امریکی سائنسدانوں نے اعلان کیا ہے جسے انہوں نے جوہری فیوژن سے توانائی پیدا کرنے کے ایک طویل المیعاد مقصد میں ایک اہم پیش رفت قرار دیا ہے۔
امریکی محکمہ توانائی نے 13 دسمبر 2022 کو کہا کہ پہلی بار — اور کئی دہائیوں کی کوششوں کے بعد — سائنسدان اس عمل سے زیادہ توانائی حاصل کرنے میں کامیاب ہو گئے ہیں جتنا انہیں ڈالنا تھا۔
لیکن ترقی کتنی اہم ہے؟ اور وافر، صاف توانائی فراہم کرنے کے فیوژن کا دیرینہ خواب کتنا دور ہے؟ کیرولین کورنز، مشی گن یونیورسٹی میں جوہری انجینئرنگ کے ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر جنہوں نے اس سہولت میں کام کیا ہے جس نے ابھی فیوژن ریکارڈ توڑا ہے، اس نئے نتیجے کی وضاحت میں مدد کرتا ہے۔
فیوژن چیمبر میں کیا ہوا؟
فیوژن ایک جوہری رد عمل ہے جو دو ایٹموں کو ملا کر ایک یا زیادہ نئے ایٹم بناتا ہے جس میں قدرے کم کل ماس ہوتا ہے۔ بڑے پیمانے پر فرق توانائی کے طور پر جاری کیا جاتا ہے، جیسا کہ آئن سٹائن کی مشہور مساوات، E = mc نے بیان کیا ہے۔2 ، جہاں توانائی روشنی کے مربع کی رفتار کے ماس گنا کے برابر ہے۔ چونکہ روشنی کی رفتار بہت زیادہ ہے، اس لیے صرف ایک چھوٹی سی مقدار کو توانائی میں تبدیل کرنا — جیسا کہ فیوژن میں ہوتا ہے — اسی طرح بہت زیادہ توانائی پیدا کرتا ہے۔
امریکی حکومت کے محققین قومی اگنیشن کی سہولت کیلیفورنیا میں پہلی بار اس کا مظاہرہ کیا ہے جسے "فیوژن اگنیشن" کہا جاتا ہے۔ اگنیشن اس وقت ہوتا ہے جب فیوژن کا رد عمل بیرونی ذریعہ سے ردعمل میں ڈالے جانے سے زیادہ توانائی پیدا کرتا ہے اور خود کو برقرار رکھنے والا بن جاتا ہے۔
نیشنل اگنیشن سہولت میں استعمال ہونے والی تکنیک میں 192 لیزرز کو گولی مارنا شامل تھا۔ ایندھن کا 0.04 انچ (1 ملی میٹر) گولی۔ ڈیوٹیریم اور ٹریٹیم سے بنا — اضافی نیوٹران کے ساتھ عنصر ہائیڈروجن کے دو ورژن — سونے کے کنستر میں رکھے گئے ہیں۔ جب لیزر کنستر سے ٹکراتے ہیں، تو وہ ایکس رے پیدا کرتے ہیں جو ایندھن کے گولے کو سیسہ کی کثافت سے تقریباً 20 گنا اور 5 ملین ڈگری فارن ہائیٹ (3 ملین سیلسیس) سے زیادہ گرم اور سکیڑتے ہیں۔ سورج اگر آپ ان حالات کو کافی دیر تک برقرار رکھ سکتے ہیں، ایندھن فیوز اور توانائی جاری کرے گا.
تجربے کے دوران ایندھن اور کنستر ایک سیکنڈ کے چند اربویں حصے میں بخارات بن جاتے ہیں۔ اس کے بعد محققین کو امید ہے کہ ان کا سامان گرمی سے بچ گیا اور فیوژن کے رد عمل سے جاری توانائی کو درست طریقے سے ماپا گیا۔
تو انہوں نے کیا حاصل کیا؟
فیوژن کے تجربے کی کامیابی کا اندازہ لگانے کے لیے، طبیعیات دان فیوژن کے عمل سے خارج ہونے والی توانائی اور لیزرز کے اندر موجود توانائی کی مقدار کے درمیان تناسب کو دیکھتے ہیں۔ یہ تناسب ہے۔ فائدہ کہا جاتا ہے.
ایک سے بڑھ کر کسی بھی چیز کا مطلب یہ ہے کہ فیوژن کے عمل نے لیزرز سے زیادہ توانائی جاری کی۔
5 دسمبر 2022 کو، نیشنل اگنیشن فیسیلٹی نے 15 لاکھ جولز لیزر انرجی کے ساتھ ایندھن کے ایک گولے کو گولی مار دی — جس میں XNUMX منٹ تک ہیئر ڈرائر کو چلانے میں جو طاقت درکار ہوتی ہے — یہ سب کچھ سیکنڈ کے چند اربویں حصے میں موجود ہے۔ یہ ایک فیوژن رد عمل کو متحرک کرتا ہے۔ تین ملین جول جاری کیا. یہ تقریباً 1.5 کا فائدہ ہے، جس نے پچھلے ریکارڈ کو توڑ دیا۔ اگست 0.7 میں سہولت کے ذریعے حاصل کردہ 2021.
