โครงการ SPARC อันสดใส: นักวิทยาศาสตร์จาก MIT จะทำให้พลังงานฟิวชั่นกลายเป็นความจริงได้หรือไม่?

เราใช้คุกกี้เพื่อให้คุณได้รับประสบการณ์ที่ดีที่สุด หากคุณยังคงใช้เว็บไซต์ของเราต่อไป เราจะถือว่าคุณยินดีที่จะรับคุกกี้ทั้งหมดบนเว็บไซต์นี้

บริษัทน้ำมัน Eni ของอิตาลีลงทุน 50 ล้านดอลลาร์ใน Commonwealth Fusion Systems บริษัทที่แยกตัวออกมาจาก MIT ซึ่งร่วมมือกับสถาบันในการพัฒนาแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเพื่อผลิตพลังงานปลอดคาร์บอนในโครงการทดลองพลังงานฟิวชั่นที่เรียกว่า SPARC จูเลียน เทอร์เนอร์ได้สัมภาษณ์โรเบิร์ต มัมการ์ด ซีอีโอของบริษัท เพื่อขอข้อมูลเชิงลึก

ภายในสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) อันศักดิ์สิทธิ์ กำลังเกิดการปฏิวัติพลังงานขึ้น หลังจากความก้าวหน้ามาหลายทศวรรษ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพลังงานฟิวชั่นพร้อมที่จะก้าวขึ้นมาเป็นพลังงานหลักแล้ว และเป้าหมายสูงสุดของการผลิตพลังงานที่ไม่จำกัด ปราศจากการเผาไหม้ และปราศจากคาร์บอน อาจอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อม

บริษัทพลังงานยักษ์ใหญ่ของอิตาลีอย่าง Eni ก็มีความคิดในแง่ดีเช่นกัน โดยลงทุน 50 ล้านยูโร (62 ล้านดอลลาร์สหรัฐ) ในโครงการความร่วมมือกับศูนย์พลาสมาฟิวชั่นและวิทยาศาสตร์ (PSFC) ของ MIT และบริษัทเอกชน Commonwealth Fusion Systems (CFS) ซึ่งมีเป้าหมายที่จะเร่งนำพลังงานฟิวชั่นเข้าสู่ระบบไฟฟ้าให้ได้ภายในเวลาเพียง 15 ปี

การควบคุมปฏิกิริยาฟิวชัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์และดวงดาวนั้น ติดขัดอยู่เนื่องจากปัญหาที่มีมาแต่โบราณ นั่นคือ แม้ว่ากระบวนการนี้จะปลดปล่อยพลังงานมหาศาล แต่ก็สามารถดำเนินการได้เฉพาะที่อุณหภูมิสูงมากหลายล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ และร้อนเกินกว่าที่วัสดุแข็งใดๆ จะทนได้

เนื่องจากความท้าทายในการกักเก็บเชื้อเพลิงฟิวชันภายใต้สภาวะสุดขั้วเหล่านี้ การทดลองผลิตพลังงานฟิวชันจึงประสบภาวะขาดแคลนพลังงานมาจนถึงปัจจุบัน โดยผลิตพลังงานได้น้อยกว่าที่จำเป็นต่อการรักษาปฏิกิริยาฟิวชัน และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อป้อนเข้าสู่ระบบสายส่งได้

“การวิจัยด้านฟิวชั่นได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าในด้านความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสำหรับพลังงานฟิวชั่น” โรเบิร์ต มัมการ์ด ซีอีโอของ CFS กล่าว

“CFS กำลังนำเทคโนโลยีฟิวชั่นมาใช้ในเชิงพาณิชย์โดยใช้แนวทางสนามแม่เหล็กสูง ซึ่งเรากำลังพัฒนาแม่เหล็กสนามสูงแบบใหม่เพื่อสร้างอุปกรณ์ฟิวชั่นขนาดเล็กโดยใช้แนวทางฟิสิกส์เดียวกันกับโครงการขนาดใหญ่ของรัฐบาล ในการทำเช่นนี้ CFS ทำงานอย่างใกล้ชิดกับ MIT ในโครงการความร่วมมือ โดยเริ่มต้นจากการพัฒนาแม่เหล็กแบบใหม่”

อุปกรณ์ SPARC ใช้สนามแม่เหล็กทรงพลังในการยึดพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นก๊าซที่ประกอบด้วยอนุภาคย่อยอะตอม เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับส่วนใดส่วนหนึ่งของห้องสุญญากาศรูปทรงโดนัท

มัมการ์ดอธิบายว่า “ความท้าทายหลักคือการสร้างพลาสมาภายใต้สภาวะที่เอื้อต่อการเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน เพื่อให้ได้พลังงานมากกว่าที่ใช้ไป ซึ่งสิ่งนี้ต้องอาศัยความรู้ในสาขาย่อยของฟิสิกส์ที่เรียกว่าฟิสิกส์พลาสมาเป็นอย่างมาก”

การทดลองขนาดกะทัดรัดนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อผลิตความร้อนประมาณ 100 เมกะวัตต์ในระยะเวลาสั้นๆ 10 วินาที ซึ่งเป็นพลังงานมากเท่ากับที่เมืองเล็กๆ เมืองหนึ่งใช้ แต่เนื่องจาก SPARC เป็นเพียงการทดลอง จึงจะไม่มีระบบแปลงพลังงานฟิวชั่นเป็นไฟฟ้า

นักวิทยาศาสตร์ที่ MIT คาดการณ์ว่าผลผลิตที่ได้จะมากกว่าพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อนแก่พลาสมาถึงสองเท่า ซึ่งจะนำไปสู่ความสำเร็จทางเทคนิคขั้นสูงสุด นั่นคือ การได้พลังงานสุทธิที่เป็นบวกจากการหลอมรวมนิวเคลียร์

“ปฏิกิริยาฟิวชันเกิดขึ้นภายในพลาสมาที่ถูกกักไว้และหุ้มฉนวนด้วยสนามแม่เหล็ก” มัมการ์ดกล่าว “ในเชิงแนวคิดแล้ว มันเหมือนกับขวดแม่เหล็ก ความแรงของสนามแม่เหล็กมีความสัมพันธ์อย่างมากกับความสามารถของขวดแม่เหล็กในการหุ้มฉนวนพลาสมาเพื่อให้สามารถเข้าถึงสภาวะฟิวชันได้”

“ดังนั้น หากเราสามารถสร้างแม่เหล็กที่แข็งแกร่งได้ เราก็จะสามารถสร้างพลาสมาที่ร้อนและหนาแน่นขึ้นได้โดยใช้พลังงานน้อยลงในการรักษาสภาพนั้นไว้ และด้วยพลาสมาที่ดีขึ้น เราก็จะสามารถสร้างอุปกรณ์ให้มีขนาดเล็กลงและจัดการได้ง่ายขึ้นทั้งในด้านการสร้างและการพัฒนา”

“ด้วยตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง เรามีเครื่องมือใหม่ในการสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความแรงสูงมาก และด้วยเหตุนี้จึงสามารถสร้างขวดแม่เหล็กที่ดีขึ้นและมีขนาดเล็กลงได้ เราเชื่อว่าสิ่งนี้จะช่วยให้เราบรรลุเป้าหมายการหลอมรวมนิวเคลียร์ได้เร็วขึ้น”

มัมการ์ดกำลังกล่าวถึงแม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดขนาดใหญ่รุ่นใหม่ที่มีศักยภาพในการสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงกว่าที่ใช้ในการทดลองฟิวชั่นที่มีอยู่ถึงสองเท่า ทำให้สามารถเพิ่มกำลังไฟฟ้าต่อขนาดได้มากกว่าสิบเท่า

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบใหม่นี้ ผลิตจากเทปเหล็กเคลือบด้วยสารประกอบที่เรียกว่า อิตเทรียม-แบเรียม-คอปเปอร์ออกไซด์ (YBCO) ซึ่งจะช่วยให้ SPARC สามารถผลิตพลังงานฟิวชั่นได้ประมาณหนึ่งในห้าของ ITER แต่มีปริมาตรเพียงประมาณ 1/65 ของ ITER เท่านั้น

ด้วยการลดขนาด ต้นทุน ระยะเวลา และความซับซ้อนขององค์กรที่จำเป็นในการสร้างอุปกรณ์พลังงานฟิวชั่นสุทธิ แม่เหล็ก YBCO จะช่วยให้เกิดแนวทางใหม่ๆ ทางด้านวิชาการและเชิงพาณิชย์สำหรับพลังงานฟิวชั่นได้เช่นกัน

มัมการ์ดอธิบายว่า “SPARC และ ITER ต่างก็เป็นโทคาแมค ซึ่งเป็นภาชนะแม่เหล็กชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นจากพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ด้านฟิสิกส์พลาสมาอย่างกว้างขวางตลอดหลายทศวรรษ”

“SPARC จะใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) รุ่นใหม่ ซึ่งช่วยให้สร้างสนามแม่เหล็กได้สูงขึ้นมาก ทำให้ได้ประสิทธิภาพการหลอมรวมนิวเคลียร์ตามเป้าหมายในขนาดที่เล็กลงกว่าเดิม”

“เราเชื่อว่านี่จะเป็นองค์ประกอบสำคัญในการบรรลุเป้าหมายการผลิตพลังงานฟิวชั่นภายในระยะเวลาที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศ และเป็นผลิตภัณฑ์ที่ดึงดูดใจในเชิงเศรษฐกิจ”

ในส่วนของระยะเวลาและศักยภาพทางการค้า SPARC เป็นวิวัฒนาการของการออกแบบโทคาแมคที่ได้รับการศึกษาและปรับปรุงมานานหลายทศวรรษ รวมถึงงานวิจัยที่ MIT ซึ่งเริ่มต้นในทศวรรษ 1970

