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नाभिकीय संलयन के लिए दौड़
परमाणु संलयन से असीमित, स्वच्छ ऊर्जा का सपना आधी सदी से मनुष्य से छिपा हुआ है। लेकिन डिजिटल अर्थव्यवस्था में सबसे बड़े नामों द्वारा वित्त पोषित स्टार्ट-अप, दस वर्षों के भीतर इसका वादा करते हैं।
न्यूयॉर्क, 2050। हाइड्रोजन प्लाज्मा अभी 150 मिलियन डिग्री सेल्सियस पर प्रज्वलित हुआ है। हाइड्रोजन परमाणु विलीन हो जाते हैं और भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं। रिएक्टर, जिसमें थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होती है, एक अर्ध-ट्रेलर कंटेनर के आकार का है। अपने मामूली आयामों के बावजूद, यह लगभग 150 घरों को आपूर्ति करता है। इससे भी दूर, एक समान रिएक्टर महासागरों पर हमला करने के लिए एक विशाल 000 टन के मालवाहक जहाज को धकेलता है। आकाश में कुछ सौ किलोमीटर तक, एक अंतरिक्ष यान तेज़ गति से चलता है। परमाणु संलयन से संचालित यह बमुश्किल एक महीने में मंगल ग्रह पर पहुंच जाएगा। पारंपरिक जांच से छह गुना तेज!
2025 और 2050 के बीच उत्तरी अमेरिकी कंपनियों द्वारा अनेक छोटे परमाणु संलयन रिएक्टरों का विकास एक क्रांति है। सूर्य के हृदय में होने वाली प्रतिक्रिया को पुन: प्रस्तुत करके [विपरीत पढ़ें], दुनिया अब लगभग असीमित ईंधन, हाइड्रोजन से बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन कर सकती है, न ही ग्रीनहाउस गैसों को उत्पन्न किए बिना और न ही अपशिष्ट। अटलांटिक के दूसरी ओर, कैडराचे (बाउचेस-डु-रोन) में, इटर, अपने विशाल टोकामक के साथ, संलयन प्राप्त करने के लिए परिस्थितियों का उत्पादन करने में सक्षम स्थापना, एक ठहराव पर है। सात देशों और यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित इस मेगाप्रोजेक्ट ने 2025 में सेवा में प्रवेश किया। इसने 2029 में अपना पहला फ़्यूज़न किया, जो वैज्ञानिक समुदाय को प्लाज्मा भौतिकी की अभूतपूर्व समझ प्रदान करता है। लेकिन बहुत महंगा, बहुत जटिल, यह कभी भी अपेक्षित पूर्व-औद्योगिक मॉडल नहीं बन सका।
कल्पित विज्ञान? बिल्कुल ! लेकिन यह आशावादी परिदृश्य उद्यमियों की नई पीढ़ी की महत्वाकांक्षाओं को बढ़ावा देता है। 1950 के दशक में, भौतिकी की दुनिया ने वर्ष 2000 से पहले संलयन का वादा किया था... लेकिन एक बड़ी तकनीकी चुनौती और प्रमुख परियोजनाओं से प्रतिस्पर्धा का सामना करना पड़ा (जैसे कि रणनीतिक रक्षा पहल, 1983 में राष्ट्रपति रोनाल्ड रीगन द्वारा शुरू किया गया प्रसिद्ध स्टार वार्स, जो बहुत सारी दिमागी ताकत पर एकाधिकार कर लिया), ऐसा लगा जैसे विलय इतिहास के कूड़ेदान में गिर गया हो।
नई अर्थव्यवस्था की चुनौती
