การก่อสร้างโฮสต์ที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ฟิวชั่นนิวเคลียร์ของจีนได้เริ่มต้นอย่างละเอียด
เมื่อวันที่ 1 ตุลาคมมีการพัฒนาที่สำคัญในการก่อสร้างอุปกรณ์ฟิวชั่นนิวเคลียร์ของจีนได้ดีที่สุด
ฐานที่มีน้ำหนักมากกว่า 400 ตันได้รับการติดตั้งอย่างประสบความสำเร็จและจะถูกนำมาใช้เพื่อดำเนินการโฮสต์ที่ดีที่สุดด้วยน้ำหนักรวมประมาณ 6700 ตันซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการก่อสร้างที่ครอบคลุมสำหรับโฮสต์เครื่องจักรกลหนักของประเทศใหญ่นี้
ในอนาคตอุปกรณ์นี้จะเป็นการสาธิตการผลิตพลังงานฟิวชั่นนิวเคลียร์ครั้งแรกในระดับสากลและคาดว่าจะสว่างขึ้นแสงแรกผ่านฟิวชั่นนิวเคลียร์ภายในปี 2573
นิวเคลียร์ฟิวชั่น: รหัสผ่านที่ดีที่สุดสำหรับการสำรวจพลังงานจักรวาล
จากความลึกลับของการเผาไหม้ของดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 4.6 พันล้านปีจนถึงการแสวงหาพลังงานสะอาด "ไม่สิ้นสุด" ของมนุษยชาติฟิวชั่นนิวเคลียร์เป็นหนึ่งในทิศทางการวิจัยที่น่าตื่นตาที่สุดในสาขาวิทยาศาสตร์ มันไม่เพียง แต่เป็นแรงผลักดันหลักสำหรับดาวที่จะเปล่งแสงและความร้อนในจักรวาล แต่ยังเป็นเทคโนโลยีการตัด - ขอบที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนภูมิทัศน์พลังงานของมนุษย์อย่างสมบูรณ์
พูดง่ายๆคือฟิวชั่นนิวเคลียร์หมายถึงกระบวนการของนิวเคลียสอะตอมที่เบากว่า (เช่นไฮโดรเจนไอโซโทปดิวเทอเรียมและไอโซโทป) การเอาชนะแรงผลักดันไฟฟ้าสถิต กระบวนการนี้เป็นไปตามสมการพลังงานมวลของ Einstein "E=MC ²" - มวลรวมของนิวเคลียสใหม่ที่หลอมรวมน้อยกว่าผลรวมของมวลของนิวเคลียสทั้งสองก่อนที่จะหลอมรวมกัน
เพื่อให้เข้าใจถึงความเข้มของพลังงานของฟิวชั่นนิวเคลียร์จำเป็นต้องมีการเปรียบเทียบข้อมูลเพียงชุดเดียว: พลังงานที่ปล่อยออกมาโดยปฏิกิริยาฟิวชั่นของ 1 กิโลกรัมของส่วนผสมดิวเทอเรียมไอโซโทปนั้นเทียบเท่ากับความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ของถ่านหินมาตรฐาน 27,000 ตัน อย่างไรก็ตามพลังงานที่ปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงฟิชชันนิวเคลียร์ที่มีคุณภาพเดียวกัน (เช่นยูเรเนียม - 235) มีเพียงประมาณ 1/4 ของที่ปล่อยออกมาโดยนิวเคลียร์ฟิวชั่น ที่สำคัญกว่าแหล่งเชื้อเพลิงสำหรับฟิวชั่นนิวเคลียร์เกือบจะไม่มีที่สิ้นสุด - ดิวเทอเรียมมีอยู่อย่างกว้างขวางในน้ำทะเลบนโลกและน้ำทะเลแต่ละลิตรมีดิวเทอเรียมที่สามารถปล่อยพลังงานเทียบเท่ากับน้ำมันเบนซิน 300 ลิตรผ่านฟิวชั่น ดิวเทอเรียมที่มีอยู่ในน้ำทะเลทั่วโลกสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานของมนุษยชาติมานานกว่าล้านปี แม้ว่าไอโซโทปจะหายากมากในธรรมชาติ แต่ก็สามารถเตรียมได้โดยการทำปฏิกิริยาลิเธียม (องค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลก) กับนิวตรอนและไม่มีปัญหา "การขาดแคลนเชื้อเพลิง"
อย่างไรก็ตามการบรรลุฟิวชั่นนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายและความท้าทายหลักของมันอยู่ใน "วิธีการสร้างและรักษาสภาพที่รุนแรงสำหรับการฟิวชั่นนิวเคลียร์" ภายในดวงอาทิตย์การล่มสลายของแรงโน้มถ่วงสร้างอุณหภูมิสูง 15 ล้านองศาเซลเซียสและความดันสูง 250 พันล้านบรรยากาศโดยธรรมชาติพบ "เงื่อนไขการจุดระเบิด" สำหรับฟิวชั่นนิวเคลียร์ แต่บนโลกมนุษย์ไม่สามารถทำซ้ำแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งเช่นนี้และสามารถจำลองสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้ด้วยวิธีการทางเทคโนโลยี ปัจจุบันมีสองทิศทางการวิจัยหลัก:
