พลังงานสะอาดจากวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดในโลก

“คุณอาจต้องการปิดหูของคุณ” วิศวกรอาวุโสของ First Light Fusion บอกฉัน ขณะที่เรามองไปที่ธนาคารหน้าจอที่ดูเหมือนห้องควบคุมของ Nasa รุ่นมินิ ฉันเอื้อมมือไปหาที่อุดหู

เสียงไซเรนเตือนดังขึ้นและเสียงคอมพิวเตอร์จะนับระดับประจุไฟฟ้าในเครื่องที่ไม่ธรรมดา

มันถูกสร้างขึ้นโดย First Light Fusion – บริษัท ในอ็อกซ์ฟอร์ดที่พยายามสร้างปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์ที่นี่บนโลก

หลังจากชาร์จจนเต็มได้ไม่นาน Machine 3 จะส่งเสียงกระหึ่มเมื่อสวิตช์เปิดออกและ 9 ล้านแอมป์ – เทียบเท่ากับฟ้าผ่าประมาณ 300 ครั้ง – ถูกรวมเข้ากับพื้นที่ขนาดเท่าเล็บมือของคุณ

จากนั้นกระแสไฟฟ้าดังกล่าวจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเร่งความเร็วของแผ่นอะลูมิเนียมขนาดเล็กให้เร็วขึ้นถึง 20 กม. ต่อวินาที ทำให้เป็นหนึ่งในวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา

มันยากที่จะจินตนาการถึงความเร็วแบบนั้น แต่บางสิ่งที่ รับจดทะเบียนบริษัท เร็วขนาดนั้นจะพุ่งจากลอนดอนไปยังปารีสในเวลาเพียง 20 วินาทีเท่านั้น

ดูเรื่องราวธุรกิจของ BBC เพิ่มเติมจากการประชุมสุดยอด COP26
เครื่อง 3 ที่ First Light Fusion
แหล่งที่มาของภาพแสงแรก
คำบรรยายภาพ
เครื่องจักร 3: ส่วนสีน้ำเงินคือตัวเก็บประจุที่เก็บประจุที่จำเป็นในการเร่งความเร็วของกระสุนปืน
ดิสก์อะลูมิเนียมนั้นอยู่ไม่ไกล – มันถูกปล่อยผ่านสุญญากาศที่เป้าหมายพิเศษที่อยู่ห่างออกไปเพียง 10 มม.

สัดส่วนและโครงสร้างภายในของเป้าหมายนั้นเป็นความลับสุดยอด นั่นเป็นเพราะว่า First Light ได้ใช้เวลาหลายปีและทุ่มเงินเป็นล้านๆ ในการออกแบบเป้าหมายให้ยุบ เพื่อให้มันบดขยี้ฟองเชื้อเพลิงขนาดเล็กภายใต้ความกดดันและความร้อนมหาศาล

ทำไม เนื่องจากแรงดันที่เพียงพอจะทำให้เชื้อเพลิง (ไอโซโทปของไฮโดรเจนที่เรียกว่าดิวเทอเรียมและทริเทียม) หลอมรวมกันเป็นฮีเลียมได้

ในระหว่างกระบวนการนั้น เรียกว่าฟิวชั่น อนุภาคเคลื่อนที่เร็วที่เรียกว่านิวตรอนจะถูกผลิตขึ้นและพลังงานของพวกมันจะถูกดักจับ และนี่คือบิตสำคัญที่แปลงเป็นความร้อน ซึ่งสามารถใช้ทำไฟฟ้าได้

หากเคมีและฟิสิกส์ทั้งหมดนั้นทำให้สับสนเล็กน้อย ไม่ต้องกังวล ประเด็นสำคัญคือการผลิตพลังงานด้วยวิธีนี้จะเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่สำหรับอุตสาหกรรม

ฟิวชั่นต้องการเชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ฟิวชั่นยังไม่ผลิตก๊าซเรือนกระจกใด ๆ และคุณจบลงด้วยกากกัมมันตภาพรังสีเพียงเล็กน้อยที่ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในปัจจุบันไม่เป็นที่นิยม

