ប្រតិកម្មផ្សំ៖ ប្រភពថាមពលនៃអនាគត
ប្រតិកម្មផ្សំនុយក្លេអ៊ែរ គឺជាវិស័យមួយដ៏គួរឲ្យចាប់អារម្មណ៍ និងមានសក្តានុពលបដិវត្តន៍បំផុតក្នុងរូបវិទ្យាទំនើប។ និយាយឲ្យសាមញ្ញ ប្រតិកម្មផ្សំនុយក្លេអ៊ែរ គឺជាដំណើរការដែលស្នូលអាតូមស្រាលពីរផ្សំគ្នាបង្កើតជាស្នូលធ្ងន់ជាង អមដោយការបញ្ចេញថាមពលយ៉ាងច្រើន។ ទោះបីជាប្រតិកម្មផ្សំនុយក្លេអ៊ែរត្រូវបានអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដឹងជាយូរមកហើយក៏ដោយ ក៏បញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកវិទ្យានៃការគ្រប់គ្រងពួកវាជាប្រភពថាមពលដែលមានសុវត្ថិភាព និងប្រកបដោយចីរភាពនៅតែជាគោលដៅដ៏មានមហិច្ឆតាមួយនៅទូទាំងពិភពលោក។
គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃប្រតិកម្មលាយ
នៅក្នុងការលាយបញ្ចូលគ្នានៃនុយក្លេអ៊ែរ ស្នូលអាតូមពីរ ជាធម្មតាគឺអ៊ីសូតូបអ៊ីដ្រូសែនដូចជា deuterium និង tritium ប៉ះទង្គិចគ្នាក្នុងល្បឿនលឿន ដែលកម្លាំងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចដែលជាធម្មតារក្សាពួកវាឱ្យនៅដាច់ពីគ្នាត្រូវបានយកឈ្នះ។ ជាលទ្ធផល ស្នូលទាំងពីរលាយបញ្ចូលគ្នាដើម្បីបង្កើតជាស្នូលអេលីយ៉ូម និងនឺត្រុងសេរី ជាមួយនឹងការបញ្ចេញថាមពលដ៏ច្រើន។ ថាមពលនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយផ្អែកលើគោលការណ៍របស់អែងស្តែង E=mc² ដែលម៉ាស់ណាមួយដែលបាត់បង់ក្នុងដំណើរការនេះត្រូវបានបំប្លែងទៅជាថាមពល។
ប្រតិកម្មផ្សំទូទៅបំផុតដែលកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់កម្មវិធីថាមពលគឺប្រតិកម្មរវាងឌឺតេរីញ៉ូម និងទ្រីទីញ៉ូម៖
²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV
ប្រតិកម្មនេះបង្កើតអេលីយ៉ូម-៤ និងនឺត្រុងដែលមានស្ថេរភាព ជាមួយនឹងថាមពលសរុបប្រហែល 17,6 MeV (មេហ្គាអេឡិចត្រុងវ៉ុល)។
សក្តានុពលថាមពលលាយបញ្ចូលគ្នា
គុណសម្បត្តិចម្បងនៃថាមពលដែលផលិតតាមរយៈប្រតិកម្មផ្សំគឺទិន្នផលថាមពលដ៏ច្រើនរបស់វា។ ឥន្ធនៈផ្សំមួយក្រាមអាចផលិតបានស្មើនឹងការដុតឥន្ធនៈហ្វូស៊ីលជាច្រើនតោន។ លើសពីនេះ ឥន្ធនៈសម្រាប់ប្រតិកម្មផ្សំគឺ ឌឺតេរីញ៉ូម និង ទ្រីទីញ៉ូម មានច្រើនក្រៃលែង។ ឌឺតេរីញ៉ូមអាចទទួលបានពីទឹកសមុទ្រ ហើយទ្រីទីញ៉ូមអាចផលិតបានពីលីចូម ដែលក៏មានច្រើននៅក្នុងសំបកផែនដីផងដែរ។
ថាមពលផ្សំក៏មានគុណសម្បត្តិសំខាន់ៗផ្សេងទៀតដែរ ដូចជាមិនផលិតឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ ឬសារធាតុបំពុលខ្យល់ផ្សេងទៀត មិនដូចរោងចក្រថាមពលឥន្ធនៈហ្វូស៊ីលទេ។ លើសពីនេះ ប្រតិកម្មផ្សំមិនផលិតកាកសំណល់វិទ្យុសកម្មរយៈពេលវែងច្រើនដូចរ៉េអាក់ទ័របំបែកទេ។ នេះធ្វើឱ្យថាមពលផ្សំក្លាយជាបេក្ខជនដ៏រឹងមាំមួយដើម្បីបំពេញតម្រូវការថាមពលនាពេលអនាគតដែលកំពុងកើនឡើងរបស់ពិភពលោកដោយមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន។
បញ្ហាប្រឈមបច្ចេកវិទ្យាលាយបញ្ចូលគ្នា
