मानव इतिहास में पहली बार! “कृत्रिम सूर्य” ने एक बड़ी सफलता हासिल की है, और पेट्रोलियम सौर ऊर्जा को पूरी तरह समाप्त किया जा सकता है

दशकों के बाद, नियंत्रित परमाणु संलयन का मील का पत्थर आखिरकार आ गया है।

इतिहास में पहली बार, मनुष्यों ने नियंत्रित करने योग्य परमाणु संलयन हासिल किया है जिसमें आउटपुट ऊर्जा इनपुट ऊर्जा से अधिक है।

इस प्रक्रिया को "इग्निशन" कहा जाता है।

मानव इतिहास में पहली महत्वपूर्ण ऊर्जा प्रगति आग पर नियंत्रण और उपयोग थी।

अब हम मशाल को फिर से थाम लेते हैं, ताकि कृत्रिम सूर्य अब कोई कल्पना न रहे।

दशकों में मील का पत्थर, "कृत्रिम सूरज" के लिए बड़ा कदम

13 दिसंबर को, कैलिफोर्निया के लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी ने घोषणा की कि उसने पहली बार परमाणु संलयन प्रतिक्रिया में "नेट एनर्जी गेन" (यानी उत्पादित ऊर्जा खपत ऊर्जा से अधिक) हासिल की है, नियंत्रित परमाणु संलयन की राह पर है। एक कदम आगे।

ये अपरिचित शब्द लोगों को भ्रमित कर सकते हैं। आइए पहले "नियंत्रणीय परमाणु संलयन" की अवधारणा को समझें।

नाभिकीय संलयन दो हल्के नाभिकों का एक भारी नाभिक में संलयन है, जिससे ऊर्जा निकलती है।

संलयन प्रतिक्रिया जो प्रकृति में सबसे आसानी से महसूस की जाती है वह हाइड्रोजन समस्थानिकों-ड्यूटेरियम और ट्रिटियम का संलयन है। यह प्रतिक्रिया सूर्य पर 5 अरब वर्षों तक चली है। सितारे वास्तव में एक-एक करके प्राकृतिक परमाणु संलयन उपकरण हैं।

परमाणु विखंडन और जीवाश्म ईंधन जलाने की तुलना में, परमाणु संलयन के कई फायदे हैं:

यह कार्बन का उत्सर्जन नहीं करता है, और परमाणु विकिरण और परमाणु विखंडन जैसे परमाणु कचरे का उत्पादन नहीं करता है; क्योंकि परमाणु संलयन के लिए अत्यधिक उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, एक बार जब ईंधन का तापमान गिर जाता है, तो संलयन प्रतिक्रिया स्वतः बंद हो जाएगी; हाइड्रोजन ईंधन का एक छोटा कप सैद्धांतिक रूप से एक घर के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है सैकड़ों वर्षों के लिए ऊर्जा प्रदान करें।

इसलिए, संलयन ऊर्जा लगभग असीमित, स्वच्छ और सुरक्षित नया ऊर्जा स्रोत है।

क्या होगा यदि मनुष्य सूर्य की संलयन प्रतिक्रिया को नियंत्रित तरीके से दोहरा सके?

नियंत्रणीय परमाणु संलयन की इस दृष्टि को आमतौर पर "कृत्रिम सूर्य" के रूप में जाना जाता है।

नियंत्रित करने योग्य परमाणु संलयन का अंतिम लक्ष्य समुद्री जल में बड़ी मात्रा में मौजूद ड्यूटेरियम को अनुमति देना है, उच्च तापमान स्थितियों के तहत परमाणु संलयन से गुजरना, मानव को स्वच्छ ऊर्जा की एक स्थिर धारा प्रदान करना, जीवाश्म कच्चे माल और पारंपरिक परमाणु ऊर्जा को बदलना , और सौर और पवन ऊर्जा की तुलना में बहुत कम संसाधनों का उपभोग करने के लिए।

हालांकि, सूर्य का परमाणु संलयन अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण द्वारा प्रदान किए गए गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से विवश है, जिसका हम पृथ्वी पर अनुकरण नहीं कर सकते हैं। साथ ही, सूर्य पर उच्च तापमान और दबाव संलयन प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक परिस्थितियों का निर्माण करते हैं। तापमान मुआवजा .

