ตอนที่ 260 เลเซอร์ (ฟรี)

ตอนที่ 260 เลเซอร์

“กระบวนการระเบิดนี้ใช้เวลาสั้นมาก เพียงไม่กี่พิโควินาทีเท่านั้น ขอแค่มีการระเบิดแบบนี้เกิดขึ้นสามสี่ครั้งในหนึ่งวินาทีและดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง พลังงานที่ปล่อยออกมาจะเทียบเท่ากับโรงไฟฟ้ากำลังผลิตล้านกิโลวัตต์เลยทีเดียว!”

เมื่อได้ฟังคำอธิบายของ Little X เฉินเฉินก็พยักหน้าอย่างเข้าใจทันที “ฉันพอรู้เกี่ยวกับเครื่องโทคาแมกอยู่บ้าง แต่จำได้ว่าโทคาแมกมีข้อเสียใหญ่ตัวหนึ่ง อีกอันก็คือเครื่องฟิวชันแบบ inertial confinement แบบนั้น ฝ่ายสหพันธ์โลกมีเครื่องจักรแบบนี้ไหม?”

“ใช่แล้ว เครื่องโทคาแมกที่ใช้การกักขังด้วยสนามแม่เหล็กนั้นมีจุดด้อยสำคัญ เพราะแกนกลางของโทคาแมกคือบริเวณที่สนามแม่เหล็กเกิดขึ้น การสร้างสนามแม่เหล็กต้องใช้ขดลวด และขดลวดก็มีสายไฟเลี้ยง ซึ่งสายไฟนั้นมีความต้านทานไฟฟ้า” Little X ตอบ

“โทคาแมกที่ใช้งานได้จริงยิ่งต้องการสนามแม่เหล็กแรงขึ้น ก็ต้องให้กระแสไฟฟ้ามากขึ้นในสายไฟ ความต้านทานในสายไฟจึงมีผล ทำให้ประสิทธิภาพของขดลวดลดลงและจำกัดความแรงของกระแสไฟฟ้า ทำให้โทคาแมกไม่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงพอได้”

“ดังนั้น เทคโนโลยีตัวนำยวดยิ่งจึงสำคัญมาก ปัจจุบันสหพันธ์โลกได้ทำขดลวดตัวนำยวดยิ่งที่อุณหภูมิต่ำเพื่อแก้ปัญหาขนาดและการสูญเสียกระแสไฟฟ้าได้หมดจด ดังนั้นการรวมกันระหว่างตัวนำยวดยิ่งกับเครื่องโทคาแมกจึงเรียกว่า ‘ซุปเปอร์โทคาแมก’”

“ตอนนี้มีแค่สามทวีปในสหพันธ์โลกที่มีซุปเปอร์โทคาแมก ได้แก่ ทวีปอเมริกาเหนือ, จีนแผ่นดินใหญ่, และทวีปยุโรป โดยในอเมริกาเหนือมีห้าเครื่อง ในจีนมีสองเครื่อง และยุโรปมีหนึ่งเครื่อง”

“ส่วนเครื่องฟิวชันแบบ inertial confinement นั้นมีในหลายประเทศทั่วโลก แต่ที่โด่งดังที่สุดคือ ‘โครงการ National Ignition Facility’ หรือ NIF ในอเมริกาเหนือ”

“เครื่องนี้ใช้เลเซอร์ 192 ลำรวมพลังงาน 2 ล้านจูลล์ ยิงไปที่เม็ดดีเทอเรียม ไตรเทียมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มิลลิเมตร แต่ละลำยิงเป็นเวลาประมาณสามพันล้านส่วนของวินาที ทำให้อุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านองศา ความดันเกิน 100 พันล้านเท่าของชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน”

“เข้าใจแล้ว” เฉินเฉินกระดิกนิ้ว “พูดง่ายๆ คือ โทคาแมกใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงกักขังดีเทอเรียมกับไตรเทียมไว้ในภาชนะแม่เหล็ก แล้วทำให้ร้อนจนถึงหลักร้อยล้านองศาเพื่อให้เกิดฟิวชัน ส่วน inertial confinement ใช้เลเซอร์ความเข้มสูงมากยิงก๊าซดีเทอเรียมกับไตรเทียมเป็นช่วงสั้นๆ เพื่อกระตุ้นฟิวชัน”

หลังเข้าใจภาพรวมนี้ เฉินเฉินมองเทคโนโลยีเครื่องฟิวชันจากโลก Elysium แล้วเห็นแสงสว่างปลายอุโมงค์

ง่ายๆ ก็คือ จุดเน้นของทั้งสองเทคโนโลยีนี้ต่างกันไป โทคาแมกซุปเปอร์ที่กักขังด้วยแม่เหล็กนั้นให้ผลฟิวชันดีและไม่ต้องจุดติดใหม่บ่อยครั้ง แต่ข้อเสียคือมีขนาดใหญ่และยืดหยุ่นน้อย รวมถึงต้นทุนไฟฟ้าสำหรับรักษาสนามแม่เหล็กแรงสูงก็ไม่ต่ำ

จึงเหมาะกับการใช้เป็นเครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในโลก Elysium

ส่วน inertial confinement มีข้อดีคืออุปกรณ์เล็กและควบคุมการจุดติดไฟได้ดี แต่ต้องใช้พลังงานสูงในการยิงเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง

จึงเหมาะกับการใช้เป็นเครื่องยนต์ยานอวกาศในโลก Elysium

เฉินเฉินเปรียบเทียบเทคโนโลยีเหล่านี้กับเครื่องฟิวชันของประเทศต่างๆ ในสหพันธ์โลก พบว่าปัจจัยสำคัญนอกจากนวัตกรรมแนวคิด คือการมีตัวนำยวดยิ่งที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง

ตัวนำยวดยิ่งที่ทำงานที่อุณหภูมิห้องนั้นช่วยลดความซับซ้อนและต้นทุนของซุปเปอร์โทคาแมกได้มาก เพราะไม่ต้องใช้ระบบทำความเย็นด้วยฮีเลียมเหลว

เช่นเดียวกับ inertial confinement ที่ตัวนำยวดยิ่งช่วยเพิ่มพลังงานของเลเซอร์จุดติดหลายเท่า เกิดเอฟเฟกต์เลเซอร์ที่เรียกว่า “สนามแม่เหล็กความเข้มสูงสุด” สามารถปล่อยพลังงานได้ 200×10^15 วัตต์ในเวลาไม่ถึงหนึ่งล้านล้านส่วนของวินาที

พลังงานขนาดนี้ทำให้เชื้อเพลิงดีเทอเรียม ไตรเทียมสามารถถึงจุดวิกฤติของฟิวชันได้ทันที ไม่ต้องใช้เครื่องใหญ่และซับซ้อนแบบ NIF ที่ประสิทธิภาพยังไม่ดีพอ

แต่ข้อแม้คือ หากอยากสร้างซุปเปอร์โทคาแมกที่สมบูรณ์ ต้องใช้วัสดุโลหะที่มีค่าการกระจัดสูง (high displacement metal) ซึ่งเฉินเฉินยังไม่สามารถผลิตได้ ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากเครื่องเร่งอนุภาค (particle accelerators) ต่อไปนั่นเอง

เฉินเฉินได้แต่พลิกไปที่หน้าของ “โลหะกระจัดสูง” และอ่านเนื้อหาอย่างละเอียด

โลหะกระจัดสูงนั้นคืออลูมิเนียมชนิดหนึ่ง แต่ไม่ใช่อะลูมิเนียมธรรมดา หากเป็นไอโซโทปของอลูมิเนียม

โดยปกติแล้ว โลหะอย่างอลูมิเนียมจะไม่มีไอโซโทป แต่ด้วยความช่วยเหลือจากเครื่องเร่งอนุภาค การรบกวนและผลิตขึ้นอย่างประดิษฐ์จึงเป็นไปได้

เช่น โลหะกระจัดสูงที่ทำจากอลูมิเนียมโลหะ คืออลูมิเนียมที่มีจำนวนกลางนิวตรอนส่วนเกินสูง โดยขั้นแรกจะใช้ตัวนำยวดยิ่งที่อุณหภูมิห้องสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง จากนั้นใช้เครื่องเร่งอนุภาคยิงอะตอมเหล็กผ่านบริเวณสนามแม่เหล็กแรงสูงนี้

เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีพลังงานสูงจนสามารถแยกอะตอมได้ อะตอมเหล็กจะสลายตัวเมื่อผ่านสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนจะบินไปด้านหนึ่งของสนามแม่เหล็ก โปรตอนจะบินไปอีกด้านหนึ่ง เหลือเพียงนิวตรอนที่เคลื่อนที่ตรงไปข้างหน้าโดยไม่ถูกรบกวนและยังคงเส้นทางบินเดิม

หลังจากนั้น เพียงเก็บรวมนิวตรอนเหล่านี้ด้วยเครื่องเรโซแนนซ์ และนำอิเล็กตรอนมาประกบติดกับผิวนิวตรอนด้วยเครื่องรวมไฟฟ้าแรงสูง ก็จะสามารถสร้างอนุภาคเสมือนได้

เนื่องจากอนุภาคเสมือนมีประจุลบ จึงต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคอีกครั้งเร่งอนุภาคเสมือนนี้ให้มีความเร็วต่ำกว่าความเร็วแสง เพื่อให้มันสามารถใช้ปะทะอะตอมอลูมิเนียมได้

ด้วยความเร็วต่ำกว่าความเร็วแสงและพลังงานจลน์มหาศาล อนุภาคเสมือนจึงสามารถฝ่าแรงผลักดันและทะลุผ่านอะตอมอลูมิเนียมอย่างรุนแรง ทำให้อะตอมอลูมิเนียมเต็มไปด้วยนิวตรอนจำนวนมากจนโครงสร้างธาตุเปลี่ยนไป จึงเรียกว่าโลหะกระจัดสูง

ด้วยความไม่สมดุลของนิวตรอนที่สูงมาก วัสดุนี้จึงไม่ไวต่อการนำพลังงานและสามารถต้านทานอาวุธพลังงานความร้อนและคลื่นความร้อนได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยความแข็งแกร่งและทนทานระดับโลหะขั้นสูง จึงเหนือกว่าทุกโลหะผสมในปัจจุบัน แถมข้อมูลยังระบุว่าเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดในระบบสุริยะอีกด้วย

เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องโทคาแมกซุปเปอร์ในตอนนี้ เฉินเฉินจึงต้องถอนตัวกลับมาก่อน และหันไปสร้างเครื่องฟิวชันแบบ inertial confinement แทน

การสร้างเครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้ จำเป็นต้องซื้อชิ้นส่วนเลเซอร์ความแม่นยำสูงจำนวนมาก แล้วดัดแปลงให้สามารถปล่อยแสงเลเซอร์แบบสนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้

ระหว่างที่คิดอยู่ เฉินเฉินก็ลูบคางอย่างมีความคิด

เหมือนเวลาจะมาถึงแล้ว ที่เขาจะต้องให้กลุ่มการเงินที่รวบรวมมาทำงานกันเสียที หากไม่ได้รวมกลุ่มคนเหล่านี้ไว้ตั้งแต่แรกก็ไม่ได้ เพราะพวกเขามีอิทธิพลและทรัพยากรมหาศาลอยู่แล้ว...