काठमाडौं ।
चीनको ‘कृत्रिम सूर्य’ भनेर चिनिने ईएएसटी (एक्सपेरिमेन्टल एडभान्स्ड सुपरकण्डक्टिङ टोकामाक) आणविक फ्युजन रियाक्टरले अत्यन्त उच्च घनत्वमा प्लाज्मालाई स्थिर राख्न सफल भएको छ। यसलाई फ्युजन प्रविधिको विकासमा ठूलो उपलब्धिका रूपमा हेरिएको छ, जसले मानवजातिलाई लगभग असीमित स्वच्छ ऊर्जाको प्रयोगतर्फ अझ नजिक पुर्याउन सक्छ।
चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठानले जारी गरेको विज्ञप्तिअनुसार ईएएसटीले आफ्नो सामान्य सञ्चालन सीमाभन्दा बाहिर गएर प्लाज्मा चलाउँदा पनि स्थिरता कायम गर्न सफल भएको हो।
प्लाज्मा पदार्थको चौथो अवस्था हो, जुन अत्यधिक ताप र ऊर्जायुक्त हुन्छ। यस स्तरको घनत्वमा प्लाज्मालाई स्थिर राख्नु फ्युजन विकासको ठूलो चुनौती मानिँदै आएको थियो।
“यी निष्कर्षहरूले टोकामाक र आगामी पुस्ताका ‘बर्निङ प्लाज्मा’ फ्युजन उपकरणहरूमा घनत्व सीमा विस्तार गर्न सकिने व्यावहारिक र विस्तारयोग्य बाटो देखाएका छन्,” अध्ययनका सह–प्रमुख लेखक तथा चीनको युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजीका प्राध्यापक पिङ झुले बताएका छन्।
आणविक फ्युजनले लगभग असीमित स्वच्छ ऊर्जा उत्पादन गर्ने सम्भावना बोकेको छ। यसको अर्थ— अत्यल्प आणविक फोहोर र जीवाश्म इन्धन जलाउँदा निस्कने जलवायु परिवर्तनकारी हरितगृह ग्यासबिनै ऊर्जा उत्पादन।
जनवरी १ मा साइन्स एड्भान्सेज जर्नलमा प्रकाशित यस अध्ययनले, केही वैज्ञानिकहरूको दाबीअनुसार, आउँदा केही दशकभित्र मानवले फ्युजन ऊर्जा उपयोग गर्न सक्ने सम्भावनालाई एक कदम नजिक ल्याएको छ।
तर फ्युजन प्रविधि विकास हुन थालेको ७० वर्षभन्दा बढी भइसके पनि यो अझै प्रयोगात्मक चरणमै छ। अधिकांश रियाक्टरहरूले उत्पादन गर्ने ऊर्जाभन्दा बढी ऊर्जा खपत गर्छन्।
उता जलवायु वैज्ञानिकहरूले जलवायु परिवर्तनका प्रभाव विश्वभर देखिन थालिसकेकाले अहिले नै हरितगृह ग्यास उत्सर्जनमा गहिरो कटौती आवश्यक रहेको बताइरहेका छन्। त्यसैले फ्युजन ऊर्जा अहिलेको जलवायु संकटको तत्काल समाधान होइन, तर भविष्यमा विश्वलाई ऊर्जा आपूर्ति गर्ने प्रमुख स्रोत बन्न सक्छ।
लाइभसाइन्सका अनुसार फ्युजन रियाक्टरहरू दुईवटा हल्का परमाणुहरूलाई अत्यधिक ताप र दबाब प्रयोग गरेर एउटा भारी परमाणुमा गाभ्ने सिद्धान्तमा आधारित हुन्छन्। यस प्रक्रियाबाट सूर्यजस्तै ऊर्जा उत्पन्न हुन्छ। तर सूर्यमा पृथ्वीका रियाक्टरहरूभन्दा धेरै दबाब हुने भएकाले, वैज्ञानिकहरूले अत्यन्त उच्च तापक्रममा तातो प्लाज्मालाई नियन्त्रणमा राखेर त्यसको क्षतिपूर्ति गर्छन्।
ईएएसटी एउटा चुम्बकीय नियन्त्रणमा आधारित टोकामाक रियाक्टर हो, जसको उद्देश्य लामो समयसम्म निरन्तर रूपमा प्लाज्मा ‘जलिरहेको’ अवस्थामा राख्नु हो।
