ब्राइट स्पार्क: क्या एमआईटी के वैज्ञानिक संलयन ऊर्जा को वास्तविकता बना सकते हैं?

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इतालवी तेल कंपनी एनी कॉमनवेल्थ फ्यूजन सिस्टम्स में 50 मिलियन डॉलर का निवेश कर रही है, जो एमआईटी का एक स्पिनआउट है जो SPARC नामक फ्यूजन पावर प्रयोग में शून्य-कार्बन ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट के विकास पर संस्थान के साथ सहयोग कर रहा है। जूलियन टर्नर को सीईओ रॉबर्ट मुमगार्ड से जानकारी मिली।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के पवित्र हॉल के भीतर एक ऊर्जा क्रांति हो रही है। दशकों की प्रगति के बाद, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि संलयन ऊर्जा आखिरकार अपना दिन लेने के लिए तैयार है और असीमित, दहन-मुक्त, शून्य-कार्बन ऊर्जा का पवित्र प्याला पहुंच के भीतर हो सकता है।

इटली की ऊर्जा दिग्गज कंपनी एनी भी इस आशावाद को साझा करती है, तथा एमआईटी के प्लाज्मा फ्यूजन एंड साइंस सेंटर (पीएसएफसी) और निजी कंपनी कॉमनवेल्थ फ्यूजन सिस्टम्स (सीएफएस) के साथ एक सहयोगी परियोजना में 50 मिलियन यूरो (62 मिलियन डॉलर) का निवेश कर रही है, जिसका उद्देश्य 15 वर्षों के भीतर ग्रिड पर संलयन ऊर्जा को तेजी से पहुंचाना है।

सूर्य और तारों को ऊर्जा प्रदान करने वाली प्रक्रिया, संलयन को नियंत्रित करना, सदियों पुरानी समस्या के कारण रुका हुआ है: हालांकि इस प्रक्रिया से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, लेकिन इसे केवल लाखों डिग्री सेल्सियस के अत्यधिक तापमान पर ही किया जा सकता है, जो सूर्य के केंद्र से भी अधिक गर्म है, तथा किसी भी ठोस पदार्थ के लिए सहन करने योग्य नहीं है।

इन चरम स्थितियों में संलयन ईंधनों को सीमित रखने की चुनौती के परिणामस्वरूप, संलयन ऊर्जा प्रयोग अब तक घाटे में चल रहे हैं, जिससे संलयन प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा से कम ऊर्जा उत्पन्न हो रही है, और इसलिए ग्रिड के लिए बिजली का उत्पादन करने में असमर्थ हैं।

सीएफएस के सीईओ रॉबर्ट ममगार्ड कहते हैं, "पिछले कई दशकों में संलयन अनुसंधान का व्यापक अध्ययन किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप संलयन ऊर्जा के लिए वैज्ञानिक समझ और प्रौद्योगिकियों में प्रगति हुई है।"

"सीएफएस उच्च-क्षेत्र दृष्टिकोण का उपयोग करके संलयन का व्यवसायीकरण कर रहा है, जहां हम बड़े सरकारी कार्यक्रमों के समान भौतिकी दृष्टिकोण का उपयोग करके छोटे संलयन उपकरण बनाने के लिए नए उच्च-क्षेत्र चुंबक विकसित कर रहे हैं। ऐसा करने के लिए, सीएफएस एक सहयोगी परियोजना में एमआईटी के साथ मिलकर काम करता है, जिसकी शुरुआत नए चुंबक विकसित करने से होती है।"

SPARC उपकरण गर्म प्लाज्मा - उप-परमाण्विक कणों का एक गैसीय सूप - को अपने स्थान पर बनाए रखने के लिए शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है, ताकि वह डोनट के आकार के निर्वात कक्ष के किसी भी भाग के संपर्क में न आए।

ममगार्ड बताते हैं, "मुख्य चुनौती संलयन के लिए ऐसी परिस्थितियों में प्लाज़्मा बनाना है जिससे यह जितनी ऊर्जा खपत करे, उससे ज़्यादा ऊर्जा पैदा करे।" "यह प्लाज़्मा भौतिकी के रूप में जानी जाने वाली भौतिकी के एक उपक्षेत्र पर बहुत ज़्यादा निर्भर करता है।"

यह कॉम्पैक्ट प्रयोग दस सेकंड के स्पंदनों में लगभग 100MW ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक छोटे शहर द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली के बराबर है। लेकिन, चूंकि SPARC एक प्रयोग है, इसलिए इसमें संलयन ऊर्जा को बिजली में बदलने की प्रणाली शामिल नहीं होगी।

एम.आई.टी. के वैज्ञानिकों का अनुमान है कि इससे प्राप्त ऊर्जा, प्लाज्मा को गर्म करने में प्रयुक्त ऊर्जा की दोगुनी से भी अधिक होगी, जिससे अंततः तकनीकी उपलब्धि प्राप्त होगी: संलयन से प्राप्त सकारात्मक शुद्ध ऊर्जा।

ममगार्ड कहते हैं, "संलयन एक प्लाज्मा के अंदर होता है जिसे चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके जगह पर रखा जाता है और इन्सुलेट किया जाता है।" "यह अवधारणात्मक रूप से एक चुंबकीय बोतल की तरह है। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत प्लाज्मा को इन्सुलेट करने की चुंबकीय बोतल की क्षमता से बहुत मजबूती से संबंधित है ताकि यह संलयन की स्थिति तक पहुंच सके।

"इस प्रकार, यदि हम मजबूत चुंबक बना सकते हैं तो हम ऐसे प्लाज़्मा बना सकते हैं जो कम बिजली का उपयोग करके अधिक गर्म और सघन हो सकते हैं। और बेहतर प्लाज़्मा के साथ हम उपकरणों को छोटा और निर्माण और विकास के लिए अधिक प्रबंधनीय बना सकते हैं।

"उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर के साथ, हमारे पास बहुत उच्च शक्ति वाले चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए एक नया उपकरण है, और इस प्रकार बेहतर और छोटी चुंबकीय बोतलें हैं। हमारा मानना ​​है कि इससे हम तेजी से संलयन कर पाएंगे।"

ममगार्ड बड़े बोर वाले अतिचालक विद्युत-चुम्बकों की नई पीढ़ी की बात कर रहे हैं, जिनमें किसी भी मौजूदा संलयन प्रयोग में प्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र से दुगुना मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने की क्षमता है, जिससे आकार के अनुसार शक्ति में दस गुना से अधिक की वृद्धि संभव हो सकेगी।

यिट्रियम-बेरियम-कॉपर ऑक्साइड (YBCO) नामक यौगिक से लेपित स्टील टेप से निर्मित, नए अतिचालक चुम्बक SPARC को ITER के लगभग पांचवें भाग के बराबर संलयन ऊर्जा उत्पादन करने में सक्षम बनाएंगे, लेकिन एक ऐसे उपकरण में जिसका आयतन केवल 1/65 होगा।

नेट फ्यूजन ऊर्जा उपकरणों के निर्माण के लिए आवश्यक आकार, लागत, समयसीमा और संगठनात्मक जटिलता को कम करके, YBCO मैग्नेट फ्यूजन ऊर्जा के लिए नए शैक्षणिक और वाणिज्यिक दृष्टिकोण को भी सक्षम करेगा।

ममगार्ड स्पष्ट करते हैं, "SPARC और ITER दोनों टोकामक हैं, जो एक विशिष्ट प्रकार की चुंबकीय बोतल है जो दशकों से प्लाज्मा भौतिकी के व्यापक बुनियादी विज्ञान के विकास पर आधारित है।"

"एसपीएआरसी अगली पीढ़ी के उच्च तापमान सुपरकंडक्टर (एचटीएस) चुम्बकों का उपयोग करेगा, जो बहुत अधिक चुंबकीय क्षेत्र की अनुमति देता है, जिससे बहुत छोटे आकार में लक्षित संलयन प्रदर्शन मिलता है।

"हमारा मानना ​​है कि यह जलवायु-प्रासंगिक समय-सीमा पर संलयन प्राप्त करने का एक प्रमुख घटक होगा और आर्थिक रूप से आकर्षक उत्पाद होगा।"

समय-सीमा और वाणिज्यिक व्यवहार्यता के विषय पर, SPARC एक टोकामक डिजाइन का विकास है जिसका अध्ययन और परिशोधन दशकों से किया जा रहा है, जिसमें MIT में 1970 के दशक में शुरू किया गया कार्य भी शामिल है।

SPARC प्रयोग का उद्देश्य दुनिया की पहली सच्ची संलयन ऊर्जा सुविधा का मार्ग प्रशस्त करना है, जिसकी बिजली उत्पादन क्षमता लगभग 200 मेगावाट होगी, जो कि अधिकांश वाणिज्यिक विद्युत संयंत्रों के बराबर होगी।

संलयन ऊर्जा के बारे में व्यापक संदेह के बावजूद - एनी का दूरगामी दृष्टिकोण है कि वह इसमें भारी निवेश करने वाली पहली वैश्विक तेल कंपनी बने - समर्थकों का मानना ​​है कि यह तकनीक संभावित रूप से दुनिया की बढ़ती ऊर्जा जरूरतों के एक बड़े हिस्से को पूरा कर सकती है, जबकि इसके साथ ही ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में भी कटौती की जा सकती है।

नए अतिचालक चुम्बकों द्वारा सक्षम किया गया छोटा पैमाना, ग्रिड पर संलयन ऊर्जा से बिजली प्राप्त करने का एक तेज़, सस्ता मार्ग संभव बनाता है।

एनी का अनुमान है कि 2033 तक 200 मेगावाट का फ्यूजन रिएक्टर विकसित करने में 3 बिलियन डॉलर का खर्च आएगा। यूरोप, अमेरिका, चीन, भारत, जापान, रूस और दक्षिण कोरिया के बीच सहयोग से चलने वाला आईटीईआर प्रोजेक्ट 2025 तक पहला सुपर-हीटेड प्लाज़्मा परीक्षण और 2035 तक पहला पूर्ण-शक्ति फ़्यूज़न के अपने लक्ष्य के आधे से ज़्यादा करीब है और इसका बजट लगभग 20 बिलियन यूरो है। SPARC की तरह, आईटीईआर को बिजली उत्पादन के लिए नहीं बनाया गया है।

तो, चूंकि अमेरिकी ग्रिड 2GW-3GW के अखंड कोयला या विखंडन बिजली संयंत्रों से हटकर 100MW-500MW की श्रेणी के संयंत्रों की ओर बढ़ रहा है, तो क्या संलयन ऊर्जा एक कठिन बाजार में प्रतिस्पर्धा कर सकती है - और यदि हां, तो कब?

ममगार्ड कहते हैं, "अभी भी शोध किया जाना बाकी है, लेकिन चुनौतियां ज्ञात हैं, नए नवाचार चीजों को गति देने का रास्ता दिखा रहे हैं, सीएफएस जैसे नए खिलाड़ी समस्याओं पर व्यावसायिक ध्यान केंद्रित कर रहे हैं और बुनियादी विज्ञान परिपक्व है।"

"हमारा मानना ​​है कि विलय कई लोगों की सोच से कहीं ज़्यादा करीब है। देखते रहिए।" jQuery( document ).ready(function() { /* Companies carousel */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

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