आज, इसकी राख से इसका पुनर्जन्म हुआ है, जो संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में स्टार्ट-अप द्वारा संचालित है, जो अपने गैरेज में भविष्य के फ्यूजन रिएक्टरों के प्रोटोटाइप का निर्माण कर रहे हैं। उनके नाम: जनरल फ्यूज़न [पेज 34 पढ़ें], हेलियन एनर्जी, ट्राई अल्फा एनर्जी। शानदार अज्ञात. हालाँकि, कुछ दर्जन कर्मचारियों, 100 मिलियन डॉलर से कम के बजट और छोटी मशीनों के साथ, ये स्टार्ट-अप 23 टन और 000 बिलियन यूरो के बजट के साथ वर्तमान में कैडराचे में बनाए जा रहे इटर रिएक्टर को पार करने में सक्षम होने का दावा करते हैं। [पेज 15 पढ़ें]। बेहतर ! जहां इटर ने 38-2025 के लिए पहले प्रयोगों की घोषणा की है, वहीं वे 2030 से कार्यात्मक और वाणिज्यिक रिएक्टर वितरित करने की योजना बना रहे हैं! कुछ के लिए पागल आशा, दूसरों के लिए अहंकार...सिवाय इसके कि पिछले सितंबर में कैलिफोर्निया की कंपनी ट्राई अल्फा ने पूरी दुनिया को चकित कर दिया था। उसने एक उल्टे चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके एक रिएक्टर में पांच मिलीसेकंड के लिए 2025 मिलियन डिग्री सेल्सियस के प्लाज्मा को सीमित कर दिया था, जो कि इटर से पूरी तरह से अलग तकनीक थी। एक मामूली प्रदर्शन, लेकिन जो अब तक केवल बड़े अनुसंधान समूहों की पहुंच के भीतर ही लगता था।
ट्राई अल्फा न्यूट्रॉन का उत्पादन किए बिना जटिल संलयन को लागू करना चाहता है, जो अंततः रिएक्टरों को नुकसान पहुंचाता है। इस संलयन के लिए लगभग 300 मिलियन डिग्री सेल्सियस तापमान की आवश्यकता होती है, जो पारंपरिक संलयन से दोगुना है। “यह संलयन प्रतिक्रिया आदर्श है, लेकिन आज दुर्गम है। परमाणु ऊर्जा आयोग (सीईए) में परमाणु ऊर्जा विभाग के वैज्ञानिक निदेशक फ्रैंक कैरे कहते हैं, "यह विचार उत्साहजनक है, लेकिन हम अभी भी इससे बहुत दूर हैं।" यूरोपीय संलयन अनुसंधान संगठन, यूरोफ्यूजन के कार्यक्रम प्रबंधक, टोनी डोने ने चुटकी लेते हुए कहा, "पांच मिलीसेकंड के लिए दस मिलियन डिग्री अच्छी है... लेकिन टोकामैक्स पहले से ही 1970 के दशक में ऐसा कर रहे थे।"
क्या ट्राई अल्फ़ा और उसकी बहनों का उद्देश्य उनके लिए बहुत ऊँचा है? वैज्ञानिक समुदाय का एक हिस्सा ऐसा सोचने के लिए प्रलोभित होगा। लेकिन नई अर्थव्यवस्था के कुछ सबसे बड़े मालिक इन स्टार्ट-अप्स पर भरोसा कर रहे हैं। पेपाल के सह-संस्थापक पीटर थिएल, जो डिजिटल नवाचार की तुच्छता की निंदा करने में संकोच नहीं करते हैं, ने वाशिंगटन राज्य में स्थापित कंपनी हेलियन एनर्जी में अपने फंड मिथ्रिल कैपिटल मैनेजमेंट के माध्यम से 10 मिलियन डॉलर से अधिक का निवेश किया। माइक्रोसॉफ्ट के सह-संस्थापक और वल्कन कैपिटल फंड के निर्माता पॉल एलन, ट्राई अल्फा के शोध को 40 मिलियन डॉलर की फंडिंग दे रहे हैं। अमेज़ॅन के सीईओ जेफ बेजोस ने जनरल फ्यूज़न को $20 मिलियन से अधिक का दान देने के लिए अपने बेजोस एक्सपेडिशन फंड का लाभ उठाया। सीओपी 21 में मिशन इनोवेशन ग्रीन एनर्जी प्रोग्राम लॉन्च करने वाले बिल गेट्स खुद फ्यूजन में गहरी रुचि रखते हैं। उन्होंने हाल ही में नई प्रौद्योगिकियों के लिए इतालवी राष्ट्रीय एजेंसी (एनिया) की सुविधाओं का दौरा किया।
