หลายคนมีคำถามว่าจากการเติบโตของรถยนต์ไฟฟ้าที่เพิ่มสูงขึ้น ตามจำนวนคนที่หันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น ซึ่งปริมาณพลังงานไฟฟ้าอาจจะไม่เพียงพอต่อความต้องการ ประกอบกับมีความคิดเห็นว่า รถยนต์ไฟฟ้าไม่ใช่พลังงานสะอาด เนื่องการโรงไฟฟ้าในประเทศไทยมีการผลิตพลังงานไฟฟ้า จากแร่ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ
จึงไม่สามารถเรียกว่า พลังงานสะอาด
ปัจจุบันจะเห็นได้ว่าโรงไฟฟ้าพยายามเริ่มหันการใช้โซล่าเซลล์ โดยการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าฟาร์ม
กังหันลม และพลังน้ำจากเขื่อน
แต่ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตออกมา จะยังไม่เพียงพอต่อความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่มากขึ้นในทุกวัน
รวมทั้งจำนวนการใช้รถยนต์ไฟฟ้าที่สูงขึ้น ทำให้ความต้องการพลังงานไฟฟ้ามีการเติบโตแบบทวีคูณ
มนุษย์จึงมีการคิดเรื่องของการผลิตพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเทคโนโลยีโรงไฟฟ้าที่ล้ำสมัยที่สุด ณ วันนี้ ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าสะอาดมากที่สุด คือ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
แต่มีหลายคนที่มีความกังวล จากเรื่องของการผลิตที่มีของเสียออกมา ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบ
ยกตัวอย่างที่ชัดเจน คือ ประเทศญี่ปุ่น ที่มีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ฟุกุชิมะ
หลักการผลิตพลังงานไฟฟ้าของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear Fission) คือ การนำธาตุยูเรนียมมายิงที่นิวตรอน จนเกิดการแตกเป็นประจุขนาดเล็กและทำการผลิตพลังงานความร้อนออกมา
หลังจากนั้นจะนำพลังงานความร้อนต้มน้ำ เกิดไอน้ำแรงดันสูง นำมาหมุนใบพัด หรือ Turbine และมาปั่นไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) จนเกิดพลังงานไฟฟ้าออกมา
ซึ่งเทคโนโลยีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นพลังงานสะอาดที่มากที่สุด แต่จากเรื่องของกากนิวเคลียร์ หรือ
กากยูเรเนียม จะต้องมีการจำกัดอย่างถูกวิธี
ถ้าหากใช้วิธีการจำกัดที่ไม่ถูกต้อง จะสร้างปัญหาต่อเรื่องของสิ่งแวดล้อม หรือ เกิดการรั่วไหล ยกตัวอย่าง
การเกิดแผ่นดินไหวที่ฟุกุชิมะ ทำให้เกิดการรั่วไหลของกากนิวเคลียร์ และปลดปล่อยกัมมันตรังสีออกมาที่บริเวณนั้น ส่งผลให้หลายคนเกิดความกลัวจากผลกระทบของกัมมันตรังสี ทำให้ร่างกายเกิดความผิดปกติ
เป็นเหตุผลหนึ่งที่ประเทศญี่ปุ่นไม่กล้าหันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้า เพราะว่าประเทศญี่ปุ่นมีความต้องการใช้
พลังงานไฟฟ้าสูงมาก จึงมีการนำไฮโดรเจนมาใช้แทน
นอกเหนือจากกากยูเรเนียมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จะมีเรื่องของการปนเปื้อนของน้ำ ซึ่งผลจากการปล่อยน้ำของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ทำให้สัตว์ทะเลที่อาศัยอยู่บริเวณนั้น ร่ายกายเกิดความผิดปกติ จนคนไม่กล้าที่นำมาบริโภค จึงเป็นข้อเสียของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
แต่ปัจจุบันเกิดเทคโนโลยีใหม่ที่มนุษย์คิดค้นขึ้นมา คาดว่าน่าจะเป็นคำตอบการผลิตพลังงานไฟฟ้าในอนาคต
คือ ดวงอาทิตย์เทียม
ดวงอาทิตย์เทียม
แหล่งพลังงานสะอาดใหญ่ที่สุดของจักรวาล คือ พระอาทิตย์ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของความร้อนและแสงสว่าง
หลายคนจึงมีการศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการถอดสูตรพระอาทิตย์ และนำมาสร้างโดยฝีมือมนุษย์
จากความต้องการความร้อน เพื่อนำมาปั่นกระแสไฟฟ้า ผลิตพลังงานไฟฟ้า
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์ เรียกว่า นิวเคลียร์ฟิวชัน คือ กระบวนการจากการนำนิวเคลียสของไฮโดรเจนมาผสมกับอะตอม ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานออกมา จะเห็นได้จากการเกิดความร้อน แสงสว่างออกมา
จะเป็นปฏิกิริยาต่อเนื่องทุกวินาที
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดขึ้น จะเป็นนิวเคลียสของไฮโดรเจนผสมกับฮีเลียม เมื่อทำออกมาและปลดปล่อยพลังงาน จะต้องใช้ความร้อนและความดันที่สูงมาก จนทำให้ไฮโดรเจนแตกและผสมกัน เพื่อให้เกิดรูปแบบอิเล็กตรอนที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมา
จึงเกิดการวิจัยดวงอาทิตย์เทียมที่มีการศึกษามาเป็นเวลาหลายปี เพื่อทำโรงไฟฟ้าทดแทนน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติที่มนุษย์ใช้อยู่ ณ ปัจจุบัน
หลังจากที่มนุษย์มีการศึกษาดวงอาทิตย์ของจริง พยายามจะถอดหลักการ เพื่อทำการสร้างดวงอาทิตย์เทียมที่เป็นของมนุษย์
ส่วนสิ่งที่ทำได้ยากที่สุด ทางนักวิทยาศาสตร์พยายามทำมาอย่างยาวนาน คือ การสร้างเตาปฏิกรณ์ฟิวชัน
บนโลก เพื่อทำการหลอมอะตอมไฮโดรเจนให้เปลี่ยนเป็นฮีเลียม จนเกิดพลังงานออกมาเหมือนกับดวงอาทิตย์
โดยมีองค์ประกอบ คือ เชื้อเพลิงก๊าซไฮโดรเจนที่สามารถแยกออกมาจากน้ำทะเล แต่เรื่องของความดัน
จะไม่สามารถทำได้ เนื่องจากดวงอาทิตย์มีความดันสูงมาก จนไม่สามารถสร้างบนโลก ส่วนความร้อน จะสามารถ
ทำออกมาได้ เมื่อมีเทคโนโลยีเตาปฏิกรณ์ที่มีความเหมาะสมมากเพียงพอ โดยมีการตั้งเป้าจะสามารถสร้างความร้อนมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า หรือ 150 ล้านองศาเซลเซียส
มีการร่วมมือจากหลายประเทศ เพื่อการพัฒนาเตาปฏิกรณ์ฟิวชัน ถ้าสามารถทำเตาดังกล่าวที่ผลิต
ความร้อนสูง โอกาสของการเกิดดวงอาทิตย์เทียมของมนุษย์ จะเกิดขึ้นได้ไม่ยาก
ซึ่งมีการพัฒนาตั้งแต่ปี 1970 จนถึง 1980 โดยมีการวิจัยเรื่องของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในการสร้าง
