अमेरिकी वैज्ञानिकों ने घोषणा की है कि उन्होंने परमाणु संलयन से ऊर्जा बनाने के लंबे समय से मायावी लक्ष्य में एक बड़ी सफलता बताई है।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने 13 दिसंबर, 2022 को कहा कि पहली बार - और कई दशकों की कोशिश के बाद - वैज्ञानिक इस प्रक्रिया से जितनी ऊर्जा लगानी थी, उससे अधिक ऊर्जा प्राप्त करने में कामयाब रहे हैं।
लेकिन विकास कितना महत्वपूर्ण है? और प्रचुर, स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने वाला फ्यूज़न का लंबे समय से प्रतीक्षित सपना कितना दूर है? कैरोलिन कुरंजमिशिगन विश्वविद्यालय में परमाणु इंजीनियरिंग के एक एसोसिएट प्रोफेसर, जिन्होंने उस सुविधा में काम किया है जिसने अभी-अभी संलयन रिकॉर्ड तोड़ा है, इस नए परिणाम को समझाने में मदद करते हैं।
फ़्यूज़न चैंबर में क्या हुआ?
विलय एक परमाणु प्रतिक्रिया है जो दो परमाणुओं को मिलाकर थोड़ा कम कुल द्रव्यमान वाले एक या अधिक नए परमाणु बनाती है। द्रव्यमान में अंतर ऊर्जा के रूप में जारी होता है, जैसा कि आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण, E = mc द्वारा वर्णित है2 , जहां ऊर्जा द्रव्यमान गुणा प्रकाश की गति के वर्ग के बराबर होती है। चूँकि प्रकाश की गति बहुत अधिक है, द्रव्यमान की थोड़ी मात्रा को ऊर्जा में परिवर्तित करना - जैसा कि संलयन में होता है - उतनी ही भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करता है।
अमेरिकी सरकार के शोधकर्ता राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा कैलिफ़ोर्निया में पहली बार "फ़्यूज़न इग्निशन" के रूप में जाना जाने वाला प्रदर्शन किया गया है। इग्निशन तब होता है जब एक संलयन प्रतिक्रिया किसी बाहरी स्रोत से प्रतिक्रिया में डाली जाने वाली ऊर्जा से अधिक ऊर्जा उत्पन्न करती है और आत्मनिर्भर हो जाती है।
राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा में उपयोग की जाने वाली तकनीक में एक साथ 192 लेज़रों की शूटिंग शामिल थी ईंधन की 0.04 इंच (1 मिमी) गोली ड्यूटेरियम और ट्रिटियम से बना - अतिरिक्त न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन तत्व के दो संस्करण - एक सोने के कनस्तर में रखे गए। जब लेज़र कनस्तर से टकराते हैं, तो वे एक्स-रे उत्पन्न करते हैं जो ईंधन गोली को सीसे के घनत्व से लगभग 20 गुना और 5 मिलियन डिग्री फ़ारेनहाइट (3 मिलियन सेल्सियस) से अधिक तक गर्म और संपीड़ित करते हैं - सतह की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक गर्म। रवि। यदि आप इन स्थितियों को काफी लंबे समय तक बनाए रख सकते हैं, तो ईंधन संलयन करेगा और ऊर्जा छोड़ेगा.
प्रयोग के दौरान एक सेकंड के कुछ अरबवें हिस्से में ईंधन और कनस्तर वाष्पीकृत हो जाते हैं। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके उपकरण गर्मी से बचे रहेंगे और संलयन प्रतिक्रिया से निकलने वाली ऊर्जा को सटीक रूप से मापेंगे।
तो उन्होंने क्या हासिल किया?
संलयन प्रयोग की सफलता का आकलन करने के लिए, भौतिक विज्ञानी संलयन की प्रक्रिया से निकलने वाली ऊर्जा और लेज़रों के भीतर ऊर्जा की मात्रा के बीच के अनुपात को देखते हैं। यह अनुपात है लाभ कहा जाता है.
एक से अधिक लाभ का मतलब है कि संलयन प्रक्रिया ने लेजर द्वारा वितरित की तुलना में अधिक ऊर्जा जारी की।
5 दिसंबर, 2022 को, नेशनल इग्निशन फैसिलिटी ने दो मिलियन जूल लेजर ऊर्जा के साथ ईंधन की एक गोली दागी - 15 मिनट तक हेयर ड्रायर चलाने के लिए जितनी शक्ति की आवश्यकता होती है - वह सब एक सेकंड के कुछ अरबवें हिस्से में समाहित हो जाती है। इससे एक संलयन प्रतिक्रिया शुरू हो गई तीन मिलियन जूल जारी किए गए. यह लगभग 1.5 की बढ़त है, जिसने बढ़त के पिछले रिकॉर्ड को तोड़ दिया है अगस्त 0.7 में सुविधा द्वारा 2021 हासिल किया गया.
