By: ตะโร่งโต้ง 
on 6 October 2022 - 11:50
Tags:
รัฐบาลสหราชอาณาจักรได้ประกาศข่าวโครงการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิวชั่น ตั้งเป้าเริ่มเดินระบบให้ได้ภายในปี 2040 โดยหากสำเร็จตามแผนโครงการนี้จะเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิวชั่นเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก
ในปัจจุบันนี้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ผลิตไฟจ่ายเข้าสู่ระบบในหลายประเทศทั่วโลกนั้นล้วนแล้วแต่เป็นระบบนิวเคลียร์แบบฟิชชั่น ซึ่งได้พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มีกระบวนการแตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่ทำปฏิกิริยา ส่วนปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่นซึ่งได้พลังงานจากการหลอมรวมของนิวเคลียสในอะตอมของธาตุนั้นยังไม่เคยมีการนำมาใช้งานเพื่อการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ ยังคงมีแต่การสร้างระบบเพื่อใช้ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น
สำหรับโครงการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟัวชั่นแห่งใหม่นี้มีชื่อว่า ‘STEP’ (Spherical Tokamak for Energy Production) ซึ่งคำว่า "Tokamak" ที่ปรากฎในชื่อนั้นหมายถึงอุปกรณ์เก็บกักพลาสมาด้วยสนามแม่เหล็กซึ่งได้รับความนิยมใช้เพื่อการวิจัยผลิตพลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชั่นที่ควบคุมได้ โดยทำเลที่ตั้งของมันที่รัฐบาลเลือกไว้คือสถานีไฟฟ้า West Burton ในเขต Nottinghamshire ซึ่งพื้นที่ดังกล่าวนั้นแต่เดิมเป็นที่ตั้งของโรงไฟฟ้าถ่านหินที่กำลังจะหยุดใช้งาน
โรงไฟฟ้า STEP ซึ่งจะมีเครื่อง Tokamak ทรงกลมอยู่ข้างใน
โครงการสร้างโรงไฟฟ้า STEP นี้มีแผนงานระยะแรกที่จะพัฒนางานออกแบบในเชิงหลักการให้แล้วเสร็จภายในปี 2024 จากนั้นจึงจะมีการลงรายละเอียดงานด้านวิศวกรรมควบคู่ไปกับการสำรวจความเห็นและการขอใบอนุญาตต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง และตั้งเป้าก่อสร้างโรงไฟฟ้าให้พร้อมเปิดทำการภายในปี 2040 โดยรัฐบาลสหราชอาณาจักรอนุมัติงบประมาณลงทุน 220 ล้านปอนด์สำหรับขั้นตอนการออกแบบเชิงหลักการแล้ว และคาดว่าเงินลงทุนที่จะต้องใช้ทั้งหมดจนโครงการนี้เสร็จสมบูรณ์จะมากถึง 10 พันล้านปอนด์
ภาพภายนอกของงานออกแบบโรงไฟฟ้า STEP
ในทางทฤษฎีแล้วโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าการใช้เชื้อเพลิงถ่านหิน, น้ำมัน หรือก๊าซธรรมชาติเป็น 4,000,000 เท่า โดยไม่ปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการใช้งาน ด้วยปฏิกิริยาแบบเดียวกับที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ต่างๆ จะทำให้ได้ความร้อนมหาศาลจากปฏิกิริยาอันจะถูกนำไปให้ความร้อนแก่ก๊าซไฮโดรเจนจนอุณหภูมิสูงถึงระดับ 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งอุณหภูมิที่สูงระดับนี้ย่อมไม่มีวัสดุชนิดใดที่จะทนความร้อนจากการสัมผัสก๊าซโดยตรงได้ การจะควบคุมพื้นที่การเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟัวชั่นจึงไม่อาจใช้วิธีการสร้างภาชนะบรรจุธาตุที่ทำปฏิกิริยาไว้ภายใน หากแต่จำเป็นต้องใช้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาช่วย และนั่นเองคือหน้าที่ของเครื่อง Tokamak ที่จะใช้แรงแม่เหล็กไฟฟ้ามากักเก็บพลาสมาให้เสถียรเป็นการควบคุมปฏิกิริยาให้เกิดเฉพาะในบริเวณที่กำหนด
