นักวิทย์จีนพัฒนาอุปกรณ์ล้ำสมัย ช่วยขับเคลื่อน 'ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์' แห่งอนาคต

16 ม.ค.68 สำนักข่าวซินหัวรายงานว่า สถาบันวิทยาศาสตร์กายภาพเหอเฝย สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน ในนครเหอเฝย มณฑลอันฮุยทางตะวันออกของจีน เปิดเผยว่า เครื่องกำเนิดพลาสมาเชิงเส้นบรรลุข้อกำหนดการออกแบบแล้ว ส่งผลให้จีนกลายเป็นประเทศที่สองของโลกหลังจากเนเธอร์แลนด์ที่พัฒนาเครื่องกำเนิดพลาสมาความหนาแน่นสูงเช่นนี้ได้ โดยอุปกรณ์นี้ส่งมอบเครื่องมือสำคัญในการพัฒนาวัสดุหลักสำหรับ "ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์" (artificial sun) เตาปฏิกรณ์ฟิวชันที่ออกแบบมาเพื่อผลิตพลังงานที่สะอาดและยั่งยืน

อุปกรณ์ดังกล่าวมีชื่อว่า "อุปกรณ์เชิงเส้นสำหรับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสมาและผนังด้วยตัวนำยิ่งยวด" (Superconducting Plasma Wall Interaction Linear Device : SWORD) ซึ่งได้แรงบันดาลใจมาจากการออกแบบของชื่อเซียว ดาบในตำนานจากประวัติศาสตร์จีน

อุปกรณ์ดังกล่าวมีความยาว 15.5 เมตร และหนักราว 22.5 ตัน สามารถสร้างอนุภาคหนาแน่นถึง 10²⁴ อนุภาคต่อตารางเมตรต่อวินาที และสามารถทำงานต่อเนื่องได้ยาวนานกว่า 24 ชั่วโมง

คณะผู้เชี่ยวชาญที่นำโดยเย่หมินโหย่ว ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน ทำการประเมินประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าวเมื่อวันอังคาร (14 ม.ค.) ซึ่งได้ข้อสรุปว่าอุปกรณ์นี้บรรลุข้อกำหนดการออกแบบแล้ว

อนึ่ง การพัฒนานี้ปูทางสำหรับการทดสอบวัสดุที่ต้องเผชิญกับพลาสมา ซึ่งเป็นส่วนสำคัญสำหรับอุปกรณ์ฟิวชันที่มุ่งเลียนแบบกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันของดวงอาทิตย์ โดยใช้สารที่มีอยู่มากมายในน้ำทะเลเพื่อผลิตพลังงานสะอาด

ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 บรรดานักวิทยาศาสตร์ได้ทุ่มเทให้กับการศึกษาการพัฒนาอุปกรณ์ทดลองสำหรับการควบคุมนิวเคลียร์ฟิวชัน โดยอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่เหล่านี้เป็นที่รู้จักในชื่อ "ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์" ซึ่งมีกลไกการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์คล้ายกับที่พบในดวงอาทิตย์

อย่างไรก็ตาม ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการพัฒนาอุปกรณ์เหล่านี้คือการสร้างวัสดุที่สามารถทนต่อการชนหรือกระแทกของอนุภาคพลาสมาความหนาแน่นสูงที่ผนังกำแพงของเครื่องปฏิกรณ์ได้

โจวไห่ซาน นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์พลาสมา (ASIPP) สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน ระบุว่า เพื่อให้ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องในระยะยาว จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพัฒนาวัสดุที่สามารถทนต่อสภาวะสุดขั้วในเตาปฏิกรณ์ได้ สิ่งนี้ต้องการสภาพแวดล้อมการทดลองขั้นสูงเพื่อทดสอบวัสดุที่เผชิญกับพลาสมา โดยทีมวิจัยได้ใช้เวลากว่า 5 ปีในการเอาชนะความท้าทายทางเทคนิคสำคัญเพื่อพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าว

อนึ่ง สถาบันฟิสิกส์พลาสมาเป็นที่ตั้งของดวงอาทิตย์ประดิษฐ์ (EAST) อุปกรณ์ฟิวชันสำคัญของจีนที่สร้างสถิติโลกหลายครั้งในงานวิจัยพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน

โจว เสริมว่า ความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์นี้จะช่วยสนับสนุนการวิจัยเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันทดลองรุ่นต่อไปของจีน และอุปกรณ์นี้จะยังพร้อมสำหรับความร่วมมือระดับนานาชาติอีกด้วย