1950 के दशक में प्रासंगिक शोध शुरू हुआ। वैज्ञानिकों को क्या परेशानी होती है कि संलयन प्रतिक्रियाओं में भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत होती है, और कैसे उत्पादित ऊर्जा खपत ऊर्जा से अधिक हो जाती है। इससे भी अधिक कठिन यह है कि ऊर्जा को लगातार और स्थिर रूप से आउटपुट करना होता है, न कि केवल पैन में एक फ्लैश।

5 दिसंबर को, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी, "जड़त्वीय कारावास संलयन" तकनीक के माध्यम से, अंततः "शुद्ध ऊर्जा लाभ" संलयन प्रतिक्रिया को महसूस किया, कृत्रिम सूर्य के करीब एक कदम।

शोधकर्ताओं ने 192 विशाल लेजर बीम को एक इरेज़र की लंबाई में सोने से लिपटे काले कक्ष में फैंक दिया, और तीव्र ऊर्जा ने कंटेनर को गर्म कर दिया, जिसमें ईंधन के कण पेपरकॉर्न के आकार के थे, जो 3 मिलियन डिग्री सेल्सियस से अधिक थे।

लेजर लगातार परावर्तित और गर्म होता है, अंततः एक्स-रे का उत्पादन करता है । एक्स-रे ने अनाज की सतह को छील दिया, एक रॉकेट-जैसे विस्फोट को ट्रिगर किया जिसने तापमान और दबाव को चरम सीमाओं तक पहुंचा दिया जो केवल सितारों, विशाल ग्रहों और परमाणु विस्फोटों और ट्रिटियम संलयन में प्राप्त किया जा सकता था।

अंत में, एक सेकंड के खरबवें हिस्से से भी कम समय के लिए, लेज़र इनपुट की ऊर्जा 2.05 मेगाजूल होती है, और संलयन द्वारा उत्पादित न्यूट्रॉन की ऊर्जा 3.15 मेगाजूल होती है, बाद वाले को पूर्व से विभाजित किया जाता है, और ऊर्जा लाभ अधिक होता है 1 से अधिक

सतत बिजली, अभी भी दूर के भविष्य में

यद्यपि "शुद्ध ऊर्जा लाभ" की संलयन प्रतिक्रिया का एहसास हो गया है, प्रयोगशाला वातावरण के बाहर इसका अभ्यास करने और यहां तक ​​कि व्यावसायिक उपयोग में लाने से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है।

सबसे पहले, "शुद्ध ऊर्जा लाभ" केवल संलयन प्रतिक्रिया को दर्शाता है, लेजर को शक्ति देने के लिए आवश्यक 300 मेगाजूल नहीं । विद्युत ऊर्जा से लेजर में रूपांतरण दक्षता बहुत कम है, और यदि विद्युत ऊर्जा के इनपुट के लिए विद्युत ऊर्जा के उत्पादन के अनुपात की गणना की जाती है, तो ऊर्जा लाभ 1 से कम है।

दूसरा, इस संलयन प्रतिक्रिया को ऊर्जा उत्पादन के लिए आवश्यक पैमाने पर फिर से बनाने के लिए भारी संसाधनों की आवश्यकता होती है।

और, जो मशीनें उत्पन्न ऊर्जा को ग्रिड में तैनात करेंगी, इंजीनियरों को अभी विकसित करना बाकी है।

इसलिए, परमाणु संलयन अभी भी वाणिज्यिक उपयोग से कम से कम दस साल दूर है, और इसमें दशकों लग सकते हैं, और बिजली संयंत्र भी दूर हैं।

वर्तमान में, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के लेज़र को दिन में केवल एक बार प्रज्वलित किया जाता है, और कम समय में व्यवहार्य बिजली संयंत्र बनाने के लिए लागत बहुत अधिक है।

एक समाचार सम्मेलन में, लॉरेंस लिवरमोर के निदेशक किम बदिल ने कहा कि प्रक्षेपण एक संलयन प्रज्वलन का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन "प्रति मिनट कई संलयन प्रज्वलन" सहित वाणिज्यिक संलयन बिजली उत्पादन को प्राप्त करने के लिए बहुत कुछ करने की आवश्यकता है।

