Technology Khabar १ माघ २०८१, मंगलवार
काठमाडौं ।
सन् २०२२ मा वैज्ञानिकहरूले फ्युजनको बारेमा सोच्ने तरिका सधैंका लागि परिवर्तन भएको छ। “शताब्दीको प्रयोग” भनिएको एक प्रयोगले हालै फ्युजन सफा उर्जाको व्यवहारिक स्रोत बन्न सक्ने पहिलो पटक देखाएको छ।
यो प्रयोग लरेन्स लिभरमोर नेसनल ल्याबोरेटरीमा भएको थियो, जसले “इग्निसन” देखायो र फ्युजन प्रतिक्रियाले लगानी गरिएको भन्दा धेरै ऊर्जा उत्पादन गर्यो।
यसका अतिरिक्त विगत केही वर्षहरूमा यो क्षेत्रमा संयुक्त राज्य अमेरिकामा मुख्य रूपमा बहु-अर्ब डलर निजी लगानीको बाढी आएको छ। तर फ्युजनलाई सुरक्षित, किफायती र असीमित सफा ऊर्जा स्रोत बनाउन ठूलो मात्रामा विस्तार गर्नुअघि धेरै इन्जिनियरिङ चुनौतीहरू समाधान गर्नुपर्छ। यसलाई अर्को शब्दमा भन्नुपर्दा अब यो इन्जिनियरिङको समय भएको लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।
विगत दश वर्षमा फ्युजनको विज्ञान र भौतिकशास्त्र परिपक्व अवस्थामा पुगेको इन्जिनियरहरूले देखेका छन्।
प्रयोगशालामा फ्युजन प्राप्त गर्न दुई तरिका छन्: शक्तिशाली लेजर प्रयोग गर्ने इनर्शियल कन्फाइनमेन्ट फ्युजन र शक्तिशाली चुम्बक प्रयोग गर्ने म्याग्नेटिक कनफाइनमेन्ट फ्युजन।
“शताब्दीको प्रयोग” ले इनर्शियल कनफाइनमेन्ट फ्युजन प्रयोग गर्यो भने म्याग्नेटिक कनफाइनमेन्ट फ्युजनले अझै ऊर्जा उत्पादनमा ब्रेकइभन देखाउन सकेको छैन।
कसै-कसैले निजी लगानीमा आधारित प्रयोगहरूले यस दशकको अन्त्यसम्म यो उपलब्धि प्राप्त गर्ने लक्ष्य राखेका छन्। साथै फ्रान्समा रहेको अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा समर्थित ठूलो परियोजना आईटीईआरले पनि २०३० को अन्त्यसम्म ब्रेकइभन अर्थात् लगानी उठाउने आशा राखेको छ। दुवै परियोजनाहरूले म्याग्नेटिक कनफाइनमेन्ट फ्युजन प्रयोग गर्दैछन्।
तर, फ्युजनलाई व्यावसायिक उर्जाको व्यवहार्य स्रोत बनाउन इन्जिनियरहरूले धेरै व्यावहारिक चुनौतीहरूको सामना गर्नुपर्नेछ। संयुक्त राज्य अमेरिकाले यस अवसरलाई उपयोग गरी फ्युजन ऊर्जा क्षेत्रको वैश्विक नेतृत्वकर्ता बन्ने हो भने यो राष्ट्रले यी व्यावहारिक समस्याहरू समाधान गर्न, विशेष गरी सार्वजनिक-निजी साझेदारीमार्फत, कति लगानी गर्न तयार छ भन्ने कुरामा निर्भर हुनेछ।