इन डिजिटल दिग्गजों का लक्ष्य क्या है? “हम विलय में निजी क्षेत्र की रुचि में वृद्धि देख रहे हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (आईएईए) के फ्यूजन और प्लाज्मा भौतिक विज्ञानी रिचर्ड कामेंडजे कहते हैं, ये निवेश वैश्विक अनुसंधान को प्रोत्साहित करते हैं। फ़्यूज़न अनुसंधान बहुत दिलचस्प है क्योंकि यह सुपरकंडक्टर्स या 3डी प्रिंटिंग में तकनीकी सफलताएं पैदा कर सकता है, जो चिकित्सा जैसे अन्य क्षेत्रों में भी लागू होगी। » एससिस्टम में परमाणु विकास के निदेशक बर्नार्ड ब्लैंक यह विश्वास करना चाहते हैं कि ये अरबपति ऊर्जा और जलवायु संरक्षण के सभी सवालों से निपट रहे हैं, जिसके लिए "संलयन एक वास्तविक उत्तर है"। भले ही यह “अन्य क्षेत्रों में नई तकनीकों को विकसित करने का भी अवसर है जैसा कि अंतरिक्ष कार्यक्रम के दौरान हुआ था।” विलय एक तकनीकी इनक्यूबेटर के रूप में कार्य करता है।
इन स्टार्ट-अप के साथ-साथ, उद्योग और अनुसंधान के तीन राक्षस फ्यूजन के साहसिक कार्य पर निकल रहे हैं। दुनिया की अग्रणी हथियार विक्रेता कंपनी अमेरिकी लॉकहीड मार्टिन ने पांच साल में परमाणु संलयन रिएक्टर बनाने का वादा किया है। “अगर उन्होंने किसी तकनीकी सफलता की पहचान कर ली है, तो वे इसे प्रकाशित क्यों नहीं करते? "हालांकि, सीईए के इंस्टीट्यूट फॉर रिसर्च ऑन फ्यूज़न बाय मैग्नेटिक कन्फाइनमेंट (आईआरएफएम) के इंजीनियर बर्नार्ड सौटिक पूछते हैं। अति-अल्प विकास समय के अलावा, अमेरिकी बहुराष्ट्रीय कंपनी यह सुनिश्चित करती है कि उसका रिएक्टर, जो एक ट्रक पर ले जाने के लिए काफी छोटा है, का उपयोग शहरों और बिजली विमानों और शटलों को बिजली देने के लिए किया जाएगा। आलोचना के बावजूद, उन्होंने 2020 की समय सीमा बरकरार रखी है। “यह पूरी तरह से विज्ञान कथा है! », यूरोफ्यूजन के न्यायाधीश टोनी डोने। ग्रीफ़्सवाल्ड (जर्मनी) में प्लाज़्मा भौतिकी के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट अधिक विश्वसनीय लगता है। उन्होंने वेंडेलस्टीन 7-एक्स (डब्ल्यू7एक्स) का उद्घाटन किया, जो एक प्रायोगिक रिएक्टर है जिसकी लागत 1,1 बिलियन यूरो है। दिसंबर 2015 में, उन्होंने एक मिलियन-डिग्री प्लाज्मा को एक सेकंड के सौवें हिस्से तक सीमित कर दिया। W7X एक तारकीय यंत्र है, जो इटर के लिए उपयोग किए जाने वाले टोकामक का एक प्रतिस्पर्धी मॉडल है, जो चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए कॉइल्स की बेहद जटिल स्थिति की विशेषता रखता है। सीईए के फ्रैंक कैरे चेतावनी देते हैं, "यह एक तकनीकी विकल्प प्रदान करता है जिसे भुलाया नहीं जाना चाहिए।"
अटलांटिक के पार, यह शक्तिशाली मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) था जिसने अगस्त 2015 में दौड़ में प्रवेश किया। इसने एआरसी रिएक्टर (किफायती, मजबूत, कॉम्पैक्ट) के दस वर्षों के भीतर विकास की घोषणा की। प्रयोगशालाओं से बाहर रेबको (दुर्लभ पृथ्वी बेरियम कॉपर ऑक्साइड) नामक नई सुपरकंडक्टिंग सामग्री का उपयोग करके, अनुसंधान केंद्र यह सुनिश्चित करता है कि इसका रिएक्टर विशालता को छोड़कर, इटर से अधिक शक्तिशाली होगा। यूरोपीय पक्ष में, हम इस अवधारणा से आकर्षित हैं, लेकिन हम यह आश्वासन देकर चीजों को परिप्रेक्ष्य में रखते हैं कि इन सुपरकंडक्टर्स को औद्योगिक वातावरण में उपयोग करने के लिए कम से कम तीस साल तक काम करना आवश्यक होगा।
