22 เม.ย. เวลา 14:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
จีน

Holy Grail การพัฒนาพลังงานสะอาด หรือ กำลังเล่นกับไฟ

มุกในการแข่งขันเพื่อแย่งชิงพลังงานจากจอกศักดิ์สิทธิ์ มีแหล่งข่าวเผยว่ารัฐบาลทรัมป์กำลังเตรียมกดดันประเทศอื่นให้จำกัดการค้ากับจีนในระหว่างการเจรจาภาษีของสหรัฐฯ
ถึงแม้ตอนนี้ ทรัมป์ตั้งใจจะใช้ภาษีศุลกากรเพื่อกดดันประเทศอื่นๆ ให้จำกัดการค้ากับจีน
แต่สำนักข่าว Bloomberg ก็รายงานว่ามีหลายสิบประเทศที่กำลังพยายามขอลดหย่อนหรือยกเว้นภาษีจากสหรัฐฯ
ในการแลกเปลี่ยนนั้น สหรัฐฯ ก็พร้อมที่จะขอให้ประเทศเหล่านี้ใช้มาตรการเพื่อจำกัดความแข็งแกร่งของอุตสาหกรรมการผลิตของจีน เพื่อป้องกันไม่ให้ปักกิ่งหลีกเลี่ยงนโยบายภาษีศุลกากรของประธานาธิบดีทรัมป์ของสหรัฐฯ
เพื่อป้องกันไม่ให้ปักกิ่งสั่นคลอน ในตอนนี้มันจึงทำให้จีนต้องกลับไปลงทุนในนิวเคลียร์ฟิวชันมากกว่าสหรัฐฯ
สหรัฐอเมริกาและจีนต่างมีส่วนร่วมในการแข่งขันด้านเทคโนโลยีขั้นสูงและการค้าเพื่อแย่งชิงแหล่งพลังงานที่เข้าใจยาก
ซึ่งก็คือ นิวเคลียร์ฟิวชัน
เพื่อให้โครงการนิวเคลียร์ฟิวชันเสร็จสมบูรณ์ ทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของจีนต้องทำงานเป็น 3 กะ เกือบตลอดเวลา
นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวว่าจีนจะเกินขีดความสามารถนิวเคลียร์ฟิวชันแบบกักขังแม่เหล็กของสหรัฐอเมริกาและยุโรปภายในสามหรือสี่ปี
จีนลงทุนในนิวเคลียร์ฟิวชันมากกว่าสหรัฐอเมริกา โดยสร้างสถานีเทคโนโลยีฟิวชันขนาดใหญ่
และสร้างพันธมิตรฟิวชันระดับชาติที่เกี่ยวข้องกับบริษัทยักษ์ใหญ่ทางอุตสาหกรรมบางแห่งของจีน
เพื่อให้โครงการนิวเคลียร์ฟิวชันเสร็จสมบูรณ์ ทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของจีนทำงานเป็น 3 กะ เกือบตลอดเวลา
และเป็นมหาอำนาจแห่งเอเชียที่มีปริญญาเอกด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมฟิวชั่นมากกว่าสหรัฐอเมริกาถึงสิบเท่า
นี่ทำให้เจ้าหน้าที่และนักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ มีความกังวลมากขึ้นว่าสหรัฐฯ ค่อยๆ สูญเสียความเป็นผู้นำในช่วงแรกๆ
เจพี อัลเลน (JP Allen) หัวหน้าสำนักงานวิทยาศาสตร์พลังงานฟิวชัน กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ กล่าวว่า
จีนใช้เงินประมาณ 1.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐกับนิวเคลียร์ฟิวชันทุกปี ซึ่งเกือบสองเท่าของงบประมาณฟิวชันของรัฐบาลสหรัฐฯ
ในเวลาเดียวกัน ดูเหมือนจีนกำลังส่งเสริมการค้าพลังงานฟิวชันในเชิงพาณิชย์
3
ตามสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นแผนงานซึ่งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรฟิวชันของสหรัฐฯ หลายร้อยคนที่ได้ประกาศออกมาเป็นครั้งแรกในปี 2563
“พวกเขากำลังนำแผนระยะยาวของเราไปสู่การปฏิบัติ” อัลเลนกล่าว
"คุณสามารถจินตนาการได้ว่าความรู้สึกนี้(สหรัฐ)น่าหงุดหงิดเพียงใด"
เกี่ยวกับโรงงานนิวเคลียร์ฟิวชันของจีน หากจีนยังคงรักษาอัตราการใช้จ่ายและการพัฒนาในปัจจุบัน
ก็จะเกินขีดความสามารถนิวเคลียร์ฟิวชันแบบกักขังแม่เหล็กของสหรัฐอเมริกาและยุโรปภายในสาม หรือสี่ปี ข้างหน้า
ตามธรรมชาติ นิวเคลียร์ฟิวชันในฐานะแหล่งพลังงานสะอาดเป็นความฝันของมนุษยชาติมาโดยตลอด
พลังงานของดวงอาทิตย์ที่มาจากกระบวนการอะตอมฟิวชัน และนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะใช้ฟิวชันนี้เพื่อให้ได้พลังงานที่แทบจะไม่มีวันหมด