Nicholas Hawker กล่าวว่า “สิ่งนี้จะมีความสำคัญพอๆ กับการเปลี่ยนจากไม้ไปเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลในแง่ของความหมายของอารยธรรม… หรือคุณอาจพูดจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไปจนถึงพลังงานหมุนเวียนก็ได้ นี่เป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่ไม่มีขีดจำกัด” ผู้ร่วมก่อตั้ง First Light และผู้บริหารระดับสูง

เป้าหมายต้นแบบ
แหล่งที่มาของภาพเฟิร์สไลท์ฟิวชั่น
คำบรรยายภาพ
ในเป้าหมายต้นแบบนี้ทางด้านซ้าย คุณจะเห็นฟองสบู่ที่จะเก็บเชื้อเพลิงไว้ – ฟองทางด้านขวาคือภาพสะท้อน
ความสนใจในแหล่งพลังงานที่อาจสะอาดได้เพิ่มขึ้นในช่วงก่อนการประชุมสภาพภูมิอากาศ COP26ซึ่งเริ่มในวันที่ 31 ตุลาคมในกลาสโกว์

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของการหลอมรวมคือการรักษาและกักเก็บทำได้ยากมาก เนื่องจากต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูง

คุณ Hawker คิดว่า First Light นั้นใกล้จะบรรลุการหลอมรวมใน Machine 3 แล้ว แต่ด้วยความระมัดระวังตามปกติของนักวิทยาศาสตร์ คุณ Hawker ไม่ต้องการคาดเดาอย่างแน่ชัดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อไร และต้องการตรวจสอบผลลัพธ์อย่างละเอียดถี่ถ้วน

แม้ว่านั่นจะเป็นความสำเร็จที่น่าประทับใจ แต่ก็มีอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษของการทำงานก่อนที่ First Light จะสามารถสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถรักษากระบวนการให้ดำเนินต่อไป และจับความร้อนเพื่อสร้างพลังงาน

การนำเสนอเส้นสีเทา
เทคโนโลยีเพิ่มเติมของธุรกิจ

การแข่งขันเพื่อทดแทนสารเคมีตกค้างในบ้านเรา
ความกังวลเรื่องการสอดแนมทำให้ตลาดมีเทคโนโลยีที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น
วัฒนธรรมเนิร์ดขับเคลื่อนผ่านการระบาดใหญ่ได้อย่างไร
ทำไมเรือขนาดใหญ่ยังแก้ไขวิกฤตการขนส่งไม่ได้
การรีไซเคิลจัมโบ้เจ็ทยากแค่ไหน?
การนำเสนอเส้นสีเทา
แต่มิสเตอร์ฮอว์เกอร์มั่นใจว่าทีมของเขาจะไปถึงจุดนั้นได้ “มันไม่ใช่แฟนตาซี” เขาบอกฉัน

“ฉันคิดว่าเรามีเทคโนโลยีที่ไม่ถูกบล็อกและปรับขนาดได้มากที่สุด ซึ่งสามารถสร้างได้โดยมีความเสี่ยงต่ำที่สุด ต้นทุนต่ำที่สุด และนั่นคือสิ่งที่เกี่ยวกับ”

เมื่อเครื่องจักรปัจจุบันของพวกเขาแสดงให้เห็นการหลอมรวมแล้ว ขั้นตอนต่อไปก็คือการสร้างเครื่องจักรที่สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่ใช้ ซึ่งเรียกว่า “กำไร”

นั่นจะต้องใช้เครื่องจักรที่ทรงพลังยิ่งกว่าเดิม ซึ่งสามารถสร้างความเร็วได้สูงขึ้น บางทีอาจสูงถึง 50 กม. ต่อวินาที

ตลอดทศวรรษที่พวกเขาหวังว่าจะได้ทำงานนั้น ในขณะเดียวกันก็วางแผนเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกของพวกเขา ซึ่งพวกเขาหวังว่าจะพร้อมสำหรับการทดสอบในช่วงปี 2030

ดร.นิค ฮอว์เกอร์ ผู้ก่อตั้ง First Light Fusion
แหล่งที่มาของภาพเฟิร์สไลท์ฟิวชั่น
คำบรรยายภาพ
“มันไม่ใช่จินตนาการ” Nicholas Hawker ผู้ก่อตั้ง First Light Fusion กล่าว
Mr Hawker ยอมรับว่ายังมีความท้าทายด้านวิศวกรรม อย่างน้อยก็คือ การยิงขีปนาวุธความเร็วสูงในระยะทางที่ไกลกว่าและยังคงพุ่งเข้าเป้า

