নিউক্লিয়ার ফিউশন শক্তি এবং বিজ্ঞান

বাণিজ্যিক পারমাণবিক ফিউশন শক্তি তৈরির জন্য যে বিশাল চ্যালেঞ্জগুলি প্রয়োজন সে সম্পর্কে আমার একটি বিস্তৃত ধারণা রয়েছে। এই কারণেই আমি গলিত লবণ পারমাণবিক বিভাজন সম্পর্কে আরও আশাবাদী। আমি দুটি ভিডিওতে এটি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করেছি। যাইহোক, এটি একটি জটিল বিষয়। আমি এখানে যতটা সম্ভব পরিষ্কার এবং সংক্ষিপ্তভাবে এটি বলার চেষ্টা করব।

বাণিজ্যিক পারমাণবিক ফিউশনে কত দূরে?

আমি বিশ্বাস করি প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এখনও প্রয়োজন। পারমাণবিক সংমিশ্রণে সাম্প্রতিক দশকের কাজ টোকোমাক প্রকল্পগুলির দ্বারা প্রাধান্য পেয়েছে (আইটিইআর, জেইটি এবং একটি দক্ষিণ কোরিয়ার টোকোমাক এবং একটি চীনা টোকোমাক)৷ টোকোমাক একটি ডোনাট আকৃতির চৌম্বক ক্ষেত্রে পারমাণবিক ফিউশন প্লাজমা ধরে রাখে। কয়েক সেকেন্ডের জন্য ফিউশন তৈরির প্রচেষ্টা তৈরি করতে প্রকল্পগুলির জন্য কয়েক বছর সময় লাগে এবং ফিউশনটি প্রকৃত নেট শক্তি থেকে প্রায় 1000X গুণ দূরে।

শক্তি উৎপন্ন করার জন্য পারমাণবিক ফিউশন বিকাশের চেষ্টা করার অনেক উপায় রয়েছে। একটি একক মান শুরু একটি ফিউশন পরীক্ষা নেট পাওয়ারের কতটা কাছাকাছি তা আমাদের বলতে: ফিউশন ট্রিপল পণ্য। ট্রিপল প্রোডাক্ট হল ফিউশন প্লাজমার তিনটি গুণের গুণফল:

n প্লাজমাতে আয়নের ঘনত্ব (আয়ন/ঘন মিটার)
T এই আয়নগুলির তাপমাত্রা (keV2)
τE শক্তি সীমাবদ্ধতার সময় (সেকেন্ড)

সর্বনিম্ন (ওরফে সর্বাধিক অর্জনযোগ্য) ট্রিপল প্রোডাক্ট থ্রেশহোল্ডের সাথে ফিউশন বিক্রিয়া হল ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম (DT), হাইড্রোজেনের দুটি আইসোটোপের ফিউশন। DT ফুয়েলে চলমান একটি ফিউশন পাওয়ার প্লান্টে প্রায় 5×10^21 m-3 keV s বা তার বেশি ট্রিপল পণ্য থাকবে। সেখানে একটি বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য অন্যান্য অনেক প্রয়োজনীয়তা কিন্তু ট্রিপল পণ্য একটি সর্বনিম্ন প্রযুক্তিগত মাইলফলক.

ট্রিপল প্রোডাক্টের একটি চমৎকার বৈশিষ্ট্য হল যে এটি ফিউশন প্লাজমা তৈরি করতে ব্যবহৃত নির্দিষ্ট স্কিমের থেকে স্বাধীন তাই এটি ফিউশনের বিভিন্ন ধরণের পন্থা জুড়ে কর্মক্ষমতা তুলনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি ম্যাগনেটিক কনফাইনমেন্ট স্কিম (টোকামাকস, স্টেলারেটর), ইনর্শিয়াল কনফাইনমেন্ট স্কিম (লেজার ফিউশন), এবং ম্যাগনেটো-ইনর্শিয়াল স্কিম (ম্যাগএলআইএফ, এফআরসিগুলির সংকোচন) এর একটি অর্থপূর্ণ পরিমাণ।

নিউএনার্জি টাইমস-এর স্টিভেন ক্রিভিট একটি 26 পৃষ্ঠার পিডিএফ এবং আরও অনেক নিবন্ধ প্রকাশ করেছেন যা বহু-বিলিয়ন টোকোমাক প্রকল্প ITER-এর দ্বারা ভুল উপস্থাপনা বর্ণনা করে৷

মাল্টি-বিলিয়ন জেইটি (জয়েন্ট ইউরোপিয়ান টরাস) চুল্লি পরীক্ষা কয়েক দশক ধরে পরিচালিত হয়েছে। আমি মনে করি এটি প্রায় 100 মিলিয়ন ইউরো প্রতি বছর বা তার তহবিলের জন্য তার বেশি ছিল। 2019 সালের মার্চ মাসে, যুক্তরাজ্য সরকার এবং ইউরোপীয় কমিশন JET-এর জন্য একটি চুক্তি সম্প্রসারণে স্বাক্ষর করে। এটি ব্রেক্সিট পরিস্থিতি নির্বিশেষে 2024 সালের শেষ পর্যন্ত জেইটি অপারেশনের গ্যারান্টি দেয়। 2020 সালের ডিসেম্বরে, ITER-তে অবদানের অংশ হিসাবে ট্রিটিয়াম ব্যবহার করে একটি JET আপগ্রেড শুরু হয়। 21 ডিসেম্বর 2021-এ, জেইটি পাঁচ সেকেন্ডের পালসের সময় ফিউশন বজায় রাখার সময় ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম জ্বালানি ব্যবহার করে 59 মেগাজুল উত্পাদন করেছিল, 21.7 সালে সেট করা Q = 0.33 এর সাথে তার আগের 1997 মেগাজুলের রেকর্ডকে পরাজিত করেছিল। স্টিভেন ক্রিভিট উল্লেখ করেছেন যে এটিতে আমার প্রায় 700 টন লেগেছিল পাঁচ সেকেন্ডে 59 মেগাজুল বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। Q = 0.33 হল এর 33% রক্তরসের মধ্যে এবং বাইরে শক্তি. 700 মেগাওয়াট পাঁচ সেকেন্ডের জন্য এটি পাওয়ার জন্য প্লাজমা থেকে 3.5 মেগাজুল বের করতে প্রায় 59 বিলিয়ন জুল হবে। প্রাচীরের শক্তি প্রায় 60 গুণ কম এবং তারপরে প্লাজমা থেকে বেরিয়ে আসা শক্তিকে আবার বিদ্যুতে রূপান্তর করতে হবে। এটি এলপিপি ফিউশন থেকে আরও সৎ পরিসংখ্যানে যায়। ফিউশন পাওয়ার পরীক্ষাগুলি মোট বিদ্যুতের শতকরা এক হাজার ভাগের এক ভাগে আছে বনাম বিদ্যুতের মধ্যে।

পৃথিবীতে মাত্র 25 টন ট্রিটিয়াম আছে। এটা স্বাভাবিকভাবে ঘটে না। একটি DT (ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম) ফিউশন রিঅ্যাক্টর যা একটি গিগাওয়াট তৈরি করে প্রতি বছর প্রায় 150 টন ট্রিটিয়ামের প্রয়োজন হবে। ট্রিটিয়াম বর্তমানে ভারী জলের CANDU (কানাডিয়ান) তৈরি নিউক্লিয়ার ফিশন রিঅ্যাক্টরে উত্পাদিত হয়।

ডিটি ফিউশন চুল্লির পরিকল্পনাগুলিকে প্রচুর ট্রিটিয়ামের প্রজনন মোকাবেলা করতে হবে। এর অর্থ হল লিথিয়ামকে ট্রিটিয়ামে দক্ষতার সাথে রূপান্তর করতে প্রচুর সস্তা নিউট্রন তৈরি করা। এটি বলার মতো যে প্রচুর পরিমাণে প্লুটোনিয়াম তৈরি করার জন্য আমাদের একটি পারমাণবিক বিভাজন পরিকল্পনা থাকবে। প্লুটোনিয়াম প্রকৃতিতে ঘটে না তবে আপনি নিউট্রনের সাথে ইউরেনিয়াম 238 বিক্রিয়া করে এটি তৈরি করতে পারেন। ইউরেনিয়াম 238 হল 94% যাকে মানুষ পারমাণবিক বর্জ্য বলে। ইউরেনিয়াম 238 প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত ইউরেনিয়ামের প্রায় 99.3% এবং বর্তমান তাজা পারমাণবিক জ্বালানী রডগুলির 97%।