यह परिणाम कितना बड़ा सौदा है?
संलयन ऊर्जा के लिए ऊर्जा उत्पादन का "पवित्र कब्र" रहा है लगभग आधी सदी. मेरा मानना है कि 1.5 का लाभ वास्तव में एक ऐतिहासिक वैज्ञानिक सफलता है, लेकिन फ़्यूज़न को एक व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत बनाने से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना बाकी है।
जबकि 2 मिलियन जूल की लेज़र ऊर्जा 3 मिलियन जूल की संलयन उपज से कम थी, इसने सुविधा को लगभग ले लिया लेजर का उत्पादन करने के लिए 300 मिलियन जूल इस प्रयोग में प्रयोग किया गया. इस परिणाम से पता चला है कि संलयन प्रज्वलन संभव है, लेकिन दक्षता को उस बिंदु तक सुधारने के लिए बहुत काम करना होगा जहां संलयन केवल एक ही नहीं बल्कि संपूर्ण एंड-टू-एंड सिस्टम को ध्यान में रखते हुए शुद्ध सकारात्मक ऊर्जा रिटर्न प्रदान कर सकता है। लेज़रों और ईंधन के बीच एकल अंतःक्रिया।
क्या सुधार की आवश्यकता है?
फ़्यूज़न पहेली के कई टुकड़े हैं जिन्हें वैज्ञानिक इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए दशकों से लगातार सुधार कर रहे हैं, और आगे का काम इस प्रक्रिया को और अधिक कुशल बना सकता है।
पहले, लेजर ही थे 1960 में आविष्कार किया. जब अमेरिकी सरकार 2009 में राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा का निर्माण पूरा किया, यह दुनिया की सबसे शक्तिशाली लेजर सुविधा थी, जो प्रदान करने में सक्षम थी एक लक्ष्य के लिए दस लाख जूल ऊर्जा. आज यह जो दो मिलियन जूल पैदा करता है, उससे 50 गुना अधिक ऊर्जावान है पृथ्वी पर अगला सबसे शक्तिशाली लेजर. अधिक शक्तिशाली लेज़र और उन शक्तिशाली लेज़रों का उत्पादन करने के कम ऊर्जा-गहन तरीके सिस्टम की समग्र दक्षता में काफी सुधार कर सकते हैं।
संलयन स्थितियाँ हैं कायम रखना बहुत चुनौतीपूर्ण है, और कोई भी कैप्सूल या ईंधन में छोटी-मोटी खामी ऊर्जा की आवश्यकता बढ़ सकती है और दक्षता कम हो सकती है। वैज्ञानिकों ने बहुत प्रगति की है लेजर से कनस्तर तक ऊर्जा को अधिक कुशलता से स्थानांतरित करना और कनस्तर से ईंधन कैप्सूल तक एक्स-रे विकिरण, लेकिन वर्तमान में केवल के बारे में 10 प्रतिशत 30 कुल लेज़र ऊर्जा का एक भाग कनस्तर और ईंधन में स्थानांतरित हो जाता है।
अंत में, जबकि ईंधन का एक हिस्सा, ड्यूटेरियम, स्वाभाविक रूप से है समुद्री जल में प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला ट्रिटियम बहुत दुर्लभ है. वास्तव में संलयन स्वयं उत्पन्न होता है ट्रिटियम, इसलिए शोधकर्ता इस ट्रिटियम की सीधे कटाई के तरीके विकसित करने की उम्मीद कर रहे हैं। इस बीच, वहाँ हैं आवश्यक ईंधन का उत्पादन करने के लिए अन्य विधियाँ उपलब्ध हैं.
फ़्यूज़न द्वारा आपके घर के लिए बिजली का उत्पादन करने से पहले इन और अन्य वैज्ञानिक, तकनीकी और इंजीनियरिंग बाधाओं को दूर करने की आवश्यकता होगी। फ्यूजन पावर प्लांट की लागत को काफी कम करने के लिए भी काम करना होगा राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा का 3.5 बिलियन अमेरिकी डॉलर. इन कदमों के लिए संघीय सरकार और निजी उद्योग दोनों से महत्वपूर्ण निवेश की आवश्यकता होगी।
यह ध्यान देने योग्य है कि दुनिया भर में कई अन्य प्रयोगशालाओं के साथ, फ़्यूज़न के आसपास एक वैश्विक दौड़ चल रही है विभिन्न तकनीकों का अनुसरण करना. लेकिन राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा के नए परिणाम के साथ, दुनिया ने पहली बार इस बात का सबूत देखा है कि फ्यूज़न का सपना साकार हो सकता है.
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
छवि क्रेडिट: अमेरिकी ऊर्जा विभाग/लॉरेंस लिवरमोर राष्ट्रीय प्रयोगशाला