ข้อมูลที่พึงตระหนักอีกอย่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นนี้ก็คือ แม้ว่ามันจะถูกเรียกว่าเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์เช่นเดียวกับแบบฟิชชั่น แต่ในการใช้งานระบบฟิวชั่นนี้จะไม่มีการก่อให้เกิดกากกัมมันตรังสี ซึ่งนั่นหมายความว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิวชั่นไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดหายนะภัยพิบัติเฉกเช่นที่เคยเกิดกับโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลในปี 1986 หรือเหตุการณ์ภัยพิบัติโรงไฟฟ้าฟุกุชิม่าในปี 2011
ในอดีตสหราชอาณาจักรก็เป็นประเทศแรกที่มีการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิชชั่นขึ้นเพื่อผลิตไฟใช้งานเป็นครั้งแรกของโลกในปี 1950 จึงไม่น่าแปลกใจนักที่ครั้งนี้จะมีความมุ่งมั่นและกล้าจะริเริ่มโครงการใหม่กับนิวเคลียร์ฟิวชั่น
ที่มา - GOV.UK ผ่าน Interesting Engineering
Get latest news from Blognone
Follow @twitterapi
Hiring! บริษัทที่น่าสนใจ
Blognone Jobs Premium
Cloudnone
- Kubernetes คืออะไร [Part 1] เกิดขึ้นมาอย่างไร? ทำไมต้องใช้มัน? | Cloudnone EP.14
- CI/CD ยังไงดี ตั้งเซิร์ฟเวอร์เอง vs เช่าคลาวด์ | Cloudnone EP.13
- รู้จักโน้ตบุ๊กบนคลาวด์ เช่าใช้งาน Jupyter Notebook ที่ไหนดี | Cloudnone Ep.12
- สรุปข่าวใหญ่ปี 23 และคาดการณ์เทรนด์ปี 24 ในวงการ Cloud | Cloudnone EP.11
- สรุปของใหม่และสาระสำคัญจาก AWS re:Invent 2023 | Cloudnone Special EP
Comments
ไม่เคยรู้มาก่อนเลยว่ามันทำได้แล้วนึกว่ายังเป็นการทดลองอยู่เลย
ทำได้แล้วหลายปีแต่ยังใช้พลังงานกระตุ้นให้เกิด fusion มากกว่าที่ fusion ให้พลังงานกลับออกมาครับ กลายเป็นโรงงานดูดพลังงานไป แทนที่จะผลิตพลังงาน
lewcpe.com, @wasonliw
นั่นแหละครับที่ผมทราบ ไม่เคยรู้ว่ามันพัฒนาจนสามารถสร้างโรงไฟฟ้าได้แล้วน่ะครับ (หมายถึง Output มากกว่า Input)
มันจะกลายเป็นปล่อย ฮีเลียม ออกมาในชั้นบรรยกาศแทน co2 นะสิ 🤔
ถ้าฮีเลียมสะสมในชั้นบรรยกาศมากๆจะเกิดอะไรขึ้นก็ไม่รู้
แถมกลไกธรรมชาติในการดึงฮีเลียมลงมาก็ไม่มี
co2 ยังมี พืช/แพลงตอน ดึงลงมาได้
ไม่ใช่ครับ
มันจะได้ อนุภาคไมนอฟสกี ออกมาแทนครับ
แล้วเราก็จะเข้าสู่ศักราช UC กัน
อย่างนี้การสื่อสารจะติดขัดกันหมดนะครับ
ห้า อ่านเพลินๆ นึกว่ามีอะไร
He มันเบากว่าโมเลกุลอื่นๆในบรรยากาศโลกมาก ที่หลุดมา มันจะลอยทะลุชั้นบรรยากาศโลกหมดครับ ออกไปนอกโลก
สังเคราะห์ขึ้นมาได้ก็ดี จะได้มีแหล่งผลิต He บ้าง เอาไปขายได้อีก มันมีความต้องการใช้งานมาก แต่ไม่ค่อยพอใช้ แถมใช้ซ้ำยาก เพราะมันเบา รั่วไหลง่าย และไม่เหลือในชั้นบรรยากาศ เอาที่ใกล้ตัวหน่อยก็ทุกเครื่อง MRI ที่มีในทุกโรงพยาบาลขนาดใหญ่ ต่างก็ต้องใช้ He หล่อแม่เหล็กกำลังสูงทั้งสิ้น
ไม่ต้องกังวลไปหรอกครับ
He จากฟิวชั่นผลิตออกมาน้อยกว่า CO2 ที่โรงไฟฟ้าทั่วไปผลิตออกมาเป็นล้านเท่า
โรงไฟฟ้าฟิวชั่นไม่น่าปล่อยทิ้งด้วย เพราะ He บนโลกหายาก ใช้ในอุตสาหกรรมหลายอย่าง อาจจะดักเก็บมาใช้
อีกอย่าง He เป็นแก๊สเบามาก มันจะลอยไปสู่บรรยากาศช้ันสูงและโดนลมสุริยะทำปลิวไปหมด นี่คือสาเหตุที่โลกเราเกือบไม่มี He เลยในชั้นบรรยากาศ
ทำให้เราต้องลำบากหา He มาใช้ ปัจจุบันความต้องการ He ในอุตสาหกรรมยังคงมีสูง
.
