शोधकर्ताओं ने परमाणु संलयन ऊर्जा की दिशा में मील का पत्थर हासिल किया

अमेरिकी सरकार के वैज्ञानिकों ने बुधवार को कहा कि उन्होंने परमाणु संलयन बनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है – वह प्रक्रिया जो सितारों को शक्ति प्रदान करती है – मानव जाति के लिए एक व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत।

दुनिया के सबसे बड़े लेजर का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पहली बार फ्यूजन फ्यूल को उस गर्मी से परे गर्म करने के लिए सहवास किया, जिसमें उन्होंने एक जलती हुई प्लाज्मा नामक एक घटना को प्राप्त किया, जिसने आत्मनिर्भर संलयन ऊर्जा की ओर एक कदम को चिह्नित किया।

उत्पादित ऊर्जा मामूली थी – उस तरह की नौ नौ-वोल्ट बैटरी के बराबर जो पावर स्मोक डिटेक्टर और अन्य छोटे उपकरण थे। लेकिन कैलिफोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी सुविधा के प्रयोगों ने फ्यूजन ऊर्जा का दोहन करने के लिए दशकों से चली आ रही खोज में एक मील का पत्थर का प्रतिनिधित्व किया, यहां तक ​​​​कि शोधकर्ताओं ने आगाह किया कि वर्षों से अधिक काम करने की आवश्यकता है।

प्रयोगों ने परमाणु संलयन के माध्यम से एक प्लाज्मा अवस्था में पदार्थ के स्व-हीटिंग का उत्पादन किया, जो ऊर्जा को मुक्त करने के लिए परमाणु नाभिक का संयोजन है। प्लाज्मा ठोस, तरल और गैस के साथ-साथ पदार्थ की विभिन्न अवस्थाओं में से एक है।

नेशनल इग्निशन फैसिलिटी का टार्गेट चैंबर, लिवरमोर, कैलिफ़ोर्निया, यूएस में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में एक अदिनांकित हैंडआउट छवि में देखा जाता है। (रायटर)

“यदि आप एक शिविर में आग लगाना चाहते हैं, तो आप आग को इतना गर्म करना चाहते हैं कि लकड़ी खुद जलती रहे,” लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के एक प्रयोगात्मक भौतिक विज्ञानी एलेक्स ज़िल्स्ट्रा ने कहा – अमेरिकी ऊर्जा विभाग का हिस्सा – और सीसा जर्नल नेचर में प्रकाशित शोध के लेखक। “यह एक जलते हुए प्लाज्मा के लिए एक अच्छा सादृश्य है, जहां संलयन अब आत्मनिर्भर बनना शुरू हो रहा है,” ज़िल्स्ट्रा ने कहा।

वैज्ञानिकों ने 192 लेजर बीमों को एक छोटे लक्ष्य की ओर निर्देशित किया जिसमें एक इंच (लगभग 2 मिमी) के दसवें हिस्से से कम व्यास वाला एक कैप्सूल होता है, जिसमें ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के प्लाज्मा से युक्त फ्यूजन ईंधन से भरा होता है – हाइड्रोजन के दो आइसोटोप, या रूप। बहुत अधिक तापमान पर, ड्यूटेरियम के नाभिक और ट्रिटियम फ्यूज के नाभिक, एक न्यूट्रॉन और एक धनात्मक आवेशित कण जिसे “अल्फा कण” कहा जाता है – जिसमें दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं – निकलते हैं, और ऊर्जा निकलती है।

“फ्यूजन के लिए आवश्यक है कि हम ईंधन को जलने के लिए अविश्वसनीय रूप से गर्म करें – एक नियमित आग की तरह, लेकिन फ्यूजन के लिए हमें लगभग सौ मिलियन डिग्री (फ़ारेनहाइट) की आवश्यकता होती है। दशकों से हम ईंधन में बहुत अधिक ताप डालकर प्रयोगों में संलयन प्रतिक्रिया उत्पन्न करने में सक्षम हैं, लेकिन यह संलयन से शुद्ध ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त नहीं है, “ज़िल्स्ट्रा ने कहा। “अब, पहली बार, ईंधन में होने वाली संलयन प्रतिक्रियाओं ने अधिकांश हीटिंग प्रदान की – इसलिए हमारे द्वारा किए गए हीटिंग पर संलयन हावी होने लगा है। यह एक नया शासन है जिसे बर्निंग प्लाज़्मा कहा जाता है,” ज़िल्स्ट्रा ने कहा।

जीवाश्म ईंधन जलाने या मौजूदा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की विखंडन प्रक्रिया के विपरीत, संलयन प्रदूषण, रेडियोधर्मी अपशिष्ट या ग्रीनहाउस गैसों के बिना प्रचुर मात्रा में ऊर्जा की संभावना प्रदान करता है। परमाणु विखंडन ऊर्जा परमाणुओं को विभाजित करने से आती है। संलयन ऊर्जा हमारे सूर्य सहित, अंदर के तारों की तरह, परमाणुओं को आपस में मिलाने से आती है।

निजी क्षेत्र के उद्यम – दर्जनों कंपनियां और संस्थान – भी एक संलयन ऊर्जा भविष्य का पीछा कर रहे हैं, कुछ तेल कंपनियां निवेश भी कर रही हैं।

“फ्यूजन एनर्जी स्वच्छ असीम ऊर्जा की पवित्र कब्र है,” लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के एनी क्रिचर ने कहा, नेशनल इग्निशन फैसिलिटी में 2020 और 2021 में किए गए प्रयोगों के लिए प्रमुख डिजाइनर और नेचर फिजिक्स पत्रिका में प्रकाशित एक साथी पेपर के पहले लेखक। .

इन प्रयोगों में, संलयन ने ईंधन को गर्म करने में लगभग 10 गुना अधिक ऊर्जा का उत्पादन किया, लेकिन लेजर ऊर्जा की कुल मात्रा का 10 प्रतिशत से भी कम क्योंकि प्रक्रिया अक्षम रहती है, Zylstra ने कहा। क्रिचर ने कहा कि लेजर का उपयोग प्रत्येक प्रयोग में एक सेकंड के केवल 10 अरबवें हिस्से के लिए किया गया था, जिसमें संलयन उत्पादन एक सेकंड के 100 ट्रिलियनवें हिस्से तक चलता था।

Zylstra ने कहा कि वह प्रगति से प्रोत्साहित है। “संलयन को एक वास्तविकता बनाना एक बहुत ही जटिल तकनीकी चुनौती है, और इसे व्यावहारिक और किफायती बनाने के लिए गंभीर निवेश और नवाचार की आवश्यकता होगी,” ज़िल्स्ट्रा ने कहा। “मैं ऊर्जा के व्यवहार्य स्रोत होने के लिए संलयन को एक दशकीय पैमाने की चुनौती के रूप में देखता हूं।”