ดวงอาทิตย์เทียม: แหล่งพลังงานที่ไม่มีที่สิ้นสุด

จีนได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของนิยายวิทยาศาสตร์และกลายเป็นประเทศแรกที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "ไมโครซัน" หรือ "ดวงอาทิตย์เทียม" ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่แทบจะไม่มีวันหมดโดยใช้ปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้จะไม่ใช่ดวงอาทิตย์ดวงที่สองอย่างแท้จริง แต่การทดลองนี้จำลองระบบที่คล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์มาก ซึ่งก็เกิดจากปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์เช่นกัน

การทดลองนี้มีชื่อว่า EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) ซึ่งริเริ่มขึ้นในปี 1996 แม้ว่าจะเริ่มดำเนินการจริงตั้งแต่ปี 2006 เป็นต้นมา แต่โครงการนี้เพิ่งจะใช้งานได้อย่างแท้จริงเมื่อไม่นานมานี้ หลังจากลงทุนและวิจัยทางวิทยาศาสตร์มาหลายปี อุปกรณ์นี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์โทคาแมกแบบตัวนำยิ่งยวดเต็มรูปแบบเครื่องแรกของโลก และเป้าหมายหลักคือการจำลองพารามิเตอร์ทางกายภาพของดวงอาทิตย์และข้อกำหนดทางวิศวกรรมของโครงการ ITER ความสำเร็จนี้ทำให้จีนกลายเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีที่สำคัญในเครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้ 

แบบจำลอง LSSF

ขั้นตอนการทดลองและบันทึกความก้าวหน้า

• 2006–2007: ในระยะแรก พลาสมาคงอยู่ได้เพียง 3 วินาที ด้วยกระแสไฟฟ้า 200 กิโลแอมป์ แต่ต่อมาในเดือนมกราคม พ.ศ. 2550 พลาสมาคงอยู่ได้นานเกือบ 5 วินาที ด้วยกระแสไฟฟ้า 500 กิโลแอมป์
• 2010–2011: นับตั้งแต่ปี 2010 EAST ประสบความสำเร็จในการสร้างพลาสมาที่มีการกักเก็บสูง หรือที่เรียกว่า (H-mode) โดยใช้คลื่นความถี่ต่ำ และตั้งแต่ปี 2011 พวกเขาก็มีความก้าวหน้าอย่างมาก โดยสามารถรักษาระดับอุณหภูมิของพลาสมาไว้ที่ 50 ล้านเคลวินได้นานถึง 30 วินาที 
• 2017–2018: ในเดือนกรกฎาคม 2017 เครื่องโทคาแมคสามารถรักษาสภาวะ H-mode ได้นานกว่า 100 วินาที ซึ่งเป็นสองเท่าของผลลัพธ์จากปี 2011 และในเดือนพฤศจิกายน 2018 ก็สามารถทำได้ในเวลาเดียวกัน แต่มีความแตกต่างตรงที่อุณหภูมิทางอิเล็กตรอนสูงขึ้นเป็นสองเท่า โดยสูงถึง 100 ล้านองศา

ดวงอาทิตย์เทียม: สถิติระดับมิลลิเมตรและรอบสุดท้าย

• 2021: EAST บันทึกอุณหภูมิของพลาสมาได้เกือบ 120 ล้านองศา และคงสภาพพลาสมาไว้ได้นาน 101 วินาที และในเดือนธันวาคมปลายปีเดียวกันนั้น อุณหภูมิของพลาสมาก็พุ่งสูงถึง 1,056 วินาที (มากกว่า 17 นาทีเล็กน้อย) ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญแล้ว
• 2023: ในขั้นตอนนี้ โครงการได้เข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายแล้ว โดยสามารถรักษาพลาสมาไว้ได้เกือบ 10 นาที ซึ่งเป็นเรื่องที่เหลือเชื่อสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายคน 
• 20 มกราคม 2025: จีนสามารถสร้างพลาสมาได้นานเกือบ 20 นาที ซึ่งเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์ของการหลอมรวมนิวเคลียร์ การสร้างดวงอาทิตย์ขนาดเล็กเป็นเวลา 20 นาทีนั้นเพียงพอที่จะสร้างพลังงานได้มหาศาล

นวัตกรรมที่เกิดจากดวงอาทิตย์เทียม

แม้ว่าดวงอาทิตย์เทียมยังไม่ถึงขั้นที่สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง แต่ความสำเร็จในระยะเวลา 20 นาทีนี้ก็มีประโยชน์ในทางปฏิบัติมากมายในด้านพลังงานแล้ว

นอกจากนี้ การทดลองยังทำลายสถิติเรื่องอุณหภูมิ ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิสูงสุดของเตาไมโครเวฟในครัวเรือนถึงประมาณ 70,000 เท่า EAST ยังบันทึกการค้นพบที่สำคัญเกี่ยวกับโหมดการกักเก็บพลังงาน รวมถึงระยะเวลาของพัลส์ อุณหภูมิ และความหนาแน่นของพลาสมา ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้มีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ในอนาคต เช่น ITER และ CFETR 

บริบททางวิทยาศาสตร์ระดับโลก 

แม้ว่า EAST จะเป็นโครงการของจีน แต่ในปัจจุบันทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มทดสอบแบบเปิดสำหรับนักวิทยาศาสตร์ทั้งชาวจีนและนานาชาติทั่วโลก โดยมีส่วนร่วมในโครงการต่างๆ มากมาย เช่น ITER (ตั้งอยู่ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส) ซึ่งจีนก็มีส่วนร่วมในการก่อสร้างและการดำเนินงานเกือบ 10% เช่นกัน

ประวัติการบันทึกและการทดลองต่างๆ ให้ข้อมูลเชิงปฏิบัติที่เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวิศวกรรมฟิวชั่นของจีน ซึ่งจะเป็น "ดวงอาทิตย์เทียม" รุ่นต่อไปของจีน