แต่แผนดังกล่าวต้องเผชิญกับอุปสรรคใหญ่หลวงทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม และผู้เชี่ยวชาญบางคนถึงกับเชื่อว่า
นิวเคลียร์ฟิวชันเป็นภาพลวงตาที่อยู่ห่างไปแสนไกล
แม้ว่าความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในด้านนิวเคลียร์ฟิวชันจะเป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติ
แต่บางคนในสหรัฐอเมริกาก็กังวลว่าจีนจะใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อแข่งขันในการแข่งขันด้านพลังงานที่รุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ
เนื่องจากสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่นๆ พยายามที่จะย้ายการผลิตและห่วงโซ่อุปทานกลับมาบ้านมากขึ้น
อีกด้านนึง อุตสาหกรรมเทคโนโลยีนิวเคลียร์ของจีนกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว
โดยมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบธรรมดาอยู่ระหว่างการก่อสร้างมากกว่าประเทศอื่นๆ ตามรายงานที่เผยแพร่เมื่อเดือนที่แล้วโดยมูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศและนวัตกรรม
การพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของจีนจะทำให้จีนได้เปรียบในการบรรลุปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเชิงพาณิชย์
ส่วนมูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศและนวัตกรรมที่เป็นองค์กรคลังสมองในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. จะเป็นผู้สนับสนุน
ประกอบด้วยบริษัทเทคโนโลยีที่ใหญ่ที่สุดบางแห่ง
หากจะอธิบายเรื่อง นิวเคลียร์ฟิวชัน กันแบบง่ายๆก็คือ เมื่อนิวเคลียสที่มีมวลเบามากกว่าสองตัวรวมกัน จนกลายเป็นนิวเคลียสที่มีมวลที่หนักกว่าขึ้นกว่าเดิม
แต่ต้องต่อเมื่อผู้คนสามารถควบคุมมันได้ ในกระบวนการนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลโดยไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนและมีกัมมันตภาพรังสีที่จำกัด
นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกก็กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อหาวิธีรักษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และคิดค้นวิธีแปลงพลังงานดังกล่าวให้เป็นไฟฟ้าสุทธิ
แน่นอนว่า สหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำในด้านเทคโนโลยีที่ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน นี้
แต่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนคาดว่าฟิวชันแม่เหล็กซึ่งใช้สนามแม่เหล็กในการจำกัดพลาสมาจะถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์นี้ก่อน
กลับมาที่การผลักดันนิวเคลียร์ฟิวชันของจีน
ประเทศจีนกำลังทุ่มเททรัพยากรจำนวนมหาศาลเพื่อทำตามความฝันในเรื่องความอุดมสมบูรณ์ของพลังงาน
ตามที่นักวิทยาศาสตร์คุ้นเคยกับงานนี้ ทำให้คนงานในจีนสามารถลาพักร้อนได้ในช่วงเทศกาลฤดูใบไม้ผลิเท่านั้น
บ็อบ มัมการ์ด(Bob Mumgaard)ซีอีโอของ Commonwealth Fusion Systems ซึ่งเป็นบริษัทฟิวชั่นเอกชนที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา กล่าวว่า
“พวกเขาจะลงทุนด้านทุนมนุษย์ เงิน และทรัพยากรองค์กรจำนวนมากในเรื่องนี้”
“คำถามก็คือ พวกเขาสามารถเข้าใจได้หรือไม่ และมันออกมาแล้วล่ะเหรอ?”
