ब्राइट स्पार्क: एमआयटीचे शास्त्रज्ञ फ्युजन ऊर्जा प्रत्यक्षात साकार करू शकतील का?

तुम्हाला सर्वोत्तम अनुभव देण्यासाठी आम्ही त्यांचा वापर करतो. तुम्ही आमच्या वेबसाइटचा वापर सुरू ठेवल्यास, आम्ही असे गृहीत धरू की या वेबसाइटवरील सर्व कुकीज स्वीकारण्यास तुमची संमती आहे.

इटालियन तेल कंपनी एनी, कॉमनवेल्थ फ्युजन सिस्टीम्समध्ये ५० दशलक्ष डॉलर्सची गुंतवणूक करत आहे. ही कंपनी एमआयटीमधूनच बाहेर पडलेली असून, SPARC नावाच्या फ्युजन ऊर्जा प्रयोगात शून्य-कार्बन ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटच्या विकासाकरिता संस्थेसोबत सहयोग करत आहे. ज्युलियन टर्नर यांनी सीईओ रॉबर्ट ममगार्ड यांच्याकडून याबद्दल सविस्तर माहिती घेतली आहे.

मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या (एमआयटी) पवित्र दालनांमध्ये एक ऊर्जा क्रांती घडत आहे. अनेक दशकांच्या प्रगतीनंतर, शास्त्रज्ञांना विश्वास आहे की फ्यूजन ऊर्जा अखेर आपले स्थान मिळवण्यासाठी सज्ज झाली आहे आणि अमर्याद, ज्वलन-मुक्त, शून्य-कार्बन ऊर्जेचे अंतिम ध्येय आवाक्यात येऊ शकते.

इटलीची ऊर्जा क्षेत्रातील मोठी कंपनी एनी (Eni) देखील हाच आशावाद बाळगते. त्यांनी एमआयटीच्या प्लाझ्मा फ्युजन अँड सायन्स सेंटर (PSFC) आणि खाजगी कंपनी कॉमनवेल्थ फ्युजन सिस्टीम्स (CFS) यांच्या संयुक्त प्रकल्पात ५० दशलक्ष युरो (६२ दशलक्ष डॉलर्स) गुंतवले आहेत, ज्याचा उद्देश अवघ्या १५ वर्षांत फ्युजन ऊर्जा ग्रीडवर वेगाने आणणे आहे.

सूर्य आणि ताऱ्यांना ऊर्जा देणारी प्रक्रिया, म्हणजेच फ्यूजनवर नियंत्रण मिळवण्याचे काम, एका जुन्या समस्येमुळे थांबले आहे: या प्रक्रियेतून प्रचंड ऊर्जा निर्माण होत असली तरी, ती केवळ लाखो अंश सेल्सिअसच्या अत्यंत उच्च तापमानातच केली जाऊ शकते; हे तापमान सूर्याच्या केंद्रापेक्षाही जास्त असून, कोणताही घन पदार्थ ते सहन करू शकत नाही.

या अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितीत संलयन इंधनांना बंदिस्त ठेवण्याच्या आव्हानामुळे, संलयन ऊर्जा प्रयोग आतापर्यंत तुटीत चालले आहेत, म्हणजेच संलयन प्रक्रिया चालू ठेवण्यासाठी आवश्यकतेपेक्षा कमी ऊर्जा निर्माण झाली आहे, आणि त्यामुळे ते ग्रीडसाठी वीज निर्माण करण्यास असमर्थ आहेत.

"गेल्या अनेक दशकांपासून फ्यूजन संशोधनाचा सखोल अभ्यास केला गेला आहे, ज्यामुळे फ्यूजन ऊर्जेसाठीच्या वैज्ञानिक समजात आणि तंत्रज्ञानामध्ये प्रगती झाली आहे," असे सीएफएसचे सीईओ रॉबर्ट ममगार्ड म्हणतात.