क्या ये खिलाड़ी इटर को पृष्ठभूमि में धकेल सकते हैं? “यह निश्चित है कि 100 मिलियन डॉलर की रिएक्टर परियोजनाओं की उपस्थिति इटर और उसके अरबों डॉलर की छवि को नुकसान पहुंचा रही है! », टोनी डोने कहते हैं। “जैसा कि यह खड़ा है, इटर सबसे उन्नत प्रदर्शन बना हुआ है। यह एकमात्र मशीन है जो संलयन प्रतिक्रिया प्रदर्शित करेगी, जहां अन्य प्रोटोटाइप केवल कारावास प्रदर्शित करते हैं, ”सीईए के फ्रैंक कैरे रेखांकित करते हैं। यहां तक कि 1960 के दशक में अमेरिकी फ्यूजन कार्यक्रम के संस्थापकों में से एक, स्टीफन डीन, जो आज फ्यूजन पावर एसोसिएट्स के अध्यक्ष हैं, भी इटर को दफन नहीं करते हैं। वह संयुक्त राज्य अमेरिका में बड़े पैमाने पर फ्यूजन को पुनर्जीवित होते देखकर खुश हैं, लेकिन पुष्टि करते हैं कि "ये सभी परियोजनाएं इटर से प्रकाश वर्ष दूर हैं, एकमात्र रिएक्टर जो बिजली उत्पादन से केवल एक कदम दूर है"।
ऊर्जा का एक स्वच्छ स्रोत
चाहे इटर संलयन हासिल करने वाला पहला था या नहीं, हर कोई इस बात से सहमत है कि लंबे समय से असंभव माने जाने वाले इस रिएक्टर का निर्माण ही था, जिसने संलयन पर काम फिर से शुरू किया। टोनी डोने के लिए, "जलवायु परिवर्तन की आसन्नता के बारे में जागरूकता संलयन में निवेश के लिए अनुकूल है"। खेल प्रयास के लायक है: 10 ग्राम ड्यूटेरियम और 15 ग्राम ट्रिटियम, हाइड्रोजन के दो आइसोटोप, एक विकसित देश के निवासियों को उनके पूरे जीवन के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए पर्याप्त हैं! समुद्र में ड्यूटेरियम का भंडार लाखों वर्षों में मापा जाता है। जहाँ तक ट्रिटियम की बात है, यह रिएक्टर में लिथियम से बनता है। एक 1 मेगावाट का रिएक्टर (फ्रांसीसी परमाणु ऊर्जा संयंत्र के बराबर) अपने एकमात्र अपशिष्ट के रूप में प्रति वर्ष 000 किलोग्राम हीलियम, एक अक्रिय गैस उत्सर्जित करेगा। किसी घटना की स्थिति में, प्लाज्मा कुछ ही सेकंड में बिखर जाएगा और रिएक्टर बंद हो जाएगा, जिसका कोई और परिणाम नहीं होगा।
हालाँकि, इसके समर्थकों के अनुसार, संलयन एक विविध ऊर्जा मिश्रण का हिस्सा है। "2100 में, इसे वैश्विक बिजली उत्पादन में अपना स्थान मिल जाना चाहिए था," एससिस्टम के बर्नार्ड ब्लैंक की भविष्यवाणी है। अन्य लोग 2060 का भी उल्लेख करते हैं। “विलय का प्रसार समुदायों की सद्भावना पर निर्भर करेगा। संलयन के साथ, हम मानवता के सामने आने वाली एक बड़ी समस्या का समाधान करते हैं: ऊर्जा,'' IAEA के रिचर्ड कामेंडजे ने आश्वासन दिया। साठ वर्षों से अधिक समय से दुनिया से किया गया एक वादा। क्या होगा अगर इस बार यह सही था?
प्रतियोगिता में पाँच प्रमुख परियोजनाएँ
इटर: सबसे प्रसिद्ध(और सबसे महंगा! संपादक का नोट!)
