• TatiyaDang
  • ranking : สมาชิกทั่วไป
  • email : tatiyaw@yahoo.com
  • วันที่สร้าง : 2018-12-03
  • จำนวนเรื่อง : 56
  • จำนวนผู้ชม : 21876
  • ส่ง msg :
  • โหวต 4 คน
บอกเล่าเรื่องราวด้วยเสียงดนตรี
วันจันทร์ ที่ 1 เมษายน 2562
Posted by TatiyaDang , ผู้อ่าน : 357 , 15:18:27 น.  
หมวด : วิทยาศาสตร์/ไอที

พิมพ์หน้านี้
โหวต 0 คน

physics.libretext.org

 

Nucleosynthesis การสังเคราะห์นิวเคลียส 

3 นาทีหลังจาก Big Bang มีการสร้างนิวเคลียสแรกเกิดขึ้นจากกระบวนการที่เรียกว่า บิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส "Big Bang nucleosynthesis" ซึ่งเป็นกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสของอะตอมจากโปรตอนและนิวตรอนโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion reaction)  โดยจะมีปริมาณมวลธาตุที่เกิดขึ้นในจักรวาลช่วงเวลานี้ คือมี ไฮโดรเจน (hydrogen) 75%  ฮีเลียม (helium) 25% และเปอร์เซ็นต์ที่น้อยมากของดิวเทอเรียม (deuterium) และลิเธียม (lithium) ซึ่งธาตุเหล่านี้เป็นธาตุเบา (light elements)

Big Bang nucleosynthesis เกิดขึ้นระหว่าง 3-20 นาทีหลังการเกิด Big Bang เป็นกระบวนการสร้างนิวเคลียสของธาตุที่นอกเหนือจากไฮโซโทปที่เบาที่สุดของไฮโดรเจน (hydrogen-1, 1H) เพราะ hydrogen-1 ซึ่งมีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดคือ มีเพียงโปรตอนเพียงตัวเดียว มีอยู่แล้วในจักรวาลก่อนการเกิดกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียส

ใน 3 นาทีแรก อุณหภูมิของจักรวาลอยู่ที่ 1 พันล้านเคลวิน ซึ่งร้อนเพียงพอสำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โปรตอนและนิวตรอนที่มีอยู่แล้วในจักรวาลมารวมตัวกันเกิดนิวเคลียสของไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน คือ ดิวเทอเรียม (deuterium, 2H ) และทริเทียม (tritium, 3H) และไอโซโทป 2 ตัวของฮีเลียม คือ ฮีเลียม 3 (helium-3, 3He) และ ฮีเลียม 4 (helium-4, 4He)

socratic.org

ไฮโดรเจนซึ่งในที่นี้ คือ ดิวเทอเรียม (deuterium) เป็นตัวสร้าง ฮีเลียม (helium-3 และ helium-4)

โปรตอนและนิวตรอนมารวมตัวกันโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เกิดเป็นนิวเคลียสของดิวเทอเรียม และมีการปลดปล่อยพลังงานที่สูงมากออกมา

โปรตอน + นิวตรอน = ดิวเทอเรียม (มี 1 โปรตอน และ 1 นิวตรอน ในนิวเคลียส)

นิวเคลียสของดิวเทอเรียม 2 ตัวมารวมตัวกันโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (นิวเคลียสของดิวเทอเรียมตัวที่ 2 มาจากมุมซ้ายล่างของภาพ) เกิดเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม 3

ดิวเทอเรียม + ดิวเทอเรียม = ฮีเลียม 3 (มี 2 โปรตอน และ 1 นิวตรอน ในนิวเคลียส)

และต่อมานิวเคลียสของดิวเทอเรียมมารวมตัวกับนิวเคลียสของฮีเลียม 3 โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันสร้างเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม 4

ดิวเทอเรียม + ฮีเลียม 3 = ฮีเลียม 4  (มี 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอน ในนิวเคลียส)

หลังจาก 20 นาทีหลังการเกิด Big Bang เมื่อจักรวาลขยายตัวและเย็นตัวลงทำให้อุณหภูมิและความดันต่ำเกินไปสำหรับปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ทำให้ไปหยุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวก์ชันก่อนที่ธาตุที่มีมวลใหญ่กว่านี้จะถูกสร้างขึ้น หลักฐานก็คือ จักรวาลปัจจุบันยังคงมีปริมาณมวลธาตุของไฮโดรเจน 75%  ฮีเลียม 25% เหมือนครั้งช่วงเริ่มต้นกำเนิดจักรวาล แต่สำหรับโลกเรานั้น มีมวลธาตุของไฮโดรเจนและฮีเลียมน้อยกว่า 1% โลกเราส่วนใหญ่มีธาตุหนัก (heavy elements) เป็นองค์ประกอบ ซึ่งถูกสร้างขึ้นภายหลังโดยดวงดาว

 

Naughty Boy - Runnin' (Lose It All) ft. Beyoncé, Arrow Benjamin

 