सीएफएस (CFS) उच्च-क्षेत्र पद्धतीचा वापर करून फ्युजनचे व्यापारीकरण करत आहे, ज्यामध्ये आम्ही मोठ्या सरकारी कार्यक्रमांप्रमाणेच भौतिकशास्त्राची पद्धत वापरून लहान फ्युजन उपकरणे बनवण्यासाठी नवीन उच्च-क्षेत्र चुंबक विकसित करत आहोत. हे करण्यासाठी, सीएफएस (CFS) एमआयटीसोबत (MIT) एका सहयोगी प्रकल्पात जवळून काम करते, ज्याची सुरुवात नवीन चुंबक विकसित करण्यापासून झाली आहे.

SPARC उपकरण शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करून उष्ण प्लाझ्माला – म्हणजेच उप-अणू कणांचा वायुरूप मिश्रणाला – जागेवर धरून ठेवते, जेणेकरून त्याचा डोनट-आकाराच्या निर्वात कक्षाच्या कोणत्याही भागाशी संपर्क येऊ नये.

"मुख्य आव्हान म्हणजे फ्यूजन होण्यासाठी अनुकूल परिस्थितीत प्लाझ्मा तयार करणे, जेणेकरून तो वापरलेल्या ऊर्जेपेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण करेल," असे ममगार्ड स्पष्ट करतात. "हे प्लाझ्मा फिजिक्स म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या भौतिकशास्त्राच्या एका उपक्षेत्रावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून आहे."

हा संक्षिप्त प्रयोग दहा-सेकंदांच्या स्पंदनांमध्ये सुमारे १०० मेगावॅट उष्णता निर्माण करण्यासाठी तयार करण्यात आला आहे, जी एका लहान शहराला लागणाऱ्या विजेइतकी आहे. परंतु, स्पार्क हा एक प्रयोग असल्याने, त्यात संलयन ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करणाऱ्या प्रणालींचा समावेश नसेल.

एमआयटीमधील शास्त्रज्ञांना अपेक्षा आहे की प्लाझ्मा गरम करण्यासाठी वापरलेल्या ऊर्जेपेक्षा दुप्पट ऊर्जा उत्पादन म्हणून मिळेल, आणि अखेरीस फ्यूजनमधून सकारात्मक निव्वळ ऊर्जा मिळवण्याचा सर्वोच्च तांत्रिक टप्पा गाठला जाईल.

"चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करून एका जागी धरून ठेवलेल्या आणि विलग केलेल्या प्लाझ्माच्या आत संलयन होते," असे ममगार्ड म्हणतात. "संकल्पनात्मकदृष्ट्या हे एका चुंबकीय बाटलीसारखे आहे. चुंबकीय क्षेत्राची शक्ती ही, प्लाझ्माला विलग ठेवण्याच्या चुंबकीय बाटलीच्या क्षमतेशी खूप घट्टपणे संबंधित असते, जेणेकरून तो संलयनाच्या स्थितीपर्यंत पोहोचू शकेल."

म्हणून, जर आपण शक्तिशाली चुंबक बनवू शकलो, तर आपण कमी ऊर्जा वापरून अधिक उष्ण आणि घन प्लाझ्मा बनवू शकतो. आणि अधिक चांगल्या प्लाझ्मामुळे आपण उपकरणे लहान आणि त्यांची रचना व विकास अधिक सुलभ करू शकतो.

उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर्समुळे, आपल्याकडे अत्यंत शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रे तयार करण्याचे आणि त्यायोगे अधिक चांगल्या व लहान चुंबकीय बाटल्या बनवण्याचे एक नवीन साधन उपलब्ध झाले आहे. आमचा विश्वास आहे की यामुळे आपण फ्युजनपर्यंत अधिक वेगाने पोहोचू शकू.

ममगार्ड हे मोठ्या व्यासाच्या सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या एका नवीन पिढीचा संदर्भ देत आहेत, ज्यांच्यामध्ये कोणत्याही विद्यमान फ्युजन प्रयोगात वापरल्या जाणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रापेक्षा दुप्पट शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करण्याची क्षमता आहे, ज्यामुळे प्रति आकार शक्तीमध्ये दहा पटीहून अधिक वाढ शक्य होते.