যে দেশ প্রচুর ট্রিটিয়াম প্রজনন করতে অনেক সস্তা নিউট্রন তৈরি করতে পারে তার মানে সেই দেশটি প্রচুর প্লুটোনিয়ামও প্রজনন করতে পারে। যে কোন দেশ প্রচুর প্লুটোনিয়ামের বংশবৃদ্ধি করতে পারে তারা প্রচুর পারমাণবিক ফিশন বোমা তৈরি করতে পারে।

আমি আসলে এটির সাথে তুলনামূলকভাবে ঠিক আছি কারণ আমি মনে করি পারমাণবিক ফিশন বোমাগুলি পুরানো হয়ে যাবে। বিশ্ব মহাকাশ এবং শক্তিতে অনেক উন্নত প্রযুক্তিতে অগ্রসর হবে তখন ফিশন বোমার ধ্বংসাত্মকতা সামরিক কৌশলগত হবে না এবং সামরিকভাবে কম গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠবে। এর অর্থ এই নয় যে বিস্তারকে উৎসাহিত করা উচিত। বোকা না হওয়ার জন্য পদক্ষেপ নেওয়া উচিত, তবে শক্তি এবং মহাকাশ চালনার জন্য পারমাণবিক দক্ষতার সাথে একটি বিশ্ব মানে এমন একটি বিশ্ব যেখানে পারমাণবিক অস্ত্র তুলনামূলকভাবে তুচ্ছ। তারা molotov ককটেল মত হয়ে যাবে।

শক্তির জন্য পারমাণবিক ফিউশন সফলভাবে বিকাশের জন্য ব্যবহৃত শক্তির তুলনায় উত্পন্ন বর্তমান শক্তির এই ক্ষুদ্র স্তরের বাইরে যেতে হবে এবং এটি অর্থনৈতিকভাবে করতে হবে। টোকোমাক প্রকল্পগুলিকে কয়েক সেকেন্ডের পরিবর্তে বছরের পর বছর ধরে প্লাজমা ধরে রাখার সময় এই নেট ইতিবাচক শক্তিটি অন্তর্নিহিতভাবে তৈরি করতে হবে। আমি পারমাণবিক ফিউশন প্রকল্পগুলি পছন্দ করি যা প্লাজমা ধরে না রাখার পরিকল্পনা করে। এই প্রকল্পগুলি স্পন্দিত শক্তি ব্যবহার করে। তারা সংক্ষিপ্তভাবে (সেকেন্ডের ক্ষুদ্র ভগ্নাংশ) ফিউশন পরিস্থিতি তৈরি করে এবং বিপুল পরিমাণ শক্তি পাওয়ার চেষ্টা করে এবং টারবাইন ব্যবহার না করেই শক্তি বের করে দেয়। টারবাইন ব্যবহার করার অর্থ হল নিউক্লিয়ার ফিশন প্ল্যান্টের মতো ফিউশন বজায় রাখা যা এখন কয়লা প্ল্যান্টের মতো কাজ করে। টারবাইনগুলি প্রচুর পরিমাণে স্থায়ী তাপের সাথে কাজ করে। বিশাল ধারণকৃত কয়লা আগুন মনে করুন.

এলপিপি ফিউশন হল একটি ছোট কোম্পানী যা উন্নত পারমাণবিক ফিউশনে যাওয়ার চেষ্টা করছে যার অর্থায়ন মাত্র কয়েক মিলিয়ন ডলার। যাইহোক, পাওয়ার আউটের শতাংশে পাওয়ারের শতাংশ তারা বড় জেইটি (জয়েন্ট ইউরোপিয়ান টরাস) এর খুব কাছাকাছি। এলপিপি ফিউশন, হেলিয়ন এনার্জি, এইচবি 11 ফিউশন, টিএই স্পন্দিত ফিউশনের ফর্মগুলির জন্য যাওয়ার চেষ্টা করছে। এই নিবন্ধে শীর্ষ চিত্র দেখুন. এলপিপি ফিউশন প্ল্যান হাইলাইটগুলি নীচে রয়েছে।

আমি উন্নত ফিউশন প্রতিক্রিয়ার জন্য যাওয়া প্রকল্পগুলিও পছন্দ করি। 1 মিলিয়ন ডিগ্রির পরিবর্তে 100 বিলিয়ন ডিগ্রি।

এখানে আমার নিউক্লিয়ার ফিউশন প্রজেক্ট ট্র্যাকিং স্প্রেডশীট ইমেজ।

এখানে এলপিপি ফিউশন থেকে কিছু স্লাইড রয়েছে।