The Star Builders: Nuclear Fusion
และ Race to Power the Planet Arthur Turrell Scribner (2021)
เพื่อช่วยให้โลกเข้าถึงการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ภายในปี 2050 นิค ฮอว์เกอร์กำลังเดิมพันกับนิวเคลียร์ฟิวชัน ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทสตาร์ทอัพ First Light Fusion กล่าวว่า “เราจำเป็นต้องสร้างโรงงานหลายแห่งในปี 2040 และจะต้องสร้างครั้งแรกในปี 2030 ซึ่งหมายความว่าปัญหาฟิสิกส์จะต้องได้รับการแก้ไขในปี 2020” ความกดดันนี้เป็นหัวข้อของ The Star Builders ซึ่งเป็นหนังสือเกี่ยวกับผู้ที่พยายามควบคุมปรากฏการณ์ที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์ โดยเป็นแหล่งพลังงานที่แทบจะไร้ขีดจำกัด
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่การแสวงหาพลังหลอมรวมเป็นเรื่องราวของสองเส้นทางที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาล ส่งผลให้มีโครงการขนาดใหญ่: โรงงานผลิตจุดระเบิดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NIF) และความร่วมมือด้าน ITER ระหว่างประเทศ ซึ่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างในฝรั่งเศส ประวัตินี้มีรายละเอียดอยู่ในหนังสือ A Piece of the Sun ของ Daniel Clery ในปี 2013 ย้อนกลับไป มีบริษัทสตาร์ทอัพแบบฟิวชั่นบางแห่งอยู่ด้วย แต่ก็ไม่ได้จริงจังอะไร
หลัง COVID-19 การลงทุนสีเขียวต้องส่งงานเพื่อรับแรงฉุดทางการเมือง
ยุคสมัยเปลี่ยนไป เทคโนโลยีเปลี่ยนไป เงินเดิมพันก็เปลี่ยนไป ด้วยอุณหภูมิโลกที่เพิ่มขึ้นในขณะนี้ทำให้เกิดน้ำท่วมและไฟลุกไหม้ทุกประตู ความจำเป็นในการผลิตพลังงานที่ปราศจากการปล่อยมลพิษมีความชัดเจนมากขึ้น Arthur Turrell มองดีๆ เกี่ยวกับบริษัทฟิวชันส่วนตัวจาก 25 บริษัทหรือมากกว่านั้นที่ผลักดันให้เกิดการค้า และประเมินพวกเขาควบคู่ไปกับโครงการสาธารณะ ไม่ว่าจะเป็น First Light Fusion ที่แยกจาก University of Oxford ในเมือง Yarnton ประเทศอังกฤษ การทุบกระสุนปืนจากปืนรางไปยังเป้าหมาย หรือ General Fusion ที่ได้รับการสนับสนุนจาก Jeff Bezos ในเมือง Burnaby ประเทศแคนาดา การบีบอัดพลาสม่าแม่เหล็กด้วยลูกสูบ เขาแสดงให้เห็นว่าบริษัทเอกชน ด้วยแนวคิดที่แตกต่าง ชุดแข่งใหม่และการมองที่บรรทัดล่างเป็นการเติมพลังให้กับสนามอีกครั้ง
พื้นหลังของ Turrell อยู่ในฟิสิกส์พลาสมา (การเปิดเผยข้อมูลทั้งหมด: เราทำปริญญาเอกที่ Imperial College London ในช่วงเวลาเดียวกัน และฉันถูกกล่าวถึงในการยอมรับของหนังสือเล่มนี้) ตอนนี้ เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ข้อมูลที่สำนักงานสถิติแห่งชาติแห่งสหราชอาณาจักรและธนาคารแห่งประเทศอังกฤษ เป็นการแนะนำที่ชัดเจนและน่าสนใจเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ ฟิสิกส์ และเศรษฐศาสตร์ของการควบคุมพลังงานที่เกิดจากการหลอมรวมนิวเคลียสของอะตอมแสงเพื่อสร้างพลังงานที่หนักขึ้น เขาให้เหตุผลว่า “นักลงทุนกำลังเดิมพันว่าบริษัทเอกชนสามารถประสบความสำเร็จได้ในที่ที่รัฐบาลล้มเหลว” ฉันมีปัญหาเล็กน้อยกับการจัดเฟรมนี้ แต่จะเพิ่มเติมในภายหลัง
