ປະຕິກິລິຍານິວເຄຼຍແມ່ນຂະບວນການທີ່ນິວເຄຼຍຂອງອະຕອມມີປະຕິສຳພັນເຊິ່ງກັນແລະກັນເພື່ອສ້າງນິວເຄຼຍໃໝ່ ຫຼື ອະນຸພາກຍ່ອຍອະຕອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໜຶ່ງໃນປະຕິກິລິຍານິວເຄຼຍທີ່ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ມີທ່າແຮງທີ່ຈະສຳຄັນທີ່ສຸດແມ່ນການລວມຕົວ. ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນແມ່ນຂະບວນການຂອງການລວມສອງນິວເຄຼຍທີ່ເບົາເຂົ້າກັນເປັນນິວເຄຼຍທີ່ໜັກກວ່າ, ພ້ອມກັບການປ່ອຍພະລັງງານຈຳນວນມະຫາສານ. ບົດຄວາມນີ້ຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຫຼັກການພື້ນຖານຂອງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ, ຕົວຢ່າງໃນທຳມະຊາດ, ການນຳໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງ, ແລະ ສິ່ງທ້າທາຍທາງດ້ານເຕັກນິກທີ່ພວກມັນປະເຊີນ.
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ
ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນເກີດຂຶ້ນເມື່ອນິວເຄຼຍສອງອັນທີ່ມີນ້ຳໜັກເບົາ ເຊັ່ນ: ໄອໂຊໂທບໄຮໂດຣເຈນ ເຂົ້າໃກ້ກັນພຽງພໍທີ່ຈະເອົາຊະນະແຮງສະຖິດໄຟຟ້າສະຖິດຂອງພວກມັນ ແລະ ອະນຸຍາດໃຫ້ແຮງນິວເຄຼຍທີ່ແຮງກ້າສາມາດຜູກມັດພວກມັນເຂົ້າກັນເປັນນິວເຄຼຍອັນດຽວທີ່ໜັກກວ່າ. ຂະບວນການນີ້ປ່ອຍພະລັງງານເພາະວ່າມວນສານຂອງນິວເຄຼຍທີ່ຟິວຊັນທີ່ໄດ້ຮັບນັ້ນໜ້ອຍກວ່າມວນສານທັງໝົດຂອງນິວເຄຼຍທີ່ຟິວຊັນ, ອີງຕາມສົມຜົນທີ່ມີຊື່ສຽງຂອງ Albert Einstein, E = mc2 . ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາແມ່ນຜົນມາຈາກການຂາດດຸນມວນສານນີ້ທີ່ຖືກປ່ຽນເປັນພະລັງງານ.
ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນໃນທຳມະຊາດ: ດວງອາທິດ ແລະ ດວງດາວ
ດວງອາທິດ ແລະ ດວງດາວອື່ນໆ ແມ່ນຕົວຢ່າງທຳມະຊາດຂອງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ. ແກນກາງຂອງດາວປະກອບດ້ວຍພລາສມາທີ່ອຸນຫະພູມ ແລະ ຄວາມກົດດັນສູງຫຼາຍ, ເຊິ່ງເປັນເງື່ອນໄຂທີ່ເໝາະສົມສຳລັບປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ. ໃນດວງອາທິດ, ຂະບວນການຟິວຊັນຕົ້ນຕໍແມ່ນການຟິວຊັນຂອງນິວເຄຼຍໄຮໂດຣເຈນເຂົ້າໄປໃນຮີລຽມຜ່ານປະຕິກິລິຍາລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂປຣຕອນ-ໂປຣຕອນ. ຊຸດປະຕິກິລິຍານີ້ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ໃນຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປນີ້:
- ໂປຣຕອນ-ໂປຣຕອນຟິວຊັນໂປຣຕອນສອງອັນລວມກັນເປັນດິວເຕີຣຽມ (ໄອໂຊໂທບຂອງໄຮໂດຣເຈນທີ່ມີໂປຣຕອນໜຶ່ງ ແລະ ນິວຕຣອນໜຶ່ງ), ໂພຊິຕຣອນ ແລະ ນິວຕຣິໂນ.
- ການຈັບນິວຕຣອນໂປຣຕອນທີສາມລວມກັບດິວເຕີຣຽມເພື່ອສ້າງຮີລຽມ-3 (ໂປຣຕອນສອງອັນ ແລະ ນິວຕຣອນໜຶ່ງອັນ).
- ຮີລຽມ-3 ຟິວຊັນນິວເຄຼຍຮີລຽມ-3 ສອງອັນລວມກັນເພື່ອສ້າງຮີລຽມ-4 (ໂປຣຕອນສອງອັນ ແລະ ນິວຕຣອນສອງອັນ) ແລະ ປ່ອຍໂປຣຕອນສອງອັນກັບຄືນສູ່ປລາສມາ.
ແຕ່ລະບາດກ້າວໃນຂະບວນການນີ້ປ່ອຍພະລັງງານຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍໃນຮູບແບບຂອງລັງສີແກມມາ, ເຊິ່ງສະໜອງພະລັງງານໃຫ້ດວງດາວສ່ອງແສງ ແລະ ສະໜັບສະໜູນຊີວິດຢູ່ເທິງໂລກ.
ການນຳໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງຂອງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ
ພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນແມ່ນມີມະຫາສານ ແລະ ມີຄວາມຫວັງທີ່ຈະເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານໃນອະນາຄົດທີ່ສະອາດ ແລະ ເກືອບບໍ່ມີຂີດຈຳກັດ. ການນຳໃຊ້ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນທີ່ມີທ່າແຮງບາງຢ່າງລວມມີ:
- ໂຮງງານໄຟຟ້າຟິວຊັນເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນສາມາດຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໄດ້ໂດຍບໍ່ຜະລິດອາຍພິດເຮືອນແກ້ວ ຫຼື ສິ່ງເສດເຫຼືອກຳມັນຕະພາບລັງສີໃນໄລຍະຍາວ. ເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນເຊັ່ນ: ໂທຄາມັກ ແລະ ເຄື່ອງດາວເລເຕີ ກຳລັງຖືກພັດທະນາຂຶ້ນເພື່ອນຳໃຊ້ພະລັງງານຟິວຊັນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
- ການຂັບເຄື່ອນຂອງອະວະກາດພະລັງງານສູງທີ່ຜະລິດໂດຍປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນສາມາດນຳໃຊ້ສຳລັບລະບົບຂັບເຄື່ອນອະວະກາດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການເດີນທາງລະຫວ່າງດວງດາວໄດ້ໄວກວ່າວິທີການທົ່ວໄປ.
- ການແພດ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນສາມາດຜະລິດໄອໂຊໂທບກຳມັນຕະພາບລັງສີທີ່ໃຊ້ໃນການແພດນິວເຄຼຍສຳລັບການວິນິດໄສ ແລະ ການປິ່ນປົວ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບໃນການຄົ້ນຄວ້າທາງວິທະຍາສາດເພື່ອສຶກສາໂຄງສ້າງຂອງນິວເຄຼຍສ.
ເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ການທົດລອງກ່ຽວກັບເຄື່ອງປະຕິກອນຟິວຊັນ
ໜຶ່ງໃນສິ່ງທ້າທາຍຫຼັກໃນການຄວບຄຸມປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນແມ່ນການສ້າງ ແລະ ຮັກສາເງື່ອນໄຂທີ່ຈຳເປັນສຳລັບປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນທີ່ຍືນຍົງ. ບາງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ກຳລັງພັດທະນາເພື່ອຈຸດປະສົງນີ້ລວມມີ:
- ໂທກິໂມກໂທກາມັກ ເປັນອຸປະກອນຮູບຊົງຄ້າຍໂທຣັສ ທີ່ໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກເພື່ອບັນຈຸພລາສມາຮ້ອນ. ITER (ເຄື່ອງປະຕິກອນທົດລອງຄວາມຮ້ອນນິວເຄຼຍສາກົນ) ແມ່ນໂຄງການໂທກາມັກລະດັບສາກົນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດ ເຊິ່ງມີຈຸດປະສົງເພື່ອພິສູດຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງດ້ານເຕັກນິກ ແລະ ວິທະຍາສາດຂອງການປະສົມພະລັງງານເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານ.
- ສະເຕລລາເຣເຕີເຄື່ອງດາວເຄາະແມ່ນອຸປະກອນອີກອັນໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ສະໜາມແມ່ເຫຼັກເພື່ອຄວບຄຸມພລາສມາ, ແຕ່ມີຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນກວ່າເຄື່ອງດາວເຄາະໂທຄາມັກ. Wendelstein 7-X ແມ່ນໜຶ່ງໃນເຄື່ອງດາວເຄາະທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດທີ່ກຳລັງດຳເນີນງານ ແລະ ດຳເນີນການທົດລອງຢູ່ໃນປະຈຸບັນ.
- ຄວາມเฉื่อยชาຂອງຟິວຊັນວິທີການນີ້ໃຊ້ເມັດເຊື້ອໄຟຟິວຊັນຂະໜາດນ້ອຍທີ່ຖືກຍິງດ້ວຍເລເຊີ ຫຼື ລຳແສງໄອອອນເພື່ອບີບອັດ ແລະ ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ອຸນຫະພູມ ແລະ ຄວາມກົດດັນທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການຟິວຊັນ. ສະຖານທີ່ຈູດໄຟແຫ່ງຊາດ (NIF) ໃນສະຫະລັດອາເມລິກາແມ່ນໜຶ່ງໃນສະຖານທີ່ຊັ້ນນຳທີ່ສຳຫຼວດວິທີການນີ້.
ສິ່ງທ້າທາຍໃນປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ
ເຖິງແມ່ນວ່າປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນມີທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງ, ແຕ່ຍັງມີສິ່ງທ້າທາຍທາງດ້ານເຕັກນິກທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຢ່າງທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ:
- ອຸນຫະພູມສູງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນຕ້ອງການອຸນຫະພູມສູງຫຼາຍ, ໃນຫຼາຍສິບລ້ານອົງສາເຊນຊຽດ, ເພື່ອເອົາຊະນະແຮງກົດດັນລະຫວ່າງນິວເຄຼຍຂອງອະຕອມ. ການຮັກສາອຸນຫະພູມເຫຼົ່ານີ້ໄວ້ເປັນເວລາດົນນານແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນ.