First atoms formed (Recombination) การเกิดอะตอมแรกในจักรวาล 

380,000 ปีหลังจาก Big Bang จักรวาลเย็นลง (อุณหภูมิของจักรวาลช่วงเวลานี้อยู่ที่ 3,000 เคลวิน) จนถึงจุดที่ทำให้อิเล็กตรอนถูกดึงเข้าไปอยู่ในวงโคจรของนิวเคลียส ก่อตัวเป็นอะตอมแรกในจักรวาล ซึ่งเป็นอะตอมของธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียม อันเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของธาตุทั้งหมดในจักรวาล  และมีการแผ่รังสีที่มีชื่อว่า รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (Cosmic Microwave Background: CMB) เกิดขึ้น ซึ่งจะได้พูดรายละเอียดในตอนต่อไป

 

medium.com 

ภาพแสดงแบบจำลองของอะตอมแรกที่เกิดขึ้นในจักรวาล หลังเกิด Big Bang ผ่านไป 380,000 ปี ซึ่งมี electron วิ่งเป็นวงโคจรล้อมนิวเคลียส การเกิดอะตอมแรกในจักรวาลส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน (hydrogen-1, 1H) ที่มีนิวเคลียสเป็นโปรตอนเพียงหนึ่งตัว และ ฮีเลียม (helium-4, 4He) ซึ่งทั้งสองเป็นธาตุอะตอมเดียว มีสถานะเป็นก๊าซ

 

slideplayer.com

 

th.wikipedia.com

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบมากที่สุดในจักรวาล มีปริมาณมวลธาตุของไฮโดรเจนประมาณ 75% ของมวลธาตุทั้งหมดในจักรวาล ไฮโดรเจนมีไอโซโทปที่รู้จักกันดีอยู่ 3 ไอโซโทป คือ โปรเทียม (protium, 1H) ดิวเทอเรียม (deuterium, 2H ) และทริเทียม (tritium, 3H) ซึ่งทั้งหมดอยู่ในสถานะก๊าซ

หมายเหตุ: ไอโซโทปหมายถึง ธาตุเดียวกันแต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ทำให้มีเลขมวลต่างกัน

โปรเทียม (Protium, 1H) เป็นไฮโซโทปที่เก่าแก่ที่สุดและพบมากที่สุดของไฮโดรเจน มีในธรรมชาติมากถึง 99.98% ของธาตุไฮโดรเจนทั้งหมด นิวเคลียสของไฮโซโทปนี้มีเพียง 1 โปรตอน โปรเทียมเป็นชื่อที่แทบไม่มีการใช้กัน ส่วนใหญ่ใช้ชื่อ "ไฮโดรเจน"แทน ไฮโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบกับธาตุส่วนใหญ่ พบในน้ำ (H2O) และสารประกอบอินทรีย์ส่วนมาก

ดิวเทอเรียม (deuterium, 2H ) หรือไฮโดรเจนหนัก โดยที่นิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอน 1 ตัวและนิวตรอน 1 ตัว การมีอยู่ของดิวเทอเรียมในดาวฤกษ์เป็นข้อมูลสำคัญทางด้านจักรวาลวิทยา โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดาวฤกษ์จะทำลายดิวเทอเรียม ยังไม่พบกระบวนการธรรมชาติใดๆที่ทำให้เกิดดิวเทอเรียม นอกจากปรากฏการณ์บิกแบงที่สร้างดิวเทอเรียมในช่วงเริ่มต้นของการเกิดจักรวาล สำหรับบนโลกเราพบดิวเทอเรียมเป็นปริมาณน้อยมาก ส่วนใหญ่อยู่ในมหาสมุทร เราสามารถสกัดเอาดิวเทอเรียมออกมาจากน้ำทะเล

ดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจนที่มีเสถียรภาพ ไม่แผ่กัมมันตภาพรังสีออกมา (stable isotope, non-radioactive isotope) จึงมีความสำคัญต่อโลกเรามากในด้านการเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน

ทริเทียม (tritium, 3H) เป็นไอโซโทปของไฮโดรเจนที่ไม่มีเสถียรภาพ ซึ่งแผ่กัมมันตรังสีออกมา(unstable isotope, radioactive isotope) มีครึ่งชีวิต 12.5 ปี โดยแปรเปลี่ยนไปเป็นฮีเลียม 3  ทริเทียมเป็นธาตุที่หายากมากบนโลก อย่างไรก็ตามเราสามารถผลิตทริเทียมได้จากปฏิกิยานิวเคลียร์ระหว่างนิวตรอนกับลิเทียม 6 หรือลิเทียม 7 รวมทั้งกับโบรอน 10 มีการใช้ทริเทรียมร่วมกับดิวเทอเรียมเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน

หมายเหตุ: ธาตุที่ไม่มีเสถียรภาพ (ธาตุกัมมันตรังสี) หมายถึงธาตุที่มีการสลายตัวตลอดเวลา

ฮีเลียมเป็นธาตุที่มีปริมาณมากเป็นอันดับ 2 ในจักรวาลรองมาจากไฮโดรเจน คือมี 25% ของมวลธาตุทั้งหมดในจักรวาล ไอโซโทปของฮีเลียมที่มีมากที่สุดในจักรวาลคือ ฮีเลียม 4 (helium-4, 4He) ซึ่งส่วนใหญ่ถูกสร้างมาจากไฮโดรเจนโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในจักรวาลยุคต้น จากกระบวนการ Big Bang nucleosynthesis ส่วนฮีเลียมใหม่จะเกิดภายหลังบนดวงดาว

