পারমাণবিক ফিউশন একটি মাইলফলক আঘাত করেছে ধন্যবাদ ভাল চুল্লি দেয়াল

ইংল্যান্ডের একটি পরীক্ষাগারের বিজ্ঞানীরা একটি নিয়ন্ত্রিত, টেকসই ফিউশন প্রতিক্রিয়ার সময় উত্পাদিত শক্তির পরিমাণের রেকর্ড ভেঙে দিয়েছেন। এর উৎপাদন পাঁচ সেকেন্ডে 59 মেগাজুল শক্তি ইংল্যান্ডে জয়েন্ট ইউরোপিয়ান টরাস (জেইটি) পরীক্ষা হয়েছে কিছু সংবাদ আউটলেট দ্বারা "একটি অগ্রগতি" বলা হয়েছে এবং পদার্থবিদদের মধ্যে বেশ উত্তেজনা সৃষ্টি করেছিল। কিন্তু সম্পর্কে একটি সাধারণ লাইন ফিউশন বিদ্যুৎ উৎপাদন এটা কি এটা "সর্বদা 20 বছর দূরে. "

আমরা একটি পারমাণবিক পদার্থবিদ এবং একটি পারমাণবিক প্রকৌশলী যারা বিদ্যুৎ উৎপাদনের উদ্দেশ্যে নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক ফিউশন কীভাবে তৈরি করা যায় তা অধ্যয়ন করে।

JET ফলাফল ফিউশনের পদার্থবিদ্যা বোঝার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি প্রদর্শন করে। কিন্তু ঠিক যেমন গুরুত্বপূর্ণ, এটি দেখায় যে ফিউশন চুল্লির অভ্যন্তরীণ দেয়াল নির্মাণের জন্য ব্যবহৃত নতুন উপকরণগুলি উদ্দেশ্য হিসাবে কাজ করেছিল। নতুন প্রাচীর নির্মাণ যেভাবে সঞ্চালিত হয়েছে তা হল এই ফলাফলগুলিকে পূর্ববর্তী মাইলফলকগুলি থেকে আলাদা করে এবং চৌম্বকীয় ফিউশনকে উন্নত করে। একটি স্বপ্ন থেকে একটি বাস্তবতার দিকে।

একসাথে কণা মিশ্রন

নিউক্লিয়ার ফিউশন হল দুটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে একটি যৌগিক নিউক্লিয়াসে একত্রিত করা। এই নিউক্লিয়াসটি তখন বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং নতুন পরমাণু এবং কণার আকারে শক্তি প্রকাশ করে যা বিক্রিয়া থেকে দূরে চলে যায়। একটি ফিউশন পাওয়ার প্ল্যান্ট পালিয়ে যাওয়া কণাগুলিকে ক্যাপচার করবে এবং তাদের শক্তি ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করবে।

একটি কয়েক আছে নিরাপদে পৃথিবীতে ফিউশন নিয়ন্ত্রণ করার বিভিন্ন উপায়. আমাদের গবেষণা JET দ্বারা নেওয়া পদ্ধতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে: ব্যবহার করে পরমাণুকে সীমাবদ্ধ করার জন্য শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র যতক্ষণ না তারা তাদের ফিউজ করার জন্য যথেষ্ট উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়।

বর্তমান এবং ভবিষ্যৎ চুল্লির জ্বালানী হল হাইড্রোজেনের দুটি ভিন্ন আইসোটোপ- যার অর্থ তাদের একটি প্রোটন আছে, কিন্তু বিভিন্ন সংখ্যক নিউট্রন-যাকে বলা হয় ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম. সাধারণ হাইড্রোজেনের একটি প্রোটন থাকে এবং এর নিউক্লিয়াসে কোনো নিউট্রন থাকে না। ডিউটেরিয়ামে একটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন রয়েছে যখন ট্রিটিয়ামে একটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন রয়েছে।

একটি ফিউশন প্রতিক্রিয়া সফল হওয়ার জন্য, জ্বালানী পরমাণুগুলিকে প্রথমে এত গরম হতে হবে যে ইলেকট্রনগুলি নিউক্লিয়াস থেকে মুক্ত হয়ে যায়। এটি প্লাজমা তৈরি করে - ধনাত্মক আয়ন এবং ইলেকট্রনের সংগ্রহ। তারপরে আপনাকে সেই প্লাজমা গরম করতে হবে যতক্ষণ না এটি 200 মিলিয়ন ডিগ্রি ফারেনহাইট (100 মিলিয়ন সেলসিয়াস) এর বেশি তাপমাত্রায় পৌঁছায়। এই প্লাজমাটি উচ্চ ঘনত্বে একটি সীমিত স্থানে দীর্ঘ পর্যাপ্ত সময়ের জন্য রাখতে হবে। জ্বালানী পরমাণু একে অপরের সাথে সংঘর্ষ এবং একসাথে ফিউজ করা.

