นิวเคลียร์ฟิวชัน พลังงานแห่งอนาคต

นิวเคลียร์ฟิวชันที่เรารู้จัก

นิวเคลียร์ฟิวชันคือกระบวนการที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ เพื่อให้พลังงานแก่โลกของเรา มันเกิดจากการรวมตัวของอะตอมธาตุเล็กๆ เช่น ไฮโดรเจน เป็นอะตอมที่ใหญ่ขึ้น เช่น ฮีเลียม โดยปล่อยพลังงานออกมามากมายในรูปแบบความร้อน

นิวเคลียร์ฟิวชันกับนิวเคลียร์ฟิชชันต่างกันอย่างไร?

นิวเคลียร์ฟิวชัน: เกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสของอะตอมขนาดเล็ก เช่น ไฮโดรเจน เพื่อสร้างนิวเคลียสที่ใหญ่กว่า เช่น ฮีเลียม กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานจำนวนมาก โดยทั่วไปต้องการอุณหภูมิและความดันสูงมาก เช่น เงื่อนไขที่พบในดวงดาว
นิวเคลียร์ฟิชชัน: เกิดจากการแยกนิวเคลียสของอะตอมขนาดใหญ่ เช่น ยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม เป็นอะตอมที่เล็กกว่า กระบวนการนี้ก็ปล่อยพลังงานและมักใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ปัจจุบัน(เกิดกากนิวเคลียร์ที่ต้องจัดเก็บอย่างปลอดภัย )

พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันมาจากไหน

นิวเคลียร์ฟิวชันเป็นกระบวนการทางฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นในดวงดาว เช่น ดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของพลังงานจำนวนมาก ในกระบวนการนี้ นิวเคลียส (ส่วนกลาง) ของอะตอมของธาตุเบาๆ เช่น ไฮโดรเจน จะรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่า เช่น ฮีเลียม ในระหว่างกระบวนการนี้ มวลบางส่วนจะถูกแปลงเป็นพลังงานจำนวนมากตามสมการ( รวม 2 อะตอม เพื่อสร้างความร้อนจำนวนมหาศาล มวลที่หายไปจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นพลังงาน)

สมการ \( E=mc^2 \)

\[ E = mc^2 \]

– \( E \) คือพลังงานที่ปล่อยออกมา
– \( m \) คือมวลที่หายไปหรือถูกแปลงเป็นพลังงาน
– \( c \) คือความเร็วแสงในสุญญากาศ, ซึ่งเป็นค่าคงที่มีค่าประมาณ \( 3.00 \times 10^8 \) เมตรต่อวินาที

ข้อจำกัดที่ทำให้ยังไม่สามารถนำไปใช้งานได้ในวงกว้าง:

1. ความท้าทายทางเทคนิค: นิวเคลียร์ฟิวชันเป็นกระบวนการที่ต้องการอุณหภูมิและความดันสูงอย่างมากเพื่อทำให้นิวเคลียสของอะตอมรวมตัวกัน ดวงอาทิตย์สามารถทำนิวเคลียร์ฟิวชันได้เนื่องจากมีมวลและความร้อนที่มหาศาล แต่บนโลก เราต้องสร้างสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ยาก

2. ประสิทธิภาพของพลังงาน: ปัจจุบัน การทดลองนิวเคลียร์ฟิวชันส่วนใหญ่ยังไม่สามารถผลิตพลังงานออกมาได้มากกว่าพลังงานที่ใช้ในการเริ่มต้นปฏิกิริยา การสร้างพลังงานสุทธิที่สูงพอสำหรับการใช้งานจริงยังคงเป็นความท้าทาย

3.การควบคุมปฏิกิริยา: การควบคุมกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันให้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและปลอดภัยเป็นเรื่องที่ซับซ้อน ปฏิกิริยาฟิวชันต้องเกิดขึ้นในสภาพที่มีความแม่นยำสูงมาก

4. ต้นทุนการลงทุน: การพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชันต้องการการลงทุนทางการเงินและทรัพยากรที่สูงมาก ตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาจนถึงการสร้างและดำเนินการห้องปฏิบัติการ

5. ความท้าทายด้านวัสดุ: การพัฒนาวัสดุที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมของนิวเคลียร์ฟิวชันที่มีอุณหภูมิและความดันสูงยังคงเป็นปัญหา วัสดุเหล่านี้ต้องทนทานและปลอดภัย

การพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชันกับความสำคัญในด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมในอนาคต

ปัจจุบัน หนึ่งในเป้าหมายหลักของการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันคือการค้นหาวิธีผลิตพลังงานในปริมาณที่ใหญ่กว่าและลดต้นทุนให้สามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ แต่การบรรลุเป้าหมายนี้อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษเนื่องจากมีความท้าทายทางเทคนิคและต้นทุนที่สูง จากปัญหาก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นตัวการหลักของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ การนำนิวเคลียร์ฟิวชันไปใช้จะช่วยลดปัญหาได้ เพราะไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในกระบวนการ และ น่าจะมาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อลดโลกร้อน เป็นความหวังพลังงานสะอาดในหลายสิบปีข้างหน้า

คอร์สเรียนแนะนำ

-ENTRANCE (TCAS) Physics Pack รวมเนื้อหาฟิสิกส์ ม.ปลาย
– พิชิต TPAT3 Pack เล่ม 1+2
– ทดลองพิชิต TPAT3 Pack เล่ม 1+2

พฤศจิกายน 21, 2024