นิวเคลียร์ฟิวชัน ภาพยนตร์เรื่องปฏิบัติการฝ่าสุริยะ ที่ออกฉายในปี 2019 สร้างการเริ่มต้นที่ดี สำหรับภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์จีน และในโครงเรื่องมีเส้นหลักที่ชัดเจน ซึ่งก็คือการซ่อมแซมเครื่องยนต์ของดาวเคราะห์ ดังนั้นเครื่องยนต์ของดาวเคราะห์ที่มีความสูง 11 กิโลเมตรนี้ทำงานอย่างไร มันคือนิวเคลียร์ฟิวชันในแง่ของประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงฟอสซิลดั้งเดิม มันไม่สามารถเป็นไปตามมาตรฐานนี้ได้

เมื่อพิจารณาจากการตั้งค่านี้ พลังงานที่ผลิตโดยนิวเคลียร์ฟิวชันนั้น มีปริมาณมากและมักเรียกว่าพลังงานแห่งอนาคต หรือพลังงานสูงสุด นิวเคลียร์ฟิวชันสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมากมายกับโลก และสิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับคนทั่วไปของเรา คือการใช้นิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

แม้ว่าผู้คนมักจะรังเกียจพลังงานนิวเคลียร์ แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าพลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญมาก พูดง่ายๆก็คือพลังงานนิวเคลียร์ผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์ จากนั้นนิวเคลียสของอะตอมจะปลดปล่อยพลังงานออกมา โดยทั่วไปแล้ว พลังงานนิวเคลียร์สามารถปล่อยออกมาได้ 3 วิธีเท่านั้น ได้แก่นิวเคลียร์ฟิชชัน นิวเคลียร์ฟิวชัน และการสลายตัวของนิวเคลียร์ และสิ่งที่เราจะพูดถึงในวันนี้ก็คือนิวเคลียร์ฟิวชัน

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ทุกคนคุ้นเคย ในปัจจุบันล้วนใช้นิวเคลียร์ฟิชชันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แต่นิวเคลียร์ฟิชชันนอกจากจะสร้างกากนิวเคลียร์ที่ก่อมลพิษแล้ว พลังงานที่ปล่อยออกมายังด้อยกว่านิวเคลียร์ฟิวชันอีกด้วย ดังนั้น ผู้คนจึงมุ่งความสนใจไปที่นิวเคลียร์ฟิวชันหรือเรียกสั้นๆว่านิวเคลียร์ฟิวชันควบคุม

ดร.ติงลี่เฟิง ภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัยซีอานเจียวทง-ลิเวอร์พูลกล่าวว่า พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีมากกว่านิวเคลียร์ฟิชชัน ดังนั้นนิวเคลียร์ฟิวชันจึงควบคุมได้ยากกว่า แต่เมื่อเปรียบเทียบกับนิวเคลียร์ฟิชชันแล้ว นิวเคลียร์ฟิวชันไม่ได้ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ระดับสูงในระยะยาว การแผ่รังสีไม่มีกากนิวเคลียร์เกิดขึ้น และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาคือฮีเลียม โดยไม่มีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี

บางคนอาจไม่เข้าใจว่าทำไมต้องเพิ่มคำนำหน้าควบคุมได้ นี่เป็นเพราะมนุษย์ประสบความสำเร็จในการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่แล้ว เช่น การระเบิดของระเบิดไฮโดรเจน แต่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ไม่สามารถควบคุมได้ หากจะนำนิวเคลียร์ฟิวชันไปใช้ในชีวิตประจำวันของมนุษย์ และเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้งานได้และจะต้องควบคุม

ประการแรก วัสดุของนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้นั้นเพียงพอแล้วนิวเคลียร์ ฟิวชันที่มักกล่าวกันว่าโดยทั่วไปจะสร้างพลังงานมหาศาลผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันของไอโซโทปของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งก็คืออะตอมของดิวเทอเรียมและทริเทียม ดิวทีเรียมมีอยู่ทั่วไปในน้ำทะเล ซึ่งหมายความว่าหากมนุษย์บรรลุปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้จริงๆ การจัดหาวัตถุดิบก็ควรจะเพียงพอ

ประการที่สอง อัตราการปล่อยพลังงานของนิวเคลียร์ฟิวชันที่มีการควบคุมนั้นสูงมากและน้ำทะเลเพียง 1 ลิตรเท่านั้น ที่สามารถผลิตพลังงานที่สามารถผลิตน้ำมันเบนซิน 300 ลิตรได้ การปล่อยพลังงานที่น่าสะพรึงกลัวนี้ทำให้ครั้งหนึ่งมันกลายเป็นแหล่งพลังงานสูงสุด แน่นอนบางคนชี้ให้เห็นว่าผลการผลิตไฟฟ้าของนิวเคลียร์ฟิวชัน

