หน้า
1

นิวเคลียร์ฟิวชัน 1

ฟิวชันคืออะไร?

นิวเคลียร์ฟิวชัน เป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดพลังงานในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิ 10-15 ล้านเคลวิน ทำให้ไฮโดรเจนกลายเป็นฮีเลียมจากปฏิกิริยาฟิวชัน และทำให้ดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงมากพอ ที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้ได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกดำรงอยู่ได้

มีโครงการวิจัยที่กำลังดำเนินการในเรื่องฟิวชันนี้อยู่หลายแห่งทั่วโลก โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะนำพลังงานฟิวชันมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า ถ้าประสบความสำเร็จ จะกลายเป็นแหล่งพลังงานใน 30-40 ปีข้างหน้า ซึ่งไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และมีความปลอดภัยมากกว่าพลังงานที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

 

การควบคุมกระบวนการฟิวชันบนโลก มีความแตกต่างจากปฏิกิริยาฟิวชันที่เกิดขึ้นที่ดวงอาทิตย์ โดยการเลือกใช้อะตอมไฮโดรเจน ที่มีน้ำหนักมากกว่าไฮโดรเจนปกติ คือ ดิวทีเรียม (Deuterium D) และตริเตียม (Tritium T) ซึ่งเกิดปฏิกิริยาได้ดีกว่า ไฮโดรเจนโดยทั่วไป มีเพียง 1 โปรตอนและ 1 อิเล็กตรอน เรียกว่า Protium ซึ่งเป็นรูปแบบของไฮโดรเจนปกติ ที่ไม่มีนิวตรอน ขณะที่ Deuterium มี 1 นิวตรอน และ Tritium มี 2 นิวตรอน เมื่อทำให้นิวเคลียสของ Deuterium กับ Tritium หลอมรวมกัน จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แล้วแยกออกจากกัน กลายเป็นนิวตรอนกับนิวเคลียสของฮีเลียม ซึ่งมี 2 โปรตอน กับ 2 นิวตรอน และให้พลังงานส่วนเกินจากปฏิกิริยาออกมา โดยส่วนใหญ่จะเป็นพลังงานจลน์ของนิวตรอนอิสระที่เกิดขึ้น เนื่องจากอนุภาคที่เกิดจากปฏิกิริยามีความเสถียรมากกว่า

ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ เมื่อมีพลังงานหรืออุณหภูมิสูงมากพอ สำหรับสภาวะบนโลก ต้องใช้อุณหภูมิสูงกว่า 100 ล้านเคลวิน ในสภาวะที่ร้อนจัดขนาดนี้ จะทำให้ส่วนผสมของก๊าซดิวทีเรียม (Deuterium) กับตริเตียม (Tritium) อยู่ในสถานะของพลาสมา (plasma) ซึ่งอิเล็กตรอนของอะตอมของธาตุ แยกออกจากนิวเคลียส ทำให้มีประจุเรียกว่า ไอออน (ion )

พลาสมาเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงมาก ทำให้อิเล็กตรอน หลุดจากนิวเคลียสของอะตอม  

การที่จะทำให้ไอออนที่มีประจุบวกหลอมรวมกันได้ ต้องใช้อุณหภูมิหรือพลังงานสูงมากพอที่จะเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าได้ ในการควบคุมพลังงานของฟิวชัน นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรต้องหาวิธีที่จะควบคุมพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงมากนี้ให้ได้ก่อน ในปัจจุบัน มีการนำพลาสมาที่มีอุณหภูมิต่ำกว่านี้มาใช้งานอย่างแพร่หลายแล้วในด้านอุตสาหกรรม โดยเฉพาะการผลิตสารกึ่งตัวนำ แต่การควบคุมพลาสมาอุณหภูมิสูงในระดับของฟิวชัน ยังเป็นงานท้าทายความสามารถทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ในการที่จะทำความร้อนให้พลาสมามีอุณหภูมิสูงเกิน 100 ล้านเคลวิน รวมทั้งการหาวิธีบีบลำพลาสมา ให้มีความหนาแน่นมากพอที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิวชันได้อย่างต่อเนื่อง

พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ให้ออกมากมากกว่าพลังงานจากปฏิกิริยาเคมีมาก เนื่องจากพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส สูงกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวอิเล็กตรอนมาก

หน้า
1
ถอดความจาก Nuclear Fusion Basics 1 What is fusion?
เวบไซต์ http://www.jet.efda.org