หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน เวอร์จิเนียจะเป็นที่ตั้งของ โรงไฟฟ้าฟิวชันนิวเคลียร์ ขนาดกริดแห่งแรกของโลกซึ่งสามารถควบคุมพลังงานสะอาดแห่งอนาคตนี้และผลิตไฟฟ้าจากพลังงานดังกล่าวได้ภายในต้นปี 2030 ตามประกาศของบริษัทสตาร์ทอัพ Commonwealth Fusion Systems (CFS)
แปลโดย: วันทนา อรรถสถาวร
การพัฒนานิวเคลียร์ฟิวชันถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีการผลิตพลังงาน ซึ่งสามารถส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อมและช่วยลดการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ อีกทั้งยังมีความน่าสนใจในด้านนวัตกรรมและ ฟื้นฟูพลังงานสะอาด จึงไม่น่าแปลกใจที่ข่าวนี้อาจดึงดูดผู้ติดตามได้เป็นจำนวนมาก
นิวเคลียร์ฟิวชันคืออะไร
นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) คือกระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมสองตัวมารวมตัวกันเป็นหนึ่งตัว โดยปล่อยพลังงานออกมา กระบวนการนี้เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในดวงดาว รวมถึงดวงอาทิตย์ด้วย ซึ่งในดวงอาทิตย์จะเกิดการฟิวชันของไฮโดรเจนเพื่อสร้างฮีเลียม พร้อมกับปล่อยพลังงานในรูปแบบของแสงและความร้อนออกมา
กระบวนการฟิวชันที่สำคัญในแง่ของพลังงานไฟฟ้า คือ การนำไฮโดรเจน (หรือไอโซโทปของไฮโดรเจน เช่น ดีเทอเรียมและโทรเทอเรียม) มารวมตัวกัน เพื่อสร้างฮีเลียม ซึ่งจะปล่อยพลังงานจำนวนมาก ในกระบวนการนี้จะมีพลังงานออกมาในรูปแบบของอนุภาคที่มีพลังงานสูงและรังสีต่างๆ
ข้อดีของนิวเคลียร์ฟิวชัน ได้แก่:
– ไม่เกิดสารมลพิษหรือก๊าซเรือนกระจก
– วัตถุดิบที่ใช้ในการฟิวชัน เช่น ไฮโดรเจน มีมากมายและหาได้ง่าย
– ปริมาณพลังงานที่ได้จากการฟิวชันมีมหาศาลมากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล
อย่างไรก็ตาม การนำกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันมาใช้ผลิตพลังงานในระดับเชิงพาณิชย์ยังเป็นเรื่องที่ท้าทาย เพราะต้องใช้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก เพื่อให้เกิดการฟิวชันได้จริง
สตาร์ทอัพสหรัฐมีแผนตั้งโรงงานไฟฟ้าฟิวชันนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก
CFS ซึ่งเป็นบริษัทฟิวชันนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดและเป็นที่พูดถึงมากที่สุดแห่งหนึ่ง จะลงทุนหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อสร้างโรงงานใกล้เมืองริชมอนด์ เมื่อเปิดดำเนินการแล้ว โรงงานแห่งนี้จะสามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและผลิตไฟฟ้าได้ 400 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับบ้านเรือนประมาณ 150,000 หลัง บ็อบ มัมการ์ด ซีอีโอของบริษัทกล่าว
“นี่จะเป็นครั้งแรกที่พลังงานฟิวชันจะพร้อมใช้งานในโลกในระดับกริด”
ทางด้านเกล็น ยังกิน ผู้ว่าการรัฐเวอร์จิเนียแสดงความยินดีกับการประกาศครั้งนี้ โดยเรียกมันว่า ‘ช่วงเวลาประวัติศาสตร์สำหรับเวอร์จิเนียและโลกโดยรวม’
โรงงานแห่งนี้ถือเป็นก้าวใหม่ในการแสวงหาหนทางในการนำฟิวชันนิวเคลียร์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานที่สะอาด แต่เส้นทางสู่เป้าหมายดังกล่าวนั้นไม่น่าจะราบรื่นนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าสามารถใช้งานได้จริง
โลกกำลังสิ้นหวังในการแสวงหาแหล่งพลังงานสะอาดที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งสามารถทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นพลังงานพื้นฐานที่พร้อมใช้งานได้ตลอดเวลา พลังงานฟิวชันนิวเคลียร์ก็เป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานที่มุ่งมั่นจะเป็นเช่นนั้น
เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมอะตอมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพลังงานระเบิดอันทรงพลัง ซึ่งทำได้โดยใช้ธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาล นั่นคือ ไฮโดรเจน เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดใช้เครื่องจักรรูปโดนัทที่เรียกว่า โทคาแมก