ดวงอาทิตย์เทียม ต่อมาในปี 1990 ถึงปี 2000 จะเริ่มมีการทดลองการวิจัยและเทคโนโลยีเกี่ยวกับดวงอาทิตย์เทียม
ส่วนในปี 2004 ถึงปีปัจจุบัน มีการทดลองขนาดใหญ่ เกิดเป็นเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งเป็นโครงการ
เมกะโปรเจกต์ ชื่อว่า ITER (International Fusion Energy Organization)
เป็นการสร้างดวงอาทิตย์เทียมทั้งทางฝั่งประเทศสหรัฐอเมริกา จีน รัสเซีย สหภาพยุโรป เกาหลีใต้ และอินเดีย
เกิดเป็นเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ชื่อว่า TOKAMAK ซึ่งเป็นเตาปฏิกรณ์ที่สร้างพลาสมาความร้อนสูงใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์
ซึ่งเตาปฏิกรณ์ TOKAMAK จะมีลักษณะเป็นทรงกลมขนาดใหญ่ โดยมีองค์ประกอบ คือ แม่เหล็ก และ
แร่ สามารถสร้างสนามแม่เหล็กพลังงานเข้มข้นสูง ในรูปทรงแบบโดนัท เพื่อทำการบีบอัดแก๊สไฮโดรเจนให้อยู่ใน
รูปเปลือก ทำให้เกิดแรงดันและอุณหภูมิความร้อนสูงแบบ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน
ขั้นตอนการผลิตพลังงานไฟฟ้าของเตาปฏิกรณ์ TOKAMAK มีดังต่อไปนี้
ขั้นตอนที่ 1 คือ การสร้างแรงดันและอุณหภูมิที่สูงก่อน เพื่อให้ไฮโดรเจนกลายเป็นพลาสมา เมื่ออุณหภูมิมี
ค่าที่สูงมาก จะพร้อมปลดปล่อยพลังงาน
ขั้นตอนที่ 2 คือ การควบคุมแรงดันและบีบอัด ซึ่งการเกิดพลังงานให้เหมือนกับดวงอาทิตย์ การใช้ความร้อนเพียงอย่างเดียว จะไม่เพียงพอ จึงต้องมีการสร้างแรงดันที่สูงบีบอัดเข้าไป ทำให้ก๊าซไฮโดรเจนอยู่ในสภาพที่เหมาะกับการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน
เมื่อเป็นสนามแม่เหล็ก ทำให้ตัวโลหะที่สัมผัสความร้อนสูง สามารถทนได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ถ้าหากเป็น
การสัมผัสโดยตรง จะเกิดการละลายจากความร้อนที่สูงมาก
ขั้นตอนที่ 3 คือ เมื่อเกิดแรงดันและอุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน คือ การเปลี่ยนจากไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม โดยมีโปรตรอน นิวตรอน และพลังงานออกมา ซึ่งกระบวนการนี้จะปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบอิเล็กตรอนและไอออน
หลังจากนั้นพลังงานนิวเคลียร์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้ตัวแปลงชื่อว่า Power gererator
เพื่อทำการแปลงการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้า
เตาปฏิกรณ์ TOKAMAK ยังอยู่ในระหว่างขั้นตอนทดลองและวิจัย ซึ่งเตาปฏิกรณ์ TOKAMAK
ถึงแม้ว่าจะทดลอง สามารถทำให้เกิดขึ้นได้ แต่จะมีข้อจำกัดบางอย่างอยู่
สำหรับข้อจำกัดของเตาปฏิกรณ์ TOKAMAK คือ การรักษาสภาวะของพลาสมาที่สร้างขึ้นในเวลานี้ยังไม่คงทน ซึ่งสภาวะพลาสมาที่มีความร้อนและแรงดันสูงในการบีบอัดไฮโดรเจน เพื่อให้ใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์