ฮีเลียมซึ่งเป็นธาตุเบามีสถานะเป็นก๊าซ จะปรากฎในบรรยากาศของโลกเพียง 0.0005% ไอโซโทปของธาตุฮีเลียมมีทั้งหมด 9 ตัว แต่มีเพียง 2 ไอโซโทปเท่านั้นที่มีเสถียรภาพ ไม่แผ่กัมมันตรังสีออกมา (stable isotope, non-radioactive isotope) คือ ฮีเลียม 3 และฮีเลียม 4

ฮีเลียม 4 (helium-4, 4He) เป็นไอโซโทปที่มีมากที่สุดของฮีเลียม และเป็นไอโซโทปที่ไม่มีกัมมันตรังสีส่วนใหญ่ของฮีเลียม 4 ในจักรวาลถูกสร้างในช่วงเริ่มต้นของการเกิดจักรวาล มีปริมาณน้อยที่ถูกสร้างจากดวงดาวในภายหลัง สำหรับฮีเลียม 4 บนโลกมาจากการสลายตัวทางกัมมันตรังสี (radioactive decay) ของธาตุหนักบนเปลือกโลกได้แก่ ยูเรเนียม ส่วนฮีเลียม 4 ดั้งเดิมที่ถูกสร้างเมื่อจักรวาลยุคต้น ส่วนใหญ่หายไปจากโลกตั้งแต่ที่โลกยังร้อนอยู่

ฮีเลียม 3 (helium-3, 3He) เป็นไอโซโทปที่ไม่มีกัมมันตรังสีของฮีเลียม และพบน้อยมากอย่างยิ่งบนโลก ฮีเลียม 3 ถูกสร้างมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันของดิวเทอเรียมสองตัว ฮีเลียม 3 เป็นความหวังทางด้านพลังงานสะอาดของโลกในอนาคต ฮีเลียม 3 และดิวเทอเรียมสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งจะให้พลังงานนิวเคลียร์สะอาดในรูปแบบที่มีประสิทธิภาพ ไม่มีกัมมันตภาพรังสีและกากนิวเคลียร์ สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์ต่อโลกเนื่องจากพลังงานประเภทนี้ จะช่วยในการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และลดผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ  แต่ปัญหาก็คือ ฮีเลียม 3 หายากอย่างยิ่งยวดบนโลกของเรา

 

 

Years & Years - Shine

One light shines for annihilation, another light keeps us alive to see the beautiful nature.  We've been waiting for this light.  Hope one day we can make it shine.

 

byjus.com

Nuclear Fission

การแบ่งแยกนิวเคลียส หรือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear Fission) เป็นการแตกนิวเคลียสของอะตอมธาตุที่มีขนาดใหญ่ ออกเป็น 2 นิวเคลียสของอะตอมธาตุที่มีขนาดเล็กกว่า พร้อมทั้งปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก และมักผลิตนิวตรอนและโปรตอนอิสระ อย่างไรก็ตามผลิตภัณฑ์ที่ได้จากนิวเคลียร์ฟิชชันจะมีกัมมันตรังสี และคงอยู่อย่างนั้นเป็นเวลานานมาก ซึ่งทำให้เกิดปัญหาการสะสมของกากนิวเคลียร์ ในปัจจุบันมีการนำพลังงานนิวเคลียร์จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน  มาใช้ในการผลิตไฟฟ้าและขับการระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ 

เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยานี้ได้ก็จะมีการระเบิดเกิดขึ้น ดังเช่นการเกิดระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ ต่อมาสามารถสร้างเครื่องที่ทำหน้าที่ควบคุมปฏิกิริยานี้ได้ นั่นคือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (nuclear reactor)

ปัจจุบันนี้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั้งหมดบนโลกใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันในการสร้างพลังงาน ส่วนใหญ่มีการนำยูเรเนียมและพลูโตเนียมซึ่งเป็นธาตุหนักมาใช้เป็นเชื้อเพลิง สิ่งนี้ปล่อยพลังงานออกมาแต่มีกัมมันตภาพรังสี และกากนิวเคลียร์ที่มีอันตราย ซึ่งจะต้องมีการเก็บรักษาความปลอดภัยอย่างมีประสิทธิภาพและไม่มีกำหนด

picsbud.com

ภาพแสดงตัวอย่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน โดยการยิงนิวตรอนให้ไปกระแทกนิวเคลียสของอะตอมธาตุยูเรเนียม (U-235) ทำให้นิวเคลียสแตกออกเป็นนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กลง 2 นิวเคลียส ปลดปล่อยนิวตรอนอิสระออกมา ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ และปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก (นิวตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาจะไปกระแทกกับนิวเคลียสที่แตกตัวออกมา เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันอย่างต่อเนื่องเป็นลูกโซ่)

 

Nuclear Fีusion

การหลอมนิวเคลียส หรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion) เป็นปฏิกิริยาการหลอมรวมนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กและเบากว่า 2 นิวเคลียสหรือมากกว่า กลายเป็นนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่า และปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมาเป็นปริมาณมาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดขึ้นในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงมากอย่างยิ่งยวด (สูงกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียส) มวลบางส่วนของนิวเคลียสที่มารวมตัวกันจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน เมื่อเปรียบเทียบกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันแล้ว นิวเคลียร์ฟิวชันให้พลังงานออกมามากกว่า เกิดกัมมันตรังสีน้อยมาก ซึ่งไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

