फ्यूजन इग्निशन एक वास्तविकता बन जाता है; लॉरेंस लेबोरेटरी में एनर्जी ब्रेकएवन हासिल किया

लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) के वैज्ञानिकों ने उपलब्धि हासिल की है संलयन इग्निशन और ऊर्जा ब्रेक - ईवन। 5 को^th दिसंबर 2022 में, अनुसंधान दल ने लेज़रों का उपयोग करके नियंत्रित संलयन प्रयोग किया, जब 192 लेज़र बीमों ने क्रायोजेनिक लक्ष्य कक्ष में एक छोटे से ईंधन पेलेट में 2 मिलियन जूल से अधिक यूवी ऊर्जा पहुंचाई और ऊर्जा ब्रेक-ईवन हासिल किया, जिसका अर्थ है कि संलयन प्रयोग से अधिक ऊर्जा का उत्पादन हुआ इसे चलाने के लिए लेजर द्वारा प्रदान किया गया। दशकों की कड़ी मेहनत के बाद इतिहास में पहली बार यह सफलता हासिल हुई है। यह विज्ञान में एक मील का पत्थर है और भविष्य में शुद्ध-शून्य कार्बन अर्थव्यवस्था की दिशा में स्वच्छ संलयन ऊर्जा की संभावना के लिए, जलवायु परिवर्तन का मुकाबला करने और राष्ट्रीय रक्षा के लिए परमाणु परीक्षण का सहारा लिए बिना परमाणु निवारक बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। इससे पहले 8^thअगस्त 2021, अनुसंधान दल संलयन प्रज्वलन की दहलीज पर पहुंच गया था। प्रयोग ने पिछले किसी भी संलयन प्रयोग की तुलना में अधिक ऊर्जा का उत्पादन किया था, लेकिन ऊर्जा संतुलन हासिल नहीं किया गया था। नवीनतम प्रयोग 5 पर किया गया^th दिसंबर 2022 ने एनर्जी ब्रेक-ईवन की उपलब्धि को पूरा किया है, इस प्रकार यह सबूत प्रदान करता है कि नियंत्रित परमाणु संलयन का उपयोग ऊर्जा की जरूरतों को पूरा करने के लिए किया जा सकता है, हालांकि व्यावहारिक व्यावसायिक संलयन ऊर्जा अनुप्रयोग अभी भी बहुत दूर हो सकता है।

नाभिकीय द्रव्यमान-ऊर्जा समरूपता समीकरण E=MC के अनुसार, प्रतिक्रियाओं से नष्ट हुए द्रव्यमान की मात्रा के बराबर बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न होती है² आइंस्टीन का। परमाणु ईंधन (यूरेनियम -235 जैसे रेडियोधर्मी तत्व) के नाभिक के टूटने से जुड़ी विखंडन प्रतिक्रियाएं वर्तमान में बिजली उत्पादन के लिए परमाणु रिएक्टरों में कार्यरत हैं। हालांकि, परमाणु विखंडन-आधारित रिएक्टर उच्च मानव और पर्यावरणीय जोखिम चलाते हैं जैसा कि चेरनोबिल के मामले में स्पष्ट है, और बहुत लंबे आधे जीवन वाले खतरनाक रेडियोधर्मी कचरे को उत्पन्न करने के लिए कुख्यात हैं जिनका निपटान करना बेहद मुश्किल है।

प्रकृति में तारे हमारे सूरज की तरह हैं, नाभिकीय संलयन हाइड्रोजन के छोटे नाभिकों का विलय ऊर्जा उत्पादन का तंत्र है। परमाणु संलयन, परमाणु विखंडन के विपरीत, नाभिक को विलय करने में सक्षम बनाने के लिए अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है। अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव की यह आवश्यकता सूर्य के केंद्र में पूरी होती है जहां हाइड्रोजन नाभिक का संलयन ऊर्जा उत्पादन का प्रमुख तंत्र है लेकिन पृथ्वी पर इन चरम स्थितियों को नियंत्रित प्रयोगशाला स्थिति में फिर से बनाना अब तक संभव नहीं हो पाया है और परिणामस्वरूप, परमाणु संलयन रिएक्टर अभी तक वास्तविकता नहीं हैं। (अत्यधिक तापमान पर अनियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन और विखंडन उपकरण के ट्रिगर होने से बना दबाव हाइड्रोजन हथियार के पीछे का सिद्धांत है)।

