ห้องปฏิบัติการของรัฐบาลในไอดาโฮค้นคว้าฟิวชั่น จอกศักดิ์สิทธิ์ ของพลังงานสะอาด

Masashi Shimada ได้ทําการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชั่นมาตั้งแต่ปี 2000 ปัจจุบันเขาเป็นผู้นำนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยความปลอดภัย และ Tritium ประยุกต์ (STAR) ในห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮซึ่งเป็นหนึ่งในห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ชั้นนําของรัฐบาลกลาง

ในช่วงต้นของอาชีพของเขาฟิวชั่นมักจะเป็นก้นของเรื่องตลก
คำพูดเหน็บแนม "ฟิวชั่นคือพลังแห่งอนาคตและจะเป็นตลอดไป" 
คือสิ่งที่ Shimada ได้ยินตลอดเวลา

แต่นั่นกําลังเปลี่ยนไปแล้ว สตาร์ทอัพหลายสิบรายระดมทุนภาคเอกชนเกือบ 4 พันล้านดอลลาร์ตามรายงานของ สมาคมอุตสาหกรรมฟิวชั่น ซึ่งเป็นกลุ่มการค้าอุตสาหกรรม

นักลงทุนและเลขานุการกระทรวงพลังงาน Jennifer Granholm 
ได้เรียกพลังงานฟิวชั่นว่า "จอกศักดิ์สิทธิ์" ของพลังงานสะอาด
โดยมีศักยภาพในการให้พลังงานที่ไร้ขีดจํากัด 
โดยเกือบไม่ต้องปล่อยก๊าซเรือนกระจกใด ๆ และ
ไม่มีของเสียกัมมันตภาพรังสีที่ยาวนานชนิดเดียวกับที่นิวเคลียร์ฟิชชัน

"ถ้าคุณพูดคุยกับคนหนุ่มสาว พวกเขาเชื่อในฟิวชั่น พวกเขาจะทำมัน 
พวกเขามีความคิดเชิงบวก และ มองโลกในแง่ดีมาก" Shimada กล่าว

ในส่วนของเขา Shimada และทีมของเขาขณะนี้ กําลังทําการวิจัยในการจัดการ Tritium 
ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงยอดนิยมที่สตาร์ทอัพด้านฟิวชั่นจํานวนมากกําลังไล่ตาม
เพื่อหวังที่จะทำให้สหรัฐอเมริกากลายเป็นผู้นำด้านนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่กล้าหาญ

"ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของ 'วิสัยทัศน์ที่กล้าหาญ' ใหม่ของรัฐบาลสําหรับฟิวชั่นเชิงพาณิชย์
การจัดการและการผลิต Tritium จะเป็นส่วนสําคัญของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขา" Andrew Holland, CEO ของสมาคมอุตสาหกรรมฟิวชั่นกล่าวกับ CNBC

การศึกษาห่วงโซ่อุปทานTritium

ฟิวชั่นเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์เมื่อนิวเคลียสอะตอมเบาสองตัวถูกผลักเข้าด้วยกันเพื่อสร้างนิวเคลียสที่หนักกว่าเพียงตัวเดียวปล่อย "พลังงานจํานวนมาก" มันเป็นวิธีที่ดวงอาทิตย์ถูกขับเคลื่อน แต่การควบคุมปฏิกิริยาฟิวชั่นบนโลกเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อน

ในหลายกรณีเชื้อเพลิงสําหรับปฏิกิริยาฟิวชั่นคือ Deuterium และ Tritium 
เป็นไฮโดรเจนทั้งสองรูปแบบ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล

Deuterium เป็นธาตุธรรมดาทั่วไป สามารถพบได้ในน้ําทะเล 
หากฟิวชั่นประสบความสําเร็จบนโลก น้ําทะเลหนึ่งแกลลอนจะมี Deuterium เพียงพอ
ที่จะทําให้พลังงานมากเทียบเท่ากับน้ํามันเบนซิน 300 แกลลอน

อย่างไรก็ตาม Tritium นั้นไม่ใช่ธาตุทั่วไปบนโลก ต้องสร้างขึ้น 
Shimada และทีมนักวิจัยของเขาที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮ
มีห้องปฏิบัติการไตรเทียมขนาดเล็ก 55 ไมล์ทางตะวันตกของน้ําตกไอดาโฮไอดาโฮ
ซึ่งพวกเขาศึกษาวิธีการผลิตไอโซโทป

"เนื่องจากTritium ไม่มีในธรรมชาติ เราจึงต้องสร้างมันขึ้นมา" Shimada กล่าวกับ CNBC

ปัจจุบันTritium ส่วนใหญ่ที่สหรัฐอเมริกาใช้มาจากห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์แห่งชาติของแคนาดาShimada กล่าวว่า "แต่เราไม่สามารถพึ่งพาเสบียงเหล่านั้นได้จริงๆ เพราะเมื่อคุณใช้มันถ้าคุณไม่รีไซเคิลโดยทั่วไปคุณจะใช้ tritium ทั้งหมด ดังนั้นเราต้องสร้างไตรเทียมในขณะที่เรากําลังใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น"