 

quora.com

นิวเคลียร์ฟิวชันเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นและให้พลังงานแก่ดวงดาวรวมทั้งดวงอาทิตย์ ปฎิกิริยาฟิวชันจะเกิดที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ซึ่งมีอุณหภูมิ 15 ล้านองศาเซลเซียส ทำให้นิวเคลียสของไฮโดรเจน (โปรตอน) ที่อยู่รวมกัน หลอมรวมกันกลายเป็นฮีเลียมโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และปล่อยพลังงานสูงออกมา ซึ่งทำให้เกิดการเผาไหม้บนดวงอาทิตย์ได้อย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตบนโลกดำรงอยู่ได้

เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันให้พลังงานออกมาเป็นปริมาณมาก มีกัมมันตรังสีเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อย กากกัมมันตรังสีที่ออกมาก็มีอายุสั้นมาก นอกจากนี้เชื้อเพลิงที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน คือไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจนซึ่งหาได้ง่ายและมีราคาถูก คือ ดิวเทอเรียมซึ่งสามารถสกัดได้จากน้ำทะเล และทริเทียมได้จากการสลายตัวทางกัมมันตรังสีของธาตุหนักที่มีอยู่บนเปลือกโลก จึงมีความพยายามที่จะนำพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และมีความปลอดภัยมากกว่าพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชันที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

เป็นเวลานานกว่า 40 ปีที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทำงานในการสร้างพลังงานนิวเคลียร์จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน แต่ทุกวันนี้ยังไม่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันเครื่องแรกของโลกเกิดขึ้น มีโครงการนิวเคลียร์ฟิวชันหลายโครงการทั่วโลก ซึ่งทำการวิจัยทดลองด้วยกรรมวิธีที่หลายหลากแตกต่างกันไป ความท้าทายของงานนี้ที่ทำให้ต้องใช้เวลานานในการพยายามสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน อยู่ที่การสร้างสภาวะที่สุดขั้วที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยานี้ และการควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หากมีโครงการใดโครงการหนึ่งประสบความสำเร็จ มันจะเป็นก้าวที่สำคัญยิ่งของมนุษยชาติ ในการที่จะมีแหล่งพลังงานใหม่ ที่มีประสิทธิภาพ สะอาด และปลอดภัย หากค้นพบวิธีการผลิตและควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ จะนำไปสู่การแก้ปัญหาการขาดแคลนพลังงานของโลกในที่สุด

หนึ่งในโครงการนิวเคลียร์ฟิวชันที่โดดเด่นและก้าวหน้าไปมากคือ โครงการ ITER ที่ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งเป็นโครงการขนาดใหญ่ เป็นการร่วมมือนานาชาติที่มี 7 ประเทศหลักเป็นผู้นำโครงการ คือ สหรัฐ จีน ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ รัฐเซีย อินเดีย และสหภาพยุโรป มีเป้าหมายที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งได้รับความร่วมมือจาก 35 ประเทศ ในการออกแบบ ก่อสร้าง และดำเนินงาน เพื่อให้บรรลุตามเป้าหมายของโครงการ ขณะนี้โครงการดำเนินแล้วเสร็จไปประมาณ 50% ตามแผนที่วางไว้ จะเริ่มสร้างพลาสม่าที่เป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในปี 2025 และจะเดินเครื่องผลิตพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันแบบเต็มรูปแบบในปี 2035

 

 

 

euro-fusion.org

physicsworld.com

 

theguardian.com

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ITER ที่กำลังสร้างอยู่นั้น ไอโซโทปของไฮโดรเจนคือ ดิวเทอเรียมและทริเทียมถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีออกมา การทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันระหว่างดิวเทอเรียมและทริเทียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันของ ITER ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า ในภาวะที่ร้อนจัดเช่นนี้ทำให้ส่วนผสมของก๊าซดิวเทอเรียมและทริเทียมอยู่ในสถานะของพลาสม่า สาเหตุที่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่า เนื่องมาจากความหนาแน่นของพลาสม่าเป็นปัจจัยสำคัญ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของพลาสม่า ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นของอนุภาคมาก แต่บนโลกดิวเทอเรียม-ทริเทียมที่ใช้เป็นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีความหนาแน่นน้อยกว่า จึงต้องใช้ความร้อนสูงขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน เพื่อชดเชยความหนาแน่นที่ลดลงของพลาสม่า

 

