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। कॉमनवेल्थ फ्यूजन सिस्टम्स एमआईटी की ही एक सहायक कंपनी है जो एसपीएआरसी नामक फ्यूजन पावर प्रयोग में शून्य-कार्बन ऊर्जा उत्पादन के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट के विकास में एमआईटी के साथ सहयोग कर रही है। जूलियन टर्नर ने सीईओ रॉबर्ट ममगार्ड से इस बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त की।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के पवित्र परिसर में एक ऊर्जा क्रांति चल रही है। दशकों की प्रगति के बाद, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि संलयन ऊर्जा अंततः अपने चरम पर पहुंचने के लिए तैयार है और असीमित, दहन-मुक्त, शून्य-कार्बन ऊर्जा का लक्ष्य अब उनकी पहुंच में हो सकता है।

इटली की ऊर्जा क्षेत्र की दिग्गज कंपनी एनी भी इस आशावाद को साझा करती है, और उसने 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 किया है, जिसका लक्ष्य मात्र 15 वर्षों में फ्यूजन ऊर्जा को ग्रिड में तेजी से शामिल करना है।

सूर्य और तारों को ऊर्जा प्रदान करने वाली प्रक्रिया, संलयन को नियंत्रित करने में एक सदियों पुरानी समस्या के कारण बाधा आ रही है: यद्यपि यह प्रक्रिया भारी मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित करती 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, और किसी भी ठोस पदार्थ के लिए सहन करने के लिए बहुत अधिक गर्म है।

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

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

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

SPARC उपकरण शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके गर्म प्लाज्मा - उप-परमाणु कणों के गैसीय मिश्रण - को अपनी जगह पर स्थिर रखता है ताकि यह डोनट के आकार के निर्वात कक्ष के किसी भी हिस्से के संपर्क में न आए।

“सबसे बड़ी चुनौती प्लाज्मा को ऐसी परिस्थितियों में उत्पन्न करना है जिससे संलयन हो सके और वह खपत से अधिक ऊर्जा उत्पन्न कर सके,” मुमगार्ड बताते हैं। “यह काफी हद तक भौतिकी के एक उपक्षेत्र पर निर्भर करता है जिसे प्लाज्मा भौतिकी के नाम से जाना जाता है।”

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

एमआईटी के वैज्ञानिकों का अनुमान है कि इससे उत्पन्न होने वाली ऊर्जा प्लाज्मा को गर्म करने में लगने वाली ऊर्जा से दोगुनी से भी अधिक होगी, जिससे अंततः अंतिम तकनीकी उपलब्धि प्राप्त होगी: संलयन से प्राप्त होने वाली शुद्ध सकारात्मक ऊर्जा।

"चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके स्थिर और इन्सुलेट किए गए प्लाज्मा के अंदर संलयन होता है," मुमगार्ड कहते हैं। "यह अवधारणात्मक रूप से एक चुंबकीय बोतल की तरह है। चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति का प्लाज्मा को इन्सुलेट करने की चुंबकीय बोतल की क्षमता से गहरा संबंध है, जिससे संलयन की स्थिति प्राप्त हो सके।"

“इस प्रकार, यदि हम शक्तिशाली चुंबक बना सकते हैं, तो हम ऐसे प्लाज्मा बना सकते हैं जो कम ऊर्जा का उपयोग करके अधिक गर्म और सघन हो सकते हैं। और बेहतर प्लाज्मा के साथ, हम उपकरणों को छोटा और निर्माण एवं विकास में अधिक सुगम बना सकते हैं।”

“उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टरों के साथ, हमारे पास बहुत उच्च शक्ति वाले चुंबकीय क्षेत्र बनाने का एक नया उपकरण है, और इस प्रकार बेहतर और छोटे चुंबकीय भंडार बनाना संभव हो गया है। हमारा मानना ​​है कि इससे हम संलयन के लक्ष्य तक तेजी से पहुंच सकेंगे।”

