National Ignition Facility แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มพลังงานฟิวชันสุทธิเป็นครั้งแรกในโลก

National Ignition Facility แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มพลังงานฟิวชันสุทธิเป็นครั้งแรกในโลก

ในแคลิฟอร์เนีย การยิงเลเซอร์ที่ดำเนินการเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม ปล่อยพลังงาน 3.15 ล้านจูล (MJ) จากเม็ดเล็กๆ ที่มีไอโซโทปไฮโดรเจน 2 ไอโซโทป เมื่อเทียบกับ 2.05 MJ ที่เลเซอร์เหล่านั้นส่งไปยังเป้าหมายเมื่อวานนี้ที่งานแถลงข่าวในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. ซึ่งจัดโดยกระทรวงพลังงานเพื่อประกาศความสำเร็จ หัวหน้าฝ่ายฟิสิกส์และการออกแบบอาวุธของ LLNL กล่าวว่าความก้าวหน้ามีความสำคัญ

สองประการ

ในขณะที่ในทันทีควรปรับปรุงความสามารถของสหรัฐฯ ในการตรวจสอบคลังอาวุธนิวเคลียร์โดยไม่ต้องทดสอบ ซึ่งเป็นวัตถุประสงค์หลักของ NIF ในระยะยาว มันสามารถนำไปสู่รูปแบบพลังงานใหม่ที่สะอาดและยั่งยืน เขากล่าวว่าผลลัพธ์ที่ได้ทำให้เพื่อนร่วมงานของเขา “สูบฉีดจริงๆ”

สำหรับ แห่งมหาวิทยาลัย  ในสหรัฐอเมริกา การแซงหน้า “จุดคุ้มทุนของพลังงาน” ซึ่งเป็นเป้าหมายของนักวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ ถือเป็น “ช่วงเวลาของสองพี่น้องตระกูลไรท์” สำหรับการวิจัยฟิวชัน โต้แย้งว่าผลลัพธ์ที่ได้ “แสดงให้เห็นโดยสรุปว่าฟิวชันเฉื่อยทำงานในระดับเมกะจูล”

‘สิ่งที่ยิ่งใหญ่’NIF กระตุ้นปฏิกิริยาฟิวชันโดยเล็งลำแสงเลเซอร์กำลังสูงเกือบ 200 ลำที่ด้านในกระบอกโลหะกลวงยาว 1 ซม. รังสีเอกซ์เข้มข้นที่เกิดขึ้นในกระบวนการบรรจบกับแคปซูลทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. ซึ่งวางอยู่ตรงกลางของกระบอกสูบซึ่งมีดิวทีเรียมและทริเทียม

เมื่อส่วนนอกของแคปซูลแตกออก ดิวทีเรียมและทริเทียมจะถูกบีบเข้าด้านใน และชั่วขณะหนึ่งจะพบกับแรงกดดันและอุณหภูมิมหาศาล ซึ่งสูงพอที่นิวเคลียสจะเอาชนะแรงผลักและฟิวส์ซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดความร้อน นิวเคลียสของฮีเลียมและนิวตรอนหลังจากที่ได้เปิดใช้ NIF ในปี 2009

เดิมทีนักวิจัยก็จินตนาการถึงการบรรลุจุดคุ้มทุน (หรือ “การจุดระเบิด” ตามที่มักเรียกกันว่าเหตุการณ์สำคัญ) ในสามปีต่อมา แต่ปัญหาที่เกิดจากความไม่เสถียรในพลาสมาที่เกิดขึ้นระหว่างการหลอมรวมและความไม่สมมาตรในการระเบิดของแคปซูลนั้นจำกัดเอาต์พุตการหลอมรวมของสิ่งอำนวยความสะดวก

เป็นเวลากว่า 10 ปี

ที่ต้องแก้ปัญหาเป็นขั้นเป็นตอนกว่าจะมาถึงจุดนี้ได้โอมาร์ เฮอร์ริเคนนักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลาจนถึงต้นปี 2564 ในการทำความเข้าใจการระเบิดอย่างเพียงพอจนสามารถสร้าง “พลาสม่าที่เผาไหม้” และสร้างความร้อนจากนิวเคลียสของฮีเลียมได้มากกว่าที่เลเซอร์ให้มา จากนั้นในปีนั้น 

ในที่สุดพวกเขาก็ได้รับปฏิกิริยาฟิวชันที่ยั่งยืนในตัวเอง ซึ่งความร้อนที่สร้างขึ้นมีมากกว่าความสูญเสียเนื่องจากการทำความเย็น ทำให้ได้ผลผลิตพลังงาน 1.37 เมกะจูลนักฟิสิกส์ กล่าวว่าผลลัพธ์ล่าสุดทำได้โดยการเพิ่มพลังงานเลเซอร์เล็กน้อย – เพิ่มขึ้น 8% เมื่อเทียบกับ 1.92 MJ ที่ใช้เมื่อปีที่แล้ว 

ในขณะที่ทำให้แคปซูลหนาขึ้นเล็กน้อย และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นเล็กน้อยต่อข้อบกพร่อง นอกจากนี้ พวกเขายังปรับปรุงความสมมาตรของการระเบิดด้วยการถ่ายโอนพลังงานระหว่างลำแสงเลเซอร์ในระหว่างกระบวนการฟิวชันเพื่อนร่วมงาน สังเกตว่าการยิงทำลายสถิติเกิดขึ้นหลังเวลา 01.00 น. 

