The key question is, "When are we going to get fusion?" It's really been a long time since we've known about fusion. We've known about fusion since 1920, when Sir Arthur Stanley Eddington and the British Association for the Advancement of Science conjectured that that's why the sun shines.
คำถามสำคัญคือ "เมื่อไรที่เราจะได้ใช้พลังงานฟิวชั่น?" มันนานมาแล้วที่เราได้รู้จักเกี่ยวกับฟิวชั่น เราค้นพบตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 เมื่อท่านเซอร์ อาร์เธอร์ สแตนลีย์ เอดดิงตัน และสมาคมแห่งอังกฤษเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ รู้ว่าพระอาทิตย์ส่องแสงได้อย่างไร
I've always been very worried about resource. I don't know about you, but when my mother gave me food, I always sorted the ones I disliked from the ones I liked. And I ate the disliked ones first, because the ones you like, you want to save. And as a child you're always worried about resource. And once it was sort of explained to me how fast we were using up the world's resources, I got very upset, about as upset as I did when I realized that the Earth will only last about five billion years before it's swallowed by the sun. Big events in my life, a strange child. (Laughter)
ผมกังวลเสมอเกี่ยวกับแหล่งทรัพยากร ผมไม่รู้ว่าพวกคุณเป็นอย่างไร แต่ เมื่อแม่ผมเตรียมอาหารให้ผม ผมจะแยกส่วนที่ผมไม่ชอบ ออกจากส่วนที่ผมชอบ แล้วผมก็เริ่มกินส่วนที่ไม่ชอบก่อน เพราะว่าส่วนที่เราชอบ เรามักจะเก็บเอาไว้ และตอนที่เป็นเด็ก เราก็จะกังวลเกี่ยวกับทรัพยากรเสมอ นี่เป็นสิ่งที่อธิบายตัวตนของผม พวกเราใช้ทรัพยากรของโลกอย่างรวดเร็ว ผมรู้สึกผิดหวังอย่างแรง พอๆกับความผิดหวังในตอนที่ผมตระหนักได้ว่า โลกจะเหลือเวลาเพียงประมาณ 5 พันล้านปี ก่อนที่มันจะถูกดูดกลืนโดยดวงอาทิตย์ เหตุการณ์ใหญ่ในชีวิตของผม เด็กประหลาด (เสียงหัวเราะ)
Energy, at the moment, is dominated by resource. The countries that make a lot of money out of energy have something underneath them. Coal-powered industrial revolution in this country -- oil, gas, sorry. (Laughter) Gas, I'm probably the only person who really enjoys it when Mister Putin turns off the gas tap, because my budget goes up.
ในปัจจุบัน พลังงานถูกสร้างขึ้นจากทรัพยากร หลายๆ ประเทศที่สร้างรายได้มหาศาลจากพลังงาน มีแหล่งทรัพยากรพลังงานภายใต้ผืนแผ่นดินของพวกเขา การปฎิวัติอุตสาหกรรมที่ขับเคลื่อนโดยถ่านหินในประเทศนี้ น้ำมันและก๊าซธรรมชาติด้วยครับ ขออภัย (เสียงหัวเราะ) สำหรับก๊าซ ผมน่าจะเป็นเพียงคนเดียว ที่แอบยิ้มเมื่อท่านนายกปูติน สั่งปิดท่อก๊าซ เพราะงบประมาณเพิ่มสูงขึ้น
We're really dominated now by those things that we're using up faster and faster and faster. And as we try to lift billions of people out of poverty in the Third World, in the developing world, we're using energy faster and faster. And those resources are going away. And the way we'll make energy in the future is not from resource, it's really from knowledge. If you look 50 years into the future, the way we probably will be making energy is probably one of these three, with some wind, with some other things, but these are going to be the base load energy drivers.