ในปี 2561 สถาบันฟิสิกส์พลาสมาแห่ง Chinese Academy of Sciences ได้เริ่มก่อสร้างสถาบันเทคโนโลยีและการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันในพื้นที่เกือบ 100 เอเคอร์ ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเหอเฟย เมืองทางตะวันออกของจีน
แม้ว่าจะแล้วเสร็จในปีหน้าก็ตาม ปัจจุบันมีการใช้งานโดยทั่วไปและมุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมเทคโนโลยี
และเมื่อปลายปีที่แล้ว จีนกล่าวว่าตนจะจัดตั้งบริษัทฟิวชั่นระดับชาติแห่งใหม่
โดยประกาศว่าบริษัท China National Nuclear Corporation ที่เป็นของรัฐจะเป็นผู้นำกลุ่มบริษัทอุตสาหกรรมและมหาวิทยาลัยของรัฐในการวิจัยพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน
โดยในบรรดาบริษัทเอกชนของจีน ENN Group (ENN) ได้ดำเนินการขั้นตอนที่ยิ่งใหญ่ที่สุด โดยการสร้างแผนกนิวเคลียร์ฟิวชันตั้งแต่เริ่มต้นในปี 2561 เป็นต้นมา
ด้วยอุปกรณ์โทคามัก( Tokamak )ที่สามารถผลิตนิวเคลียร์ฟิวชันและใช้แม่เหล็กแรงสูงเพื่อจำกัด(กักเก็บ)พลาสมาได้
นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ENN Group ได้สร้างอุปกรณ์โทคามักฟิวชันจำนวนสองเครื่อง ซึ่งใช้แม่เหล็กแรงสูงในการจำกัดพลาสมา
ในต่างประเทศจะไม่ทราบเรื่องราวเหล่านี้มากนักเกี่ยวกับโครงการนิวเคลียร์ฟิวชันของ ENN Group
และความเร็วของการพัฒนาก็ยากที่จะทำซ้ำ(copy)ให้ทันในสหรัฐอเมริกาหรือยุโรป
นับตั้งแต่เดือนสิงหาคม 2564 ภาครัฐและนักลงทุนเอกชนเริ่มสนใจนิวเคลียร์ฟิวชันมากขึ้น
การลงทุนในเทคโนโลยีฟิวชันจึงเริ่มเพิ่มขึ้นในปี 2565
หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์(Lawrence Livermore)ในรัฐแคลิฟอร์เนียประสบความสำเร็จในการ
"จุดติดไฟ" (ปฏิกิริยาฟิวชันที่ผลิตพลังงานมากกว่าที่ใช้ไป) และนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ห้องปฏิบัติการวิจัยของรัฐบาลกลางก็บรรลุเป้าหมายสำคัญนี้ถึง 4 ครั้งด้วยกัน
ดังนั้นฝ่ายบริหารของ Biden จึงได้ตั้งเป้าหมายของพลังงานฟิวชันเชิงพาณิชย์ภายใน 10 ปี(ภายในปี 2565)แต่ก็เงียบหายไป...
งานนี้ได้ขอเงินทุน 1 พันล้านดอลลาร์สำหรับการผลิตนิวเคลียร์ฟิวชันในงบประมาณล่าสุด
จนที่งานทำเนียบขาว มีคนเสนอแนะให้จัดตั้งพันธมิตรฟิวชั่นระหว่างภาครัฐและเอกชนของสหรัฐฯ ซึ่งคล้ายกับโครงการเซมิคอนดักเตอร์ในช่วงปี 2523 และ 2533
และเหมือนกับเงินทุนล่าสุดของ DOE แต่บางเงินทุนก็มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับวิธีที่ NASA ใช้ในส่งเสริมอุตสาหกรรมอวกาศเชิงพาณิชย์
และต่อมา จีน รัสเซีย รวมถึง สหรัฐอเมริกา ก็เป็นหนึ่งใน 35 ประเทศที่เข้าร่วมโครงการเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ (ITER) ในฝรั่งเศส
แทมมี่ มา(Tammy Ma) หัวหน้าโครงการพลังงานเฉื่อยฟิวชันที่ National Ignition Facility ที่ห้องปฏิบัติการ Lawrence Livermore กล่าวว่า
งบประมาณนิวเคลียร์ฟิวชันของสหรัฐฯ สำหรับปีงบประมาณ 2567 อยู่ที่ 790 ล้านดอลลาร์ เพิ่มขึ้น 4% จากปีก่อนหน้า
แต่ก็ยังไม่สามารถรักษาไว้ได้ตามอัตราเงินเฟ้อ การเติบโตที่ช้านี้หมายถึงการใช้เงินวิจัยน้อยลง