ประเภทหนึ่งคือฟิวชั่นการกักขังแม่เหล็กซึ่งแสดงโดยเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ (ITER) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่า "ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์" มันใช้สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ (แข็งแกร่งกว่าสนามแม่เหล็กโลกประมาณ 100,000 เท่า) เพื่อ จำกัด พลาสมา (สถานะที่สี่ของสสารที่นิวเคลียสอะตอมและอิเล็กตรอนถูกแยกออกจากกัน) ด้วยอุณหภูมิสูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส พลาสมาเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาฟิวชั่น ในปี 2566 อุปกรณ์ "ดวงอาทิตย์ประดิษฐ์" ของจีน (ตะวันออก) ประสบความสำเร็จในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องของพลาสมาที่ 120 ล้านองศาเซลเซียสเป็นเวลา 403 วินาทีสร้างสถิติโลกและวางรากฐานสำหรับการทดลองครั้งต่อไปของ ITER
อีกประเภทหนึ่งคือฟิวชั่นการกักตัวแบบเฉื่อยซึ่งแสดงโดยศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติ (NIF) ของสหรัฐอเมริกา มันมุ่งเน้นไปที่ 192 สูง - เลเซอร์พลังงานบนเป้าหมายดิวเทอเรียมไอโซโทปที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่มิลลิเมตรร้อนเป้าหมายถึง 30 ล้านองศาเซลเซียสและบีบอัดให้กับความหนาแน่นของโลกในช่วงเวลาสั้น ๆ เป็นไปไม่ได้ ในเดือนธันวาคม 2565 NIF ประสบความสำเร็จ "การได้รับพลังงานสุทธิ" เป็นครั้งแรก - พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิวชั่นเกินกว่าพลังงานของเลเซอร์อินพุต
นอกเหนือจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและเชื้อเพลิงที่อุดมสมบูรณ์ฟิวชั่นนิวเคลียร์ยังมีความปลอดภัยสูงสุดและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งแตกต่างจากฟิชชันนิวเคลียร์ปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์จะสิ้นสุดลงทันทีเมื่อเงื่อนไขที่รุนแรงจะหายไป (เช่นการหยุดชะงักของสนามแม่เหล็กหรือการหยุดเลเซอร์) และไม่มีความเสี่ยงที่จะ "การล่มสลายของแกนกลาง"; ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหลักคือฮีเลียม (ไม่ใช่ - ก๊าซที่เป็นพิษและไม่เป็นอันตราย) ซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดขยะกัมมันตภาพรังสีที่ยาว - เช่นฟิชชันนิวเคลียร์และแทบไม่มีมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
แม้ว่ามนุษย์ยังไม่ประสบความสำเร็จในการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ในเชิงพาณิชย์ (คาดว่าจะต้องใช้เวลา 30-50 ปีของการพัฒนาทางเทคโนโลยี) ทุกขั้นตอนของความคืบหน้าในการหลอมรวมนิวเคลียร์จากการหลอมรวมธรรมชาติของดวงอาทิตย์ไปจนถึงการพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปในห้องปฏิบัติการ ในอนาคตเมื่อโรงไฟฟ้าฟิวชั่นนิวเคลียร์แพร่กระจายไปทั่วโลกมนุษยชาติจะหลุดพ้นจากการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลแก้ปัญหาระดับโลกเช่นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการขาดแคลนพลังงานและนำในยุคใหม่ขึ้นอยู่กับพลังงานที่สะอาดและไม่ จำกัด