ในขณะนี้ เรากำลังถูกครอบงำ จากทรัพยากรที่เราใช้หมดไปอย่างรวดเร็ว เร็วขึ้น และเร็วขึ้นไปเรื่อยๆ และในขณะที่เราพยายามช่วยคนยากจนเป็นพันล้านคน ในประเทศโลกที่ 3 ในประเทศที่กำลังพัฒนา เราก็ยิ่งใช้พลังงานร่อยหรอลงไปเร็วขึ้นไปอีก ทำให้แหล่งทรัพยากรเหล่านั้นหมดไปอย่างรวดเร็ว วิธีการเดียวที่เราจะสร้างแหล่งพลังงานในอนาคต จะไม่ได้มาจากการใช้ทรัพยากร แต่มาจากองค์ความรู้ ถ้าคุณมองไปยังอนาคต 50 ปีข้างหน้า หนทางที่เราจะผลิตพลังงานน่าจะมาจาก สิ่งใดสิ่งหนึ่งในสามสิ่ง ร่วมกับพลังงานลม กับพลังงานอื่นๆอีกบางตัว แต่สิ่งเหล่านี้จะเป็นแรงขับเคลื่อนพลังงานพื้นฐาน
Solar can do it, and we certainly have to develop solar. But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar the base load energy supply for the world. Fission. Our government is going to put in six new nuclear power stations. They're going to put in six new nuclear power stations, and probably more after that. China is building nuclear power stations. Everybody is. Because they know that that is one sure way to do carbon-free energy.
พลังงานแสงอาทิตย์ขับเคลื่อนได้แน่ และแน่นอนว่าเราต้องพัฒนาอีกมาก เราต้องศึกษาหาความรู้อีกเยอะ เพื่อที่จะพัฒนาพลังงานจากแสงอาทิตย์ ให้มาเป็นแหล่งพลังงานพื้นฐานของโลก นิวเคลียร์ฟีสชั่น รัฐบาลของเรากำลังจะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่อีก 6 แห่ง ใช่ครับ เราจะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่อีก 6 แห่ง และมีแนวโน้มจะสร้างเพิ่มอีก จีน กำลังสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เช่นกัน ทุกๆ ประเทศสร้างหมด เพราะพวกเขารู้ว่ามันเป็นทางเลือกหนึ่งที่มั่นใจได้ว่า ไม่เพิ่มคาร์บอนให้ชั้นบรรยากาศ
But if you wanted to know what the perfect energy source is, the perfect energy source is one that doesn't take up much space, has a virtually inexhaustible supply, is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere, doesn't leave any long-lived radioactive waste: it's fusion. But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases. Fusion is very hard to do. We've been trying for 50 years.
แต่ถ้าคุณอยากรู้ยิ่งไปกว่านี้ว่า แหล่งพลังงานสมบูรณ์แบบคืออะไร แหล่งพลังงานสมบูรณ์แบบคือ แบบที่ ไม่กินเนื้อที่มาก และจะไม่มีวันหมด ก็ว่าได้ ปลอดภัยและไม่ปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศ ไม่หลงเหลือขยะกัมมันตรังสีทิ้งไว้ มันคือ ฟิวชั่น แต่ก็ยังมีปมปัญหาอยู่ ในกรณีแบบนี้มักมีปมปัญหาเสมอครับ ฟิวชั่น นั้นทำยากจริงๆ เราพยายามกันมามากกว่า 50 ปีแล้ว
Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics. And sorry about that, but this is what turns me on. (Laughter) I was a strange child. Nuclear energy comes for a simple reason. The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table. It's a medium-sized nucleus. And you want to go towards iron if you want to get energy. So, uranium, which is very big, wants to split. But small atoms want to join together, small nuclei want to join together to make bigger ones to go towards iron.
