ब्रिटेन का संलयन ऊर्जा कार्यक्रम: STEP प्रोटोटाइप पावर प्लांट के लिए अवधारणा डिजाइन का अनावरण

यू.के. के संलयन ऊर्जा उत्पादन दृष्टिकोण ने 2019 में STEP (ऊर्जा उत्पादन के लिए गोलाकार टोकामक) कार्यक्रम की घोषणा के साथ आकार लिया। इसका पहला चरण (2019-2024) एकीकृत संलयन प्रोटोटाइप पावरप्लांट के लिए एक अवधारणा डिजाइन जारी करने के साथ समाप्त हो गया है। यह टोकामक मशीन का उपयोग करके प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र के उपयोग पर आधारित होगा, हालांकि यू.के. का STEP ITER में उपयोग किए जा रहे पारंपरिक डोनट आकार के टोकामक के बजाय एक गोलाकार टोकामक का उपयोग करेगा। माना जाता है कि गोलाकार टोकामक के कई फायदे हैं। यह प्लांट नॉटिंघमशायर में बनाया जाएगा और 2040 के दशक की शुरुआत में चालू होने की उम्मीद है।

बढ़ती जनसंख्या और विश्व अर्थव्यवस्था की बढ़ती ऊर्जा मांग को पूरा करने के लिए स्वच्छ ऊर्जा के एक भरोसेमंद स्रोत की आवश्यकता, जो चुनौतियों (समाप्त होने वाले जीवाश्म ईंधन, कार्बन उत्सर्जन और जलवायु परिवर्तन, परमाणु विखंडन रिएक्टरों से जुड़े पर्यावरणीय जोखिम और नवीकरणीय स्रोतों की खराब मापनीयता से उत्पन्न) का शीघ्रता से सामना करने में मदद कर सके, वर्तमान समय में पहले कभी इतनी तीव्रता से महसूस नहीं की गई थी।

प्रकृति में, परमाणु संलयन हमारे सूर्य सहित तारों को शक्ति प्रदान करता है जो तारों के केंद्र में होता है जहाँ संलयन की स्थितियाँ (जैसे सैकड़ों मिलियन डिग्री सेंटीग्रेड और दबाव की सीमा में अत्यधिक उच्च तापमान) प्रबल होती हैं। पृथ्वी पर नियंत्रित संलयन की स्थिति बनाने की क्षमता असीमित स्वच्छ ऊर्जा की कुंजी है। इसमें उच्च ऊर्जा टकरावों को भड़काने के लिए बहुत उच्च तापमान के साथ एक संलयन वातावरण का निर्माण करना शामिल है, जिसमें टकराव की संभावना को बढ़ाने के लिए पर्याप्त प्लाज्मा घनत्व होता है और जो संलयन को सक्षम करने के लिए पर्याप्त अवधि के लिए प्लाज्मा को सीमित कर सकता है। जाहिर है, अति गर्म प्लाज्मा को सीमित करने और नियंत्रित करने के लिए बुनियादी ढाँचा और प्रौद्योगिकी संलयन ऊर्जा के वाणिज्यिक दोहन के लिए महत्वपूर्ण आवश्यकता है। संलयन ऊर्जा के वाणिज्यिक प्राप्ति की दिशा में प्लाज्मा को सीमित करने के लिए दुनिया भर में विभिन्न तरीकों की खोज और आवेदन किया जा रहा है।

जड़त्वीय परिरोध संलयन (आईसीएफ)

जड़त्वीय संलयन दृष्टिकोण में, संलयन ईंधन की एक छोटी मात्रा को तेजी से संपीड़ित और गर्म करके संलयन की स्थिति बनाई जाती है। लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (LLNL) में नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (NIF) उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करके ड्यूटेरियम-ट्रिटियम ईंधन से भरे कैप्सूल को प्रज्वलित करने के लिए लेजर-चालित प्रज्वलन तकनीक का उपयोग करती है। NIF ने दिसंबर 2022 में पहली बार संलयन प्रज्वलन हासिल किया। इसके बाद, 2023 में तीन मौकों पर संलयन प्रज्वलन का प्रदर्शन किया गया, जिसने इस अवधारणा के प्रमाण की पुष्टि की कि नियंत्रित परमाणु संलयन का उपयोग ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए किया जा सकता है।

