चीनच्या आण्विक फ्यूजन यंत्रासाठी सर्वोत्कृष्ट यजमानाचे बांधकाम सर्वसमावेशकपणे सुरू झाले आहे
1 ऑक्टोबर रोजी, चीनच्या आण्विक फ्यूजन उपकरण BEST च्या बांधकामात एक महत्त्वाची प्रगती झाली.
400 टन पेक्षा जास्त वजनाचा पाया यशस्वीरित्या स्थापित केला गेला आणि त्याचा वापर एकूण 6700 टन वजनासह सर्वोत्तम होस्टला नेण्यासाठी केला जाईल, ज्यामुळे या प्रमुख देशाच्या अवजड यंत्रसामग्रीच्या यजमानाच्या बांधकामाची सर्वसमावेशक सुरुवात होईल.
भविष्यात, हे उपकरण न्यूक्लियर फ्यूजन ऊर्जा निर्मितीचे पहिले आंतरराष्ट्रीय स्तरावर प्रमाणित प्रात्यक्षिक असेल आणि 2030 पर्यंत न्यूक्लियर फ्यूजनद्वारे पहिला प्रकाश पडेल अशी अपेक्षा आहे.
न्यूक्लियर फ्यूजन: कॉस्मिक एनर्जी एक्सप्लोर करण्यासाठी अंतिम परवलीचा शब्द
4.6 अब्ज वर्षे सूर्याच्या सतत जळत राहण्याच्या गूढतेपासून ते मानवजातीच्या "अनट" स्वच्छ ऊर्जेच्या अंतिम शोधापर्यंत, अणु संलयन हे विज्ञानाच्या क्षेत्रातील सर्वात चमकदार संशोधन दिशांपैकी एक आहे. विश्वातील प्रकाश आणि उष्णता उत्सर्जित करणे हे ताऱ्यांसाठी केवळ मुख्य प्रेरक शक्तीच नाही तर एक अत्याधुनिक-तंत्रज्ञान देखील आहे ज्यात मानवी उर्जेचे लँडस्केप पूर्णपणे बदलण्याची क्षमता आहे.
सोप्या भाषेत सांगायचे तर, न्यूक्लियर फ्यूजन म्हणजे फिकट अणु केंद्रके (जसे की हायड्रोजन समस्थानिक ड्युटेरियम आणि ट्रिटियम) अत्यंत उच्च तापमान आणि दाबांवर केंद्रकांमधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण (कुलॉम्ब रीपल्शन) वर मात करणे, जड अणु केंद्रके मध्ये आदळणे आणि विलीन होणे, रीलिअम किंवा उर्जेचे प्रमाण म्हणून संकलित करणे. ही प्रक्रिया आईन्स्टाईनच्या वस्तुमान ऊर्जा समीकरण "E=mc ²" - चे अनुसरण करते. फ्यूज केलेल्या नवीन न्यूक्लियसचे एकूण वस्तुमान फ्यूजनपूर्वी दोन केंद्रकांच्या वस्तुमानाच्या बेरीजपेक्षा थोडेसे कमी आहे आणि कमी वस्तुमान (वस्तुमान हानी) ऊर्जेच्या स्वरूपात सोडले जाईल, सध्या वापरलेल्या कोणत्याही ऊर्जा घनतेने मानवाने जास्त ऊर्जा वापरल्याशिवाय.
न्यूक्लियर फ्यूजनची ऊर्जा तीव्रता समजून घेण्यासाठी, डेटा तुलनाचा फक्त एक संच आवश्यक आहे: 1 किलोग्रॅम ड्युटेरियम ट्रिटियम मिश्रणाच्या संलयन अभिक्रियाद्वारे सोडलेली ऊर्जा 27000 टन मानक कोळशाच्या ज्वलनाने निर्माण झालेल्या उष्णतेच्या समतुल्य आहे किंवा 20 सोल्यूशनच्या पूर्ण ज्वलनाने निर्माण होणारी ऊर्जा; तथापि, त्याच गुणवत्तेच्या (जसे की युरेनियम-२३५) आण्विक विखंडन इंधनाद्वारे सोडलेली ऊर्जा ही विभक्त संलयनाद्वारे सोडल्या जाणाऱ्या उर्जापैकी फक्त १/४ आहे. महत्त्वाचे म्हणजे, अणु संलयनाचे इंधन स्रोत जवळजवळ अनंत आहेत - पृथ्वीवरील समुद्राच्या पाण्यात ड्युटेरियम मोठ्या प्रमाणावर आहे आणि समुद्राच्या प्रत्येक लिटर पाण्यात ड्युटेरियम असते जे फ्यूजनद्वारे 300 लिटर गॅसोलीनच्या समतुल्य ऊर्जा सोडू शकते. जगभरातील समुद्राच्या पाण्यात असलेले ड्युटेरियम मानवतेच्या एक दशलक्ष वर्षांहून अधिक काळातील ऊर्जेची गरज भागवू शकते; जरी ट्रिटियम हे निसर्गात अत्यंत दुर्मिळ असले तरी, लिथियम (पृथ्वीच्या कवचामध्ये मुबलक प्रमाणात असलेले घटक) न्यूट्रॉनवर प्रतिक्रिया देऊन ते कृत्रिमरित्या तयार केले जाऊ शकते आणि "इंधनाची कमतरता" समस्या नाही.