โอเค อะไรคือฟิวชั่น? ตอนนี้กำลังเข้าสู่ ฟิสิกส์นิวเคลียร์แล้วนะครับ ขอโทษด้วยคับ แต่ส่วนนี้แหละที่ผมชอบ (เสียงหัวเราะ) ผมเป็นเด็กประหลาดน่ะ พลังงานนิวเคลียร์เกิดขึ้นมาจากหลักการง่ายๆ เหล็กคือธาตุที่มีนิวเคลียสที่เสถียรที่สุด อยู่กึ่งกลางตารางธาตุ เป็นนิวเคลียสขนาดกลางๆ กำลังพอดี ถ้าเราอยากได้พลังงาน ก็ต้องมามองที่เหล็กนี่แหละครับ ดังนั้น ธาตุยูเรเนียมซึ่งมีนิวเคลียสขนาดใหญ่ ก็อยากที่จะแบ่งตัว แต่ธาตุที่มีอะตอมขนาดเล็กก็อยากจะรวมตัวกัน นิวเคลียสขนาดเล็กอยากจะมาอยู่ร่วมกันครับ เพื่อสร้างนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเข้าใกล้ธาตุเหล็ก
And you can get energy out this way. And indeed that's exactly what stars do. In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium and then helium together to make carbon, to make oxygen, all the things that you're made of are made in the middle of stars. But it's a hard process to do because, as you know, the middle of a star is quite hot, almost by definition. And there is one reaction that's probably the easiest fusion reaction to do. It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen: deuterium, which is heavy hydrogen, which you can get from seawater, and tritium which is super-heavy hydrogen.
แล้วเราก็จะได้พลังงานออกมา มันเป็นปฎิกิริยาแบบเดียวกันเลยครับกับที่เกิดขึ้นบนดวงดาว ในใจกลางของดวงดาว ไฮโดรเจนจะหลอมรวมตัวกันเป็นฮีเลียม และฮีเลียมก็หลอมรวมตัวกันเป็นคาร์บอน เป็นออกซิเจน องค์ประกอบพื้นฐานของทุกสิ่งทุกอย่าง ถูกสร้างขึ้นมาในใจกลางของดวงดาว แต่มันเป็นกระบวนการที่ยากที่จะทำขึ้น อย่างที่คุณรู้ เพราะใจกลางของดวงดาวมันร้อนมาก เกือบจะจากการนิยามไว้ก็ว่าได้ มีปฎิกิริยาเดียว ที่น่าจะทำได้ง่ายที่สุด คือการรวมตัวกันของไอโซโทปไฮโดรเจน หมายถึงไฮโดรเจน 2 ชนิด ดิวทิเรียม หรือที่เรียกว่าเฮฟวี่ไฮโดรเจน ซึ่งเราหาได้ทั่วไปจากน้ำทะเล และ ทริเทียม หรือที่เรียกว่าซุปเปอร์เฮฟวี่ไฮโดรเจน
These two nuclei, when they're far apart, are charged. And you push them together and they repel. But when you get them close enough, something called the strong force starts to act and pulls them together. So, most of the time they repel. You get them closer and closer and closer and then at some point the strong force grips them together. For a moment they become helium 5, because they've got five particles inside them.
นิวเคลียสทั้ง 2 แบบนี้ เมื่ออยู่ห่างกัน จะมีค่าทางประจุไฟฟ้า ซึ่งถ้าเราพยายามดึงมันเข้ามาใกล้กัน มันจะผลักกัน แต่ถ้าดึงมันจนใกล้มากพอ พลังทางนิวเคลียร์จะเริ่มทำปฎิกิริยา ดึงมันไว้เข้าด้วยกัน สรุปคือ มันจะผลักกันเป็นส่วนใหญ่ แต่เมื่อเราดึงมันเข้ามาใกล้ ใกล้ ใกล้มากพอถึงจุดหนึ่ง พลังทางนิวเคลียร์จะยึดมันไว้ด้วยกัน จนมันกลายเป็นฮีเลียม5 เพราะมันมีอนุภาค 5 ตัวภายใน
So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together makes helium 5. Helium splits out, and a neutron comes out and lots of energy comes out. If you can get something to about 150 million degrees, things will be rattling around so fast that every time they collide in just the right configuration, this will happen, and it will release energy. And that energy is what powers fusion. And it's this reaction that we want to do.