इसी तरह, परमाणु संलयन को जल्द ही कभी भी जलवायु संरक्षण में नहीं डाला जा सकता है।

एक ऊर्जा प्रौद्योगिकी विशेषज्ञ, जूलियो फ्रीडमैन ने बताया कि अब प्राप्त परिणाम बहुत महत्वपूर्ण हैं।यदि आउटपुट ऊर्जा इनपुट ऊर्जा से अधिक नहीं है, तो यह ऊर्जा का स्रोत नहीं हो सकती है। लेकिन यह अगले 20-30 वर्षों तक जलवायु में कमी लाने में सार्थक योगदान नहीं देगा, जो माचिस जलाने और गैस टरबाइन बनाने के बीच का अंतर है।

वार्मिंग को 1.5 डिग्री सेल्सियस की "सुरक्षित रेखा" तक सीमित करने के लिए, हमें 2050 तक शुद्ध-शून्य उत्सर्जन हासिल करना होगा। जलवायु संकट से निजात पाने के लिए परमाणु संलयन पर निर्भर रहना दूर की कौड़ी है।

रोचेस्टर विश्वविद्यालय के एक प्रोफेसर और लेजर फ्यूजन के विशेषज्ञ रिकार्डो बेट्टी ने परमाणु संलयन में इस सफलता की तुलना पहली बार की जब मनुष्य जानता था कि तेल को गैसोलीन में कैसे परिष्कृत किया जाए :

"आपके पास अभी भी इंजन नहीं है, आपके पास अभी भी टायर नहीं हैं, आप यह नहीं कह सकते कि आपके पास कार है।"

मानवता ने एक बड़ा कदम उठाया है, लेकिन अभी हजारों कदम आगे हो सकते हैं।

स्वच्छ ऊर्जा की अगली पीढ़ी के लिए, दुनिया कमर कस रही है

पिछले कुछ दशकों में, कई देश नियंत्रित परमाणु संलयन को आगे बढ़ा रहे हैं।

ऊपर उल्लिखित जड़त्वीय बंधन नियंत्रित करने योग्य परमाणु संलयन को महसूस करने के लिए दो मुख्यधारा के समाधानों में से एक है, और दूसरा चुंबकीय बंधन है।

वास्तव में, चुंबकीय परिरोध वर्तमान में नियंत्रणीय परमाणु संलयन पर हमला करने के लिए देशों की मुख्य दिशा है। "टोकामक" उपकरण चुंबकीय कारावास परमाणु संलयन की सबसे प्रसिद्ध विधि है।

टोकामक एक अंगूठी के आकार का उपकरण है जो ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के संलयन के लिए पर्यावरण और अति उच्च तापमान बनाने के लिए और संलयन प्रतिक्रियाओं के मानव नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए सीमित विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा संचालित होता है।

"आयरन मैन" में आर्क रिएक्टर एक टोकामक की तरह है। स्टार्क इंडस्ट्रियल बेस पर आर्क रिएक्टर और आयरन मैन के कवच की छाती पर मिनी-रिएक्टर सभी "चुंबकीय कारावास (परमाणु) संलयन रिएक्टर हैं।"

यद्यपि नियंत्रित करने योग्य परमाणु संलयन प्रौद्योगिकी और टोकामक उपकरण पहले विदेशों में उत्पन्न हुए, हमारे देश ने महसूस किया है कि देर से आने वाले आगे हैं और दुनिया में सबसे आगे हैं।

चीन का "कृत्रिम सूर्य" EAST, जिसे 2006 में बनाया गया था, को "पूर्ण सुपरकंडक्टिंग टोकामक न्यूक्लियर फ्यूजन एक्सपेरिमेंटल डिवाइस" कहा जाता है, जिसे "ओरिएंटल सुपर रिंग" के रूप में भी जाना जाता है। इसे चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज के प्लाज्मा भौतिकी संस्थान द्वारा बनाया गया था। हेफ़ेई, अनहुई।