เพื่อความชัดเจน ให้ดูตัวเลข
มนุษย์ใช้ไฟฟ้าปีๆนึงประมาณ 24,000TWh = 8.64x10^19J
นิวเคลียร์ฟิวชั่น ถ้าทำจนสำเร็จแล้วได้พลังงานคุ้มกว่าที่ป้อนเข้าไป เอาน้อยๆซัก 20% (กระตุ้น 100 เก็บได้ 120) ถ้าจะทดแทนพลังงานทั้งโลก ต้องผลิตพลังงาน 6 เท่าของค่าปัจจุบัน = 5.18x10^20J
D-T fusion ให้พลังงาน 17.6MeV/ปฏิกิริยา และให้ He 1 ตัว
ดังนั้นต้องใช้จำนวนปฏิกิริยา = 5.18x10^20/(17.6*10^6x1.6x10^-19) = 1.84x10^32 ปฏิกิริยา และได้ He เท่านี้ตัวด้วย ซึ่งเทียบเท่า He 1.84x10^32/6.02x10^23 = ประมาณ 300 ล้านโมล
เทียบเป็นมวลก็คือประมาณ 1200 ตัน หรือ 6.72ล้านลูกบาศก์เมตร
ปี 2019 มนุษย์ผลิต He มาใช้ประมาณ 160 ล้านลูกบาศก์เมตร หลักๆมาจาก He ที่ละลายอยู่ในแก๊สธรรมชาติใต้ดิน
เทียบกับเลขอีกตัว
มนุษย์ปล่อย CO2 ออกสู่บรรยากาศ 35,000 ล้านตันต่อปี มากกว่า He ที่คำนวณได้ถึง 30 ล้านเท่า
.
edit เปลี่ย * เป็น x
โอ ข้อมูลแน่นมาก
ขอบคุณครับ
ฮีเลี่ยมที่ปล่อยออกมา มีปริมาณน้อยกว่า co2 ที่ถูกปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเยอะมาก ๆ ครับ กว่ามันจะสะสมได้มาก ๆ มันน่าจะถูกลมสุริยะเป่าลอยออกไปจนเกือบหมดก่อนที่จะสะสมได้ขนาดนั้นแล้ว (ฮีเลี่ยมมันหนักกว่าแค่ไฮโดรเจน ทำให้มันลอยขึ้นไปนอกชั้นบรรยากาศได้ไวกว่า co2 ที่หนักกว่าเยอะ)
และฮีเลี่ยมเป็นหนึ่งในแกสเฉื่อยที่แทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับอะไรเลย น้อยกว่าไนโตรเจนที่มีเป็นส่วนใหญ่ในอากาศซะอีก ทำให้มันปลอดภัยมาก ๆ เมื่อเทียบกับแกสอื่น ๆ ครับ
อย่างที่หลายท่านว่า ฮีเลียมเป็นก๊าซที่มีคุณประโยชน์สูงด้วยความที่มันเป็นก๊าซที่คงสภาพได้ดีมากๆๆ หาได้จากการขุดเจาะเท่านั้น พอรั่วออกมาก็บินออกนอกโลกไปเลย
การนำมาใช้งานก็มักจะเป็นแบบใช้แล้วทิ้ง เช่นผสมในถังอ๊อกซิเจนนักประดาน้ำป้องกันโรคอะไรซักอย่าง ใช้ดันเชื้อเพลิงในไอพ่นของกระสวยอวกาศ ใช้เติมลูกโป่งให้เด็กแบบปลอดภัย555
ฉะนั้น มันแพงครับ เป็นไปได้เขาไม่อยากปล่อยให้มันรั่ว ไม่เหมือน CO2
ลุ้นให้สำเร็จนะ
แต่ยากมากๆเลย เพราะตอนนี้ยังไม่มีการทดลองไหนที่ใกล้เคียงการเอามาใช้งานเชิงพานิชย์ได้จริงเลย
ขนาด ITER เตาขนาดยักษ์ที่กำลังสร้างเฟสทดลองน่าจะเสร็จช่วง 2040 เหมือนกัน แล้วคงมีปัญหาทางวิศวกรรมให้แก้ตามมาอีก