পৃথিবীতে ফিউশন নিয়ন্ত্রণ করতে, গবেষকরা ডোনাট-আকৃতির ডিভাইস তৈরি করেছেন-টোকামাক্স বলা হয় -যা প্লাজমা ধারণ করতে চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে। চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখা ডোনাটের ভিতরের চারপাশে মোড়ানোর মতো কাজ করে ট্রেন ট্র্যাক যা আয়ন এবং ইলেকট্রন অনুসরণ করে. প্লাজমাতে শক্তি প্রবেশ করানো এবং এটিকে গরম করার মাধ্যমে, জ্বালানী কণাগুলিকে এমন উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত করা সম্ভব যে তারা সংঘর্ষে পরস্পরকে লাফানোর পরিবর্তে, জ্বালানী নিউক্লিয়াস একসাথে ফিউজ করে। যখন এটি ঘটে, তারা শক্তি ছেড়ে দেয়, প্রাথমিকভাবে দ্রুত গতিশীল নিউট্রন আকারে.

ফিউশন প্রক্রিয়া চলাকালীন, জ্বালানী কণাগুলি ধীরে ধীরে গরম, ঘন কোর থেকে দূরে সরে যায় এবং অবশেষে ফিউশন জাহাজের ভিতরের প্রাচীরের সাথে সংঘর্ষ হয়। এই সংঘর্ষগুলির কারণে দেয়ালগুলিকে অবনমিত হওয়া রোধ করতে - যা ফলস্বরূপ ফিউশন জ্বালানীকেও দূষিত করে - চুল্লিগুলি তৈরি করা হয় যাতে তারা পথমুখী কণাগুলিকে একটি ভারী সাঁজোয়া চেম্বারের দিকে প্রবাহিত করে যাকে ডাইভারটর বলা হয়। এটি ডাইভার্টেড কণাগুলিকে পাম্প করে এবং টোকামাককে রক্ষা করার জন্য অতিরিক্ত তাপ সরিয়ে দেয়।

দেয়াল গুরুত্বপূর্ণ

অতীতের চুল্লিগুলির একটি প্রধান সীমাবদ্ধতা হল যে ডাইভার্টররা কয়েক সেকেন্ডের বেশি ধ্রুবক কণার বোমাবর্ষণ থেকে বাঁচতে পারে না। ফিউশন পাওয়ারকে বাণিজ্যিকভাবে কাজ করার জন্য, ইঞ্জিনিয়ারদের একটি টোকামাক জাহাজ তৈরি করতে হবে যা ফিউশনের জন্য প্রয়োজনীয় শর্তে বছরের পর বছর ব্যবহারের জন্য বেঁচে থাকবে।

divertor প্রাচীর প্রথম বিবেচনা. যদিও জ্বালানীর কণাগুলি যখন ডাইভার্টরে পৌঁছায় তখন অনেক ঠান্ডা হয়, তবুও তাদের যথেষ্ট শক্তি থাকে ঠক্ঠক পরমাণুগুলি ডাইভার্টরের প্রাচীরের উপাদান থেকে আলগা হয়ে যায় যখন তারা এটির সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়. পূর্বে, জেইটির ডাইভারটরে গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি একটি প্রাচীর ছিল, কিন্তু গ্রাফাইট ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য অনেক বেশি জ্বালানি শোষণ করে এবং আটকে রাখে.

2011 সালের দিকে, JET-এর প্রকৌশলীরা ডাইভারটর এবং অভ্যন্তরীণ জাহাজের দেয়ালকে টাংস্টেনে আপগ্রেড করেন। টুংস্টেনকে আংশিকভাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল কারণ এটিতে যেকোনো ধাতুর সর্বোচ্চ গলনাঙ্ক রয়েছে- একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য যখন ডাইভার্টর প্রায় তাপ লোড অনুভব করতে পারে। স্পেস শাটলের নাকের শঙ্কু থেকে 10 গুণ বেশি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে পুনরায় প্রবেশ করা। টোকামাকের অভ্যন্তরীণ পাত্রের প্রাচীর গ্রাফাইট থেকে বেরিলিয়ামে উন্নীত হয়েছিল। ফিউশন চুল্লির জন্য বেরিলিয়ামের চমৎকার তাপীয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে—এটি গ্রাফাইটের তুলনায় কম জ্বালানি শোষণ করে কিন্তু এখনও উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে.