2021 के अंत में, EAST ने 1056 सेकंड के लिए एक लंबी-पल्स उच्च-पैरामीटर प्लाज्मा ऑपरेशन हासिल किया, जिसके दौरान इलेक्ट्रॉन का तापमान लगभग 70 मिलियन डिग्री सेल्सियस था, जो टोकामक डिवाइस के उच्च-तापमान प्लाज्मा ऑपरेशन के लिए सबसे लंबे समय तक रिकॉर्ड स्थापित करता है। उस समय।

4 दिसंबर, 2020 को CNNC साउथवेस्ट इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स द्वारा स्वतंत्र रूप से डिजाइन और निर्मित "कृत्रिम सूर्य" डिवाइस (HL-2M) की एक नई पीढ़ी को पूरा किया गया।

इस वर्ष के अक्टूबर में, HL-2M ने एक सफलता हासिल की – प्लाज्मा करंट 1 मिलियन एम्पीयर (1 मेगाएम्पीयर) से अधिक हो गया।

भविष्य में, टोकामक फ्यूजन रिएक्टर को मेगाएम्पीयर पर स्थिर रूप से काम करना चाहिए। इसलिए, यह सफलता इस बात का भी प्रतीक है कि मेरा देश फ्यूजन इग्निशन के करीब और करीब आ रहा है।

"कृत्रिम सूर्य" दुनिया के लिए बड़ी चिंता का एक प्रमुख वैज्ञानिक मुद्दा है। स्वच्छ ऊर्जा की अगली पीढ़ी के चेहरे में, देश हितधारकों के साथ साझेदारी कर रहे हैं। सबसे अधिक प्रतिनिधि अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर (ITER) है, जो था 2006 में लॉन्च किया गया। प्रोजेक्ट।

यह वर्तमान में दुनिया में सबसे बड़ी और सबसे दूरगामी अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक परियोजनाओं में से एक है। चीन, यूरोपीय संघ, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, जापान, दक्षिण कोरिया, भारत और अन्य सदस्य राज्यों ने इसमें भाग लिया। "कृत्रिम सूर्य" सभी देशों द्वारा संयुक्त रूप से बनाया गया वर्तमान में दुनिया का सबसे बड़ा परमाणु संलयन रिएक्टर दक्षिणी फ्रांस के कैडाराचे में स्थित है।

ITER निकाय की असेंबली 2025 में पूरी होने की उम्मीद है, और अगले कुछ वर्षों में, ITER घटकों को विभिन्न सदस्य राज्यों से करदाशे तक पहुँचाया जाएगा। समान सदस्यों में से एक के रूप में, मेरा देश ITER के निर्माण चरण में 9.09% कार्य करता है, और ITER की तकनीकी उपलब्धियों का उपयोग करने के अधिकार का 100% उपयोग करता है।

कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस समाप्त हो सकते हैं और पर्यावरण प्रदूषण का कारण बन सकते हैं; पवन ऊर्जा, जल ऊर्जा, और सौर ऊर्जा मौसम या भौगोलिक परिस्थितियों से सीमित हैं; परमाणु विखंडन के लिए आवश्यक यूरेनियम और प्लूटोनियम जैसे तत्वों के पास सीमित भंडार हैं और ये रेडियोधर्मिता भी उत्पन्न करेंगे .

इसके विपरीत, नियंत्रित करने योग्य परमाणु संलयन तकनीक एक भविष्य की ऊर्जा पद्धति है जिस पर सभी मानव जाति उच्च उम्मीदें रखती है। इसे "परम ऊर्जा स्रोत" के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह एक बार और सभी के लिए ऊर्जा समस्याओं को लगभग हल कर सकता है। जब इसे वास्‍तव में वाणिज्‍यिक उपयोग में लाया जाता है, तो जलवायु लाभ के अलावा, यह गरीब क्षेत्रों में सस्‍ती बिजली भी पहुंचा सकता है।

संभावना उज्ज्वल है, लेकिन सड़क टेढ़ी-मेढ़ी है। मुझे उम्मीद है कि निकट भविष्य में, हम "कृत्रिम सूरज" के उदय को देख सकते हैं।

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