Imagine Dragons - On Top of The World

 

express.co.uk

นับตั้งแต่มนุษย์ไปเหยียบบนดวงจันทร์และขนดินและหินกลับมายังโลกเพื่อทำการวิเคราะห์หาแร่ธาตุต่างๆ แต่ไม่พบหลักฐานของน้ำในตัวอย่างเหล่านี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าไม่มีน้ำบนดวงจันทร์ แต่ต่อมามีการค้นพบน้ำแข็งในหลุมอุกกาบาตลึกที่ซ่อนตัวอยู่ในเงามืดบริเวณขั้วเหนือและใต้ของดวงจันทร์ เกินกว่าที่แสงจากดวงอาทิตย์จะส่องไปถึง น้ำบนดวงจันทร์ถูกค้นพบครั้งแรกโดยยานสำรวจจันทรายาน-1 (Chandrayan-1) ของอินเดียเมื่อปี 2008 ซึ่งอุปกรณ์ moon impact probe บนยานสามารถบันทึกหลักฐานของน้ำในชั้นบรรยากาศบางเบาเหนือพื้นผิวของดวงจันทร์ และต่อมาในปี 2009 องค์การนาซ่าของสหรัฐได้ยืนยันการมีน้ำบนดวงจันทร์ โดยอุปกรณ์ LCROSS space probe สามารถตรวจจับหมู่ไฮดรอกซิลในปริมาณมากในวัสดุ (material) ที่ถูกพ่นออกจากปล่องภูเขาไฟที่บริเวณขั้นใต้ของดวงจันทร์ material เหล่านี้อาจมีน้ำเป็นองค์ประกอบ

หมายเหตุ: หมู่ไฮดรอกซิล (hydroxyl group หรือ -OH) คือ หมู่อะตอมที่ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนอย่างละหนึ่งอะตอม

ต่อมาในปี 2010 อุปกรณ์ mini-SAR บนยานสำรวจจันทรายาน-1 (Chandrayan-1) ของอินเดีย บันทึกการค้นพบหลุมอุกกาบาตที่มืดสนิทมากกว่า 40 หลุมใกล้ขั้วเหนือของดวงจันทร์ และตั้งสมมุติฐานว่ามีน้ำแข็งประมาณ 600 ล้านตันอยู่ในหลุมอุกกาบาตเหล่านี้ ในปี 2018 องค์การอวกาศของอินเดียได้ตีพิมพ์ผลการวิเคราะห์เพิ่มเติมที่ได้จากยานสำรวจจันทรายาน-1 ซึ่งเปิดเผยหลักฐานของแผ่นน้ำแข็งตรงพื้นผิวใกล้ขั้วเหนือและใต้ของดวงจันทร์ และล่าสุดในเดือนสิงหาคม 2018 องค์การนาซ่าได้ยืนยันเป็นครั้งแรกของการมีน้ำบนดวงจันทร์ ที่บริเวณขั้วเหนือและใต้ของดวงจันทร์

น้ำบนดวงจันทร์มีความสำคัญต่อการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ และการใช้ดวงจันทร์เป็นฐานเริ่มต้นในการเดินทางไปยังดวงดาวอื่นๆ เนื่องจากการขนส่งน้ำมาจากโลกมีค่าใช้จ่ายมาก หากการสำรวจในอนาคตพบว่ามีน้ำเป็นปริมาณมากบนดวงจันทร์ น้ำบนดวงจันทร์นอกจากจะนำกลั่นเป็นน้ำดื่ม ขยายพันธุ์พืช แปลงเป็นออกซิเจนเพื่อการหายใจ  ยังสามารถใช้กระแสไฟฟ้าจากสถานีโรงงานไฟฟ้าอวกาศที่ติดตั้งแผงโซล่าร์เซล แยกโมเลกุลของน้ำบนดวงจันทร์ออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน เพื่อนำสองตัวนี้มาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนจรวด เพื่อส่งยานอวกาศออกไปทำภารกิจต่างๆในห้วงอวกาศ

การค้นพบน้ำบนดวงจันทร์เป็นตัวเปลี่ยนเกมส์ ไม่ใช่แค่ความเป็นไปได้ของแหล่งทรัพยากรบนดวงจันทร์ แต่ยังบ่งบอกความเป็นไปได้ของแหล่งทรัพยากรบนดาวอังคารและดาวอื่นๆในจักรวาล

 

 

พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันเป็นหนึ่งในเป้าหมายทางเทคโนโลยีที่ต้องการมากที่สุดในการแสวงหาพลังงานสะอาดที่ให้พลังงานสูง ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่กำลังสร้างกันอยู่ในปัจจุบัน ไอโซโทปของไฮโดรเจนคือ ดิวเทอเรียมและทริเทียมถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี อย่างไรก็การรวมตัวของดิวเทอเรียมและทริเทียมโดยปฏิกิริยาฟิวชัน ผลิตอนุภาคนิวตรอนที่มีพลังงานสูงออกมาทำให้เกิดการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี ทำให้มันไม่ใช่พลังงานนิวเคลียร์สะอาดทั้งหมด จึงมีการเปลี่ยนมาใช้ฮีเลียม 3 และดิวเทอเรียมเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งสามารถให้พลังงานนิวเคลียร์สะอาดในรูปแบบที่มีประสิทธิภาพ ไม่มีกัมมันตภาพรังสีและกากนิวเคลียร์

 

prometeon.com

การหลอมนิวเคลียสของดิวเทอเรียมกับฮีเลียม 3 โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันทำให้เกิดไฮโดรเจน (โปรตอน) และฮีเลียม 4 มีการปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก โดยไม่มีนิวตรอนที่มีพลังงานสูงเกิดขึ้น จึงไม่ทำให้สารรอบข้างกลายเป็นกัมมันตภาพรังสี