“เราไม่รู้ว่ามันเป็นการโชว์สต็อปหรือเปล่า แต่มันเป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ยากที่สุด การปล่อยกระสุนอย่างแม่นยำด้วยอัตราการทำซ้ำที่กำหนด นั่นคือความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับเรา” เขากล่าว

คู่แข่ง
เขายังแข่งขันกับบริษัทอื่นๆ อีกหลายสิบแห่งที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยีของตนเองเพื่อให้เกิดการหลอมรวมในการทำงาน

ในสหราชอาณาจักร Tokamak Energy ได้รับความสนใจจากความก้าวหน้า แทนที่จะยิงโพรเจกไทล์เพื่อสร้างเงื่อนไขสำหรับการหลอมรวม มันทำให้เชื้อเพลิงร้อนจนถึงอุณหภูมิสุดขั้ว จากนั้นจับพลาสมาที่เป็นผลลัพธ์ด้วยสนามแม่เหล็กอันทรงพลังในอุปกรณ์ที่เรียกว่าโทคามัก

Arthur Turrell จบปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์พลาสมาและเป็นผู้เขียนหนังสือเรื่อง “The Star Builders” เกี่ยวกับความพยายามในการหลอมรวมเข้าด้วยกัน

Turrell ชื่นชมงานที่ทำโดยบริษัทเอกชนอย่าง First Light และ Tokamak Energy แต่ชี้ให้เห็นว่าพวกเขาไม่ได้ก้าวหน้าที่สุดในสายงาน

“บริษัทฟิวชั่นกำลังทำสิ่งที่น่าสนใจจริงๆ และพวกเขากำลังไล่ตามความคืบหน้าของทศวรรษในห้องแล็บสาธารณะ แต่ยังไม่มีบริษัทใดที่ใกล้เคียงกับเงื่อนไขที่ทำได้ในห้องปฏิบัติการสาธารณะ ไม่ได้หมายความว่าจะเป็นเช่นนั้น” t เกิดขึ้น แต่พวกเขายังไม่อยู่ที่นั่น” เขากล่าว

ภาพสีของการระเบิด NIF “บิ๊กฟุต” ดิวเทอเรียม-ทริเทียม (DT) ถ่ายเมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ 2016
แหล่งที่มาของภาพNIF
คำบรรยายภาพ
โรงงานจุดไฟแห่งชาติในแคลิฟอร์เนียยิงเลเซอร์ใส่เม็ดเชื้อเพลิง
ตัวอย่างเช่นในเดือนสิงหาคม National Ignition Facility (NIF)ในแคลิฟอร์เนีย ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้วยการจุดประกายปฏิกิริยาฟิวชันซึ่งผลิตพลังงาน 70% ที่จำเป็นเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตั้งแต่แรก

NIF มุ่งเน้นลำแสงเลเซอร์อันทรงพลังบนเม็ดเชื้อเพลิงเพื่อสร้างสภาวะสำหรับการหลอมรวม และนาย Turrell คิดว่าจะใช้เวลาเพียงไม่นานก่อนที่พวกมันจะเริ่มได้รับพลังงานจากปฏิกิริยามากกว่าที่ใส่เข้าไป

ในขณะที่โครงการฟิวชั่นขนาดใหญ่ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสาธารณะอยู่ข้างหน้า สำหรับตอนนี้ เพื่อจัดการกับปัญหาที่ยุ่งยากเช่นนี้ มันสมเหตุสมผลแล้วที่จะมีผู้เล่นหลายคนพัฒนาเทคโนโลยีของตนเอง Mr Hawker กล่าว

“สุดท้ายแล้วเราไม่รู้หรอกว่าอะไรจะใช้ได้ผลในเชิงพาณิชย์ ดังนั้นผู้คนที่สำรวจตัวเลือกต่างๆ มากมาย [หมายความว่า] เรามีโอกาสที่ดีกว่ามากที่จะได้ทำสิ่งที่ได้ผล”

ข้อมูลจาก www.bbc.com

YOUR COMMENT