ซึ่งมาจากการรวมของดิวทิเรียมและทริเทียมนั่นเอง เมื่อเป็นฮีเลียม5 ฮีเลียมจะแบ่งตัวแล้วปล่อยนิวตรอนออกมา และปลดปล่อยพลังงานมหาศาล ถ้าเราสามารถทำให้อะไรสักอย่างมีความร้อนถึง 150 ล้านองศา ปฎิกิริยานี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในทุกๆส่วน หมายถึงทุกๆ ครั้งที่มันชนกัน ด้วยองค์ประกอบที่เหมาะสม ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น และจะปลดปล่อยพลังงาน พลังงานที่เกิดขึ้นนี่แหละจะเป็นเชื้อเพลิงให้เกิด ฟิวชั่น ปฎิกิริยานี้แหละที่เราอยากจะทำขึ้นมา
There is one trickiness about this reaction. Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees, but there is a trickiness about the reaction yet. It's pretty hot. The trickiness about the reaction is that tritium doesn't exist in nature. You have to make it from something else. And you make if from lithium. That reaction at the bottom, that's lithium 6, plus a neutron, will give you more helium, plus tritium. And that's the way you make your tritium. But fortunately, if you can do this fusion reaction, you've got a neutron, so you can make that happen.
ความยากของปฎิกิริยานี้ คือคุณจะต้องทำให้อุณหภูมิสูงถึง 150 ล้านองศา แต่ความยากของปฎิกิริยาก็ไม่เท่ากับว่า มันร้อนมากทีเดียว ความยากของการเกิดปฎิกิริยาอีกอย่างคือ ทริเทียม ไม่ได้มีอยู่ในธรรมชาติ เราจะต้องสร้างมันขึ้น สร้างจากลิเทียม โดยหลักการที่ว่า ลิเธียม6 เมื่อรวมกับนิวตรอน จะให้ผลลัพธ์เป็นฮีเลียม กับทริเทียม นี่คือวิธีการที่เราสร้างทริเทียม ถ้าโชคดี คุณสามารถสร้างปฎิกิริยาฟิวชั่นได้ คุณจะได้นิวตรอนออกมา เพื่อยืนยันว่าคุณทำสำเร็จ
Now, why the hell would we bother to do this? This is basically why we would bother to do it. If you just plot how much fuel we've got left, in units of present world consumption. And as you go across there you see a few tens of years of oil -- the blue line, by the way, is the lowest estimate of existing resources. And the yellow line is the most optimistic estimate.
ตอนนี้ คำถามก็คือพวกเราพยายามทำอะไรพวกนี้ไปทำไม และต่อไปนี้คือเหตุผลว่าเราพยายามไปทำไมกันครับ ถ้าคุณคำนวณปริมาณเชื้อเพลิง ที่ยังเหลือตามอัตราที่เรา ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คุณจะพบความจริงที่ว่า น้ำมันคงเหลือให้เราใช้งานได้อีกไม่กี่สิบปี -- แท่งสีฟ้านั่น คือการประมาณค่าต่ำสุดจากทรัพยากรที่เรามีอยู่ แท่งสีเหลืองคือแบบมองโลกในแง่ดีขึ้นมาหน่อย
And as you go across there you will see that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years of fossil fuels left. And god knows we don't really want to burn all of it, because it will make an awful lot of carbon in the air. And then we get to uranium. And with current reactor technology we really don't have very much uranium. And we will have to extract uranium from sea water, which is the yellow line, to make conventional nuclear power stations actually do very much for us. This is a bit shocking, because in fact our government is relying on that for us to meet Kyoto, and do all those kind of things.
