(Thailand Tokamak-1: TT-1)
ดาวน์โหลดข้อมูลความก้าวหน้าการดำเนินการเครื่องโทคาแมค TT-1 ได้ที่
https://www.tint.or.th/th/useful_detail/Thailand%20Tokamak%20-%201
ความเป็นมา
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. ได้เล็งเห็นถึงปัญหาวิกฤติทางด้านพลังงานของประเทศไทยในอนาคต จึงได้มีแผนการพัฒนาเทคโนโลยีฟิวชันเพื่อเตรียมการรองรับอนาคตทางด้านเทคโนโลยีฟิวชันและโรงไฟฟ้าฟิวชัน ก้าวแรกในการพัฒนาจะเป็นการพัฒนาเครื่องโทคาแมคซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างและควบคุมพลาสมาที่มีความหนาแน่นและอุณหภูมิสูงในการนำไปสู่การเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ในการนี้สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ได้รับบริจาคห้องสุญญากาศและขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า จากสถาบันฟิสิกส์พลาสมา สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Science: ASIPP) สาธารณรัฐประชาชนจีน ซึ่งชิ้นส่วนดังกล่าวเดิมเป็นของเครื่องโทคาแมค HT-6M ที่ โดยการพิธีรับมอบ ห้องสุญญากาศและขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าว ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจาก สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ เสด็จเป็นองค์สักขีพยานในพิธีรับมอบดังกล่าวเมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม 2561 ณ สถาบัน ASIPP เมือง Hefei มณฑล Anhui สาธารณรัฐประชาชนจีน
เนื่องจากชิ้นส่วนที่ได้รับบริจาคมานั้นจำเป็นต้องมีการพัฒนาระบบสนับสนุนเพิ่มเติม เพื่อให้เครื่องโทคาแมคสามารถกลับมาทำงานได้ สทน. จึงได้หารือกับ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) เกี่ยวกับแผนการพัฒนาเทคโนโลยีฟิวชัน ซึ่ง กฟผ. ก็ยินดีที่จะเข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งในการพัฒนาดังกล่าว และได้ลงนามในบันทึกความเข้าใจร่วมกันระหว่าง สทน. และ กฟผ. รวมถึงสนับสนุนงบประมาณทุนวิจัยในการพัฒนาระบบสนับสนุนเพิ่มเติม 4 ระบบ ได้แก่ ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้าศักย์สูง ระบบสุญญากาศ ระบบวัดคุณสมบัติพลาสมา และระบบรับและประมวลผลสัญญาณ
ต่อมา สทน. และ ASIPP ได้ลงนามในสัญญาเพื่อพัฒนาระบบสนับสนุนทั้ง 4 ระบบดังกล่าว รวมไปถึงการอบรมและถ่ายทอดเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาและเดินเครื่องโทคาแมค เมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2563 แต่เนื่องจากสถานการณ์โรคโควิด-19 ไม่สามารถส่งบุคลากรมาร่วมดำเนินการได้ในช่วง ส่งผลให้โครงการล่าช้าบางส่วน อย่างไรก็ตาม ต่อมาเมื่อสถานการณ์โรคโควิดคลี่คลายลง สทน. ร่วมกับ กฟผ. จึงได้ส่งบุคลากรรวม 9 คน มายังสถาบัน ASIPP ในการอบรม เรียนรู้การพัฒนาและเดินเครื่องโทคาแมค ในช่วงระหว่าง มิถุนายน-กันยายน 2565 และได้มีการทดสอบการทำงานของเครื่อง โดยเจ้าหน้าที่ของไทยสามารถเดินเองได้ หลังจากนั้นจึงได้มีการถอดประกอบชิ้นส่วนของเครื่องโทคาแมค และทำการขนส่งทางเรือมายังประเทศไทย โดยถึงท่าเรือแหลมฉบังในวันที่ 13 มกราคม 2566 ผ่านกระบวนการทางศุลกากรในวันที่ 16 มกราคม 2566 และขนส่งทางรถมาถึง สทน. องครักษ์ ในเช้าวันที่ 17 มกราคม 2566 เพื่อติดตั้งยังอาคารปฏิบัติการโทคาแมค ซึ่ง สทน. ได้สร้างขึ้นมาใหม่จากงบประมาณแผ่นดิน โดยการก่อสร้างอาคารปฏิบัติการโทคาแมคนั้น ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพพระรัตนราชสุดาฯ เสด็จวางศิลาฤกษ์ เมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2563