បើទោះបីជាមានសក្តានុពលដ៏ធំធេងនៃថាមពលផ្សំក៏ដោយ ក៏បញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកវិទ្យា និងវិស្វកម្មដែលត្រូវយកឈ្នះគឺស្មុគស្មាញ។ បញ្ហាប្រឈមដ៏ធំបំផុតមួយគឺការសម្រេចបាននូវលក្ខខណ្ឌដែលប្រតិកម្មផ្សំអាចដំណើរការប្រកបដោយចីរភាព និងប្រសិទ្ធភាព។ នេះតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បំផុត (រាប់សិបទៅរាប់រយលានអង្សាសេ) ដើម្បីយកឈ្នះលើការរុញច្រានអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចរវាងស្នូលអាតូម។
ដើម្បីសម្រេចបានសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធដែលត្រូវការ មានវិធីសាស្រ្តសំខាន់ពីរដែលកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើង៖ ការលាយបញ្ចូលគ្នារវាងទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែរនិចលភាព និង ការលាយបញ្ចូលគ្នារវាងទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែរដែលគ្រប់គ្រងដោយម៉ាញេទិក។
១. ល្បាយនិចលភាព៖ នៅក្នុងវិធីសាស្រ្តនេះ គ្រាប់ឥន្ធនៈតូចៗ (ជាធម្មតា deuterium-tritium) ត្រូវបានបាញ់ចេញពីទិសដៅច្រើនដោយឡាស៊ែរ ឬធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងដ៏មានអានុភាព។ សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បំផុតដែលកើតឡើងបណ្តាលឱ្យមានល្បាយនុយក្លេអ៊ែរ។ ទោះបីជាមានវឌ្ឍនភាពជាច្រើនក៏ដោយ ប្រសិទ្ធភាពថាមពលនៃដំណើរការនេះ និងការគ្រប់គ្រងប្រតិកម្មនៅតែជាបញ្ហាប្រឈម។
២. ការរលាយម៉ាញេទិក៖ វិធីសាស្រ្តនេះប្រើដែនម៉ាញេទិកដ៏មានអានុភាពមួយដើម្បីកំណត់ប្លាស្មាក្តៅនៅក្នុងឧបករណ៍រាងដូចតូរូសដូចជាតូកាម៉ាក់ ឬឧបករណ៍បង្កើតផ្កាយរណប។ ដែនម៉ាញេទិកបម្រើដើម្បីរក្សាប្លាស្មាឱ្យមានស្ថេរភាព និងនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលត្រូវការសម្រាប់ប្រតិកម្មរលាយ។ គម្រោង ITER (ម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រពិសោធន៍កម្ដៅនុយក្លេអ៊ែរអន្តរជាតិ) នៅអឺរ៉ុបគឺជាកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងអន្តរជាតិដ៏ធំបំផុតមួយដែលផ្តោតលើវិធីសាស្រ្តនេះ។ ITER tokamak មានគោលបំណងបង្ហាញថា ការរលាយម៉ាញេទិកអាចផលិតថាមពលច្រើនជាងតម្រូវការដើម្បីបង្កឱ្យមានប្រតិកម្ម។
វឌ្ឍនភាព និងគម្រោងថ្មីៗ
ITER គឺជាគម្រោងលាយបញ្ចូលគ្នាដ៏ធំ និងមានមហិច្ឆតាបំផុតមួយដែលកំពុងដំណើរការនាពេលបច្ចុប្បន្ន។ ដោយមានការគាំទ្រពីប្រទេសជាង 30 ប្រទេស ITER មានគោលបំណងក្លាយជាការពិសោធន៍លាយបញ្ចូលគ្នាដំបូងគេដែលឈានដល់ "ការបញ្ឆេះ" - ចំណុចដែលប្រតិកម្មលាយបញ្ចូលគ្នាផលិតថាមពលច្រើនជាងវាប្រើប្រាស់។ ខណៈពេលដែល ITER មិនទាន់ដំណើរការពេញលេញនៅឡើយទេ គម្រោងនេះកំពុងមានវឌ្ឍនភាពគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងចាប់ផ្តើមធ្វើការពិសោធន៍មុខងារនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 2020។