ความหลงใหลและความเชี่ยวชาญ
แล้วใครคือผู้ที่เกี่ยวข้องกับความท้าทายนี้ – ผู้สร้างดาว? เราได้พบกับอดีตนักบินอวกาศ เจฟฟ์ วิซอฟฟ์ ซึ่งปัจจุบันมีหน้าที่รับผิดชอบการปฏิบัติงานอย่างปลอดภัยของ NIF ในเมืองลิเวอร์มอร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย Jonathan Carling อธิบายถึงสาเหตุที่ทำให้เขากลายเป็นผู้บริหารระดับสูงของ Tokamak Energy ใน Milton Park สหราชอาณาจักร หลังจากทำงานด้านวิศวกรรมที่ Rolls-Royce (เขาได้ลาออกจากตำแหน่งผู้บริหารระดับสูงไปแล้ว) ความหลงใหลและความเชี่ยวชาญของตัวละครเหล่านี้เตือนเราว่ามีปัจจัยทางสังคมและการเมืองที่ส่งผลต่อความเร็วของสาขานี้ เช่นเดียวกับปัจจัยทางเทคนิคและวิทยาศาสตร์
สถิติที่ทรงพลังสร้างขนาดของปัญหาด้านพลังงาน พลังงานประมาณ 86% ของโลกยังคงเกิดจากเชื้อเพลิงฟอสซิล มลพิษทางอากาศมีส่วนทำให้มีผู้เสียชีวิต 8.8 ล้านคนทั่วโลกในแต่ละปี และโลกไม่ได้เห็นระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงขนาดนี้มาเป็นเวลาอย่างน้อย 800,000 ปีแล้ว Turrell อ้างคำพูดของ Ian Chapman หัวหน้าผู้บริหารของ UK Atomic Energy Authority โดยกล่าวว่าในปี 2050 “เราต้องการพลังงานอีกครึ่งหนึ่งจากที่เราใช้ตอนนี้” ฟิวชั่นอาจเป็นผู้มีส่วนร่วมที่จำเป็นมาก แต่ยังไม่มีใครบรรลุเป้าหมายสำคัญของการคุ้มทุน จุดที่พลังงานมหาศาลที่จำเป็นในการสร้างปฏิกิริยาฟิวชัน ซึ่งต้องทำงานที่อุณหภูมิหลายร้อยล้านองศา จะได้รับการชดเชยด้วยพลังงานที่ปล่อยออกมา
ช่างเทคนิคทำงานกับองค์ประกอบสำคัญของเทคโนโลยี Magnetized Target Fusion ของ General Fusion – ระบบการบีบอัด
General Fusion ในแคนาดาใช้ลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำเพื่อบีบอัดพลาสมาให้อยู่ในสภาวะหลอมรวม เครดิต: General Fusion
ความคล้ายคลึงยังทำให้ข้อความมีชีวิตชีวาขึ้น
พลาสมาร้อนของดิวเทอเรียมและทริเทียมในโทกามัก ซึ่งเป็นโทรอยด์แม่เหล็กหลายตันซึ่งเป็นวิธีการขั้นสูงที่สุดในการควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันต้องบริสุทธิ์ บริสุทธิ์มากที่การดูดอนุภาคอื่นๆ ออกทั้งหมดนั้นเหมือนกับ “การกำจัดดาวทั้งหมดยกเว้นดาวดวงเดียวออกจากทางช้างเผือก” ผู้โดยสารที่อัดแน่นอยู่ในตู้รถไฟในช่วงเวลาเร่งด่วน (จำได้ไหม?) แสดงถึงความหนาแน่นของพลาสมาที่เพิ่มขึ้น Bremsstrahlung – การแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุหนึ่งในขณะที่ถูกเบี่ยงเบนโดยอีกอนุภาคหนึ่ง – เป็นเหมือนคลื่นเมื่อเรือเร็วหมุน