ฮีเลียม 3 ซึ่งเป็นไฮโซโทปของธาตุฮีเลียม ถือเป็นแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันสะอาดในอนาคตของโลกเรา สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์ต่อโลกเนื่องจากพลังงานประเภทนี้ จะช่วยในการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และลดผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ  แต่ปัญหาก็คือ ฮีเลียม 3 หายากอย่างยิ่งยวดบนโลกของเรา

 

vectorstock.com

ดวงอาทิตย์สร้างพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งหลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจนกลายเป็นฮีเลียม  และปล่อยกระแสอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าออกมาสู่ห้วงอวกาศใน "ลมสุริยะ (solar wind)" ที่มีความเร็วสูง (200-900 กม/ชม) ในทุกทิศทุกทางอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา ภายในลมสุริยะประกอบไปด้วยอนุภาคของไฮโดรเจน 96% ฮีเลียม 4% และธาตุอื่นเล็กน้อย ซึ่งอนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถผ่านชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กของโลกได้ แต่ที่ดวงจันทร์ซึ่งไม่มีชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก จึงมีการสะสมตัวของฮีเลียม 3 ที่ถูกพามาใน solar wind บนพื้นผิวของดวงจันทร์เป็นเวลาหลายพันล้านปี

 

larou.com

จากปฏิบัติการ Apollo 11 และ Apollo 17 ขององค์การนาซ่าในระหว่างปี 1969 และปี 1972 ยืนยันการมีฮีเลียม 3 เป็นปริมาณมหาศาลบนดวงจันทร์ มนุษย์อวกาศที่ไปเดินบนดวงจันทร์กับยาน Apollo ได้นำตัวอย่างดินและหินกลับมายังโลกด้วย ซึ่ง 13 ปีต่อมาในปี 1985 วิศวกรหนุ่มของมหาวิทยาลัย Wisconsin ได้ค้นพบฮีเลียม 3 ในตัวอย่างดินเหล่านี้ 

หมายเหตุ โครงการ Apollo เป็นโครงการอวกาศขององค์การนาซ่า ประเทศสหรัฐ ที่มีเป้าหมายเพื่อนำมนุษย์ไปสำรวจดวงจันทร์ มีการส่งยาน Apollo เพื่อนำมนุษย์ไปสำรวจดวงจันทร์ทั้งหมด 14 ครั้ง สามารถลงจอดบนดวงจันทร์ได้สำเร็จ 6 ครั้ง คือ Apollo 11, Apollo 12, Apollo 14, Apollo 15, Apollo 16 และครั้งสุดท้ายคือ Apollo 17

 

21sci-tec.com

ฮีเลียม 3 จำนวน 1 ตัน ซึ่งเป็นปริมาณที่สามารถใส่ในห้องขนส่งสินค้าของกระสวยอวกาศจำนวน 1 ลำ สามารถนำมาเป็นแหล่งพลังงานสำหรับประเทศอเมริกาเป็นเวลาหนึ่งปีเต็ม และมีการประเมินกันว่าฮีเลียม 3 ที่มีเป็นปริมาณมากบนดวงจันทร์ สามารถเป็นแหล่งพลังงานสำหรับโลกเราได้ถึง 10,000 ปี

 

explainingthefuture.com

ขณะนี้มีองค์การอวกาศหลายประเทศ รวมทั้งบริษัทเอกชนด้านกิจการอวกาศหลายแห่ง กำลังวางแผนที่จะทำเหมืองฮีเลียม 3 บนดวงจันทร์ ประเทศเหล่านี้ได้ สหรัฐ รัสเซีย จีน อินเดีย ญี่ปุ่น และยุโรป ตอนนี้ดวงจันทร์เป็นแหล่งการลงทุนทางอวกาศที่เนื้อหอมที่สุด หลายประเทศมีการแข่งขันกันในการกลับไปสำรวจดวงจันทร์กันใหม่

ซึ่งประเทศจีนได้นำหน้าไปก่อนใคร โดยสร้างประวัติศาสตร์เป็นชาติแรกที่โดยส่งยานอวกาศไปสำรวจด้านไกลของดวงจันทร์ เพื่อหาร่องรอยของฮีเลียม 3 ในบริเวณนี้ ภารกิจนี้เป็นส่วนหนึ่งในแผนการการทำเหมืองฮีเลียม 3 บนดวงจันทร์ของจีนที่วางไว้ ถือเป็นก้าวแรกที่สำคัญ

ปัจจุบันนี้พลังงานสามในสี่ของจีนมาจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน ฮีเลียม 3 เพียง 40 กรัมสามารถให้พลังงานแทนการเผาไหม้ถ่านหิน 5,000 ตัน แผนการของจีนที่จะนำฮีเลียม 3 มาจากดวงจันทร์ ไม่เพียงจะให้ประโยชน์แก่ชาวจีนแต่ยังเป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติ นี้จะเป็นความก้าวหน้าของการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ที่โลกต้องการมาตลอด เพราะนี้จะแก้ปัญหาวิกฤติพลังงานของโลกได้ เนื่องจากเชื้อเพลิงฟอสซิลกำลังหมดไปจากโลกในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า

