प्रचंड ताप को बिजली में बदलने की कोशिश
बिजली के जरूरतों की पूर्ति के लिए दुनिया की प्रमुख शक्तियां अपने—अपने स्तर से शोध करते हुए उनपर बेतहाशा पैसा खर्च कर रही है। इन्हीं में है परमाणु संलयन ऊर्जा (Nuclear Fusion Energy)। इससे जुड़ी इंजीनियरिंग की चुनौतियों को हल करने के लिए भी काम कर रही हैं। उम्मीद है कि सफल होने पर परमाणु संलयन (Nuclear Fusion) न्यूनतम अपशिष्ट के साथ लगभग असीमित ऊर्जा प्रदान कर सकता है। ऐसा होने की स्थिति में हानिकर पदार्थ से बड़ी रहत मिलेगी।
इस सिलिसिले में चीन ने नई घोषणाओं से एक उम्मीद जगाई है। क्योंकि उसने उस दिशा में न केवल एक अहम् कदम आगे बढ़ाया है, बल्कि कृत्रिम सूर्य की बदौलत दुनिया का पहला बिजली संयंत्र बनाने का दावा भी किया है। चीन के शोधकर्ताओं की मानें तो उन्होंने वह एक ऐसा कृत्रिम सूर्य के निर्माण में जुटा है, जो बिजली व्यवस्था को बाधित किए बिना परमाणु संलयन ऊर्जा (Nuclear Fusion Energy) को बिजली में बदल देगा। परमाणु संलयन का आधार परमाणु नाभिक को अलग करने के बजाय एक साथ मजबूर करके ऊर्जा जारी की जा सकती है, जैसा कि विखंडन प्रतिक्रियाओं में होता है और जिनसे मौजूदा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को शक्ति मिलती है।
चीन के इस दावे के मुताबिक चीन फ्यूजन इंजीनियरिंग टेस्ट रिएक्टर (सीएफईटीआर) 2035 के आसपास समाप्त होने पर भारी मात्रा में ताप का उत्पादन करेगा, जिसमें 2 गीगावाट तक का अधिकतम बिजली उत्पादन होगा। यह सफलता चीन के प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (ईएएसटी) के कुछ महीनों बाद तब मिली जब एचएल-2एम फ्यूजन एनर्जी रिएक्टर 1,056 सेकंड के लिए 70 मिलियन डिग्री सेल्सियस पर चला गया था।
गुआंगझोउ में चाइना एनर्जी इंजीनियरिंग ग्रुप ग्वांगडोंग इलेक्ट्रिक पावर डिज़ाइन इंस्टीट्यूट में थर्मल सिस्टम के मुख्य अभियंता जियांग कुई के अनुसार, गर्मी को बिजली में परिवर्तित करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि रिएक्टर को हर दो घंटे में 20 मिनट का ब्रेक लेना चाहिए। जियांग और उनके सहयोगियों ने घरेलू सहकर्मी-समीक्षा पत्रिका 'सदर्न एनर्जी कंस्ट्रक्शन' में प्रकाशित एक रिपोर्ट में कहा कि यह लगातार रुकावट पल्स ऊर्जा पैदा कर सकती है जो "पावर ग्रिड को भारी नुकसान पहुंचाएगी।"
पूरी दुनिया परमाणु संलयन प्रौद्योगिकी पर काम कर रही है, फ्रांस में एक सुविधा के साथ जिसे अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर (आईटीईआर) कहा जाता है, जहां यूरोपीय संघ, अमेरिका, रूस और यहां तक कि चीन के सदस्य होने के साथ विश्व संघ की सहायता से प्रयोग होते हैं। उन्हें उम्मीद है कि इस सदी के उत्तरार्ध तक सफलता मिल जाएगी।
चीनी शोधकर्ताओं के अनुसार बीजिंग 2050 के आसपास वाणिज्यिक संलयन बिजली उत्पादन शुरू करने की उम्मीद करता है, लेकिन संलयन बिजली संयंत्र को इन घातक झटकों से वर्तमान ऊर्जा बुनियादी ढांचे की सुरक्षा के लिए एक महत्वपूर्ण बफरिंग क्षेत्र के साथ एक अद्वितीय डिजाइन की आवश्यकता होगी।
अमेरिका और ब्रिटेन जैसे देश दौड़ में भी पीछे नहीं हैं। इस साल फरवरी में, यूनाइटेड किंगडम में जेईटी प्रयोगशाला ने दो प्रकार के हाइड्रोजन को मिलाकर ऊर्जा की मात्रा के लिए अपना विश्व रिकॉर्ड तोड़ दिया। पांच सेकंड में, परीक्षणों ने 59 मेगाजूल ऊर्जा (11 मेगावाट बिजली) का उत्पादन किया, जबकि सभी प्रमुख शक्तियां प्रौद्योगिकी में महारत हासिल करने के लिए प्रतिबद्ध हैं, पृथ्वी पर एक संपूर्ण परिचालन 'कृत्रिम सूर्य' बनाने से जुड़ी इंजीनियरिंग चुनौतियों को दूर करने के लिए एक लंबा रास्ता तय करना है।
चीन की बड़ी परमाणु संलयन सफलता
परमाणु संलयन, एक प्रतिक्रिया जिसमें दो या दो से अधिक परमाणु नाभिक एक या अधिक विशिष्ट परमाणु नाभिक और उप-परमाणु कण (न्यूट्रॉन या प्रोटॉन) बनाने के लिए जुड़ते हैं, बहुत अधिक अपशिष्ट पैदा किए बिना बहुत अधिक ऊर्जा पैदा करते हैं।
सूर्य के कोर में भारी गुरुत्वाकर्षण दबाव लगभग 10 मिलियन डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ऐसा होने देता है। बहुत कम दबाव पर संलयन बनाने के लिए, तापमान काफी अधिक होना चाहिए - 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस से अधिक।
ऐसी कोई सामग्री नहीं है जो सीधे संपर्क में ऐसी गर्मी का विरोध कर सके। एक प्रयोगशाला में संलयन को पूरा करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक विधि बनाई जिसमें एक डोनट के आकार के चुंबकीय क्षेत्र के अंदर एक सुपर-हीटेड गैस या प्लाज्मा होता है। डोनट के आकार के उपकरण को टोकामक के नाम से जाना जाता है।
चीनी सीएफईटीआर एक टोकामक उपकरण है जो एक असाधारण शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए संलयन ऊर्जा का उपयोग करता है जो सूर्य के कोर की तुलना में दस गुना अधिक गर्म हाइड्रोजन गैस को सीमित और नियंत्रित कर सकता है। जब संलयन शुरू होता है, तो दो हाइड्रोजन परमाणु एक में जुड़ जाते हैं, जिससे जबरदस्त मात्रा में ऊर्जा निकलती है।
हालांकि, गर्म प्लाज्मा को नियंत्रित करना कठिन है। अब तक, सबसे लंबा रन केवल दो मिनट तक चला है। हाल के वर्षों में संलयन प्रौद्योगिकी की तीव्र प्रगति के आधार पर, चीनी विशेषज्ञों का अनुमान है कि वे लगभग एक दशक में स्थिर प्लाज्मा के जीवनकाल को कई घंटों तक बढ़ाने में सक्षम होंगे।
अगर प्लाज्मा अस्थिर हो जाता है, तो रिएक्टर को बंद कर दिया जाना चाहिए और दूसरा चक्र शुरू होने से पहले ठंडा किया जाना चाहिए। एक आदर्श संलयन रिएक्टर चलेगा एक समय में महीनों या शायद वर्षों के लिए।
सीएफईटीआर को विद्युत ग्रिड से जोड़कर, चीन "कृत्रिम सूर्य" की ऊर्जा का उपयोग करने वाला पृथ्वी का पहला देश बन जाएगा।
एक हीट सिंक जियांग की टीम द्वारा प्रदान किया गया एक समाधान है। उनके लेख में एक वैचारिक डिजाइन के अनुसार, हीलियम गैस फ्यूजन रिएक्टर से पिघले हुए नमक से भरे सिंक तक गर्मी पहुंचाएगी। सिंक में कुल ऊर्जा बढ़ने पर नमक का तापमान 600 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाएगा।
गर्म पिघला हुआ नमक फिर एक हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित कर दिया जाएगा, जो पानी को उबाल कर देगा और बिजली पैदा करने के लिए एक पारंपरिक भाप टरबाइन को बिजली देगा। यह विधि अधिकांश मौजूदा बिजली संयंत्रों की तुलना में अधिक उन्नत है, और नमक-सहायता प्राप्त ताप विनिमय के कारण कुछ ऊर्जा खो जाएगी।
जियांग के अनुसार, हीट सिंक पल्स एनर्जी के झटके को कुशलता से रोक सकता है और फ्यूजन रिएक्टर को मौजूदा पावर इंफ्रास्ट्रक्चर से जोड़ सकता है।
फ्यूजन रिएक्टरों को इस समय परमाणु रिएक्टरों की तुलना में अधिक सुरक्षित माना जाता है, क्योंकि दुर्घटना की स्थिति में, वे तुरंत बंद हो जाते हैं और थर्मोन्यूक्लियर प्रक्रिया को रोक देते हैं। वे दीर्घकालिक रेडियोधर्मी अपशिष्ट भी उत्पन्न नहीं करते हैं।
CFETR को 2017 में इंटरनेशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर (ITER) के लिए एक अनुवर्ती परियोजना के रूप में लॉन्च किया गया था, जो वर्तमान में दक्षिणी फ्रांस में बनाया जा रहा दुनिया का पहला फ्यूजन रिएक्टर है।
आईटीईआर 2025 में शुरू होगा और यह प्रदर्शित करने के लिए 10 मिनट तक चलेगा कि संलयन प्रक्रिया जितनी ऊर्जा खपत करती है उससे अधिक ऊर्जा उत्पन्न कर सकती है। चीनी अधिकारियों के अनुसार, वैज्ञानिक प्रयोगों और व्यावसायिक उपयोग के बीच की खाई को पाटने के लिए सीएफईटीआर एक कदम और आगे जाएगा।
जबकि चीन का लक्ष्य कुछ महत्वाकांक्षी लग सकता है, और इसकी रिपोर्ट की गई सफलता प्रमाणित नहीं है, यह एक पूर्ण गेम-चेंजर होगा यदि चीनी शोधकर्ता अपने वादों को पूरा कर सकते हैं। चीन जैसा विशाल देश, जिसकी ऊर्जा की अत्यधिक आवश्यकता है, यदि परमाणु संलयन से ऊर्जा का व्यावसायीकरण किया जाता है, तो उसे बहुत लाभ होगा।
यूरेशियन टाइम्स से साभार, इमेज क्रेडिट: हैंडआउट