शक्तिशाली चुम्बकीय क्षेत्र प्रयोग गरेर डोनट आकारको कक्षभित्र प्लाज्मालाई थुन्ने यो प्रविधिले अझैसम्म ‘फ्युजन इग्निसन’ (जहाँ फ्युजन प्रक्रिया आफैं टिकिरहन्छ) हासिल गर्न सकेको छैन। तर ईएएसटीले स्थिर र उच्च नियन्त्रणयुक्त प्लाज्मा कति लामो समयसम्म कायम राख्न सक्छ भन्ने सीमालाई क्रमशः विस्तार गर्दै आएको छ।
फ्युजन अनुसन्धानकर्ताहरूले सामना गर्ने ठूलो चुनौतीमध्ये एक हो ‘ग्रीनवाल्ड सीमा’। यो सीमा पार गर्दा सामान्यतया प्लाज्मा अस्थिर हुन्छ। यद्यपि उच्च घनत्वले परमाणुहरू एक–आपसमा ठोक्किने सम्भावना बढाएर इग्निसनका लागि आवश्यक ऊर्जा घटाउँछ तर अस्थिरताले फ्युजन प्रक्रिया नै अवरुद्ध गर्छ।
ग्रीनवाल्ड सीमा पार गर्न ईएएसटीका वैज्ञानिकहरूले रियाक्टर सुरु गर्दा प्रारम्भिक इन्धन ग्यासको दबाब र इलेक्ट्रोन साइक्लोट्रोन रेजोनान्स हिटिङ (प्लाज्माभित्रका इलेक्ट्रोनहरूले माइक्रोवेभ कति आवृत्तिमा अवशोषण गर्छन् भन्ने) दुई मुख्य पक्षलाई सावधानीपूर्वक नियन्त्रण गरे। यसले ग्रीनवाल्ड सीमाभन्दा १.३ देखि १.६५ गुणा बढी घनत्वमा पनि प्लाज्मालाई स्थिर राख्न सम्भव बनायो। सामान्यतया टोकामाकहरू ०.८ देखि १ को दायरामा सञ्चालन हुन्छन्।
ग्रीनवाल्ड सीमा पार गरिएको यो पहिलो घटना भने होइन। सन् २०२२ मा अमेरिकाको ऊर्जा विभागअन्तर्गत स्यान डिएगोस्थित डीआईआईआई-डी राष्ट्रिय फ्युजन सुविधा रियाक्टरले यो सीमा पार गरेको थियो। सन् २०२४ मा विस्कन्सिन–म्याडिसन विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले प्रयोगात्मक उपकरण प्रयोग गरी ग्रीनवाल्ड सीमाभन्दा करिब १० गुणा बढी घनत्वमा स्थिर प्लाज्मा कायम गरेको घोषणा गरेका लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।
तर ईएएसटीमा गरिएको यो उपलब्धिले पहिलोपटक ‘डेनसिटी–फ्री रेजिम’ भनिने अवस्थासम्म प्लाज्मालाई तताउन सम्भव बनायो। यस अवस्थामा घनत्व बढ्दै जाँदा पनि प्लाज्मा स्थिर रहन्छ। यो अनुसन्धान ‘प्लाज्मा–वाल सेल्फ अर्गनाइजेसन’ (पीएसडब्लूओ) नामक सिद्धान्तमा आधारित छ जसअनुसार प्लाज्मा र रियाक्टरको भित्ताबीचको अन्तरक्रिया सन्तुलित अवस्थामा रहेमा यस्तो अवस्था सम्भव हुन्छ।
चीन र अमेरिकामा भएका यी प्रगतिहरूले नयाँ फ्युजन रियाक्टरहरूको विकासमा मार्गदर्शन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ। चीन र अमेरिका दुवै फ्रान्समा निर्माणाधीन अन्तर्राष्ट्रिय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रियाक्टर (आईटीईआर) परियोजनामा सहभागी छन्। यो विश्वकै सबैभन्दा ठूलो टोकामाक रियाक्टर हुने छ।
आईटीईआर पनि अनुसन्धानकै लागि बनाइँदै गरिएको प्रायोगिक रियाक्टर हो, तर यसले भविष्यमा फ्युजन विद्युत् उत्पादन केन्द्रहरूको बाटो खोल्न सक्छ। आईटीईआर बाट पूर्णस्तरका फ्युजन प्रतिक्रिया सन् २०३९ मा सुरु हुने अपेक्षा गरिएको छ।
प्रकाशित: ३० पुष २०८२, बुधबार