และอย่างที่คุณเห็น เรามีเวลาเหลือไม่กี่สิบปี อาจจะแค่สัก 100 ปี ก่อนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลจะหมดไป และเราก็คงไม่อยากที่จะเผาผลาญมันจนหมดไป เพราะทำให้อากาศของเราเต็มไปด้วยคาร์บอน ถ้าเป็นยูเรเนียม ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน จริงๆแล้ว เรามียูเรเนียมอยู่ไม่มากนัก และเราก็จะต้องสะกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล ซึ่งก็คือเส้นสีเหลือง เพื่อที่จะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบธรรมดา ที่ให้ประโยชน์กับเราอย่างมาก น่าตกใจเล็กน้อย เพราะอันที่จริง รัฐบาลของเราพึ่งพาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ก็เพื่อจะได้ทำตามข้อตกลงตามพิธีสารเกียวโตได้ และทำทุกสิ่งทุกอย่างเหล่านั้น
To go any further you would have to have breeder technology. And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous. The big thing, on the right, is the lithium we have in the world. And lithium is in sea water. That's the yellow line. And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water. Everybody can get it. That's why we want to do fusion. Is it cost-competitive? We make estimates of what we think it would cost to actually make a fusion power plant. And we get within about the same price as current electricity.
และต่อไปอีก เราคงต้องใช้เทคโนโลยีปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตเชื้อเพลิง และเทคโนโลยีปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตเชื้อเพลิงเป็นแบบแรงสูงและอันตรายเอาเรื่อง สิ่งสำคัญ ที่อยู่ด้านขวามือตรงนั้น ก็คือ ปริมาณลิเทียมที่มีอยู่ในโลก ลิเธียมอยู่ในน้ำทะเล ตามแท่งสีเหลืองนั่น เราจะมีพลังงานฟิวชั่นจากน้ำทะเลไปอีกถึง 30 ล้านปี ทุกๆ คนสามารถใช้มันได้ นี่แหละเหตุผลที่เราต้องใช้ฟิวชั่น แล้วมันคุ้มทุนมั้ย? หากเราประเมินต้นทุน ในการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่น เราจะพบว่า ใช้ต้นทุนพอๆ กับ โรงไฟฟ้าแบบอื่นๆ ในปัจจุบัน
So, how would we make it? We have to hold something at 150 million degrees. And, in fact, we've done this. We hold it with a magnetic field. And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape, right in the middle is 150 million degrees. It boils away in the middle at 150 million degrees. And in fact we can make fusion happen. And just down the road, this is JET. It's the only machine in the world that's actually done fusion.
แล้วเราจะสร้างมันได้อย่างไร? เราจะต้องสร้างสิ่งที่สามารถทนทานต่ออุณหภูมิ 150 ล้านองศา และที่จริง เราสามารถทำได้แล้ว เราเก็บรักษามันในสนามแม่เหล็ก ข้างในวงรอบสนามแม่เหล็กรูปทรงโดนัท ตรงแกนกลาง มีอุณหูภูมิ 150 ล้านองศา มันเดือดกลายเป็นไอที่อุณหภูมิ 150 ล้านองศา และอันที่จริง เราก็ทำปฎิกิริยาฟิวชั่นได้แล้ว และอยู่ถัดๆไปจากที่นี่เองครับ นั่นคือ เจ็ต (JET: Joint European Torus) เตาปฎิกรณ์หนึ่งเดียวในโลกที่ทำฟิวชั่นสำเร็จ
When people say fusion is 30 years away, and always will be, I say, "Yeah, but we've actually done it." Right? We can do fusion. In the center of this device we made 16 megawatts of fusion power in 1997. And in 2013 we're going to fire it up again and break all those records. But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen. We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor. Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth. This is the device we're building now.