จะใช้พลังงานไฟฟ้าสูงมากสำหรับการสร้างสนามแม่เหล็ก
ซึ่งปัจจุบันตั้งแต่ปี 2004 ที่ผ่านมา เตาปฏิกรณ์ยังสร้างพลังงานได้จำนวนน้อย รวมถึงระยะเวลาที่เกิดพลาสมาน้อยมาก ดังนั้น จึงมีการร่วมมือพัฒนาร่วมกันทั้ง 7 ประเทศ
เตาปฏิกรณ์ TOKAMAK ที่ประเทศไทย
ประเทศไทยมี เตาปฏิกรณ์ TOKAMAK-1
ทางสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (สทน.) ได้รับเครื่องเตาปฏิกรณ์ TOKAMAK 1 มาจาก
สถาบันพลาสมาฟิสิกส์จากประเทศจีน ตามข้อตกลงการลงนามร่วมมือกัน เมื่อเดือนสิงหาคม 2560
เพื่อนำมาวิจัยการผลิตพลังงานในอนาคตข้างหน้า ถือว่าอย่างน้อยมีสารตั้งต้นแล้ว
ณ ปัจจุบัน เตาปฏิกรณ์ TOKAMAK 1 ของประเทศไทย ย้ายไปอยู่ที่นครนายก ประกอบกับในช่วงไม่กี่เดือน
ที่ผ่านมา มีการทดลองเดินเครื่องเรียบร้อยแล้ว และสามารถรันกระแสพลาสมาอุณหภูมิ 1 แสนองศาเซลเซียส
เป็นเวลา 100 มิลลิวินาที
ทั้งนี้ มีการตั้งเป้าจะทำการต่อยอดว่าในอีก 10 ปีข้างหน้า จะสามารถสร้างเครื่องเตาปฏิกรณ์เป็นของตัวเอง
ที่พร้อม จะทำการวิจัยให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้า
ประเทศไทยจะเป็นประเทศแรกในอาเซียนที่มีเครื่องดังกล่าว และสามารถสร้างแหล่งพลังงานไฟฟ้าจาก
ดวงอาทิตย์เทียมเป็นของตัวเอง
สรุป สำหรับอนาคตพลังงานสะอาดใหม่อย่างดวงอาทิตย์เทียม ซึ่งมีความเป็นไปได้ในการสร้างพระอาทิตย์เทียมขึ้นมา จากการจำลองปรากฏการณ์อย่างนิวเคลียร์ฟิวชัน โดยใช้ไฮโดรเจนจากน้ำทะเลมาสร้าง
ทำให้เกิดพลังงานความร้อน หลังจากนั้นจะนำมาปั่นกระแสไฟฟ้าผ่าน Power gererator แต่มีข้อจำกัดจากเรื่องของเทคโนโลยีอยู่
ซึ่งวันนี้ประเทศที่สามารถรันเครื่องเตาปฏิกรณ์ได้ยาวนานที่สุด จะเป็นเตาปฏิกรณ์ของประเทศจีน
โดยเวลานานที่สุดอยู่ที่ 17.6 นาที ที่อุณหภูมิ 70 ล้านองศาเซลเซียส
จะต้องบอกว่าวันนี้ใกล้ขึ้นมาแล้ว เพียงแต่ยังไม่สามารถผลิตรันยาว ๆ ได้ ซึ่งวันนี้หากทำได้ จะเป็นข้อดีที่
ตอบโจทย์อนาคตในเรื่องของพลังงานสะอาด เพราะดวงอาทิตย์เทียมดีมากกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่เหลือ
กากยูเรเนียมออกมา
จากเรื่องของเทคโนโลยีใหม่จะมีข้อเสียที่เรายังไม่ได้รู้เพิ่มเติม เมื่อมีการทำเตาปฏิกรณ์ออกมาจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงมีการใช้พลังงานค่อนข้างเยอะในการสร้างสนามแม่เหล็กเข้มข้น เพื่อทำการบีบอัดไฮโดรเจนให้มีแรงดันสูงและมีความร้อนสูง ถือว่าไม่ใช่เรื่องง่าย แต่กระนั้นถือว่าเป็นข่าวดีที่มนุษย์สามารถผลิตพลังงานสะอาดได้จากเทคโนโลยีดวงอาทิตย์เทียม
และนี้ก็คือเรื่องราวของดวงอาทิตย์เทียมเทคโนโลยีใหม่การผลิตพลังงานไฟฟ้าในอนาคต ที่คุณสามารถรับชมได้จากคลิปด้านล่าง ถ้าหากคุณชอบคลิปนี้ขอฝาก กด LIKE กด SHARE กด SUBSCRIBE ที่ช่องของพวกเรา
ด้วยนะครับ