ข้อจำกัดในการนำพลังงานฟิวชันนิวเคลียร์
ปฏิกิริยาฟิวชันเป็นสิ่งที่แทบไม่มีขีดจำกัด ไม่ก่อให้เกิดมลพิษที่ทำให้โลกร้อน และไม่ทิ้งร่องรอยของขยะนิวเคลียร์ในระยะยาว ซึ่งต่างจากปฏิกิริยาฟิชชัน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีนิวเคลียร์ที่โลกใช้อยู่ในปัจจุบัน
แต่การนำฟิวชันจากโครงการวิจัยในห้องทดลองทั่วโลกมาใช้ในเชิงพาณิชย์นั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยากมาก เรื่องตลกทั่วไปในอุตสาหกรรมก็คือ ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา ฟิวชันเพิ่งจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า
CFS ยอมรับว่า “ไม่มีอะไรเกิดขึ้นในชั่วข้ามคืนจากการหลอมรวม” มัมการ์ด (Mumgaard) กล่าว แต่สตาร์ทอัพที่แยกตัวออกมาจาก MIT ในปี 2018 (พ.ศ. 2561) และระดมทุนได้มากกว่า 2 พันล้านดอลลาร์จนถึงปัจจุบัน กล่าวว่ากำลังเดินหน้าไปอย่างรวดเร็ว
การสร้างโทคาแมกที่สามารถแสดงพลังงานฟิวชันสุทธิได้ ซึ่งหมายถึงปฏิกิริยาที่สร้างพลังงานได้มากกว่าที่มันใช้ไป โดยหวังว่าจะผลิตพลาสมาชุดแรกได้ในปี 2026 ซึ่งเป็นกลุ่มก๊าซที่มีประจุไฟฟ้าที่ร้อนจัดซึ่งปฏิกิริยาฟิวชันเกิดขึ้น และจะบรรลุพลังงานฟิวชันสุทธิในเวลาไม่นานหลังจากนั้น
การสร้าง การเป็นเจ้าของ และการดำเนินการโรงไฟฟ้าเพื่อเชื่อมต่อพลังงานฟิวชันเข้ากับระบบไฟฟ้าคือ “การกระทำถัดไป” มัมการ์ดกล่าว
ก่อนหน้านี้พิจารณาหาสถานที่มากกว่า 100 แห่ง
บริษัทสตาร์ทอัพได้พิจารณาสถานที่มากกว่า 100 แห่งทั่วโลกสำหรับโรงไฟฟ้าก่อนที่จะเลือกศูนย์อุตสาหกรรมแม่น้ำเจมส์ (James River Industrial Center) ในเวอร์จิเนีย สถานที่ดังกล่าวเป็นของโดมิเนียน เอนเนอร์จี (Dominion Energy) ซึ่งจะให้ CFS เช่าและให้ความช่วยเหลือทางเทคนิค กระบวนการก่อสร้างคาดว่าจะใช้เวลานาน และ CFS กล่าวว่ายังคงดำเนินการขอใบอนุญาตอยู่
CFS กล่าวว่า มีการเลือกสถานที่ดังกล่าวเนื่องจากเศรษฐกิจที่เติบโต แรงงานที่มีทักษะ เน้นด้านพลังงานสะอาด และสามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าได้หลังการเลิกใช้โรงไฟฟ้าถ่านหิน
“ในช่วงต้นทศวรรษ 2030 ทุกสายตาจะจับจ้องไปที่พื้นที่ริชมอนด์ในฐานะแหล่งกำเนิดพลังงานฟิวชันเชิงพาณิชย์”
โอกาสของการเลือกเวอร์จิเนีย
นอกจากนี้ เวอร์จิเนียยังเป็น ตลาดศูนย์ข้อมูล ที่ใหญ่ที่สุดของโลกซึ่งเป็นภาคส่วนที่ต้องการ พลังงาน จำนวนมหาศาลและเพิ่มขึ้นเรื่อยๆคาดว่าการบริโภคพลังงานไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลในสหรัฐฯ จะเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าภายในปี 2030 ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับบ้านเรือนประมาณ 40 ล้านหลังในสหรัฐฯ ตามการวิเคราะห์ของบอสตัน คอนซัลติ้ง กรุ๊ป ( Boston Consulting Group)
CFS กล่าวว่าโรงไฟฟ้าในเวอร์จิเนียตั้งใจให้เป็นโรงไฟฟ้าแห่งแรกจากทั้งหมดหลายพันแห่งที่วางแผนจะติดตั้งบนโครงข่ายไฟฟ้าในอนาคต
บริษัทสตาร์ทอัพแห่งนี้ไม่ใช่บริษัทเอกชนรายเดียวที่พยายามเร่งกรอบเวลาในการบรรลุและนำฟิวชันนิวเคลียร์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ โดยที่บริษัทอื่นๆ ก็ได้ให้คำมั่นว่าจะดำเนินการดังกล่าวได้ภายในต้นทศวรรษหน้าเช่นกัน
เจอร์รี นัฟราติล ศาสตราจารย์ด้านพลังงานฟิวชันและฟิสิกส์พลาสมาที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย กล่าวว่า โดยทั่วไปแล้ว สตาร์ทอัพด้านฟิวชันนิวเคลียร์ “มักจะค่อนข้างก้าวร้าวในสิ่งที่พวกเขาสัญญาไว้
“มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างการผลิตพลังงานจากฟิวชันกับการมีระบบที่ใช้งานได้จริงซึ่งส่งพลังงานเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าและปลอดภัย มีใบอนุญาต และดำเนินการได้”
มัมการ์ดยอมรับว่าจะมีอุปสรรคเกิดขึ้นและสิ่งต่างๆ จะไม่เปลี่ยนแปลงไปในชั่วข้ามคืน แต่เขากล่าวเสริมว่า
“ตอนนี้ นักออกแบบและนักวางแผนสามารถไปจากแนวคิดทั่วไปไปสู่ตำแหน่งเฉพาะสำหรับบทต่อไปในการเดินทางแห่งการผสานรวมได้แล้ว”
