मुझे वाणिज्यिक परमाणु संलयन शक्ति बनाने के लिए आवश्यक बड़ी चुनौतियों की व्यापक समझ है। यही कारण है कि मैं पिघला हुआ नमक परमाणु विखंडन के बारे में अधिक आशावादी हूं। मैं इसे दो वीडियो में समझाने की कोशिश करता हूं। हालाँकि, यह एक जटिल विषय है। मैं इसे यहां यथासंभव स्पष्ट और संक्षेप में बताने का प्रयास करूंगा।
वाणिज्यिक परमाणु संलयन में कितनी दूर?
मेरा मानना है कि तकनीकी सफलताओं की अभी भी जरूरत है। परमाणु संलयन के लिए हाल के दशकों के काम में टोकोमाक परियोजनाओं (आईटीईआर, जेट और एक दक्षिण कोरियाई टोकोमाक और एक चीनी टोकोमाक) का वर्चस्व रहा है। टोकोमाक परमाणु संलयन प्लाज्मा को डोनट आकार के चुंबकीय क्षेत्र में रखता है। कुछ सेकंड के लिए फ्यूजन बनाने के प्रयासों के लिए परियोजनाओं के निर्माण में वर्षों लगते हैं और फ्यूजन वास्तविक शुद्ध ऊर्जा से लगभग 1000X गुना दूर है।
बिजली पैदा करने के लिए परमाणु संलयन विकसित करने की कोशिश करने के कई तरीके हैं। एक ही मान शुरू होता है हमें यह बताने के लिए कि फ्यूजन प्रयोग शुद्ध शक्ति के कितना करीब है: फ्यूजन ट्रिपल उत्पाद। ट्रिपल उत्पाद एक संलयन प्लाज्मा के तीन गुणों का उत्पाद है:
n प्लाज्मा में आयनों का घनत्व (आयन/घन मीटर)
उन आयनों का तापमान (keV2)
E ऊर्जा कारावास समय (सेकंड)
सबसे कम (उर्फ सबसे अधिक प्राप्त करने योग्य) ट्रिपल उत्पाद थ्रेशोल्ड के साथ संलयन प्रतिक्रिया ड्यूटेरियम और ट्रिटियम (डीटी), हाइड्रोजन के दो समस्थानिकों का संलयन है। डीटी ईंधन पर चलने वाले एक फ्यूजन पावर प्लांट में लगभग 5×10^21 m-3 keV s या इससे अधिक का ट्रिपल उत्पाद होगा। वहाँ हैं व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बिजली संयंत्र के लिए कई अन्य आवश्यकताएं लेकिन ट्रिपल उत्पाद एक न्यूनतम तकनीकी मील का पत्थर है।
ट्रिपल उत्पाद की एक अच्छी संपत्ति यह है कि यह संलयन प्लाज्मा बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली विशेष योजना से स्वतंत्र है, इसलिए इसका उपयोग संलयन के विभिन्न प्रकार के दृष्टिकोणों में प्रदर्शन की तुलना करने के लिए किया जा सकता है। यह चुंबकीय कारावास योजनाओं (टोकमाक्स, तारकीय), जड़त्वीय कारावास योजनाओं (लेजर संलयन), और मैग्नेटो-जड़त्वीय योजनाओं (MagLIF, FRCs का संपीड़न) में एक सार्थक मात्रा है।
बहु-अरब JET (संयुक्त यूरोपीय टोरस) रिएक्टर प्रयोग दशकों से संचालित है। मुझे लगता है कि इसकी फंडिंग के लिए यह प्रति वर्ष लगभग 100 मिलियन यूरो या उससे अधिक था। मार्च 2019 में, यूके सरकार और यूरोपीय आयोग ने JET के लिए एक अनुबंध विस्तार पर हस्ताक्षर किए। इसने ब्रेक्सिट की स्थिति की परवाह किए बिना 2024 के अंत तक JET संचालन की गारंटी दी। दिसंबर 2020 में, ITER में इसके योगदान के हिस्से के रूप में, ट्रिटियम का उपयोग करके एक JET अपग्रेड शुरू हुआ। 