জেইটি যে শক্তির উৎপাদিত হয়েছিল তা শিরোনাম তৈরি করেছিল, কিন্তু আমরা যুক্তি দিই যে এটি প্রকৃতপক্ষে নতুন প্রাচীর সামগ্রীর ব্যবহার যা পরীক্ষাটিকে সত্যিই চিত্তাকর্ষক করে তোলে কারণ ভবিষ্যতের ডিভাইসগুলির আরও দীর্ঘ সময়ের জন্য উচ্চ শক্তিতে কাজ করার জন্য এই আরও শক্তিশালী দেয়ালের প্রয়োজন হবে। সময়ের পরবর্তী প্রজন্মের ফিউশন রিঅ্যাক্টর কীভাবে তৈরি করা যায় তার ধারণার একটি সফল প্রমাণ হল জেইটি।

পরবর্তী ফিউশন চুল্লী

জেইটি টোকামাক হল সবচেয়ে বড় এবং সবচেয়ে উন্নত চৌম্বকীয় ফিউশন রিঅ্যাক্টর যা বর্তমানে কাজ করছে। কিন্তু পরবর্তী প্রজন্মের চুল্লি ইতিমধ্যেই কাজ করছে, সবচেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে ITER পরীক্ষা, 2027 সালে ক্রিয়াকলাপ শুরু করার জন্য সেট করা হয়েছে। ITER, যা ল্যাটিন হল "পথ" ফ্রান্সে নির্মাণাধীন এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র অন্তর্ভুক্ত একটি আন্তর্জাতিক সংস্থা দ্বারা অর্থায়ন ও পরিচালিত৷

ITER অনেক বস্তুগত অগ্রগতি ব্যবহার করতে যাচ্ছে JET যা টেকসই বলে দেখিয়েছে। কিন্তু কিছু মূল পার্থক্যও আছে। প্রথমত, ITER বিশাল। ফিউশন চেম্বার হল 37 ফুট (11.4 মিটার) লম্বা এবং 63 ফুট (19.4 মিটার) চারপাশে, জেইটির থেকে আট গুণ বড়। উপরন্তু, ITER উৎপাদন করতে সক্ষম সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট ব্যবহার করবে দীর্ঘ সময়ের জন্য শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র জেইটি এর চুম্বকের তুলনায়। এই আপগ্রেডগুলির সাথে, আইটিইআর শক্তির আউটপুট এবং প্রতিক্রিয়া কতক্ষণ চলবে উভয়ের জন্য জেইটি-এর ফিউশন রেকর্ডগুলি ভেঙে দেবে বলে আশা করা হচ্ছে।

আইটিইআর একটি ফিউশন পাওয়ার প্ল্যান্টের ধারণার কেন্দ্রীয় কিছু করবে বলেও প্রত্যাশিত: জ্বালানী গরম করতে যতটা লাগে তার থেকে বেশি শক্তি উৎপাদন করে। মডেলগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে ITER 500 সেকেন্ডের জন্য অবিচ্ছিন্নভাবে প্রায় 400 মেগাওয়াট শক্তি উত্পাদন করবে যখন জ্বালানী গরম করার জন্য শুধুমাত্র 50 মেগাওয়াট শক্তি খরচ করবে। এর অর্থ চুল্লি এটি ব্যবহার করার চেয়ে 10 গুণ বেশি শক্তি উৎপন্ন করেছে— JET-এর উপর একটি বিশাল উন্নতি, যার প্রয়োজন এটি উত্পাদিত তুলনায় প্রায় তিনগুণ বেশি শক্তি জ্বালানী গরম করে তার সাম্প্রতিক জন্য 59 মেগাজুল রেকর্ড.

JET-এর সাম্প্রতিক রেকর্ডে দেখা গেছে যে প্লাজমা পদার্থবিদ্যা এবং পদার্থ বিজ্ঞানে বছরের পর বছর গবেষণার মূল্য পরিশোধ করেছে এবং বিজ্ঞানীদের বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ফিউশন ব্যবহার করার দোরগোড়ায় নিয়ে এসেছে। ITER শিল্প-স্কেল ফিউশন পাওয়ার প্ল্যান্টের লক্ষ্যের দিকে একটি বিশাল লাফ দেবে।

এই নিবন্ধটি থেকে পুনঃপ্রকাশ করা হয় কথোপকথোন ক্রিয়েটিভ কমন্স লাইসেন্সের অধীনে। পর এটা মূল নিবন্ধ.

চিত্র ক্রেডিট: Rwilcox/উইকিমিডিয়া কমন্স

• Coinsmart. ইউরোপের সেরা বিটকয়েন এবং ক্রিপ্টো এক্সচেঞ্জ।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. বিনামূল্যে এক্সেস.
• ক্রিপ্টোহক। Altcoin রাডার। বিনামূল্যে ট্রায়াল.
• সূত্র: https://singularityhub.com/2022/04/10/nuclear-fusion-hit-a-milestone-thanks-to-better-reactor-walls/