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชันขนาด 1 ล้านกิโลวัตต์ ใช้ดิวทีเรียมเพียง 304 กิโลกรัมต่อปี คาดว่ามีดิวทีเรียมตามธรรมชาติในน้ำทะเลประมาณ 4.5 พันล้านตัน ดิวทีเรียมในน้ำทะเลจะเปลี่ยนเป็นพลังงานผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ตามระดับการใช้พลังงานโลกในปัจจุบัน เพียงพอต่อความต้องการพลังงานของมนุษย์หลายพันล้านคนในอีกหลายปีข้างหน้า

ประการสุดท้าย นิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้คือพลังงานสะอาดประเภทหนึ่ง ไม่เพียงแต่ไม่ผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ระเหยได้หลังจากการเผาไหม้ถ่านหิน แต่ของเสียที่ผลิตขึ้นนั้นไม่ก่อมลพิษเท่ากับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน หลังจากการหลอมรวมเสร็จสิ้น ซึ่งเป็นก๊าซฮีเลียมมีตระกูลจะมีกัมมันตภาพรังสีอย่างสมบูรณ์

จากประเด็นทั้งสามนี้ โอกาสในการใช้งานในอนาคตของนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้นั้นได้ผลดีอย่างแท้จริง และไม่น่าแปลกใจเลยที่นักวิทยาศาสตร์จะยกย่องให้เป็นพลังงานแห่งอนาคตที่สำคัญ ดังนั้นหากการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ประสบความสำเร็จจริงๆในอนาคต ค่าไฟฟ้าของเราจะลดลงหรือไม่จะลดลงเหลือเท่าไร

การใช้นิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้เท่ากับค่าไฟฟ้าลดลงจริงหรือไม่ จากตัวอย่างข้างต้นของโรงไฟฟ้า นิวเคลียร์ฟิวชัน สามารถสกัดพลังงานได้มากที่สุดโดยใช้วัตถุดิบน้อยที่สุด ในกรณีนี้เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาสำเร็จในอนาคตค่าไฟของเราจะลดลงแบบหน้าผาหรือไม่ หรือแม้แต่เป็นอิสระโดยตรง ตามสถิติในปี 2017 ราคาขายไฟฟ้าเฉลี่ยขององค์กรระบบสายส่งไฟฟ้าในประเทศของเราคือ 0.6091 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

ราคาไฟฟ้าเฉลี่ยสำหรับการใช้ไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั่วไป เชิงพาณิชย์ และอื่นๆคือ 0.76524 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ราคาไฟฟ้าเฉลี่ยสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ค่าไฟฟ้าอยู่ที่ 0.59785 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ราคาไฟฟ้าเฉลี่ยอยู่ที่ 0.52894 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง จากมุมมองเชิงปฏิบัติแม้ว่าการวิจัยในอนาคตจะประสบความสำเร็จ เป็นไปไม่ได้ที่ค่าไฟฟ้าจะลดลงเพียงไม่กี่เซ็นต์หรือฟรีโดยตรง เนื่องจากเราได้กล่าวไว้ในบทความก่อนหน้านี้ว่า วัตถุดิบสำหรับนิวเคลียร์ฟิวชั่นคือดิวทีเรียมและทริเทียม แม้ว่าดิวทีเรียมจะมีมากในทะเล แต่ก็ค่อนข้างง่ายที่จะสกัด

อย่างไรก็ตามสต็อกของไอโซโทปในธรรมชาติมีน้อยมากเกือบจะไม่มีเลย ดังนั้นผู้คนสามารถผลิตมันได้ผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์เท่านั้น ซึ่งเพิ่มต้นทุนจำนวนมากอย่างสุดลูกหูลูกตา นอกจากนี้ ตามเงื่อนไขปัจจุบันเพื่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้นั้นจำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่สูงมาก หากอุณหภูมิผันผวนหรือลดลงในระหว่างกระบวนการฟิวชัน ปฏิกิริยาฟิวชันจะหยุดลง ดังนั้น หลายคนจึงเรียกมันติดตลกว่าฟิวชันคือน้ำเดือด

กระบวนการปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันและเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างอุณหภูมิสูงให้คงที่เช่นนี้ ชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วไปเรียกมันว่า อุปกรณ์ทดลองโทคามัค ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์นี้สูงมาก ยังต้องการบุคลากรมืออาชีพในการดำเนินการ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ระดับมืออาชีพที่สร้างเงื่อนไข สำหรับนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ หรือการลงทุนด้านบุคลากรและทรัพยากรวัสดุ ก็จะเพิ่มต้นทุนการผลิตไฟฟ้าอย่างสุดลูกหูลูกตา

นอกจากนี้ยัง มีค่าใช้จ่ายสำหรับการอัปเดตการบำรุงรักษาอุปกรณ์ในภายหลัง และการติดตั้งอุปกรณ์จ่ายไฟต่างๆแต่สิ่งที่สำคัญที่สุด คือการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา เริ่มแรกนั้นมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นหลังจากการวิจัยและพัฒนาที่ประสบความสำเร็จและการผลิตไฟฟ้าที่ประสบความสำเร็จ ต้นทุนเริ่มต้นทั้งหมดจะต้องได้รับคืน