यह आर्थर एडिंगटन थे जिन्होंने पहली बार 1926 में सुझाव दिया था कि तारे हाइड्रोजन के संलयन से हीलियम में अपनी ऊर्जा खींचते हैं। परमाणु संलयन का पहला प्रत्यक्ष प्रदर्शन 1934 में प्रयोगशाला में हुआ था जब रदरफोर्ड ने हीलियम में ड्यूटेरियम के संलयन को दिखाया और देखा कि प्रक्रिया के दौरान "एक बहुत बड़ा प्रभाव उत्पन्न हुआ"। असीमित स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने की इसकी विशाल क्षमता को देखते हुए, पृथ्वी पर परमाणु संलयन को दोहराने के लिए दुनिया भर के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों द्वारा ठोस प्रयास किए गए हैं, लेकिन यह एक कठिन कार्य रहा है।

अत्यधिक तापमान पर, इलेक्ट्रॉन नाभिक से अलग हो जाते हैं और परमाणु आयनित गैस बन जाते हैं जिसमें सकारात्मक नाभिक और नकारात्मक इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसे हम प्लाज्मा कहते हैं, जो हवा से दस लाख गुना कम घना होता है। यह बनाता है संलयन वातावरण बहुत कमजोर. ऐसे वातावरण में परमाणु संलयन होने के लिए (जिसमें पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा प्राप्त हो सकती है), तीन शर्तें पूरी होनी चाहिए; वहां बहुत अधिक तापमान होना चाहिए (जो उच्च-ऊर्जा टकराव को भड़का सकता है), पर्याप्त प्लाज्मा घनत्व होना चाहिए (टकराव की संभावना बढ़ाने के लिए) और प्लाज्मा (जिसमें विस्तार करने की प्रवृत्ति हो) को पर्याप्त समय तक सीमित रखा जाना चाहिए। फ़्यूज़न सक्षम करें. यह गर्म प्लाज्मा को नियंत्रित करने और नियंत्रित करने के लिए बुनियादी ढांचे और प्रौद्योगिकी के विकास पर मुख्य ध्यान केंद्रित करता है। आईटीईआर के टोकामक के मामले में प्लाज्मा से निपटने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है। प्लाज्मा का जड़त्वीय कारावास एक अन्य दृष्टिकोण है जिसमें भारी हाइड्रोजन आइसोटोप से भरे कैप्सूल को उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करके प्रत्यारोपित किया जाता है।

संलयन अध्ययन आयोजित किया गया लॉरेंस एनआईएफ की लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) ने लेजर-चालित प्रत्यारोपण तकनीक (जड़त्वीय कारावास संलयन) को नियोजित किया। मूल रूप से, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम से भरे मिलीमीटर आकार के कैप्सूल को उच्च-शक्ति लेजर के साथ प्रत्यारोपित किया गया जो एक्स-रे उत्पन्न करता है। कैप्सूल गर्म होकर प्लाज्मा में बदल जाता है। जब कैप्सूल (ड्यूटेरियम और ट्रिटियम परमाणु) में ईंधन संलयन होता है, तो प्लाज्मा अत्यधिक दबाव और तापमान की स्थिति पैदा करता है, जिससे ऊर्जा और अल्फा कणों सहित कई कण निकलते हैं। छोड़े गए कण आसपास के प्लाज्मा के साथ संपर्क करते हैं और इसे गर्म करते हैं जिससे अधिक संलयन प्रतिक्रियाएं होती हैं और अधिक 'ऊर्जा और कण' निकलते हैं और इस प्रकार संलयन प्रतिक्रियाओं की एक आत्मनिर्भर श्रृंखला स्थापित होती है (जिसे 'फ्यूजन इग्निशन' कहा जाता है)।

फ्यूजन अनुसंधान समुदाय 'फ्यूजन इग्निशन' हासिल करने के लिए कई दशकों से प्रयास कर रहा है; एक आत्मनिर्भर संलयन प्रतिक्रिया। 8 पर^th अगस्त 2021, लॉरेंस प्रयोगशाला की टीम 'फ्यूजन इग्निशन' की दहलीज पर आ गई जिसे उन्होंने 5 को हासिल कर लिया है^th दिसंबर 2022। इस दिन, पृथ्वी पर नियंत्रित संलयन प्रज्वलन एक वास्तविकता बन गया - विज्ञान में एक मील का पत्थर प्राप्त हुआ!

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