21 दिसंबर 2021 को, JET ने 59 में सेट किए गए Q = 21.7 के साथ 0.33 मेगाजूल के अपने पिछले रिकॉर्ड को हराते हुए, ड्यूटेरियम-ट्रिटियम ईंधन का उपयोग करते हुए पांच सेकंड की पल्स के दौरान फ्यूजन को बनाए रखते हुए 1997 मेगाजूल का उत्पादन किया। स्टीवन क्रिविट बताते हैं कि इसमें लगभग 700 मेगावाट का समय लगा। बिजली पांच सेकंड में 59 मेगाजूल का उत्पादन करती है। क्यू = 0.33 का 33% है प्लाज्मा के अंदर और बाहर ऊर्जा. पांच सेकंड के लिए इसे 700 मेगावाट बिजली देने के लिए प्लाज्मा से 3.5 मेगाजूल प्राप्त करने के लिए लगभग 59 अरब जूल होंगे। दीवार की शक्ति लगभग 60 गुना कम है और फिर प्लाज्मा से निकलने वाली शक्ति को वापस बिजली में बदलना होगा। यह एलपीपी फ्यूजन से अधिक ईमानदार आंकड़ों तक जाता है। कुल बिजली बनाम बिजली में फ्यूजन पावर प्रयोग एक प्रतिशत के हजारोंवें हिस्से में हैं।
दुनिया में केवल 25 टन ट्रिटियम है। यह स्वाभाविक रूप से नहीं होता है। एक गीगावाट उत्पन्न करने वाले डीटी (ड्यूटेरियम और ट्रिटियम) संलयन रिएक्टर को प्रति वर्ष लगभग 150 टन ट्रिटियम की आवश्यकता होगी। ट्रिटियम वर्तमान में भारी पानी CANDU (कनाडाई) निर्मित परमाणु विखंडन रिएक्टरों में निर्मित होता है।
डीटी फ्यूजन रिएक्टर योजनाओं में ट्रिटियम के बहुत से प्रजनन को संबोधित करने की आवश्यकता है। इसका मतलब है कि लिथियम को ट्रिटियम में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने के लिए बहुत सारे सस्ते न्यूट्रॉन उत्पन्न करना। यह कहने जैसा है कि हमारे पास प्लूटोनियम की प्रचुर मात्रा में बनाने के लिए एक परमाणु विखंडन योजना होगी। प्लूटोनियम प्रकृति में नहीं होता है लेकिन आप इसे यूरेनियम 238 को न्यूट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया करके बना सकते हैं। यूरेनियम 238 जिसे लोग न्यूक्लियर वेस्ट कहते हैं उसका 94 प्रतिशत हिस्सा है। यूरेनियम 238 प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम का लगभग 99.3% और वर्तमान ताजा परमाणु ईंधन छड़ का 97% है।
एक देश जो बहुत सारे ट्रिटियम पैदा करने के लिए बहुत सारे सस्ते न्यूट्रॉन उत्पन्न कर सकता है, इसका मतलब यह होगा कि देश बहुत सारे प्लूटोनियम भी पैदा कर सकता है। कोई भी देश जो बहुत सारे प्लूटोनियम पैदा कर सकता है, वह बहुत सारे परमाणु विखंडन बम बना सकता है।
मैं वास्तव में इसके साथ अपेक्षाकृत ठीक हूं क्योंकि मुझे लगता है कि परमाणु विखंडन बम पुराने हो जाएंगे। दुनिया अंतरिक्ष और ऊर्जा में बहुत बेहतर तकनीक के लिए आगे बढ़ेगी तो विखंडन बमों की विनाशकारीता सैन्य रणनीतिक नहीं होगी और सैन्य रूप से कम महत्वपूर्ण हो जाएगी। इसका मतलब यह नहीं है कि प्रसार को प्रोत्साहित किया जाना चाहिए। मूर्खतापूर्ण न होने के लिए कदम उठाए जाने चाहिए, लेकिन ऊर्जा और अंतरिक्ष प्रणोदन के लिए परमाणु की महारत वाली दुनिया का मतलब एक ऐसी दुनिया होगी जहां परमाणु हथियार अपेक्षाकृत तुच्छ हैं। वे मोलोटोव कॉकटेल की तरह बन जाएंगे।