น่าสนใจตรงไม่มีกาก น่าจะได้พลังงานบริสุทธ์
แก้ปัญหาน้ำทะเลท่วมโลก ด้วยการแยกไฮโดรเจนออกมาจากน้ำแล้วเอาไปทำฮีเลียมแทน ได้ผลพลอยได้เป็นออกซิเจนบริสุทธิ์ด้วย อื้มมม
ไฮโดรเจนจากน้ำ 1 ลิตรนี่ให้พลังงานทั้งโลกได้กี่นานแค่ไหนนะ 🤔
ไม่นานเท่าไหร่ครับ
ปัญหาอีกอย่างของฟิวชั่นในปัจจุบันคือใช้ไฮโดรเจนธรรมดาเหมือนในดวงอาทิตย์ไม่ได้ ทำยากเกินไป
ต้องไปใช้ดิวทิเรียม ทริเทรียมแทน ซึ่งทริเทรียมหายากมาก พบบนดวงจันทร์มากกว่าบนโลก (เลยจะไปดวงจันทร์กันยุคนี้แหละ) เพราะดวงอาทิตย์ผลิตทริเทรียมออกมาตลอด
ดิวทิเรียมพบประมาณ 1.5 ในหมื่นของอะตอมไฮโดรเจน
สมมุติถ้าหาทริเทรียมพอ 1 ลิตรของน้ำจะมีดิวทิเรียม 0.00015x2x6.02x10^23/22.4=8x10^18 อะตอม
ก็ให้พลังงานได้ 8x10^18x17.6MeV/reaction = 22.8 ล้านจูล
ให้ทั้งโลกใช้ได้ 22.8x10^6/(8.64x10^19)=6.24x10^-13 ปี คิดเป็น 8 ไมโครวินาทีครับ
ถ้าจะให้พอทั้งปีต้องใช้น้ำ 4 ล้านล้านลิตร = 4 ลูกบาศก์กิโลเมตร
ถ้าจะสกัดดิวทิเรียมมาใช้ให้หมดโลกจากน้ำ ก็จะใช้ได้นานประมาณ 350 ล้านปี
.
ปริมาณน้ำขนาดนี้ทำได้ยากและเป็นปัญหาในระยะยาว
สุดท้ายแล้วเราควรขยับไปสู่ proton-proton chain แบบที่ดวงอาทิตย์ใช้ในซักวัน การใช้ไฮโดรเจนปกติจะหาง่ายกว่ามากๆ (มีให้ใช้มากกว่าประมาณ 2200 เท่า)
ถ้าเอาไฮโดรเจนปกติไปใช้ได้ 1 ลิตรของน้ำจะให้พลังงานกับทั้งโลกได้เป็น 26.4ms แทน หรือใช้น้ำปีละ 1.2พันล้านลิตรแทน
ก็ยังโหดอยู่ดีครับ กระทั่งใช้ไฮโดรเจนสามัญแล้ว orz
ขอบคุณสำหรับข้อมูลมากครับ ละเอียดมากเลย
โห ฟังแล้วสยองน้ำหมดโลกแทน 😰
เหมือนสร้างพระอาทิตย์จำรองที่จีนมั้ยนะ
The Dream hacker..
nuclear fusion เหมือนกันครับ
พึ่งดู scope wsj เดือนก่อน แลบที่ uk นี่แหละบอกว่าเทคโนโลยีด้าน นิวเคลียร์ฟิวชั่นก้าวหน้าเร็วกว่าสมัยก่อนมาก เพราะไม่ได้จำกัดอยู่แค่นี้หน่วยงานรัฐแต่มีบริษัทสตาร์ตอัพเข้ามาแข่งขันเยอะ
ลักษณะเดียวกับเทคโนโลยีอวกาศตอนนี้ ที่ก้าวหน้าไวกว่าสมัยก่อนมาก เพราะมีเอกชนเข้ามาแข่งขัน
ปล...เทคโลโลยีพลังงานสะอาดอื่นๆก็พัฒนาเร็วนะ อย่างโรงไฟฟ้าพลังงานจากคลื่นก็ผลิตได้ในปริมาตรมากละ แต่ราคาต้นทุนต่อหน่วยยังแพงกว่าไฟฟ้าจากระบบปกติอยู่มาก แพงกว่า 5 เท่าได้มั้ง