 

theguardian.com

เมื่อ 50 ปีที่แล้ว ภารกิจการสำรวจดวงจันทร์ของยาน Apollo ได้สำรวจพื้นผิวของดวงจันทร์ใน "ด้านใกล้ของดวงจันทร์" ล่าสุดในเดือนมกราคม 2019 ที่ผ่านมา จีนเป็นชาติแรกที่ประสบความสำเร็จในการนำ probe หุ่นยนต์ของยาน Chang-4 ลงจอดบริเวณขั้วใต้ซึ่งเป็น "ด้านไกลของดวงจันทร์"

ด้านไกลของดวงจันทร์มีองค์ประกอบที่แตกต่างจากด้านใกล้ของดวงจันทร์ เปลือกของดวงจันทร์มีความหนากว่าและมีปล่องภูเขาไฟเยอะกว่ามาก ในภารกิจที่ Chang-4 จะดำเนินการคือ การสำรวจสภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ และเก็บตัวอย่างแร่ธาตุ สำหรับรายละเอียดต่างๆ รัฐบาลจีนยังเก็บเป็นความลับอยู่

หมายเหตุ: การที่ดวงจันทร์ใช้เวลาในการหมุนรอบตัวเองเท่ากับคาบในการโคจรรอบโลกพอดี ทำให้ดวงจันทร์หันด้านเดิมเข้าหาโลกเสมอ เราเรียกด้านที่เรามองเห็นจากโลกว่า "ด้านใกล้ของดวงจันทร์" (near side of the moon) ซึ่งเป็นด้านที่ได้รับแสงอาทิตย์ และเรียกด้านที่เราไม่เคยมองเห็นว่า"ด้านไกลของดวงจันทร์ " (far side of the moon)

 

Coldplay - Princess of China ft. Rihanna

" Who would win in this war?  China or America? "

 

สำหรับการแข่งขันเพื่อการทำเหมืองบนดวงจันทร์ของประเทศอื่นๆได้แก่

องค์การวิจัยอวกาศของประเทศอินเดีย (ISRO) กำหนดภารกิจที่จะส่งยานสำรวจจันทรายาน-2 (Chandrayan-2) ไปสำรวจดวงจันทร์ในเดือนเมษายน 2019 นี้ โดยจะนำยานยนต์สำรวจดวงจันทร์ (lunar rover) ไปลงบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ เพื่อการสำรวจหาร่องรอยของน้ำและฮีเลียม 3

เมื่อปี 2017 บริษัท Moon Express ซึ่งเป็นบริษัทของอเมริกา ซึ่งมีเป้าหมายที่จะลงทุนทางธุรกิจหาทรัพยากรบนดวงจันทร์ ได้ประกาศแผนที่จะทำเหมืองฮีเลียม 3 บนดวงจันทร์ โดยจะเริ่มปฏิบัติงานตามแผนที่วางไว้ในปี 2020

เดือนมกราคม 2019 องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ได้ประกาศความร่วมมือกับกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรป (Ariane Group) ในแผนการสำรวจดวงจันทร์ โดยมีเป้าหมายเพื่อที่จะศึกษาความเป็นไปได้ของการทำเหมืองบนดวงจันทร์ การสำรวจนี้จะโฟกัสที่ดินบนพื้นผิวของดวงจันทร์ (lunar soil) เพื่อมองหาออกซิเจนและน้ำ ซึ่งสามารถนำมาใช้เชื้อเพลิง และใช้ในการดำรงชีวิตของมนุษย์บนดวงจันทร์ อย่างไรก็ตามนี้เป็นเพียงขั้นตอนที่หนึ่งในกระบวนการที่ยาวนาน

เป็นเวลาหลายปีที่รัสเซียเผชิญกับภาวะถดถอย ทำให้แผนการทะเยอทะยานทางอวกาศถูกเลื่อนออกไปจนกว่าจะถึงเวลาที่ดีขึ้น ตอนนี้รัสเซียกลับมาแข็งแกร่งกว่าที่เคยเป็นมา ตามแผนเดิมที่รัสเซียเคยวางไว้ที่จะสร้างฐานบนดวงจันทร์สำหรับการสำรวจบนดวงจันทรฺ์ และเพื่อการทำเหมืองฮีเลียม 3 บนดวงจันทร์ ตอนนี้มันกำลังจะกลับมาแล้ว เมื่อเดือนเมษายน 2018 ในงานครบรอบ 57 ปีของการไปสู่อวกาศของนักบินอวกาศคนแรกของโลก ยูริ กาการิน ประธานาธิบดีปูตินได้กล่าวว่า รัสเซียจะไม่ล้มเลิกแผนการนี้ สำหรับบริเวณที่รัสเซียสนใจที่จะสร้างฐานบนดวงจันทร์อยู่ที่ขั้วของดวงจันทร์  

 

ขอเผยแพร่แนวคิด "แม่น้ำเจ้าพระยา หนทางแก้ปัญหาภัยแล้งในภาคอีสาน"    

เจ้าพระยา เพื่อนข้า ข้าอยากพาเจ้าไปแผ่นดินอีสาน#1    

เจ้าพระยา เพื่อนข้า ข้าอยากพาเจ้าไปแผ่นดินอีสาน#2    

สติแตก เพราะอ่านเจอโครงการเก่าแต่ชื่อใหม่

"TAP" Water for Life โครงการลำเลียงน้ำจืดผ่านทางท่อยาว 8,800 กม.ในแอฟริกา

 

 

