शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा संलयन रिएक्टरों के प्लाज्मा में अस्थिरता के आकार को नियंत्रित करने का एक तरीका खोजा गया है। बड़ी अस्थिरता एक रिएक्टर को नुकसान पहुंचा सकती है, जबकि छोटी अस्थिरता प्लाज्मा से अपशिष्ट हीलियम को हटाने के लिए उपयोगी साबित हो सकती है। इसलिए, खोज बड़े पैमाने पर संलयन रिएक्टरों के संचालन के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शन प्रदान कर सकती है।
चुंबकीय रूप से सीमित प्लाज़्मा में हाइड्रोजन नाभिक का संलयन पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा की विशाल मात्रा प्रदान कर सकता है। हालांकि, सुपरहॉट प्लाज्मा को नियंत्रित करना एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है।
डोनट के आकार के टोकामक रिएक्टरों में वर्तमान संलयन प्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, प्लाज्मा मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा सीमित है। यह प्लाज्मा के किनारे और रिएक्टर की दीवारों के बीच तीव्र दबाव प्रवणता उत्पन्न करता है। यदि किनारे पर दबाव प्रवणता बहुत अधिक है, तो यह किनारे के स्थानीयकृत मोड (ईएलएम) नामक अस्थिरता को जन्म दे सकता है। ये कणों और ऊर्जा के फटने का उत्सर्जन करते हैं जो रिएक्टर की दीवारों को गंभीर नुकसान पहुंचा सकते हैं।
इस नवीनतम अध्ययन का नेतृत्व किया था जॉर्ज हैरर वियना के तकनीकी विश्वविद्यालय में। ईएलएम बनाने वाली स्थितियों का अध्ययन करने के लिए, टीम ने जर्मनी में प्लाज्मा भौतिकी के मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट में एएसडीईएक्स अपग्रेड टोकामक में प्रयोग किए।
प्लाज्मा घनत्व को बढ़ावा देना
उन्होंने पाया कि प्लाज्मा घनत्व को बढ़ाकर बड़े ईएलएम से बचा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप छोटे ईएलएम होते हैं जो अधिक बार होते हैं। कम क्षति होने के साथ-साथ, छोटे ईएलएम प्लाज्मा से बेकार हीलियम को हटाने में मदद कर सकते हैं।
जेट का रिकॉर्ड परिणाम और संलयन ऊर्जा की खोज
टीम ने यह भी पाया कि उच्च प्लाज्मा घनत्व पर, प्लाज्मा को सीमित करने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की टोपोलॉजी को समायोजित करके ईएलएम के उद्भव को नियंत्रित किया जा सकता है। एक टोकामक में, ये क्षेत्र रेखाएं प्लाज्मा के चारों ओर सहायक रूप से हवा करती हैं, जिसका अर्थ है कि वे दबाव प्रवणताओं के सापेक्ष दिशा में वैकल्पिक रूप से बल प्रदान करती हैं। प्लाज्मा के कुछ क्षेत्रों में, बल अस्थिरता के विरुद्ध काम करते हैं जबकि अन्य क्षेत्रों में बल अस्थिरता को प्रोत्साहित करते हैं। इस व्यापार-बंद को एक अस्थिरता दहलीज द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जो ईएलएम बनाने के लिए आवश्यक न्यूनतम दबाव प्रवणता को परिभाषित करता है।
हैरर और उनके सहयोगियों ने पाया कि चुंबकीय क्षेत्र की पेचदार वाइंडिंग बढ़ने से अस्थिरता सीमा बढ़ जाती है - और इसलिए ईएलएम उत्पादन कम हो जाता है। इसके अलावा, प्लाज्मा के किनारे पर चुंबकीय कतरनी बढ़ने से अस्थिरता की एक बड़ी सीमा बन गई। चुंबकीय अपरूपण दो क्रॉसिंग चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के बीच का कोण है।
एक बड़े दबाव प्रवणता वाले प्लाज्मा का उपयोग करने से संलयन रिएक्टर का संलयन ऊर्जा लाभ बढ़ जाता है, व्यापार-बंद होने से ईएलएम क्षति का खतरा बढ़ जाता है। हालाँकि, छोटे ईएलएम बेकार हीलियम को बाहर निकालने के लिए उपयोगी साबित हो सकते हैं। नतीजतन, भविष्य के संलयन रिएक्टरों के संचालन को अनुकूलित करने के लिए इन घटनाओं को ठीक से संतुलित किया जाना चाहिए। यह नवीनतम शोध महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि यह कैसे किया जा सकता है।
टीम में अपने निष्कर्षों की रिपोर्ट करता है फिजिकल रिव्यू लेटर्स.