มีTritium เพียงพอที่จะสนับสนุนโครงการฟิวชั่นนําร่องและการวิจัย 
แต่ในเชิงพาณิชย์จะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์หลายร้อยเครื่อง Shimada กล่าวว่า
"นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องลงทุนตอนนี้กับเทคโนโลยีวงจรเชื้อเพลิงTritium " 
เพื่อสร้างและรีไซเคิลTritium 

โปรโตคอลความปลอดภัย

Tritium เป็นกัมมันตภาพรังสี แต่ไม่ใช่ในลักษณะเดียวกับที่เชื้อเพลิงสําหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชัน

"การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของ Tritium เป็นรูปแบบของตัวปล่อยเบต้าที่อ่อนแอ 
รังสีชนิดนี้สามารถถูกปิดกั้นด้วยน้ําไม่กี่เซนติเมตร" 
โจนาธาน ค็อบบ์ โฆษกของสมาคมนิวเคลียร์โลกกล่าวกับCNBC

ครึ่งชีวิตหรือเวลาที่ใช้สําหรับครึ่งหนึ่งของวัสดุกัมมันตภาพรังสีที่จะสลายตัว คือ
ประมาณ 12 ปีสําหรับ tritum และเมื่อมันสลายตัวผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมา คือ ฮีเลียม
ซึ่งไม่ใช่กัมมันตภาพรังสี Cobb อธิบาย

โดยการเปรียบเทียบปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันจะแยกยูเรเนียมออกเป็นผลิตภัณฑ์ เช่น 
ไอโอดีนซีเซียมสตรอนเชียมซีนอน และ แบเรียม ซึ่งเป็นกัมมันตภาพรังสี
และ มีครึ่งชีวิตที่มีตั้งแต่วันถึงหลายหมื่นปี

ที่กล่าวว่ายังคงจําเป็นต้องศึกษาพฤติกรรมของไตรเทียมเพราะเป็นกัมมันตภาพรังสี 
โดยเฉพาะอย่างยิ่งห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮศึกษาว่า Tritium มีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุที่ใช้ในการสร้างเครื่องที่มีฟิวชั่นอย่างไร ในหลายกรณีนี่เป็นเครื่องรูปโดนัทที่เรียกว่า tokamak

สําหรับปฏิกิริยาฟิวชั่นที่จะเกิดขึ้นแหล่งเชื้อเพลิงจะต้องร้อนขึ้นเป็นพลาสมาสถานะที่สี่ของธาตุ ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษสูงถึง 100 ล้านองศา
ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อปริมาณและความเร็วของTritium 
ที่สามารถเข้าไปในวัสดุที่ห่อหุ้มพลาสมาได้เร็วเพียงใด Shimada กล่าวว่า

ภาชนะบรรจุปฏิกิริยาฟิวชั่นส่วนใหญ่ทําจากสแตนเลสพิเศษที่มีทังสเตนบาง ๆ ด้านใน "ทังสเตนได้รับเลือกเพราะมันมีความสามารถในการละลายไตรเทียมต่ําสุดในทุกองค์ประกอบในตารางธาตุ" Shimada กล่าว

แต่นิวตรอนพลังงานสูงที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิวชั่นอาจทําให้เกิดความเสียหายจากรังสี
แม้ในทังสเตน

การวิจัยของทีมมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ชุดข้อมูล กับ บริษัทด้านฟิวชั่น สามารถสร้าง และ
วัดความปลอดภัยของโปรแกรม

"เราสามารถทําปฏิกิริยาฟิวชั่นเป็นเวลา 5, 10 วินาทีอาจไม่ต้องกังวลมากเกินไป" เกี่ยวกับวัสดุที่จะใช้เพื่อควบคุมปฏิกิริยาฟิวชั่น Shimada บอกกับ CNBC แต่สําหรับการผลิตพลังงานในเชิงพาณิชย์ ปฏิกิริยาฟิวชั่นจะต้องได้รับการบํารุงรักษาที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาหลายปีในแต่ละครั้ง

"เป้าหมายของการวิจัยของเรา คือ การช่วยให้ผู้ออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น สามารถประเมินสถานะการณ์ล่วงหน้าได้ เมื่อไตรเทียมสะสมในวัสดุและการซึมผ่านภาชนะบรรจุ ถึงระดับที่ไม่สามรถยอมรับได้" Shimada กล่าวกับ CNBC "วิธีนี้เราสามารถตั้งค่าโปรโตคอลเพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ (เช่นอบออก) และกําจัดไตรเทียมออกจากภาชนะบรรจุเพื่อลดความเสี่ยงของการปล่อยไตรเทียมที่อาจเกิดขึ้นในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ"

"ฟิวชั่นไม่ได้สร้างขยะนิวเคลียร์กัมมันตภาพรังสีที่มีอายุยืนยาว นี่เป็นหนึ่งในข้อดีของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นมากกว่าเครื่องปฏิกรณ์ฟิชชัน" Shimada กล่าวกับ CNBC