จะเห็นได้ว่าแม้ว่าค่าไฟฟ้าจะมีความสัมพันธ์กับราคาวัตถุดิบในการผลิตไฟฟ้า และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานอยู่บ้าง แต่ถ้าคุณต้องการนำไปใช้จริงๆต้นทุน ของแต่ละลิงก์จะมีตำแหน่งที่สำคัญกว่า ดังนั้นค่าไฟฟ้าจะรวมค่าใช้จ่ายเหล่านี้ในขั้นต่อไปสำหรับการกำหนดราคาภายใต้แนวโน้มการเพิ่มไปทางซ้ายเล็กน้อย และเพิ่มทางขวาเล็กน้อยค่าไฟ อาจยังคงอยู่ที่ระดับเดิมไม่กี่เซ็นต์หรือไม่มีเงินเลย เราเกรงว่ามันเป็นความฝันของคนงี่เง่า

เป็นที่น่าสังเกตว่าลักษณะของอัตราค่าไฟฟ้าของจีน คืออัตราค่าไฟฟ้าที่อยู่อาศัยและอัตราค่าไฟฟ้า อุตสาหกรรมจะกลับกันและอัตราค่าไฟฟ้าที่อยู่อาศัยโดยทั่วไปต่ำกว่าอัตราค่าไฟฟ้าอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ นอกจากนี้ หลังจากเปรียบเทียบค่าไฟฟ้าในการดำรงชีวิตของผู้อยู่อาศัยในจีนกับบางประเทศแล้ว บางคนพบว่าค่าไฟฟ้าของผู้อยู่อาศัยในจีนยังค่อนข้างต่ำ แม้ว่าจะไม่ได้บอกว่าถึงไม่กี่เซ็นต์แต่ก็เป็นความจริง ราคาถูกและใช้งานง่าย

ดังนั้น ในปัจจุบัน คนส่วนใหญ่เชื่อว่าความ สำเร็จของการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ควรนำมา ซึ่งประโยชน์ที่มากขึ้นสำหรับการใช้ไฟฟ้าในภาคอุตสาหกรรม และจะไม่แสดงผลมากนักต่อการใช้ไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยในระยะสั้น ยิ่งไปกว่านั้น จากความก้าวหน้าทางการวิจัยในปัจจุบันของนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ อาจใช้เวลาอย่างน้อยหลายสิบปี หรือแม้แต่ร้อยปีในการรอจนกว่าจะพัฒนาและนำไปใช้ได้สำเร็จ

เมื่อสายตาของเราจดจ่ออยู่กับด้านการผลิตไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ก็อยู่ในบรรยากาศแล้ว ในมุมมองของพวกเขา หากมนุษย์บรรลุปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้จริงๆ อารยธรรมของเราก็จะก้าวไปสู่​​ยุคใหม่อย่างแท้จริง ท้ายที่สุดแล้ว เมื่อพิจารณาจากระดับของอารยธรรมจักรวาล ที่กำหนดโดยอดีตนักวิทยาศาสตร์โซเวียตคาร์ดาเชฟ แล้วนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้สามารถช่วยให้มนุษย์ใช้พลังงานอย่างเต็มที่ และปลดปล่อยพลังงานที่มากขึ้น ด้วยวิธีนี้อารยธรรมมนุษย์สามารถย้ายจากระดับที่น่าอาย 0.7 เป็นระดับ 1

นอกจากนี้ยังสามารถใช้นิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ ในเขตข้อมูลการสำรวจห้วงอวกาศอย่างที่เราทราบกันดีว่า การปล่อยจรวดในปัจจุบันของเราใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลไม่เพียงแต่หนักเท่านั้น แต่พลังงานที่ปล่อยออกมายังมีไม่มากอีกด้วย ซึ่งจำกัดความเร็วในการสำรวจของมนุษย์ ดังนั้นหากสามารถใช้นิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ในการปล่อยจรวดในอนาคต เอกภพที่มนุษย์ตั้งเท้าเข้าไปจะกว้างขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

จริงๆแล้วสหรัฐอเมริกาเสนอจรวดนิวเคลียร์ในศตวรรษที่ผ่านมา แต่พวกเขาไม่ได้ยืนหยัดจากมุมมองของนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ในเวลานั้น แต่ต้องการใช้การระเบิดของนิวเคลียร์ เพื่อทำให้ยานอวกาศบินขึ้น วิธีที่เรียบง่ายและหยาบกระด้างนี้เป็นจริง เราไม่รู้คุณจินตนาการถึงโลกหลังจากเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้ได้อย่างไร คุณตั้งตารอที่จะมีไฟฟ้าใช้ฟรีสำหรับทุกคนหรือการเดินทาง

บทความที่น่าสนใจ : นกควีเลียปากแดง สงครามระหว่างมนุษย์และนกควีเลียก็ได้เริ่มต้นขึ้น