อุปกรณ์หน้าตาดูประหลาดนี้คือไส้ในของแม่เหล็กที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพที่สุดในโลก
ซึ่งจะเป็นกุญแจสำคัญในการนำพามนุษยชาติไปสู่การมีพลังงานสะอาดที่ยั่งยืนอย่างนิวเคลียร์ฟิวชั่นให้ได้ใช้กันในอนาคต
รูปทรงเหมือนโดนัทเบี้ยว ๆ เพราะการออกแบบให้สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นสามารถกักเก็บพลาสมาที่ร้อนกว่าในดวงอาทิตย์เอาไว้ภายในได้
โดย Commonwealth Fusion Systems (CFS) บริษัท Startup ที่ได้รับการสนับสนุนจาก Bill gate และ MIT ได้ประกาศความสำเร็จในการทดสอบการทำงานของแม่เหล็กชิ้นใหม่ที่ใช้ตัวนำยิ่งยวด
การทดสอบนี้มีขึ้นที่ Plasma Science and Fusion Center ใน MIT ซึ่งชุดขดลวดตัวนำยิ่งยวดที่ใช้การสร้างสนามแม่เหล็กนี้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงถึง 20 เทสล่า
ชาร์ตการพัฒนาแม่เหล็กให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กสูงขึ้นเรื่อย ๆ
แม้ว่าผลที่ได้นี้จะไม่ได้เป็นแม่เหล็กที่มีความเข้มสนามแม่เหล็กมากที่สุดที่เราเคยสร้างขึ้นมา เพราะสถิติสูงสุดที่เคยทำได้คือ 45.5 เทสล่า
แต่ที่สร้างความแตกต่างอย่างมากคือ แม่เหล็กชิ้นนี้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูง 20 เทสล่านี้ได้ด้วยการใช้กำลังไฟฟ้าเพียง 30 วัตต์เท่านั้น
ภาพการเตรียมการก่อนทำการทดสอบแม่เหล็กไฟฟ้าตัวใหม่ในห้องแลปที่ MIT
เมื่อเทียบกับการทดสอบแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ขดลวดตัวนำทองแดงเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มเท่ากันนั้นต้องใช้กำลังไฟสูงถึง 200 ล้านวัตต์ (200 MW) เลยทีเดียว เรียกได้ว่ากินไฟต่างกันคนละเรื่องเลย
ทั้งนี้ที่แม่เหล็กตัวใหม่นี้กินไฟน้อยกว่ามากเพราะว่าขดลวดสำหรับสร้างสนามแม่เหล็กนั้นทำจากวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูง
เมื่อเย็นจัด ๆ ทำให้กระแสไฟไหลผ่านขดลวดได้โดยไม่มีการสูญเสียพลังงานและสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้โดยใช้กระแสไฟเพียงนิดเดียว
แต่ที่ว่าอุณหภูมิสูงนี้คือ -253 องศาเซลเซียสครับ (ตัวนำยิ่งยวดทั่วไปจะมีสภาพความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์ได้นั้นต้องอยู่ภายใต้อุณหภูมิต่ำมาก ๆ เหนือกว่าศูนย์องศาสัมบูรณ์เพียงไม่กี่องศา)
เมื่อชุดขดลวดไร้ซึ่งความต้านทานไฟฟ้าแล้ว ด้วยการจ่ายกระแสไฟเพียงน้อยนิด(30 วัตต์) ก็สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงถึง 20 เทสล่าได้
ตัวโมดูลแม่เหล็กประกอบด้วยแม่เหล็กทั้งสิ้นจำนวน 16 ชิ้นนำมาซ้อนกัน
โดยชุดโมดูลแม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดนี้ประกอบด้วยแม่เหล็กทั้งสิ้น 16 ตัวนำมาซ้อนกันแล้วนำไปไว้ในชุดอุปกรณ์ทำความเย็นเพื่อให้ชุดขดลวดแม่เหล็กมีสภาพเป็นตัวนำยิ่งยวด
ซึ่งโมดูลแม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดนี้ก็จะถูกนำไปเป็นส่วนประสอบในการสร้างกรงขังพลาสม่าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นและคงสถานะการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ภายในแกนเตาปฏิกรณ์
โมดูลหนึ่งชิ้นนี้เมื่อนำมาวางซ้อนเรียงกันเป็นวงโดนัทก็จะได้กรงชังพลาสม่าในรูปทรงโดนัทของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นแบบ TOKAMAX
โดยเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นที่พัฒนาใช้กับโมดูลโมดูลแม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดนี้จะเป็นเตาปฏิกรณ์ชนิด TOKAMAX ขนาดเล็กที่เรียกว่า SPARC ซึ่งประกอบด้วยชุดโมดูลแม่เหล็กนี้จำนวน 18 โมดูลมาร้อยเรียงกันเป็นวงแหวน
ซึ่งจะสร้างพื้นที่ภายในเป็นทรงโดนัทที่พลาสม่าร้อนนับร้อยล้านองศาที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นไม่อาจหนีออกมาได้ด้วยอิทธิพลของสนามแม่เหล็กความเข้มสูงที่ล้อมเอาไว้
หน้าตาของเตาปฏิกรณ์ SPARC
ความท้าทายสำคัญในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่นนั้นมีหลายประเด็น ทั้งการรักษาสภาพการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ และแม้ว่าเราจะสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ขึ้นได้แล้วก็ตามแต่ก็ยังติดปัญหาว่าพลังงานที่ใช้ในการรักษาสภาพยังมากกว่าพลังงานที่ได้ออกมา
ดังนั้นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดนี้จะเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาเรื่องการใช้พลังงานในการคงสภาพการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น
เพราะจะช่วยลดพลังงานที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็กลงได้เป็นล้านเท่าเมื่อเทียบกับลวดตัวนำทองแดงปกติ และทำให้เราสามารถนำพลังงานส่วนเกินที่ได้จากการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์อย่างที่มุ่งหวังไว้
นับว่าเป็นความก้าวหน้าที่จะทำให้เราเข้าใกล้ความสำเร็จในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชั่นที่สะอาดและยั่งยืนซึ่งมนุษย์เฝ้าฝันมานานเกือบศตวรรษ
Source:
- 15
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