สามารถอ่าน "ทฤษฎีบิกแบง กำเนิดจักรวาล" ตอนต่างๆ ตามลิงค์ดังต่อไปนี้

#1 Singularity, Inflation, Big Bang Problems

#2 Matter-Antimatter

#3 Big Bang Nucleosynthesis, Recombination

#4 CMB Discovery, CMB Temperature

#5 CMB Anisotropy

#6 Newton's Law of Universal Gravitation

#7 Einstein's Theory of General Relativity

#8 Einstein's Prediction : Gravitational Lensing

#9 Einstein's Prediction : Gravitational Redshift

#10 Einstein's Prediction: Precession of Mercury

#11 Einstein's Prediction: Gravitational Waves (1)

#12 Einstein's Prediction: Gravitational Waves (2)

 





แสดงความคิดเห็น


ถึง บล็อกเกอร์ ทุกท่าน โปรดอ่าน
   ด้วยทาง บริษัท จีเอ็มเอ็ม แกรมมี่ จำกัด (มหาชน) ได้ติดต่อขอความร่วมมือ มายังเว็บไซต์และเว็บบล็อกต่าง ๆ รวมไปถึงเว็บบล็อก OKnation ห้ามให้มีการเผยแพร่ผลงานอันมีลิขสิทธิ์ ของบริษัท จีเอ็มเอ็ม แกรมมี่ฯ บนเว็บ blog โดยกำหนดขอบเขตของสิ่งที่ห้ามทำ และสามารถทำได้ ดังนี้
ห้ามทำ
- การใส่ผลงานเพลงต้นฉบับให้ฟัง ทั้งแบบควบคุมเพลงได้ หรือซ่อนเป็นพื้นหลัง และทั้งที่อยู่ใน server ของคุณเอง หรือ copy code คนอื่นมาใช้
- การเผยแพร่ file ให้ download ทั้งที่อยู่ใน server ของคุณเอง หรือฝากไว้ server คนอื่น
สามารถทำได้
- เผยแพร่เนื้อเพลง ต้องระบุชื่อเพลงและชื่อผู้ร้องให้ชัดเจน
- การใส่เพลงที่ร้องไว้เอง ต้องระบุชื่อผู้ร้องต้นฉบับให้ชัดเจน
จึงเรียนมาเพื่อโปรดปฎิบัติตาม มิเช่นนั้นทางบริษัท จีเอ็มเอ็ม แกรมมี่ฯ จะให้ฝ่ายดูแลลิขสิทธิ์ ดำเนินการเอาผิดกับท่านตามกฎหมายละเมิดลิขสิทธิ์
OKNATION



กฎกติกาการเขียนเรื่องและแสดงความคิดเห็น
1 การเขียน หรือแสดงความคิดเห็นใด ๆ ต้องไม่หมิ่นเหม่ หรือกระทบต่อสถาบันชาติ ศาสนา และพระมหากษัตริย์ หรือกระทบต่อความมั่นคงของชาติ
2. ไม่ใช้ถ้อยคำหยาบคาย ดูหมิ่น ส่อเสียด ให้ร้ายผู้อื่นในทางเสียหาย หรือสร้างความแตกแยกในสังคม กับทั้งไม่มีภาพ วิดีโอคลิป หรือถ้อยคำลามก อนาจาร
3. ความขัดแย้งส่วนตัวที่เกิดจากการเขียนเรื่อง แสดงความคิดเห็น หรือในกล่องรับส่งข้อความ (หลังไมค์) ต้องไม่นำมาโพสหรือขยายความต่อในบล็อก และการโพสเรื่องส่วนตัว และการแสดงความคิดเห็น ต้องใช้ภาษาที่สุภาพเท่านั้น
4. พิจารณาเนื้อหาที่จะโพสก่อนเผยแพร่ให้รอบคอบ ว่าจะไม่เป็นการละเมิดกฎหมายใดใด และปิดคอมเมนต์หากจำเป็นโดยเฉพาะเรื่องที่มีเนื้อหาพาดพิงสถาบัน
5.การนำเรื่อง ภาพ หรือคลิปวิดีโอ ที่มิใช่ของตนเองมาลงในบล็อก ควรอ้างอิงแหล่งที่มา และ หลีกเลี่ยงการเผยแพร่สิ่งที่ละเมิดลิขสิทธิ์ ไม่ว่าจะเป็นรูปแบบหรือวิธีการใดก็ตาม 6. เนื้อหาและความคิดเห็นในบล็อก ไม่เกี่ยวข้องกับทีมงานผู้ดำเนินการจัดทำเว็บไซต์ โดยถือเป็นความรับผิดชอบทางกฎหมายเป็นการส่วนตัวของสมาชิก
คลิ้กอ่านเงื่อนไขทั้งหมดที่นี่"
OKnation ขอสงวนสิทธิ์ในการปิดบล็อก ลบเนื้อหาและความคิดเห็น ที่ขัดต่อความดังกล่าวข้างต้น โดยไม่ต้องชี้แจงเหตุผลใดๆ ต่อเจ้าของบล็อกและเจ้าของความคิดเห็นนั้นๆ
   

กลับไปหน้าที่แล้ว กลับด้านบน

<< เมษายน 2019 >>
อา พฤ
  1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30        



[ Add to my favorite ] [ X ]