การทดลอง SPARC มีเป้าหมายเพื่อปูทางไปสู่โรงไฟฟ้าพลังงานฟิวชั่นแห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้าประมาณ 200 เมกะวัตต์ ซึ่งเทียบเท่ากับโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่

แม้จะมีข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับพลังงานฟิวชั่น – โดยบริษัท Eni มีวิสัยทัศน์ที่ก้าวไกลในการเป็นบริษัทน้ำมันระดับโลกแห่งแรกที่ลงทุนในเทคโนโลยีนี้อย่างหนัก – แต่ผู้สนับสนุนเชื่อว่าเทคนิคนี้มีศักยภาพที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของโลกได้เป็นจำนวนมาก ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมาก

ขนาดที่เล็ลงซึ่งเป็นไปได้ด้วยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบใหม่นี้ มีศักยภาพที่จะช่วยให้สามารถผลิตไฟฟ้าจากพลังงานฟิวชั่นได้เร็วขึ้นและถูกลงในระบบสายส่ง

บริษัท Eni ประเมินว่าจะต้องใช้เงิน 3 พันล้านดอลลาร์ในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นขนาด 200 เมกะวัตต์ภายในปี 2033 โครงการ ITER ซึ่งเป็นการร่วมมือกันระหว่างยุโรป สหรัฐอเมริกา จีน อินเดีย ญี่ปุ่น รัสเซีย และเกาหลีใต้ ได้ดำเนินการไปแล้วกว่าครึ่งทางสู่เป้าหมายการทดสอบพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงครั้งแรกภายในปี 2025 และการผลิตพลังงานฟิวชั่นเต็มกำลังครั้งแรกภายในปี 2035 โดยมีงบประมาณประมาณ 20 พันล้านยูโร เช่นเดียวกับ SPARC โครงการ ITER ถูกออกแบบมาเพื่อไม่ให้ผลิตกระแสไฟฟ้า

ดังนั้น ในเมื่อระบบโครงข่ายไฟฟ้าของสหรัฐฯ กำลังเปลี่ยนจากโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ 2-3 กิกะวัตต์ ไปสู่โรงไฟฟ้าขนาด 100-500 เมกะวัตต์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นจะสามารถแข่งขันได้ในตลาดที่ดุเดือดนี้หรือไม่ และถ้าได้ จะเป็นเมื่อไหร่?

“ยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม แต่เรารู้ถึงความท้าทายต่างๆ แล้ว นวัตกรรมใหม่ๆ ชี้ให้เห็นถึงแนวทางที่จะเร่งให้เกิดความก้าวหน้า ผู้เล่นรายใหม่ๆ อย่าง CFS กำลังนำมุมมองเชิงพาณิชย์มาสู่ปัญหาต่างๆ และวิทยาศาสตร์พื้นฐานก็มีความก้าวหน้าแล้ว” มัมการ์ดกล่าว

“เราเชื่อว่าการควบรวมกิจการใกล้เข้ามาแล้วกว่าที่หลายคนคิด โปรดติดตามต่อไป” jQuery( document ).ready(function() { /* Companies carousel */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

DAMM Cellular Systems A/S เป็นหนึ่งในผู้นำระดับโลกด้านระบบสื่อสารวิทยุแบบ TETRA (Terrestrial Trunked Radio) และ DMR (Digital Mobile Radio) ที่มีความน่าเชื่อถือ ทนทาน และปรับขนาดได้ง่าย สำหรับลูกค้าในภาคอุตสาหกรรม พาณิชย์ และความปลอดภัยสาธารณะ

DAMM TetraFlex Dispatcher ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดำเนินงานขององค์กรที่มีผู้ใช้งานจำนวนมาก ซึ่งต้องการระบบสั่งการ ควบคุม และตรวจสอบการสื่อสารทางวิทยุ

ระบบบันทึกเสียงและข้อมูล DAMM TetraFlex นำเสนอฟังก์ชันการบันทึกเสียงและข้อมูลที่ครอบคลุมและแม่นยำ รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกในการบันทึก CDR ที่หลากหลาย

Green Tape Solutions เป็นบริษัทที่ปรึกษาจากประเทศออสเตรเลีย เชี่ยวชาญด้านการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อม การอนุมัติ และการตรวจสอบ รวมถึงการสำรวจทางนิเวศวิทยา

เมื่อคุณต้องการปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของโรงไฟฟ้า คุณจะต้องมีประสบการณ์การจำลองที่เหมาะสมเพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายนั้น บริษัทแห่งหนึ่งมีความมุ่งมั่นที่จะผลิตเครื่องจำลองโรงไฟฟ้าที่สมจริง ซึ่งจะช่วยให้บุคลากรของคุณมีความรู้ที่จำเป็นในการใช้งานโรงไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