पहला विलय: 2029
निवेशक: यूरोपीय संघ, स्विट्जरलैंड, रूस, भारत, दक्षिण कोरिया, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, चीन
कैडराचे (बाउचेस-डु-रोन) में निर्माणाधीन अंतरराष्ट्रीय प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर (इटर), 15 अरब यूरो के बजट के साथ दुनिया की सबसे बड़ी संलयन परियोजना है। यह बिजली का उत्पादन नहीं करेगा, लेकिन हमें 2050 में पूर्व-औद्योगिक रिएक्टर को जन्म देने के लिए प्लाज़्मा को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देगा।
सामान्य संलयन: सबसे सरल
पहला रिएक्टर: 2025
निवेशक: बेजोस एक्सपीडिशन, सेनोवस, मलेशियाई सॉवरेन वेल्थ फंड…
वैंकूवर के पास कनाडा में स्थित, स्टार्ट-अप जनरल फ़्यूज़न ने 1970 के दशक में परीक्षण किया गया एक फ़्यूज़न मॉडल अपनाया है। इसमें इटर की तरह चुंबकीय कारावास द्वारा प्लाज्मा को बनाए रखना और बार्प (गिरोंडे) में मेगाजूल लेजर जैसे जड़त्वीय कारावास द्वारा बनाए रखना शामिल है। . लेकिन चूंकि लेज़र महंगे हैं, जनरल फ़्यूज़न ने उन्हें स्टीम पिस्टन से बदल दिया है, जो एक अधिक मजबूत और अधिक किफायती समाधान है।
लॉकहीड मार्टिन: सबसे रहस्यमय
वाणिज्यिक रिएक्टर: 2020
निवेशक: लॉकहीड मार्टिन*
जब बड़े अमेरिकी रक्षा और एयरोस्पेस समूह ने परमाणु संलयन में निवेश करने का फैसला किया, तो इसने सभी को आश्चर्यचकित कर दिया। खासतौर पर तब जब लॉकहीड मार्टिन पांच साल से भी कम समय में एक रिएक्टर का विपणन करने में सक्षम होने का दावा करता है। ऊर्जा की आपूर्ति के अलावा, बहुराष्ट्रीय कंपनी यह सुनिश्चित करती है कि उसके रिएक्टर का उपयोग समुद्री, वायु और अंतरिक्ष प्रणोदन के लिए किया जाएगा।
एमआईटी: सबसे विश्वसनीय
प्रोटोटाइप: 2025
निवेशक: संयुक्त राज्य अमेरिका का ऊर्जा विभाग
प्रसिद्ध मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) की भी अपनी फ्यूजन परियोजना है: एआरसी रिएक्टर। यह काफी हद तक Iter जैसा दिखता है, सिवाय इसके कि यह नई पीढ़ी के सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों का उपयोग करता है। वे एक छोटा और अधिक शक्तिशाली रिएक्टर बनाना संभव बनायेंगे। तथ्य यह है कि ये नई सामग्रियां अभी प्रयोगशालाओं से आ रही हैं। उन्हें अभी भी औद्योगिक वातावरण में परीक्षण करना होगा।
त्रि अल्फा: सबसे सनसनीखेज
कोई सटीक तारीख नहीं
निवेशक: गोल्डमैन सैक्स, वल्कन कैपिटल, वेनरॉक…
अमेरिकी कंपनी ट्राई अल्फा ने 2015 के अंत में पांच मिलीसेकेंड के लिए 10 मिलियन डिग्री सेल्सियस के प्लाज्मा को बनाए रखकर सनसनी मचा दी थी। एक उपलब्धि जिसके बारे में हमने सोचा था कि यह बड़े अनुसंधान संस्थानों के लिए आरक्षित है, न कि किसी छोटे स्टार्ट-अप के लिए। ट्राइ अल्फा न्यूट्रॉन के उत्पादन के बिना संलयन बनाकर दूसरों से आगे जाना चाहता है, जो मशीनों को नुकसान पहुंचाता है।
*तथ्य यह है कि रक्षा क्षेत्र में विश्व नेता की फ्यूजन में इतनी गहरी रुचि है कि एक बार फ्यूजन में महारत हासिल हो जाने के बाद दुनिया कैसी होनी चाहिए, यह इस बात का प्रतीक है:पर्यावरण पर पूर्ण युद्ध.