បន្ថែមពីលើ ITER គម្រោង និងក្រុមហ៊ុនឯកជនជាច្រើនកំពុងធ្វើការឆ្ពោះទៅរកការអភិវឌ្ឍថាមពលផ្សំ។ ឧទាហរណ៍ នៅសហរដ្ឋអាមេរិក មជ្ឈមណ្ឌលបញ្ឆេះជាតិ (NIF) នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Lawrence Livermore ប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តផ្សំនិចលភាពជាមួយឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់។ ស្រដៀងគ្នានេះដែរ នៅអឺរ៉ុប មជ្ឈមណ្ឌល Torus អឺរ៉ុបរួម (JET) បម្រើជាមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវ និងសាកល្បងចម្បងសម្រាប់ ITER។
នៅក្នុងវិស័យឯកជន ក្រុមហ៊ុនដូចជា TAE Technologies, General Fusion និង Commonwealth Fusion Systems កំពុងស្វែងរកវិធីសាស្រ្តថ្មីៗ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមនៃការលាយបញ្ចូលគ្នា។ វិធីសាស្រ្តថ្មីៗ ដូចជាការប្រើប្រាស់ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដែនម៉ាញេទិកថ្មី ឬបច្ចេកទេសវិស្វកម្មសម្ភារៈកម្រិតខ្ពស់ នៅតែបន្តត្រូវបានស្វែងយល់ និងសាកល្បង។
អនាគតនៃថាមពលលាយបញ្ចូលគ្នា
ការព្យាករណ៍អំពីពេលដែលថាមពលផ្សំនឹងក្លាយជាប្រភពថាមពលពាណិជ្ជកម្មដ៏មានប្រសិទ្ធភាពគឺមានភាពខុសប្លែកគ្នា។ សុទិដ្ឋិនិយមបានរីកចម្រើនជាមួយនឹងការរីកចម្រើនផ្នែកបច្ចេកវិទ្យា និងមេរៀនដែលបានរៀនពីការពិសោធន៍ពីមុនៗ ប៉ុន្តែមនុស្សជាច្រើននិយាយថា យើងប្រហែលជានៅឆ្ងាយពីការប្រើប្រាស់ពាណិជ្ជកម្មរាប់ទសវត្សរ៍។
បើទោះបីជាមានបញ្ហាប្រឈមក៏ដោយ អត្ថប្រយោជន៍ដ៏អស្ចារ្យនៃថាមពលលាយបញ្ចូលគ្នាជាប្រភពថាមពលស្អាត និងស្ទើរតែគ្មានដែនកំណត់ ធ្វើឱ្យវាក្លាយជាគោលដៅដ៏សំខាន់សម្រាប់វិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យា។ គម្រោងទ្រង់ទ្រាយធំដូចជា ITER បង្ហាញពីការប្តេជ្ញាចិត្តជាសកលក្នុងការស្វែងរកដំណោះស្រាយថាមពលដែលអាចជំនួសឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល និងបំពេញតម្រូវការថាមពលនាពេលអនាគតតាមរបៀបប្រកបដោយចីរភាព។
ក្នុងនាមជាប្រទេសកំពុងអភិវឌ្ឍន៍ដែលមានតម្រូវការថាមពលកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស ប្រទេសឥណ្ឌូនេស៊ីក៏មានតួនាទីដ៏មានសក្តានុពលក្នុងការអភិវឌ្ឍ និងការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យាលាយបញ្ចូលគ្នាផងដែរ។ កិច្ចសហការអន្តរជាតិ និងការវិនិយោគលើការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍អាចបើកផ្លូវសម្រាប់ការធ្វើសមាហរណកម្មថាមពលលាយបញ្ចូលគ្នាទៅក្នុងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធថាមពលជាតិនាពេលអនាគត។
ថាមពលផ្សំមិនមែនគ្រាន់តែជាក្តីស្រមៃនោះទេ ប៉ុន្តែជាដំណើរស្វែងរកដែលនាំយើងទៅកាន់អនាគតដ៏ភ្លឺស្វាង ស្អាតជាងមុន និងមាននិរន្តរភាពជាងមុន។ ជាមួយនឹងការខិតខំប្រឹងប្រែង និងការច្នៃប្រឌិតជាបន្តបន្ទាប់ ប្រតិកម្មផ្សំអាចជាចម្លើយចំពោះតម្រូវការថាមពលរបស់ពិភពលោកនៅក្នុងសតវត្សខាងមុខ។