तथापि, नियंत्रित करण्यायोग्य आण्विक संलयन साध्य करणे हे सोपे काम नाही आणि त्याचे मुख्य आव्हान "अणू संलयनासाठी अत्यंत परिस्थिती कशी निर्माण करावी आणि कशी राखावी" हे आहे. सूर्याच्या आत, गुरुत्वाकर्षणाच्या संकुचिततेमुळे 15 दशलक्ष अंश सेल्सिअस उच्च तापमान आणि 250 अब्ज वातावरणाचा उच्च दाब निर्माण होतो, नैसर्गिकरित्या आण्विक संलयनासाठी "इग्निशन परिस्थिती" पूर्ण होते; परंतु पृथ्वीवर, मानव अशा मजबूत गुरुत्वाकर्षणाची प्रतिकृती बनवू शकत नाहीत आणि केवळ तांत्रिक माध्यमांद्वारे अत्यंत वातावरणाचे अनुकरण करू शकतात. सध्या, दोन मुख्य प्रवाहात संशोधन दिशा आहेत:
एक प्रकार म्हणजे चुंबकीय बंदिस्त संलयन, इंटरनॅशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर (ITER) द्वारे प्रस्तुत केले जाते, सामान्यतः "कृत्रिम सूर्य" म्हणून ओळखले जाते. हे एका गोलाकार व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये 150 दशलक्ष अंश सेल्सिअस तापमानासह (टोकामाक{3}} संपर्क साधने आणि उच्च तापमान उपकरणापासून दूर राहून प्लाझ्मा (अणु केंद्रक आणि इलेक्ट्रॉन विभक्त केलेल्या पदार्थाची चौथी अवस्था) मर्यादित करण्यासाठी सुपर मजबूत चुंबकीय क्षेत्र (पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रापेक्षा सुमारे 100000 पट अधिक मजबूत) वापरते. फ्यूजन प्रतिक्रियांसाठी आवश्यक अटी पूर्ण करण्यासाठी प्लाझ्मा सतत गरम करताना थंड होण्यास कारणीभूत ठरते. 2023 मध्ये, चीनच्या "कृत्रिम सूर्य" उपकरणाने (EAST) 403 सेकंदांसाठी 120 दशलक्ष अंश सेल्सिअस तापमानात प्लाझमाचे सतत ऑपरेशन केले, एक जागतिक विक्रम केला आणि ITER च्या त्यानंतरच्या प्रयोगांचा पाया रचला.
दुसरा प्रकार म्हणजे जडत्व बंदिस्त संलयन, युनायटेड स्टेट्सच्या नॅशनल इग्निशन फॅसिलिटी (NIF) द्वारे प्रस्तुत केले जाते. हे 192 उच्च-ऊर्जा लेसर ड्युटेरियम ट्रिटियम लक्ष्यावर फक्त काही मिलिमीटर व्यासासह केंद्रित करते, लक्ष्य 30 दशलक्ष अंश सेल्सिअस पर्यंत गरम करते आणि ते पृथ्वीच्या गाभ्याच्या घनतेच्या 100 पट संकुचित करते. जेव्हा प्रसार शक्य नसेल तेव्हा फ्यूजन प्रतिक्रिया एका झटपटात पूर्ण करण्यासाठी. डिसेंबर 2022 मध्ये, NIF ने प्रथमच "निव्वळ ऊर्जा लाभ" प्राप्त केला - फ्यूजन प्रतिक्रियांद्वारे सोडलेली ऊर्जा इनपुट लेसरच्या ऊर्जेपेक्षा जास्त होती, ज्यामुळे जडत्व बंदिस्त मार्गात एक मोठी प्रगती झाली.
उच्च ऊर्जेची घनता आणि मुबलक इंधनाव्यतिरिक्त, अणु संलयनमध्ये अंतिम सुरक्षा आणि पर्यावरण मित्रत्व देखील आहे. न्यूक्लियर फिशनच्या विपरीत, अणु संलयन प्रतिक्रिया ताबडतोब संपुष्टात आणल्या जातात जेव्हा अत्यंत परिस्थिती नष्ट होते (जसे की चुंबकीय क्षेत्र व्यत्यय किंवा लेझर थांबा), आणि "कोर मेल्टडाउन" चा धोका नाही; मुख्य प्रतिक्रिया उत्पादन हेलियम (विषारी आणि निरुपद्रवी अक्रिय वायू) आहे, जे परमाणु विखंडन सारखा दीर्घकाळ-किरणोत्सर्गी कचरा तयार करत नाही आणि पर्यावरणास जवळजवळ कोणतेही प्रदूषण नाही.
मानवाने अद्याप व्यावसायिक अणु संलयन ऊर्जा निर्मिती (30-50 वर्षांच्या तांत्रिक प्रगतीची अपेक्षा) साध्य केलेली नसली तरी, अणु संलयनातील प्रगतीची प्रत्येक पायरी, सूर्याच्या नैसर्गिक संलयनापासून ते प्रयोगशाळेतील हळूहळू प्रगतीपर्यंत, मानवतेला "ऊर्जा स्वातंत्र्य" च्या ध्येयाच्या जवळ नेत आहे. भविष्यात, जेव्हा न्यूक्लियर फ्यूजन पॉवर प्लांट्स जगभर पसरतील, तेव्हा मानवता जीवाश्म इंधनावरील अवलंबित्वापासून पूर्णपणे मुक्त होईल, हवामान बदल आणि उर्जेची कमतरता यासारख्या जागतिक समस्यांचे निराकरण करेल आणि स्वच्छ आणि अमर्यादित उर्जेवर आधारित नवीन युगाची सुरुवात करेल.