สำหรับการประกอบและติดตั้งเครื่องโทคาแมคนั้น ทางสถาบัน ASIPP ได้ส่งทีมวิศวกรและผู้เชี่ยวชาญมาร่วมกับเจ้าหน้าที่ของไทยของ สทน. และ กฟผ. โดยได้ดำเนินการตั้งแต่ปลายเดือนมกราคม และแล้วเสร็จในต้นเดือนพฤษภาคม 2566 ซึ่งเครื่องโทคาแมคที่ได้รับการพัฒนาดังกล่าว มีชื่อเรียกว่าเครื่องโทคาแมค Thailand Tokamak-1 หรือ TT-1 ถือเป็นเครื่องโทคาแมคเครื่องแรกของประเทศไทยและเครื่องแรกในภูมิภาคอาเซียน ต่อมาในวันที่ 25 กรกฎาคม 2566 สทน. ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากองค์สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ อีกวาระหนึ่งในการเสด็จเป็นองค์ประธานในพิธีเปิดอาคารและกดปุ่มเดินเครื่องโทคาแมคเป็นครั้งแรก
ภาพรับมอบชิ้นส่วนของเครื่อง HT-6M
ส่วนประกอบหลัก
เครื่องโทคาแมค TT-1 ประกอบไปด้วย 5 ส่วนหลัก คือ
1. ห้องสุญญากาศและขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า (Main Machine) ห้องสุญญากาศมีลักษณะเป็นท่อรูปทรงโทรอยด์โดยมีรัศมีหลักเป็น 0.65 เมตรและมีรัศมีรองเป็น 0.25 เมตร มีชุดขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวน 4 ชุดคือ (1) Toroidal Field coils (2) Ohmic Heating Field coils (3) Vertical Field coils (4) Feedback coils
2. ระบบจ่ายไฟฟ้าศักย์สูง (Power Supply System) ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าแก่ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าทั้ง 4 ชุดดังกล่าว
3. ระบบสุญญากาศ (Vacuum System) ทำหน้าที่สร้างสภาวะสุญญากาศที่เหมาะสม และปล่อยแก๊สไฮโดรเจนเข้าไปในห้องสุญญากาศเพื่อสร้างพลาสมาของไฮโดรเจน (เครื่องโทคาแมค TT-1 จำกัดการเดินเครื่องเพื่อสร้างพลาสมาของไฮโดรเจนเท่านั้น ยังไม่มีการใช้ดิวทีเรียมและตริเตรียม)
4. ระบบวัดสมบัติพลาสมา ทำหน้าที่วัดสมบัติของพลาสมาที่เกิดขึ้น โดยประกอบไปด้วยระบบย่อยต่างๆ ได้แก่
(1) ระบบวัดสัญญาณแม่เหล็กจากพลาสมาที่เกิดขึ้น (Magnetic probes) (2) กล้อง CCD เพื่อดูพลาสมาที่เกิดขึ้น (3) HCN laser (4) Hα detector
5. ระบบรับสัญญาณและประมวลผล ทำหน้าที่รับสัญญาณวัดและบันทึกข้อมูลลงในเซิฟเวอร์
แผนงานพัฒนาระยะ 30 ปี (พ.ศ. 2560-2589)
ภายใน 10 ปี จะมีการออกแบบและสร้างเครื่องโทคาแมคเครื่องใหม่ขึ้นมาเอง โดยจะใช้เทคโนโลยี Superconducting Magnet เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงขึ้นสําหรับกักพลาสมาและการให้ความร้อนเสริมด้วยวิธีการต่าง ๆ ซึ่งคาดว่าจะสามารถสร้างพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงในระดับ 10,000,000 องศาเซลเซียสได้ เครื่องโทคาแมคที่ติดตั้งที่ สทน. จะใช้สำหรับการศึกษาปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เพื่อใช้เป็นพลังงานสะอาดในการผลิตกระแสไฟฟ้าในอนาคต รวมทั้งการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ ตั้งเป้าหมายขับเคลื่อนให้ประเทศไทยเป็น ศูนย์กลางการพัฒนาเทคโนโลยีฟิวชันและกําลังคนระดับสูงด้านเทคโนโลยีฟิวชันของอาเซียน ซึ่งจะเป็นส่วนหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงประเทศไทยไปสู่ประเทศที่ขับเคลื่อนด้วยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
แนวทางการพัฒนาบุคลากรด้านเทคโนโลยีฟิวชัน
- การจัดฝึกอบรมทักษะทางวิศวกรรม หรือเชิงเทคนิค ให้แก่ เจ้าหน้าที่ ที่ปฏิบัติงานอยู่ในปัจจุบัน และผู้สนใจทั่วไป
- การพัฒนาหลักสูตรระดับบัณฑิตศึกษาเพื่อพัฒนานักวิจัยและ วิศวกร ระดับหลังปริญญาเอกและหลังปริญญาโท
- การจัดกิจกรรมสาธารณะร่วมกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อเพิ่ม การตระหนักรู้แก่ประชาชน นักเรียน นิสิต นักศึกษา การจัดกิจกรรมสร้างอุปกรณ์สื่อการเรียนการสอน เชื่อมโยง เทคโนโลยีพลาสมาและฟิวชันสู่ชั้นเรียนระดับมัธยมและปริญญาตรี
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลาสมาและฟิวชัน
ภาพพิธีวางศิลาฤกษ์อาคารโทคาแมค
ภาพการไปร่วมพัฒนา ณ ASIPP
การประกอบติดตั้ง ณ สทน. องครักษ์
การประกอบติดตั้ง ณ สทน. องครักษ์
ภาพพิธีเปิดอาคารโทคาแมค
หนังสือภาพ THAILAND TOKAMAK-1 2017-2023 โดย ASIPP