แต่ความคิดที่ว่า ‘สาธารณะกับส่วนตัว’ นั้นง่ายเกินไป บริษัทสตาร์ทอัพ Turrell เขียนว่า “กำลังเสนอให้ใช้เงินหลายล้านดอลลาร์ และแนวคิดบ้าๆ บางอย่าง ทำสิ่งที่ไม่สามารถทำได้หลายพันล้านดอลลาร์ และการศึกษาทางวิทยาศาสตร์หลายสิบปี” อันที่จริง บริษัทต่างๆ กำลังสร้างรากฐานจากห้องปฏิบัติการระดับชาติและการวิจัยของมหาวิทยาลัย
พันธมิตรที่กล้าหาญ
การพัฒนาและบูรณาการเทคโนโลยีที่จำเป็นต่อการสร้างงานและสิ่งแวดล้อมโรงไฟฟ้าฟิวชันในนามอยู่นอกเหนือขอบเขตปัจจุบันของบริษัทหนึ่งแห่งหรือห้องปฏิบัติการสาธารณะ ขั้นต่อไปอาจเป็นเหมือนความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชนระหว่าง NASA และบริษัท SpaceX และ Orbital Sciences เพื่อพัฒนาระบบขนส่งเชิงพาณิชย์สำหรับสถานีอวกาศนานาชาติซึ่งมีการแบ่งปันต้นทุนและความเสี่ยง
เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันที่ใหญ่ที่สุดในโลก ITER ถูกตั้งค่าให้ดำเนินการทดสอบแล้ว
ทศวรรษของการลงทุนในโครงการความร่วมมือ เช่น ITER, NIF และ Joint European Torus ในอ็อกซ์ฟอร์ดเชียร์ สหราชอาณาจักร รวมทั้งโปรแกรมในพลาสมาฟิสิกส์และฟิสิกส์ความหนาแน่นสูง ได้นำวิทยาศาสตร์ฟิวชั่นมาสู่จุดที่การเริ่มต้นธุรกิจเป็นการนำแนวคิดเชิงพาณิชย์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ และเทคโนโลยีใหม่ๆ ขณะนี้รัฐบาลกำลังเปิดตัวโครงการกระตุ้นภาครัฐและเอกชนให้ทำงานร่วมกัน คำถามสำคัญคือทำอย่างไรให้พันธมิตรเหล่านี้เจริญรุ่งเรือง
ผู้สร้างดาวนั้นมองโลกในแง่ดีโดยธรรมชาติ คุณจะต้องเป็นอย่างนั้นเพื่อรับมือกับบางสิ่งที่กล้าหาญ ผลลัพธ์ที่ได้คือ ช่วงเวลาที่ไม่สมจริงและการคาดการณ์ที่เกินจริงได้หลอมรวมเข้าด้วยกันอย่างเชื่องช้าตั้งแต่ทศวรรษ 1950 การอภิปรายเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้จะได้รับการต้อนรับ พลังงานฟิวชั่นราคาเท่าไหร่? และนานแค่ไหนกว่ามันจะจ่ายไฟให้กับบ้านเรา? คำตอบยังไม่มี แต่นักลงทุน รัฐบาล บริษัทสาธารณูปโภค และสาธารณชนสามารถให้อภัยได้สำหรับคำตอบที่ต้องการ — และนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามจัดหาคำตอบเหล่านั้น
การอภิปรายเกี่ยวกับอันตรายของการหลอมรวมเป็นเรื่องที่รอบคอบและให้ความกระจ่าง ตั้งแต่ความเป็นไปได้ที่ต่ำถึงศูนย์ในการเพิ่มจำนวนอาวุธหรือการล่มสลายไปจนถึงความเสี่ยงที่แท้จริงจากกัมมันตภาพรังสีที่เกิดจากนิวตรอนพลังงานสูง ตามหลักการแล้ว Turrell เปรียบเทียบจำนวนผู้เสียชีวิตต่อ exajoule ของพลังงานที่เกิดจากแหล่งในปัจจุบัน เช่น เชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานหมุนเวียน และนิวเคลียร์ฟิชชัน ฟิวชั่นนั้นปลอดภัยกว่าที่อื่นมาก
ในท้ายที่สุด The Star Builders มีความสมจริงและเป็นบวก — ภาพรวมที่น่าสนใจของสถานการณ์ปัจจุบันและผู้เล่นหลัก และหากความท้าทายด้านพลังงานสะอาดยังไม่เพียงพอ Turrell มีจุดสิ้นสุดสำหรับจินตนาการของเรา นั่นคือการหลอมรวมแรงขับสำหรับการเดินทางในอวกาศ เขาแสดงให้เห็นว่ามนุษยชาติมักจะเอื้อมมือไปหาดวงดาว