เมื่อคนบอกว่าฟิวชั่น ยังคงต้องใช้เวลาอีก 30 ปีและจะเป็นเช่นนั้นเสมอไป ผมตอบ "ก็ใช่ แต่เราสามารถทำได้จริง" ไม่ใช่เหรอ? เราสามารถทำปฎิกิริยาฟิวชั่นได้ ตรงแกนกลางของอุปกรณ์ชุดนี้ เราสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นที่ 16 เมกะวัตต์ได้ในปี ค.ศ. 1997 และในปี ค.ศ. 2013 เรากำลังจะทำอีกครั้ง ซึ่งจะทำลายทุกสถิติ แต่มันยังไม่ใช่พลังงานไฟฟ้าจากฟิวชั่นที่แท้จริง นี่แค่ทำให้เกิดปฎิกิริยาฟิวชั่น เรายังต้องใส่มันลงไปในเตาปฎิกรณ์ฟิวชั่น เพราะเราต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าจากฟิวชั่นซึ่งจะใช้ไปได้อีกนานถึง 30 ล้านปี เตาปฎิกรณ์ที่เราสร้างในปัจจุบัน
It gets very expensive to do this research. It turns out you can't do fusion on a table top despite all that cold fusion nonsense. Right? You can't. You have to do it in a very big device. More than half the world's population is involved in building this device in southern France, which is a nice place to put an experiment. Seven nations are involved in building this. It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power. But that's not electricity yet. We have to get to this. We have to get to a power plant. We have to start putting electricity on the grid in this very complex technology. And I'd really like it to happen a lot faster than it is. But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.
การทำวิจัยด้านนี้ใช้ต้นทุนสูงมากครับ มันชัดเจนว่า คุณไม่สามารถทำฟิวชั่นได้บนโต๊ะธรรมดาๆได้ แม้ว่าจะมีข่าวลวงว่าสามารถทำฟิวชั่นแบบเย็นได้ แต่มันไม่ใช่ความจริงหรอก คุณต้องสร้างเครื่องที่ใหญ่ ประชากรกว่าครึ่งโลกเกี่ยวข้องกับการสร้างเตาปฎิกรณ์เครื่องนี้ ในฝรั่งเศสตอนใต้ เป็นที่ที่เหมาะสมสำหรับการสร้างและทดลอง 7 ประเทศเกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องนี่ ใช้เงินถึง 1 หมื่นล้านดอลลาร์ และเราจะสร้างพลังงานฟิวชั่นได้ 500 เมกะวัตต์ แต่มันยังไม่ได้ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า เราจะต้องสร้างมันต่อ เราจะต้องสร้างโรงไฟฟ้า เพื่อที่จะเริ่มจ่ายพลังงานไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ ด้วยเทคโนโลยีที่มีความซับซ้อนนี่ แต่ผมก็อยากให้มันเกิดขึ้นเร็วกว่าที่เป็นอยู่ ปัจจุบัน เราประมาณกันว่า น่าจะสำเร็จและเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 2030
I wish this were different. We really need it now. We're going to have a problem with power in the next five years in this country. So 2030 looks like an infinity away. But we can't abandon it now; we have to push forward, get fusion to happen. I wish we had more money, I wish we had more resources. But this is what we're aiming at, sometime in the 2030s -- real electric power from fusion. Thank you very much. (Applause)
ผมอยากให้มันเปลี่ยนไป เราต้องการมันตอนนี้ เรากำลังมีปัญหาวิกฤตพลังงาน ในประเทศนี้ ในอีก 5 ปีข้างหน้า ปี ค.ศ. 2030 ดูจะห่างไกลเหลือเกิน เราจะต้องไม่ละเลยมัน เราต้องผลักดันมัน ทำให้ฟิวชั่นเกิดขึ้น ผมอยากให้เรามีเงินมากกว่านี้ มีทรัพยากรมากกว่านี้ และนี่จะเป็นเป้าหมายของเรา ไม่เกินช่วงทศวรรษ 2030 ครับ พลังงานไฟฟ้าจากฟิวชั่นจะเกิดขึ้นจริง ขอบคุณมากครับ (เสียงปรบมือ)