दुई प्रकारका हाइड्रोजन परमाणुहरू, ड्युटेरियम र ट्रिटियम, अति चरम अवस्थाहरूमा ठोक्किएपछि फ्युजन हुन्छ। यी दुई परमाणुहरूले सूर्यको केन्द्रभन्दा १० गुणा बढी अर्थात् १ सय ८० मिलियन डिग्री फरेनहाइट (१ सय मिलियन डिग्री सेल्सियस) तापक्रममा एउटा परमाणुमा फ्युज गर्छन्। यस्ता प्रतिक्रियाहरू गर्न, फ्युजन ऊर्जा संरचनाले यी अति चरम अवस्थाहरू सामना गर्न सक्नुपर्नेछ।
प्रयोगशालामा फ्युजन प्राप्त गर्न दुई तरिका छन्:
१. इनर्शियल कनफाइनमेन्ट फ्युजन – जसले शक्तिशाली लेजर प्रयोग गर्छ।
२. म्याग्नेटिक कनफाइनमेन्ट फ्युजन – जसले शक्तिशाली चुम्बक प्रयोग गर्छ।
लाइभसाइन्सका अनुसार “शताब्दीको प्रयोग” इनर्शियल कन्फाइनमेन्ट फ्युजनमार्फत सम्पन्न गरिए पनि, म्याग्नेटिक कनफाइनमेन्ट फ्युजनले अझै ऊर्जा उत्पादनमा ब्रेकइभन हासिल गर्न सकेको छैन।
दुवै फ्युजन प्रविधिले केही साझा चुनौतीहरू सामना गर्नुपर्छ, जसलाई समाधान गर्न सस्तो हुनेछैन।
अनुसन्धानकर्ताहरूले तीव्र तापक्रम र विकिरणको अवस्थामा टिक्न सक्ने नयाँ सामग्री विकास गर्नुपर्नेछ।
फ्युजन रिएक्टरका सामग्रीहरू उच्च ऊर्जा भएका कणहरूले लगातार ठोक्किँदा रेडियोधर्मी हुन्छन्। अनुसन्धानकर्ताहरूले यस्ता सामग्रीहरू विकास गर्नुपर्नेछ जसले केही वर्षमा विकिरणको स्तर घटाएर सुरक्षित रूपमा नष्ट गर्न सकिने अवस्थामा ल्याउन सकोस्।
पर्याप्त इन्धन उत्पादन गर्नु, र त्यसलाई दिगो बनाउनु, अर्को महत्त्वपूर्ण चुनौती हो।
ड्युटेरियम प्रशस्त रूपमा पाइन्छ र साधारण पानीबाट निकाल्न सकिन्छ। तर, ट्रिटियमको उत्पादन बढाउनु धेरै कठिन हुनेछ। एक फ्युजन रिएक्टर चलाउनका लागि दिनमा सयौं ग्रामदेखि एक किलोग्राम (२.२ पाउन्ड) ट्रिटियम आवश्यक पर्छ।
हाल परम्परागत आणविक रिएक्टरहरूले ट्रिटियमलाई फिसनको उपउत्पादनको रूपमा उत्पादन गर्छन्। तर यिनीहरुले फ्युजन रिएक्टरहरूको बेडा कायम राख्न पर्याप्त ट्रिटियम उपलब्ध गराउन सक्दैनन्।
त्यसैले, इन्जिनियरहरूले फ्युजन उपकरणमै ट्रिटियम उत्पादन गर्ने क्षमता विकास गर्नुपर्नेछ। यसका लागि फ्युजन रिएक्टरलाई लिथियम भएको सामग्रीले घेर्नुपर्ने हुन सक्छ, जसलाई प्रतिक्रिया प्रक्रियाले ट्रिटियममा परिवर्तन गर्नेछ।
इनर्शियल फ्युजनलाई स्केल अप गर्न, इन्जिनियरहरूले हिउँजस्तो जमेका ड्युटेरियम र ट्रिटियमको फ्युजन इन्धन लक्ष्यमा लगातार केही सेकेन्डमा धेरै पटक प्रहार गर्न सक्ने लेजरहरू विकास गर्नुपर्नेछ।
तर, अहिले कुनै पनि लेजरले यो क्षमता राख्दैन। साथै, यस्ता लेजरलाई अति नै सटीकतासाथ लक्ष्यमा निर्देशित गर्न सक्षम नियन्त्रण प्रणाली र एल्गोरिदमहरू पनि विकास गर्नुपर्नेछ।
प्रकाशित: १ माघ २०८१, मंगलवार