ममगार्ड एक नई पीढ़ी के बड़े बोर वाले सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट का जिक्र कर रहे हैं, जिनमें किसी भी मौजूदा संलयन प्रयोग में उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय क्षेत्र से दोगुना मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने की क्षमता है, जिससे प्रति आकार शक्ति में दस गुना से अधिक की वृद्धि संभव हो सकेगी।

येट्रियम-बेरियम-कॉपर ऑक्साइड (वाईबीसीओ) नामक यौगिक से लेपित स्टील टेप से बने नए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट एसपीएआरसी को आईटेर की तुलना में लगभग पांचवां हिस्सा संलयन ऊर्जा उत्पादन करने में सक्षम बनाएंगे, लेकिन एक ऐसे उपकरण में जिसका आयतन केवल लगभग 1/65 है।

नेट फ्यूजन ऊर्जा उपकरणों के निर्माण के लिए आवश्यक आकार, लागत, समयसीमा और संगठनात्मक जटिलता को कम करके, वाईबीसीओ चुंबक फ्यूजन ऊर्जा के लिए नए अकादमिक और वाणिज्यिक दृष्टिकोणों को भी सक्षम बनाएंगे।

"एसपीएआरसी और आईटीईआर दोनों टोकामाक हैं, जो दशकों से प्लाज्मा भौतिकी के व्यापक मूलभूत विज्ञान विकास पर आधारित एक विशिष्ट प्रकार की चुंबकीय बोतल हैं," मुमगार्ड स्पष्ट करते हैं।

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

"हमारा मानना ​​है कि यह जलवायु के अनुकूल समयसीमा में संलयन प्राप्त करने और आर्थिक रूप से आकर्षक उत्पाद बनने का एक प्रमुख घटक होगा।"

समयसीमा और व्यावसायिक व्यवहार्यता के विषय पर, SPARC एक टोकामाक डिजाइन का विकास है जिसका दशकों से अध्ययन और परिष्करण किया जा रहा है, जिसमें MIT में 1970 के दशक में शुरू हुआ काम भी शामिल है।

SPARC प्रयोग का उद्देश्य लगभग 200 मेगावाट बिजली उत्पादन क्षमता वाले विश्व के पहले वास्तविक संलयन ऊर्जा संयंत्र के लिए मार्ग प्रशस्त करना है, जो अधिकांश वाणिज्यिक विद्युत संयंत्रों के बराबर है।

संलयन ऊर्जा को लेकर व्यापक संदेह के बावजूद - एनआई के पास इसमें भारी निवेश करने वाली पहली वैश्विक तेल कंपनी बनने का दूरदर्शी दृष्टिकोण है - समर्थकों का मानना ​​है कि यह तकनीक संभावित रूप से दुनिया की बढ़ती ऊर्जा जरूरतों के एक महत्वपूर्ण हिस्से को पूरा कर सकती है, जबकि साथ ही ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में भी भारी कमी ला सकती है।

नए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट द्वारा संभव बनाया गया छोटा पैमाना, ग्रिड पर संलयन ऊर्जा से बिजली प्राप्त करने का एक तेज़ और सस्ता मार्ग प्रदान कर सकता है।

एनआई का अनुमान है कि 2033 तक 200 मेगावाट के फ्यूजन रिएक्टर को विकसित करने में 3 अरब डॉलर का खर्च आएगा। आईटेर परियोजना, जो यूरोप, अमेरिका, चीन, भारत, जापान, रूस और दक्षिण कोरिया के बीच एक सहयोगात्मक परियोजना है, 2025 तक पहले अति-तापमानित प्लाज्मा परीक्षण और 2035 तक पहले पूर्ण-क्षमता वाले फ्यूजन के अपने लक्ष्य की ओर आधे से अधिक आगे बढ़ चुकी है, और इसका बजट लगभग 20 अरब यूरो है। एसपीएआरसी की तरह, आईटेर को बिजली उत्पादन न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

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

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

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

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