ตามเวลาท้องถิ่นของวันที่ 5 ธันวาคม ภาพดังกล่าวสร้างนิวตรอนจำนวนมหาศาล ซึ่งบ่งบอกว่า “เกิดเรื่องใหญ่ขึ้นแล้ว” ตามที่ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ Kim Budil กล่าว อย่างไรก็ตาม Budil เสริมว่าการวัดอื่น ๆ อีกมากมายได้ดำเนินการเพื่อยืนยันการลากที่ไม่เคยมีมาก่อน โดยมีการนำทีมผู้เชี่ยวชาญอิสระ

มาตรวจสอบผลลัพธ์ก่อนที่จะมีการประกาศเมื่อวานนี้’ยาวทศวรรษจากข้อมูลหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของโครงการฟิวชันไม่ต้องสงสัยเลยว่าจุดคุ้มทุนจะบรรลุผลจากการสังเกตพลาสมาที่กำลังลุกไหม้เมื่อสองสามปีก่อน คำถามเดียวสำหรับเขาคือเมื่อจุดสังเกตจะเกิดขึ้น “เป็นเวลากว่า 10 ปีที่ต้องแก้ปัญหาทีละขั้น

ในกรณีที่ผลลัพธ์ล่าสุดทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันแบบเฉื่อยเมื่อเทียบกับแผนของคู่แข่งที่อาศัยแม่เหล็กในการบรรจุพลาสมาเป็นระยะเวลานาน (ดังที่จะนำไปใช้ที่ ITER ในฝรั่งเศส) กล่าวว่าทั้งสองวิธีมี “ข้อดีและ ข้อเสีย” แม้ว่าการกักขังด้วยแม่เหล็กจะยังไม่ถึงจุดคุ้มทุน แต่เธอกล่าวว่าการพัฒนาเทคโนโลยีนั้น

ล้ำหน้ากว่า 

แท้จริงแล้ว เธอชี้ให้เห็นว่า NIF ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อแสดงพลังงานฟิวชันที่ใช้งานได้จริง เนื่องจากใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณ 300 MJ สำหรับการยิงเลเซอร์ 2 MJ แต่ละครั้งทั้ง เชื่อว่ามีขอบเขตมากมายสำหรับการปรับปรุง ในขณะที่เทคโนโลยีในยุค 1990 ของ NIF นั้นมีประสิทธิภาพเพียง 0.5% 

เท่านั้น กล่าวว่าเลเซอร์สมัยใหม่สามารถทำได้สูงถึง 20% เมื่อรวมกับการปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มพลังงานให้กับเป้าหมาย เขายืนยันว่าการหลอมรวมเฉื่อยอาจกลายเป็นความจริงในเชิงพาณิชย์ได้ แต่เขาคิดว่าจุดนั้นยังคงเป็นไปได้อีกหลายทศวรรษด้วย “ความท้าทายมากมาย” 

เทียบกับอัตราการว่างงานเฉลี่ยของสหรัฐที่ร้อยละ 5.7 รายงาน “ใครเป็นผู้ว่างงาน ปัจจัยที่ส่งผลต่อการว่างงานระหว่างบุคคลที่มีวุฒิปริญญาเอกด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์”ดูข้อมูลตั้งแต่ปี 2516 ถึง 2536 และ 2538รายงานยังพบว่าอัตราการว่างงานระดับปริญญาเอกนั้นแตกต่างกันไปตามอายุที่ผู้คน

ได้รับปริญญาเอก อัตรานี้แตกต่างกันไปตั้งแต่ร้อยละ 0.6 สำหรับผู้ที่ได้รับปริญญาเอกก่อนอายุ 26 ปี ไปจนถึงร้อยละ 5.8 สำหรับผู้ที่มีอายุมากกว่า 40 ปี นอกจากนี้ รายงานยังพบว่าอัตราการว่างงานต่ำกว่าสำหรับปริญญาเอกเพศชายที่แต่งงานแล้วเมื่อเทียบกับผู้ที่เป็นโสดด้วย สิ่งที่เกิดขึ้นตรงกันข้าม

กับปริญญาเอกหญิง ตัวเลขยังเผยให้เห็นว่าการสอนเป็นอาชีพที่ปลอดภัยที่สุด โดยมีครูฟิสิกส์ที่มีปริญญาเอกเพียง 0.4 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ว่างงานที่ต้องเอาชนะให้ได้ก่อนตอนเพื่อมาถึงจุดนี้” เขากล่าวกับ “สิบปีรู้สึกยาวนาน แต่ในความเป็นจริง ฉันคิดว่าเป็นเวลาที่ค่อนข้างสั้นสำหรับความท้าทายทางวิทยาศาสตร์ที่หนักหน่วงเช่นนี้”

Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน