दुनिया का सबसे बड़ा फ्यूजन रिएक्टर स्वच्छ ऊर्जा की उम्मीद जगाता है

दुनिया का सबसे बड़ा फ्यूजन रिएक्टर स्वच्छ ऊर्जा की उम्मीद देता है

एक शक्तिशाली नया स्टील-निर्मित टोकामक रिएक्टर अंततः संलयन-संचालित बिजली उत्पादन की पवित्र कब्र को प्राप्त करने का लक्ष्य रखता है।

प्रोवेंस के फ़्रांसीसी क्षेत्र की गहराई में, अपनी अनुकूल भूगर्भीय, हाइड्रोलॉजिकल, और भूकंपीय स्थितियों के साथ-साथ पानी और बिजली की पहुंच के लिए चुना गया, एक विशाल 180-हेक्टेयर सुविधा केंद्र में स्थित है जिसमें अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर (ITER) है।

पारंपरिक बिजली संयंत्र जीवाश्म ईंधन के दहन या परमाणु विखंडन से गर्मी को भाप में परिवर्तित करते हैं जो तब टर्बाइनों को घुमाने के लिए उपयोग किया जाता है जो यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। ये दोनों विधियाँ, जबकि शक्ति के विश्वसनीय स्रोत हैं, उत्सर्जन या रेडियोधर्मी कचरे के माध्यम से पर्यावरणीय प्रभावों के साथ आती हैं।

लेकिन क्या होगा अगर हानिकारक उप-उत्पादों के बिना इस गर्मी का उत्पादन करने का कोई तरीका हो? यह संलयन शक्ति का सपना है, परमाणु संलयन के माध्यम से विशाल मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए चल रहे प्रयोग।

हमारे सूर्य को शक्ति देने वाली प्रक्रियाओं के समान, संलयन तब होता है जब दो हाइड्रोजन परमाणु आपस में टकराते हैं और एक हीलियम परमाणु में फ्यूज हो जाते हैं। यह रेडियोधर्मी विखंडन उत्पादों के उत्पादन के बिना भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करता है।

इस प्रक्रिया को बनाना एक गंभीर इंजीनियरिंग चुनौती प्रस्तुत करता है, क्योंकि प्रतिक्रियाओं को उस स्थान पर सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए जहां भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न हो रही हो।

स्टील से बने पिंजरे में एक तारे की शक्ति

ITER सुविधा में, दुनिया के सबसे बड़े टोकामक रिएक्टर पर निर्माण कार्य चल रहा है। इस प्रायोगिक मशीन के केंद्र में, जो 60 के दशक में विकसित एक सोवियत मॉडल पर आधारित है, एक टोरस के आकार का निर्वात कक्ष है।

5,200 टन वजनी और 1,400 m3 की मात्रा के साथ निर्वात कक्ष अपनी तरह का अब तक का सबसे बड़ा है, जो भौतिकविदों के लिए इसे संचालित करना आसान बनाता है जो व्यवहार्य संलयन शक्ति उत्पन्न करने के लिए आवश्यक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए इसे संचालित करता है।

ITER के प्रयोग इस स्टील निर्मित निर्वात पात्र के अंदर होंगे, जिसमें संलयन अभिक्रियाएँ होती हैं और प्राथमिक सुरक्षा नियंत्रण अवरोधक के रूप में कार्य करते हुए भली भांति बंद करके सील किया जाता है। यहां हाइड्रोजन ईंधन को अत्यधिक गर्मी और दबाव के अधीन किया जाता है, इसे गर्म, विद्युत आवेशित गैस में बदल दिया जाता है जिसे प्लाज्मा के रूप में जाना जाता है।

यह निर्वात वातावरण विकिरण परिरक्षण प्रदान करता है और प्लाज्मा स्थिरता का समर्थन करता है, जबकि शीतलन जल प्रणाली जो इसकी दोहरी स्टील की दीवारों के बीच परिचालित होती है, रिएक्टर के सक्रिय रहने के दौरान उत्पन्न गर्मी को सुरक्षित रूप से हटा देती है। यह अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि संलयन के लिए 150 से 300 मिलियन डिग्री के बीच तापमान की आवश्यकता होती है।

चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति

इंटीरियर का डोनट आकार प्लाज्मा कणों को दीवारों को छूने के बिना लगातार सर्कल करने की अनुमति देता है। यह सुपरहॉट प्लाज़्मा टोकामक रिएक्टर में 10,000 टन सुपरकंडक्टिंग चुम्बकों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा निहित और नियंत्रित है।

-269 डिग्री के तापमान पर रखे जाने पर पारंपरिक चुम्बकों की तुलना में मजबूत क्षेत्र उत्पन्न करने में सक्षम, ITER 'उच्च-प्रदर्शन, आंतरिक रूप से ठंडा किए गए सुपरकंडक्टर्स' का उपयोग करता है जिसमें सुपरकंडक्टिंग स्ट्रैंड्स को एक साथ बांधा जाता है और एक संरचनात्मक स्टील जैकेट में समाहित किया जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने का यह साधन विकल्पों की तुलना में सस्ता और कम ऊर्जा खपत करने वाला भी है, जिससे संलयन शक्ति का समर्थन करने के लिए आवश्यक विशाल चुंबक प्रणालियों के लिए यह एकमात्र व्यवहार्य विकल्प बन जाता है।

निर्वात पोत और इसकी सुपरकंडक्टिंग चुंबक प्रणाली सभी ITER क्रायोस्टेट के भीतर समाहित हैं, जो एक अति-निम्न तापमान निर्वात स्थान प्रदान करता है। 16,000 m³ पर, यह अब तक निर्मित सबसे बड़ा स्टेनलेस स्टील उच्च-वैक्यूम दबाव कक्ष है।

रिएक्टर में अत्यधिक तापमान के अंतर स्टेनलेस स्टील को एक आदर्श विकल्प बनाते हैं। उच्च और निम्न तापमान पर प्रदर्शन को बनाए रखने में सक्षम, स्टील की उच्च लचीलापन और क्रूरता इसे ITER का एक अपूरणीय हिस्सा बनाती है।

टोकामक के 2025 तक चालू होने की उम्मीद के साथ, संलयन भौतिकविदों को उम्मीद है कि यह ऊर्जा उत्पादन के लिए एक गेम चेंजर होगा। जबकि निकट-असीमित स्वच्छ ऊर्जा की संभावना क्षितिज से परे है, यह स्पष्ट है कि यदि हमें व्यावसायिक संलयन प्राप्त करना है तो यह स्टील की स्थायी शक्ति होगी जो हमें इसका दोहन करने की अनुमति देती है।