प्लाज्मा का चुंबकीय परिरोधन दृष्टिकोण

संलयन के लिए प्लाज्मा को सीमित करने और नियंत्रित करने के लिए चुंबकों का उपयोग कई स्थानों पर आजमाया जा रहा है। IITER, दक्षिणी फ्रांस के सेंट पॉल-लेज़-ड्यूरेंस में स्थित 35 देशों का सबसे महत्वाकांक्षी संलयन ऊर्जा सहयोग है, जो टोकामक नामक एक रिंग टोरस (या डोनट चुंबकीय उपकरण) का उपयोग करता है, जिसे संलयन ईंधन को लंबे समय तक पर्याप्त तापमान पर सीमित रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि संलयन प्रज्वलन हो सके। संलयन बिजली संयंत्रों के लिए एक प्रमुख प्लाज्मा परिरोध अवधारणा, टोकामक संलयन प्रतिक्रिया को तब तक जारी रख सकता है जब तक प्लाज्मा स्थिरता है। ITER का टोकामक दुनिया का सबसे बड़ा होगा।

ब्रिटेन का STEP (ऊर्जा उत्पादन के लिए गोलाकार टोकामाक) संलयन कार्यक्रम:

ITER की तरह, यूनाइटेड किंगडम का STEP संलयन कार्यक्रम टोकामक का उपयोग करके प्लाज्मा के चुंबकीय परिरोध पर आधारित है। हालाँकि, STEP कार्यक्रम का टोकामक गोलाकार आकार का होगा (ITER के डोनट आकार के बजाय)। एक गोलाकार टोकामक कॉम्पैक्ट, लागत प्रभावी है और इसे स्केल करना आसान हो सकता है।

STEP कार्यक्रम की घोषणा 2019 में की गई थी। इसका पहला चरण (2019-2024) एकीकृत संलयन प्रोटोटाइप पावरप्लांट के लिए अवधारणा डिजाइन जारी होने के साथ समाप्त हो गया है।

ब्रिटेन के प्रोटोटाइप संलयन ऊर्जा पावरप्लांट के निर्माण के लिए STEP कार्यक्रम का परिचय… https://t.co/i2EotDKYOn
— यूके परमाणु ऊर्जा प्राधिकरण (@UKAEAofficial) जुलाई 24, 2024

रॉयल सोसाइटी के फिलॉसॉफिकल ट्रांजेक्शन ए का एक थीम आधारित अंक, जिसका शीर्षक है “संलयन ऊर्जा प्रदान करना - ऊर्जा उत्पादन के लिए गोलाकार टोकामक (STEP)15 सहकर्मी-समीक्षित शोधपत्रों से युक्त "26 अगस्त 2024 को प्रकाशित किया गया था, जो संलयन से बिजली उत्पादन करने के लिए यूके के पहले प्रोटोटाइप संयंत्र को डिजाइन करने और बनाने के कार्यक्रम की तकनीकी प्रगति का विवरण देता है। शोधपत्रों में डिजाइन का पूरा स्नैपशॉट और आवश्यक तकनीकों की रूपरेखा और 2040 के दशक की शुरुआत तक प्रोटोटाइप प्लांट में उनके एकीकरण को शामिल किया गया है।

STEP कार्यक्रम का उद्देश्य शुद्ध ऊर्जा, ईंधन आत्मनिर्भरता और संयंत्र रखरखाव के लिए एक व्यवहार्य मार्ग का प्रदर्शन करके संलयन की व्यावसायिक व्यवहार्यता का मार्ग प्रशस्त करना है। यह पूरी तरह से चालू प्रोटोटाइप संयंत्र को वितरित करने के लिए एक समग्र दृष्टिकोण अपनाता है जो डिजाइन के हिस्से के रूप में डीकमीशनिंग पर भी विचार करता है।

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सन्दर्भ:

यू.के. सरकार। प्रेस विज्ञप्ति - यू.के. फ्यूजन पावरप्लांट डिजाइन में दुनिया में अग्रणी है। 03 सितंबर 2024 को प्रकाशित। यहाँ उपलब्ध है https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design

'फ्यूजन एनर्जी प्रदान करना - ऊर्जा उत्पादन के लिए गोलाकार टोकामक (STEP)। फिलॉसॉफिकल ट्रांजैक्शन ए का थीम आधारित रॉयल सोसाइटी संस्करण। 15 अगस्त 26 को प्रकाशित थीम अंक में सभी 2024 सहकर्मी-समीक्षित लेख। यहाँ उपलब्ध है https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280