यट्रियम-बेरियम-कॉपर ऑक्साइड (YBCO) नावाच्या संयुगाचा लेप दिलेल्या स्टील टेपपासून बनवलेले, हे नवीन सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट्स SPARC ला ITER च्या तुलनेत सुमारे एक-पंचमांश फ्यूजन ऊर्जा निर्माण करण्यास सक्षम करतील, परंतु हे उपकरण आकाराने केवळ १/६५ पट लहान असेल.

नेट फ्युजन ऊर्जा उपकरणे तयार करण्यासाठी लागणारा आकार, खर्च, कालावधी आणि संघटनात्मक गुंतागुंत कमी करून, वायबीसीओ (YBCO) चुंबक फ्युजन ऊर्जेसाठी नवीन शैक्षणिक आणि व्यावसायिक दृष्टिकोन देखील सक्षम करतील.

“SPARC आणि ITER दोन्ही टोकामाक आहेत, जे अनेक दशकांपासून विकसित होत असलेल्या प्लाझ्मा भौतिकशास्त्राच्या व्यापक मूलभूत विज्ञानावर आधारित एका विशिष्ट प्रकारच्या चुंबकीय बाटल्या आहेत,” असे ममगार्ड स्पष्ट करतात.

स्पार्क (SPARC) पुढच्या पिढीतील उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर (HTS) चुंबकांचा वापर करेल, जे खूप जास्त चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करण्यास परवानगी देतात, ज्यामुळे खूपच लहान आकारात अपेक्षित फ्युजन कामगिरी साध्य होते.

आमचा विश्वास आहे की हवामान बदलाच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या कालमर्यादेत फ्युजन साध्य करण्यासाठी आणि एक आर्थिकदृष्ट्या आकर्षक उत्पादन तयार करण्यासाठी हा एक महत्त्वाचा घटक ठरेल.

कालावधी आणि व्यावसायिक व्यवहार्यतेच्या बाबतीत बोलायचे झाल्यास, स्पार्क (SPARC) हे एका टोकामाक डिझाइनची उत्क्रांती आहे, ज्याचा अनेक दशकांपासून अभ्यास आणि परिष्करण केले गेले आहे, ज्यामध्ये १९७० च्या दशकात सुरू झालेल्या एमआयटी (MIT) मधील कामाचाही समावेश आहे.

स्पार्क (SPARC) प्रयोगाचे उद्दिष्ट, बहुतेक व्यावसायिक विद्युत ऊर्जा प्रकल्पांच्या क्षमतेशी तुलना करता येईल अशा, सुमारे २०० मेगावॅट वीज क्षमतेच्या जगातील पहिल्या खऱ्या फ्यूजन ऊर्जा सुविधेसाठी मार्ग मोकळा करणे आहे.

फ्यूजन ऊर्जेबद्दल मोठ्या प्रमाणावर साशंकता असूनही – आणि त्यात मोठी गुंतवणूक करणारी पहिली जागतिक तेल कंपनी बनण्याची एनीची दूरदृष्टी असूनही – समर्थकांचा असा विश्वास आहे की, हे तंत्रज्ञान संभाव्यतः जगाच्या वाढत्या ऊर्जेच्या गरजांचा एक मोठा भाग पूर्ण करू शकते, आणि त्याच वेळी हरितगृह वायू उत्सर्जनातही मोठी घट घडवू शकते.

नवीन सुपरकंडक्टिंग चुंबकांमुळे शक्य झालेल्या लहान आकारामुळे, ग्रीडवर फ्यूजन ऊर्जेपासून वीज मिळवण्याचा एक जलद आणि स्वस्त मार्ग संभाव्यतः शक्य होतो.

