีเลขมวลอะตอมสูง) ออกเป็นเศษเล็กเศษน้อย ในขณะที่ฟิวชั่นจะรวมธาตุเบาสองธาตุเข้าด้วยกัน (ที่มีเลขมวลอะตอมต่ำ) ก่อตัวเป็นธาตุที่หนักกว่า” ทั้งสองกระบวนการปล่อยพลังงานออกมา แต่ปฏิกิริยาฟิวชันไม่ก่อให้เกิดกากกัมมันตภาพรังสี มันผลิตฮีเลียมเฉื่อย (ซึ่งสามารถใช้ในบอลลูนตรวจอากาศได้ด้วย) ฟิวชั่นยังไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เป็นลักษณะของอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ และไม่สามารถนำมาใช้ในการผลิตอาวุธได้เช่นกัน

บางทีตอนนี้คุณคงเข้าใจแล้วว่าทำไมนักวิทยาศาสตร์ถึงเวียนหัว