โดยเฉลี่ยแล้ว สายฟ้าเพียงลูกเดียวสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 300 ล้านโวลต์ และกระแสไฟฟ้า 30,000 แอมป์ สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม – สถานการณ์ประเภทใดที่ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สามารถผลิตพลังงานเทียบเท่ากับสายฟ้า 800 ลูก ไม่ใช่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คุณสามารถเดินไปหยิบกระป๋องน้ำมันเบนซิน หรือเครื่องที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานในครัวเรือนในกรณีที่ไฟฟ้าดับ หรือแม้แต่บางสิ่งบางอย่างที่จำเป็นในการจัดหาพลังงานสำหรับอุตสาหกรรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไปไกลกว่านั้นและเข้าสู่ขอบเขตของการประยุกต์ใช้นิวเคลียร์ฟิวชัน
นิวเคลียร์ฟิวชันมักถูกกล่าวถึงว่าเป็นพลังแห่งอนาคต โดยพื้นฐานแล้ว นิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเป็นพื้นที่ที่เพิ่งพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญเมื่อเร็วๆ นี้ เป็นกระบวนการเดียวกับที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์ เครื่องกำเนิดมาร์กซ์ที่จับคู่ความต้านทานของไททัน (IMG) เป็นระบบพลังงานพัลส์ระดับการวิจัยระดับทดลองที่ออกแบบมาเพื่อกระตุ้นการปล่อยประจุไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูงเป็นพิเศษ นี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีคู่หูที่ช่วยทำให้ความฝันของนิวเคลียร์ฟิวชันเป็นจริง
ดังที่เราจะเรียนรู้ในภายหลัง มันขึ้นอยู่กับ Marx Generator ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีอายุมากกว่าร้อยปี การใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่ การวิจัยฟิวชั่น การทดสอบวัสดุขั้นสูง และแม้แต่การวิจัยความมั่นคงของชาติ เป็นผลงานวิศวกรรมไฟฟ้าที่ล้ำสมัยซึ่งทำงานที่ขีดจำกัดสูงสุดของขีดความสามารถของระบบไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดมาร์กซ์ที่จับคู่อิมพีแดนซ์คืออะไร?
เริ่มจากข้อเท็จจริงที่น่าตกใจกันก่อน: ในช่วงเวลา 100 นาโนวินาที เครื่องกำเนิดไททันใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่านิวยอร์ก ดูไบ โตเกียว และเซี่ยงไฮ้รวมกัน เพียงเสี้ยววินาที สัตว์ร้ายตัวนี้ใช้พลังงานมากกว่าสี่เมืองที่หิวโหยพลังงานมากที่สุดในโลก นี่เป็นวิศวกรรมขั้นสุดยอดจริงๆ แต่ IMG คืออะไร แม้ว่าเออร์วิน มาร์กซ์อาจจะไม่โด่งดังเท่ากับนักประดิษฐ์ผู้มีอิทธิพลเช่นนิโคลา เทสลา แต่เขาก็ได้คิดค้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามชื่อของเขา เขาได้พัฒนาเครื่องกำเนิดมาร์กซ์เครื่องแรกในปี พ.ศ. 2467 หลักการเบื้องหลังแนวคิดนี้ง่ายมาก แรงดันไฟฟ้าต่ำใช้ในการชาร์จประจุของตัวเก็บประจุ ซึ่งจะปล่อยพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้เป็นอนุกรมเพื่อสร้างพัลส์ไฟฟ้าแรงสูง โดยพื้นฐานแล้วมีหลักการเดียวกับการเป่าลูกโป่งและปล่อยอากาศออกทั้งหมดในคราวเดียว
IMG ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งพลังงาน ตามชื่อที่แนะนำ IMG จะจับคู่อิมพีแดนซ์เอาต์พุตกับอิมพีแดนซ์โหลด แนวทางนี้มีข้อดีมากกว่าเครื่องกำเนิดมาร์กซ์ “แบบดั้งเดิม” หลายประการ เริ่มต้นด้วยสถาปัตยกรรม IMG ลดความจำเป็นในการใช้ฮาร์ดแวร์บีบอัดพัลส์เพิ่มเติม สิ่งนี้ไม่เพียงทำให้การออกแบบง่ายขึ้น แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย (ซึ่งก็เช่นกัน เมื่อพิจารณาความต้องการพลังงานคือ 100 นาโนวินาที) นอกจากนี้ คุณสมบัติ “การจับคู่อิมพีแดนซ์” ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังช่วยให้แน่ใจว่าพลังงานที่เก็บไว้จะไปถึงเป้าหมายมากขึ้น ในความเป็นจริง การจับคู่อิมพีแดนซ์ที่เหมาะสมช่วยให้ประสิทธิภาพการส่งพลังงานสูงถึง 90% ทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Marx ทั่วไปมาก
การให้อำนาจแก่เรือไททานิค
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Titan ผลิตโดย Fuse Energy Technologies ในรัฐเดลาแวร์ บริษัทกล่าวว่าภารกิจของบริษัทคือการเร่งการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานฟิวชัน และสร้างความมั่นใจว่าอเมริกาและพันธมิตรยังคงมีความเกี่ยวข้องในสาขานี้ ไทเทเนียมเป็นส่วนสำคัญของแผนงานนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Fuse Energy ตั้งใจที่จะเชื่อมต่อโมดูล Titan สิบหกตัวแบบขนานเพื่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกที่เรียกว่า “Z-Star” บริษัทเรียกโรงงานแห่งนี้ว่า “Next Generation Pulse Power Facility (NGPP)” และหวังว่าจะขยายฐานลูกค้าเชิงพาณิชย์และภาครัฐ
แม้ว่าผลการทดลองจะอธิบายถึงเวอร์ชันหกขั้นตอนที่ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุด 330 GW แต่ไททันทั้ง 14 ขั้นตอนคาดว่าจะได้รับกำลังไฟฟ้าเอาต์พุตเทราวัตต์ เพื่อให้บริบทเกี่ยวกับกำลังการผลิตที่แท้จริง เป็นที่น่าสังเกตว่า ณ เดือนเมษายน 2024 กำลังการผลิตลมรวมของสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 150.1 กิกะวัตต์ และกังหันลมติดตั้งที่ใหญ่ที่สุดผลิตได้เพียง 15 เมกะวัตต์ แม้ว่าแนวคิดพื้นฐานของ Marx Generator จะค่อนข้างเรียบง่าย แต่ Titan IMG ก็ไม่ซับซ้อนเลย ไททันมีน้ำหนัก 22 ตันประกอบด้วยชิ้นส่วนมากกว่า 40,000 ชิ้น ใช้น้ำมัน 5,283 แกลลอน (20,000 ลิตร) และหมุนเวียนน้ำปราศจากไอออน 169 แกลลอน (640 ลิตร) อย่างต่อเนื่อง ผลลัพธ์ของเทคโนโลยีทั้งหมดนี้คืออะไร? เครื่องกำเนิดไฟฟ้าล้ำสมัยที่สามารถส่งพลังงานเทียบเท่ากับสายฟ้ามากกว่า 800 ลูกที่ยิงพร้อมกันในนัดเดียว และเครื่องที่ Fuse หวังว่าจะสนับสนุนการวิจัยพลังงานฟิวชันในอนาคต