एनीच्या अंदाजानुसार, २०३३ पर्यंत २०० मेगावॅट क्षमतेचा फ्युजन रिॲक्टर विकसित करण्यासाठी ३ अब्ज डॉलर्स खर्च येईल. युरोप, अमेरिका, चीन, भारत, जपान, रशिया आणि दक्षिण कोरिया यांच्या संयुक्त विद्यमाने राबवण्यात येणारा आयटीईआर (ITER) प्रकल्प, २०२५ पर्यंत पहिली अति-उष्ण प्लाझ्मा चाचणी आणि २०३५ पर्यंत पहिले पूर्ण-क्षमतेचे फ्युजन करण्याचे आपले लक्ष्य गाठण्याच्या अर्ध्याहून अधिक टप्प्यावर पोहोचला आहे, आणि त्याचे बजेट सुमारे २० अब्ज युरो आहे. स्पार्क (SPARC) प्रमाणेच, आयटीईआरची रचना वीज निर्माण न करण्यासाठी केली आहे.

तर, अमेरिकेची वीज वितरण प्रणाली २-३ गिगावॅट क्षमतेच्या एकसंध कोळसा किंवा फिशन ऊर्जा प्रकल्पांपासून दूर जाऊन १००-५०० मेगावॅट क्षमतेच्या प्रकल्पांकडे वळत असताना, फ्यूजन ऊर्जा या स्पर्धात्मक बाजारपेठेत स्पर्धा करू शकेल का – आणि, जर हो, तर कधी?

"अजूनही संशोधन करायचे आहे, पण आव्हाने ज्ञात आहेत, नवीन नवोपक्रम गोष्टींना गती देण्याचा मार्ग दाखवत आहेत, सीएफएस (CFS) सारखे नवीन खेळाडू समस्यांकडे व्यावसायिक दृष्टिकोनातून पाहत आहेत आणि मूलभूत विज्ञान परिपक्व झाले आहे," असे ममगार्ड म्हणतात.

आमचा विश्वास आहे की फ्युजन (संमिश्रण) अनेकांच्या विचारापेक्षा अधिक जवळ आहे. संपर्कात रहा.

DAMM सेल्युलर सिस्टीम्स A/S ही औद्योगिक, व्यावसायिक आणि सार्वजनिक सुरक्षा ग्राहकांसाठी विश्वसनीय, मजबूत आणि सहजपणे विस्तारण्यायोग्य टेरेस्ट्रियल ट्रंक्ड रेडिओ (TETRA) आणि डिजिटल मोबाईल रेडिओ (DMR) कम्युनिकेशन सिस्टीममधील जगातील अग्रगण्य कंपन्यांपैकी एक आहे.

DAMM टेट्राफ्लेक्स डिस्पॅचर, रेडिओ कम्युनिकेशन कमांड, नियंत्रण आणि देखरेखीची आवश्यकता असलेल्या ग्राहकांचा ताफा चालवणाऱ्या संस्थांमध्ये वाढीव कार्यक्षमता प्रदान करते.

DAMM टेट्राफ्लेक्स व्हॉइस आणि डेटा लॉग सिस्टीम व्यापक आणि अचूक व्हॉइस आणि डेटा रेकॉर्डिंग फंक्शन्स, तसेच विविध प्रकारच्या CDR लॉगिंग सुविधा प्रदान करते.

ग्रीन टेप सोल्युशन्स ही एक ऑस्ट्रेलियन सल्लागार कंपनी असून, ती पर्यावरणीय मूल्यांकन, मान्यता आणि ऑडिटिंग, तसेच पारिस्थितिकीय सर्वेक्षणांमध्ये विशेषज्ञ आहे.

जेव्हा तुम्ही तुमच्या ऊर्जा प्रकल्पाची कार्यक्षमता आणि विश्वसनीयता सुधारू इच्छिता, तेव्हा ते साध्य करण्यासाठी तुम्हाला योग्य सिम्युलेशन अनुभवाची गरज भासेल. एक कंपनी वास्तववादी ऊर्जा प्रकल्प सिम्युलेटर तयार करण्यासाठी कटिबद्ध आहे, जे हे सुनिश्चित करतात की तुमच्या कर्मचाऱ्यांकडे तुमचा ऊर्जा प्रकल्प सुरक्षितपणे आणि कार्यक्षमतेने चालवण्यासाठी आवश्यक ज्ञान आहे.