ऊर्जा के लिए परमाणु संलयन को सफलतापूर्वक विकसित करने के लिए उपयोग की जाने वाली शक्ति के सापेक्ष उत्पन्न वर्तमान शक्ति के इस छोटे स्तर से परे जाना है और इसे आर्थिक रूप से करना है। टोकोमाक परियोजनाओं को सेकंड के बजाय वर्षों के लिए प्लाज्मा धारण करते हुए इस शुद्ध सकारात्मक शक्ति को निहित रूप से उत्पन्न करना है। मुझे परमाणु संलयन परियोजनाएं पसंद हैं जिनमें प्लाज्मा न रखने की योजना है। वे परियोजनाएं स्पंदित शक्ति का उपयोग करती हैं। वे संक्षेप में (सेकेंड के छोटे अंश) संलयन की स्थिति बनाते हैं और बड़ी मात्रा में बिजली प्राप्त करने और टरबाइन का उपयोग किए बिना बिजली प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। टर्बाइन का उपयोग करने का अर्थ है परमाणु विखंडन संयंत्रों की तरह संलयन को बनाए रखना जो अब कोयला संयंत्रों की तरह काम करते हैं। टर्बाइन बड़ी मात्रा में निरंतर गर्मी के साथ काम करते हैं। बड़े पैमाने पर निहित कोयले की आग सोचो।
एलपीपी फ्यूजन एक छोटी कंपनी है जो उन्नत परमाणु संलयन प्राप्त करने की कोशिश कर रही है जिसके पास केवल कुछ मिलियन डॉलर का वित्त पोषण है। हालांकि, बिजली के प्रतिशत में बिजली का प्रतिशत वे बड़े जेईटी (संयुक्त यूरोपीय टोरस) के बहुत करीब हैं। एलपीपी फ्यूजन, हेलियन एनर्जी, एचबी 11 फ्यूजन, टीएई स्पंदित संलयन के रूपों के लिए जाने की कोशिश कर रहे हैं। इस लेख में शीर्ष छवि देखें। एलपीपी फ्यूजन प्लान की मुख्य विशेषताएं नीचे दी गई हैं।
मैं उन्नत संलयन प्रतिक्रियाओं के लिए जाने वाली परियोजनाओं को भी पसंद करता हूं। 1 मिलियन डिग्री के बजाय 100 बिलियन डिग्री।
यहाँ मेरी परमाणु संलयन परियोजना है जो स्प्रेडशीट छवि को ट्रैक करती है।
एलपीपी फ्यूजन से कुछ स्लाइड्स यहां दी गई हैं।
ब्रायन वांग एक फ्यूचरिस्ट थॉट लीडर और एक लोकप्रिय साइंस ब्लॉगर हैं, जिनके प्रति माह 1 मिलियन पाठक हैं। उनके ब्लॉग Nextbigfuture.com को # 1 विज्ञान समाचार ब्लॉग का दर्जा दिया गया है। इसमें अंतरिक्ष, रोबोटिक्स, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, मेडिसिन, एंटी-एजिंग बायोटेक्नोलॉजी और नैनो टेक्नोलॉजी सहित कई विघटनकारी तकनीक और रुझान शामिल हैं।
अत्याधुनिक तकनीकों की पहचान करने के लिए जाने जाने वाले, वह वर्तमान में एक स्टार्टअप के सह-संस्थापक हैं और उच्च संभावित प्रारंभिक चरण की कंपनियों के लिए धन उगाहने वाले हैं। वह गहन प्रौद्योगिकी निवेश के लिए आवंटन के लिए अनुसंधान प्रमुख और अंतरिक्ष एन्जिल्स में एक एंजेल निवेशक हैं।
निगमों में एक लगातार वक्ता, वह एक TEDx स्पीकर, एक सिंगुलैरिटी यूनिवर्सिटी स्पीकर और रेडियो और पॉडकास्ट के लिए कई साक्षात्कारों में अतिथि रहे हैं। वह सार्वजनिक रूप से बोलने और सलाह देने के लिए तैयार हैं।