- ການຄວບຄຸມພລາສມາພລາສມາ, ເຊິ່ງເປັນສ່ວນປະສົມທີ່ຮ້ອນຫຼາຍຂອງອາຍແກັສໄອອອນ, ຍາກທີ່ຈະຄວບຄຸມ ແລະ ຕ້ອງການສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ແຂງແຮງ ແລະ ໝັ້ນຄົງຫຼາຍ. ການຮົ່ວໄຫຼຂອງພລາສມາ ແລະ ຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງຂອງແມ່ເຫຼັກສາມາດເຮັດໃຫ້ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນລົ້ມເຫຼວ.
- ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟໄອໂຊໂທບໄຮໂດຣເຈນ ເຊັ່ນ: ດີວເຕີຣຽມ ແລະ ໄຕຣຕຽມ ເປັນເຊື້ອໄຟທົ່ວໄປທີ່ໃຊ້ໃນເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນ. ໃນຂະນະທີ່ດີວເຕີຣຽມສາມາດຫາໄດ້ງ່າຍຈາກນ້ຳທະເລ, ແຕ່ໄຕຣຕຽມຍາກທີ່ຈະໄດ້ຮັບ ແລະ ຕ້ອງໄດ້ຜະລິດຢູ່ໃນເຕົາປະຕິກອນເອງ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຜ່ານປະຕິກິລິຍາກັບລິທຽມ.
- ວັດສະດຸທົນຄວາມຮ້ອນວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ໃນເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນຕ້ອງທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມ ແລະ ລັງສີທີ່ສູງຫຼາຍ. ການພັດທະນາວັດສະດຸໃໝ່ທີ່ສາມາດທົນທານຕໍ່ສະພາບທີ່ຮຸນແຮງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຂົງເຂດການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຫ້າວຫັນ.
ອະນາຄົດຂອງປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນ
ເຖິງວ່າຈະມີສິ່ງທ້າທາຍອັນໃຫຍ່ຫຼວງ, ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ການພັດທະນາໃນຂົງເຂດປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນຍັງສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າຢ່າງໄວວາ. ຄວາມກ້າວໜ້າບາງຢ່າງທີ່ຜ່ານມາທີ່ສະເໜີຄວາມຫວັງສຳລັບອະນາຄົດຂອງພະລັງງານຟິວຊັນລວມມີ:
- ໄອທີໂຄງການ ITER ແມ່ນຄວາມພະຍາຍາມຮ່ວມມືລະຫວ່າງປະເທດທີ່ມີຈຸດປະສົງເພື່ອພິສູດຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງດ້ານເຕັກນິກ ແລະ ວິທະຍາສາດຂອງການປະສົມພະລັງງານເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານ. ຖ້າປະສົບຜົນສຳເລັດ, ITER ສາມາດເປັນຕົວແບບສຳລັບເຕົາປະຕິກອນປະສົມທາງການຄ້າໃນອະນາຄົດ.
- ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ໆ ເຊັ່ນ: ຕົວນຳໄຟຟ້າທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ການອອກແບບເຕົາປະຕິກອນທີ່ມີນະວັດຕະກຳ ກຳລັງໄດ້ຮັບການທົດສອບ ແລະ ພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບ ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງເຕົາປະຕິກອນປະສົມ.
- ການລົງທຶນຂອງເອກະຊົນນອກເໜືອໄປຈາກຄວາມພະຍາຍາມຂອງລັດຖະບານ, ບໍລິສັດເອກະຊົນຍັງໄດ້ເລີ່ມລົງທຶນໃນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ພັດທະນາເຕົາປະຕິກອນນິວເຄລຍ. ບໍລິສັດຕ່າງໆເຊັ່ນ Commonwealth Fusion Systems ແລະ TAE Technologies ກຳລັງເຮັດວຽກກ່ຽວກັບເຕັກໂນໂລຊີນິວເຄລຍແບບກະທັດຮັດທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ.
ສະຫຼຸບ
ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນສະເໜີທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນຖານະເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສະອາດ ແລະ ເກືອບບໍ່ມີຂີດຈຳກັດໃນອະນາຄົດ. ໃນຂະນະທີ່ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານເຕັກນິກທີ່ປະເຊີນຢູ່ນັ້ນມີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຄວາມຄືບໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ພັດທະນາເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຫວັງວ່າປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນຈະກາຍເປັນຄວາມຈິງໄດ້ໃນມື້ໜຶ່ງ. ດ້ວຍຄຳໝັ້ນສັນຍາທົ່ວໂລກຕໍ່ຄວາມຍືນຍົງ ແລະ ພະລັງງານທີ່ສະອາດ, ປະຕິກິລິຍາຟິວຊັນສາມາດມີບົດບາດສຳຄັນໃນການຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານໃນອະນາຄົດຂອງໂລກ.