และยังไม่ชัดเจนว่าใครจะเป็นผู้ชนะ
สนามฟิวชั่นเต็มไปด้วยความคลั่งไคล้และจินตนาการ ซึ่งแต่ละคนเชื่อว่าเทคโนโลยีและแนวทางของมันเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการตอบสนองความต้องการด้านพลังงานของโลก
1
บริษัทส่วนใหญ่ให้ความร่วมมือและแข่งขันกันโดยมีเครือข่ายครอบคลุมทั่วโลก
แต่การเผชิญหน้าที่เพิ่มมากขึ้นระหว่างจีนและตะวันตก โดยเฉพาะสหรัฐอเมริกา ทำให้ความร่วมมือเป็นเรื่องยาก
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่จีนลงทุนในวัตถุดิบและเทคโนโลยีที่มีความสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงคาร์บอนต่ำ
สิ่งเหล่านี้จำนวนมากยังใช้โดยบริษัทฟิวชั่นและนักวิจัย รวมถึงเทคโนโลยี เช่น แม่เหล็กแรงสูงและลิเธียม แม่เหล็กแรงสูงสามารถจำกัดพลาสมาได้
และลิเธียมก็สามารถใช้เป็นวัสดุหุ้มรอบเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเพื่อดูดซับนิวตรอนที่ผลิตในพลาสมาได้
นักวิทยาศาสตร์ฟิวชั่นได้แลกเปลี่ยนและแบ่งปันข้อมูลนับตั้งแต่ประเทศต่างๆ เริ่มไม่จำแนกประเภทของการวิจัยพลังงานฟิวชันในช่วงปี 2493
ดังที่ผมเกริ่มมา จีน รัสเซีย และสหรัฐอเมริกาต่างเข้าร่วมในโครงการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทดลองระหว่างประเทศ (ITER) ในฝรั่งเศส
มีทั้งหมด 35 ประเทศที่เข้าร่วมในโครงการนี้ นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ กล่าวว่า
นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนที่เข้าร่วมการประชุมนานาชาติฟิวชั่นดูเหมือนจะสบายใจสุดๆในการแบ่งปันข้อมูลผ่านการสนทนา แต่ภาษาถือเป็นอุปสรรค
ครั้งนั้น ดอน เบเยอร์ (Don Beyer)สมาชิกสภาคองเกรสจากพรรคเดโมแครตแห่งเวอร์จิเนียและประธานร่วมของ Congressional Fusion Energy Caucus กล่าวว่า
การใช้จ่ายนิวเคลียร์ฟิวชันส่วนใหญ่ของสหรัฐฯ มุ่งไปที่โครงการแบบดั้งเดิม "ไม่ใช่โครงการที่ล้ำสมัย"
"เท่าที่เราทราบ งบประมาณส่วนใหญ่ของจีน 1.5 พันล้านดอลลาร์นั้นมีไว้สำหรับการสร้างโครงการที่สามารถแข่งขันกับ Helion หรือ Commonwealth Fusion ได้"
ซึ่ง Helion และ Commonwealth Fusion เป็นบริษัทเอกชนฟิวชั่นที่ใหญ่ที่สุด 2 แห่งในสหรัฐอเมริกา
เดนนิส ไวท์ (Dennis White)ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ซึ่งดำรงตำแหน่งในคณะกรรมการที่ปรึกษานิวเคลียร์ฟิวชันของจีนมาหลายปี กล่าวว่า
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่จีนแทบไม่มีโครงการนิวเคลียร์ฟิวชันเลย จีนใช้เวลาประมาณ 10 ปีในการสร้างโครงการวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ฟิวชันระดับโลกและห้องปฏิบัติการระดับชาติ
“เหมือนพวกเขาจะทำมันเกือบจะในทันที” ไวท์กล่าว “อย่าดูถูกความสามารถของพวกเขาที่จะตาม(เรา)ทัน”
ไวท์กล่าวว่าสหรัฐฯ มีข้อได้เปรียบในแนวทางการเป็นผู้ประกอบการ แต่จำเป็นต้องมีการประสานงานที่ดีขึ้นระหว่างบริษัทเอกชน มหาวิทยาลัย และรัฐบาล
เช่นเดียวกับการพัฒนาโครงการเรือดำน้ำนิวเคลียร์ใน ปี 2493 “มันยากที่จะบอกว่าใครจะเป็นผู้ชนะในตอนนี้” เขากล่าว
โฆษณา