एक नए भौतिकी अद्यतन के लिए फ्यूजन ऊर्जा की शक्ति को अंततः उजागर किया जा सकता है

अक्षय ऊर्जा की दुनिया में शायद फ्यूजन एनर्जी से ज्यादा महत्वाकांक्षी कोई लक्ष्य नहीं है। इसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को हीलियम बनाने के लिए फ़्यूज़ करना शामिल है – एक प्रक्रिया जो परिणामस्वरूप ऊर्जा की अमान्य मात्रा उत्पन्न करती है। यह एक प्रतिक्रिया है जो सूर्य में हर पल होती है, लेकिन इसे पृथ्वी पर दोहराना एक कठिन और दुर्लभ प्रक्रिया है। हालांकि, अगर हम सफल होते हैं, तो हमारे पास अक्षय बिजली के एक स्वच्छ स्रोत तक पहुंच होगी जो हमारी बढ़ती ऊर्जा जरूरतों को पूरा करती है।

इसके लिए, शोधकर्ता “इग्निशन” नामक एक घटना का पीछा कर रहे हैं, जो तब होता है जब एक संलयन रिएक्टर प्रारंभिक प्रतिक्रिया बनाने के लिए आवश्यकता से अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए कुछ प्रमुख प्रयास चल रहे हैं, जिसमें फ्रांस में अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर (ITER) शामिल है। यह प्रयास हाइड्रोजन ईंधन का उपयोग करके बनाए गए सुपरहिट प्लाज्मा बनाने के लिए टोकामक नामक मशीन में शक्तिशाली चुंबक का उपयोग करता है।

लेकिन यहाँ पकड़ है: सब कुछ गलत होने से पहले आप एक टोकामक में केवल इतना हाइड्रोजन ईंधन डाल सकते हैं।

स्विस प्लाज़्मा सेंटर के एक शोधकर्ता पाओलो रिक्की ने कहा, “टोकामक के अंदर प्लाज्मा बनाने की एक सीमा यह है कि आप इसमें कितनी मात्रा में हाइड्रोजन ईंधन डाल सकते हैं।” उन्होंने एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा. “संलयन के शुरुआती दिनों से, हम जानते हैं कि यदि आप ईंधन के घनत्व को बढ़ाने की कोशिश करते हैं, तो कुछ बिंदु पर हम ‘अशांति’ कहते हैं – आप मूल रूप से पूरी तरह से फंसाने को खो देते हैं, और प्लाज्मा जाता है जहां यह है।”

इस समस्या को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने ब्रेक से पहले टोकामक के अंदर रखे जाने वाले हाइड्रोजन की अधिकतम मात्रा को मापने के लिए विभिन्न समीकरणों की तलाश शुरू कर दी। कानूनों में से एक जो इससे जुड़ा हुआ है और संलयन अनुसंधान की दुनिया में मुख्य आधार बन गया है, जिसे “ग्रीनवाल्ड लिमिट” के रूप में जाना जाता है, जिसमें कहा गया है कि एक टोकामक जिस ईंधन का उपयोग कर सकता है वह सीधे मशीन के त्रिज्या से संबंधित है। ITER के पीछे के शोधकर्ताओं ने भी इस कानून के आधार पर अपने उपकरणों का निर्माण किया।

लेकिन, ग्रीनवल्ड की सीमा भी सही नहीं थी।

“ग्रीनवल्ड सीमा वह है जिसे हम एक ‘प्रायोगिक’ कानून या सीमा कहते हैं, जिसका मूल रूप से मतलब है कि यह पिछले प्रयोगों पर किए गए अवलोकनों के आधार पर एक सामान्य नियम की तरह है,” कैलिफोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के एक प्रयोगात्मक भौतिक विज्ञानी एलेक्स ज़िल्स्ट्रा ने बताया। ई-मेल पर डेली बीस्ट। “ये बहुत उपयोगी हैं, लेकिन हमें उन परिस्थितियों के बाहर लागू करते समय हमेशा सावधान रहने की आवश्यकता है जहां हमारे पास परीक्षणों से डेटा है।”

इसलिए रिची और उनकी टीम ने इस दृढ़ विश्वास को चुनौती दी नया कागज पत्रिका में 6 मई को प्रकाशित शारीरिक समीक्षा पत्र। इसमें, उन्होंने अनुमान लगाया कि ग्रीनवल्ड सीमा वास्तव में लगभग दोगुनी बढ़ सकती है – लगभग दो बार हाइड्रोजन ईंधन की मात्रा जो प्लाज्मा का उत्पादन करने के लिए टोकामक में जाती है। उनके निष्कर्ष डेमो जैसे भविष्य के फ्यूजन रिएक्टरों के लिए आधार तैयार कर सकते हैं – वर्तमान में विकास के तहत आईटीईआर रिएक्टर के उत्तराधिकारी – अंत में इग्निशन तक पहुंचने के लिए।

रिची ने कहा, “यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दर्शाता है कि टोकामक में आप जो तीव्रता प्राप्त कर सकते हैं वह उस शक्ति के साथ बढ़ती है जिसे आपको चलाने की आवश्यकता होती है।” “वास्तव में, डेमो वर्तमान टोकामक्स और आईटीईआर की तुलना में बहुत अधिक शक्ति पर काम करेगा, जिसका अर्थ है कि आप ग्रीनवल्ड के नियम के विपरीत, आउटपुट को कम किए बिना अधिक ईंधन घनत्व जोड़ सकते हैं। और यह बहुत अच्छी खबर है।”

Zylstra को लगता है कि टीम की खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह इस बात पर प्रकाश डालता है कि फ्यूजन रिएक्टरों की भी सीमाएँ क्यों हैं। इसमें यह भी कहा गया है कि आईटीईआर या डेमो जैसे टोकामक डिजाइन “पहले की तुलना में कम प्रतिबंधात्मक” हो सकते हैं। दोगुने ईंधन घनत्व के साथ, यह टोकामक के बिजली उत्पादन में नाटकीय रूप से सुधार कर सकता है – और अंत में हमें प्रज्वलित करने के लिए प्रेरित करता है।

“फ्यूजन एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण समस्या है – दोनों वैज्ञानिक और तकनीकी रूप से बोलते हुए, और संलयन की शक्ति को एक वास्तविकता बनाने के लिए एक समय में कई प्रगति कदम से कदम की आवश्यकता होती है,” ज़िल्स्ट्रा ने कहा। “यदि इस अध्ययन को और अधिक मान्य किया जाता है, विशेष रूप से ITER जैसी मशीनों पर, तो यह निश्चित रूप से चुंबकीय संलयन समुदाय को प्रयोगात्मक सुविधाओं और बिजली उत्पादन के लिए भविष्य के डिजाइनों को डिजाइन और बेहतर बनाने में मदद करेगा।”