یہ نتیجہ کتنا بڑا سودا ہے؟
فیوژن توانائی کے لئے توانائی کی پیداوار کا "مقدس گریل" رہا ہے۔ تقریبا نصف صدی. جبکہ 1.5 کا فائدہ، میرے خیال میں، واقعی ایک تاریخی سائنسی پیش رفت ہے، فیوژن کو توانائی کا ایک قابل عمل ذریعہ بننے سے پہلے ابھی بہت طویل سفر طے کرنا ہے۔
جب کہ 2 ملین جولز کی لیزر توانائی 3 ملین جولز کی فیوژن پیداوار سے کم تھی، اس نے تقریباً اس سہولت کو لے لیا۔ لیزر تیار کرنے کے لیے 300 ملین جولز اس تجربے میں استعمال کیا جاتا ہے. اس نتیجے نے ظاہر کیا ہے کہ فیوژن اگنیشن ممکن ہے، لیکن کارکردگی کو اس مقام تک بہتر بنانے کے لیے بہت زیادہ کام کرنا پڑے گا جہاں فیوژن پورے اینڈ ٹو اینڈ سسٹم کو مدنظر رکھتے ہوئے خالص مثبت توانائی فراہم کر سکتا ہے، نہ کہ صرف ایک لیزرز اور ایندھن کے درمیان واحد تعامل۔
کس چیز کو بہتر کرنے کی ضرورت ہے؟
فیوژن پزل کے بہت سے ٹکڑے ہیں جن کو سائنسدان کئی دہائیوں سے مسلسل بہتر کر رہے ہیں تاکہ یہ نتیجہ نکل سکے، اور مزید کام اس عمل کو مزید موثر بنا سکتا ہے۔
سب سے پہلے، لیزر صرف تھے 1960 میں ایجاد ہوا۔. جب امریکی حکومت 2009 میں نیشنل اگنیشن سہولت کی تعمیر مکمل کی گئی۔یہ دنیا کی سب سے طاقتور لیزر سہولت تھی، جو ڈیلیور کرنے کے قابل تھی۔ ایک ہدف کے لیے ایک ملین جول توانائی. یہ آج جو 50 لاکھ جولز پیدا کرتا ہے اس سے XNUMX گنا زیادہ توانائی بخش ہے۔ زمین پر اگلا طاقتور ترین لیزر. زیادہ طاقتور لیزرز اور ان طاقتور لیزرز کو پیدا کرنے کے کم توانائی والے طریقے سسٹم کی مجموعی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتے ہیں۔
فیوژن حالات ہیں۔ برقرار رکھنا بہت مشکل ہے۔، اور کوئی بھی کیپسول یا ایندھن میں چھوٹی خرابی توانائی کی ضرورت کو بڑھا سکتا ہے اور کارکردگی کو کم کر سکتا ہے۔ سائنسدانوں نے بہت ترقی کی ہے۔ لیزر سے کنستر میں توانائی کو زیادہ مؤثر طریقے سے منتقل کریں۔ اور کنستر سے ایندھن کے کیپسول تک ایکس رے تابکاری، لیکن فی الحال صرف کے بارے میں 10 فیصد تک 30 کل لیزر توانائی کا کنستر اور ایندھن میں منتقل کیا جاتا ہے۔
آخر میں، جبکہ ایندھن کا ایک حصہ، ڈیوٹیریم، قدرتی طور پر ہے سمندری پانی میں وافر مقدار میں، ٹریٹیم بہت کم ہے۔. فیوژن خود دراصل پیدا کرتا ہے۔ tritium کے، لہذا محققین اس ٹریٹیم کو براہ راست حاصل کرنے کے طریقے تیار کرنے کی امید کر رہے ہیں۔ اس دوران، وہاں ہیں ضروری ایندھن پیدا کرنے کے لیے دستیاب دیگر طریقے.
یہ اور دیگر سائنسی، تکنیکی، اور انجینئرنگ رکاوٹوں کو دور کرنے کی ضرورت ہوگی اس سے پہلے کہ فیوژن آپ کے گھر کے لیے بجلی پیدا کرے۔ فیوژن پاور پلانٹ کی لاگت کو کم سے کم کرنے کے لیے بھی کام کرنے کی ضرورت ہوگی۔ قومی اگنیشن سہولت کا 3.5 بلین امریکی ڈالر. ان اقدامات کے لیے وفاقی حکومت اور نجی صنعت دونوں سے اہم سرمایہ کاری کی ضرورت ہوگی۔
یہ بات قابل غور ہے کہ فیوژن کے ارد گرد ایک عالمی دوڑ ہے، دنیا بھر میں بہت سی دوسری لیبز کے ساتھ مختلف تکنیکوں کا تعاقب. لیکن نیشنل اگنیشن سہولت کے نئے نتیجے کے ساتھ، دنیا نے پہلی بار اس بات کا ثبوت دیکھا ہے کہ فیوژن کا خواب قابل حصول ہے۔.
یہ مضمون شائع کی گئی ہے گفتگو تخلیقی العام لائسنس کے تحت. پڑھو اصل مضمون.
تصویری کریڈٹ: امریکی محکمہ توانائی/لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری
