फ्यूज़न उद्योग को सक्षम बनाने वाली पाँच तकनीकों की आवश्यकता होगी

इससे पहले कि यह दुनिया को पर्याप्त कार्बन-तटस्थ ऊर्जा का उत्पादन करने में मदद कर सके, संलयन ऊर्जा को निरंतर संलयन प्रतिक्रिया से अधिक की आवश्यकता होती है। यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी ने फ्यूजन को सक्षम करने के लिए प्रौद्योगिकियों और प्रक्रियाओं के एक सूट के लिए एक अनुसंधान और विकास एजेंडा की पहचान की है।

डीओई के दो अधिकारियों ने उनमें से पांच का नाम एक में रखा है webinar गुरुवार को विज्ञान, इंजीनियरिंग और चिकित्सा की राष्ट्रीय अकादमियों (NASEM) द्वारा आयोजित किया गया। 2021 NASEM में और भी कवर किए गए हैं रिपोर्ट जो फ्यूजन-सक्षम तकनीक के तेजी से विकास का आग्रह करता है:

"हालांकि इसे अक्सर भविष्य के लिए टाल दिया जाता है, अमेरिकी रणनीतिक हित के रूप में अगले कई दशकों के भीतर आर्थिक संलयन ऊर्जा का लक्ष्य सक्षम सामग्री, घटकों और संलयन परमाणु प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास को तेजी से बढ़ाने की आवश्यकता है।"

गुरुवार को हाइलाइट किए गए पांच में शामिल हैं:

1 फ्यूज़न-प्रूफ मटीरियल

प्लाज्मा जहां संलयन प्रतिक्रिया होती है हो सकती है सूर्य से अधिक गर्म. एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र या जड़ता प्लाज्मा को सीमित कर सकती है, इसे रिएक्टर की दीवारों और घटकों से बफ़र कर सकती है, लेकिन फ़्यूज़न रिएक्टरों को फिर भी ऐसी सामग्रियों की आवश्यकता होगी जो न्यूट्रॉन द्वारा अत्यधिक गर्मी और बमबारी को नियंत्रित कर सकें जब हाइड्रोजन आइसोटोप हीलियम में परिवर्तित हो जाते हैं।

संभावित सामग्रियों का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों को संलयन प्रतिक्रिया जैसी स्थितियों का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है।

डीओई के प्रमुख संलयन समन्वयक स्कॉट सू ने कहा, "सामग्री डेटा एकत्र करने में सक्षम होने के लिए संलयन-प्रोटोटाइपिक न्यूट्रॉन स्रोत की बहुत सख्त आवश्यकता है, जिसमें कई वर्षों का जोखिम हो सकता है।" जबकि वह न्यूट्रॉन स्रोत विकास में है, उन्होंने कहा, मशीन सीखने और सामग्री परीक्षण से उम्मीदवार सामग्री की संख्या को कम करने में मदद मिल सकती है।

हसू ने कहा, "वास्तव में परिवर्तनकारी पहली दीवार और कंबल डिजाइन का उपयोग करके पूरी तरह से सामग्री से बचने की क्षमता है, जहां आपके पास प्लाज्मा का सामना करने वाली कोई ठोस सामग्री भी नहीं हो सकती है, और यह सामग्री के मुद्दे को लगभग दूर कर देती है।" "और हमें उन विचारों को मेज पर रखने की आवश्यकता है।"

2 एक ट्रिटियम ब्रीडर

सबसे आम संलयन-रिएक्टर डिजाइन हाइड्रोजन के दो समस्थानिकों का उपयोग करते हैं - ड्यूटेरियम (²एच) और ट्रिटियम (³एच) - ईंधन के रूप में।

"अगर हम एक ड्यूटेरियम-ट्रिटियम ईंधन चक्र का उपयोग करने जा रहे हैं, तो हमें गर्मी निकालने और ट्रिटियम पैदा करने जा रहे हैं," विज्ञान के डीओई कार्यालय के वरिष्ठ तकनीकी सलाहकार और 2021 NASEM रिपोर्ट के अध्यक्ष रिचर्ड हैविलुक ने कहा .

"एक विशेष चुनौती ईंधन चक्र को सुरक्षित और कुशलता से बंद करने की आवश्यकता है," उस रिपोर्ट में कहा गया है, "ड्यूटेरियम-ट्रिटियम संलयन डिजाइन के लिए कंबल के विकास और ट्रिटियम निकालने के साथ-साथ ईंधन भरने, थकावट, सीमित करने के लिए कंबल का विकास शामिल है। महत्वपूर्ण मात्रा में ट्रिटियम को निकालना और अलग करना।

3 एक निकास प्रणाली

एक संलयन प्रतिक्रिया में उत्पन्न होने वाली अथाह गर्मी में से कुछ का उपयोग बिजली पैदा करने के लिए किया जाएगा, लेकिन पहले इसे प्रबंधित करना होगा, और आपका मानक रसोई का पंखा नहीं चलेगा।

NASEM रिपोर्ट में कहा गया है, "एक पूर्ण शोध कार्यक्रम के लिए फ्यूजन न्यूट्रॉन पर्यावरण में रिएक्टर-प्रासंगिक पावर निकास हैंडलिंग का आकलन करने के लिए फ्यूजन पावर प्लांट के समान तेजी से वातावरण बनाने वाली परीक्षण सुविधाओं की आवश्यकता होगी।"

4 अधिक कुशल लेजर

डीओई की राष्ट्रीय प्रज्वलन सुविधा (एनआईएफ) ने दिसंबर में एक लंबे समय से प्रतीक्षित उपलब्धि का जश्न मनाया जब इसने एक संलयन प्रतिक्रिया को जन्म दिया जिसने लेजर से बीम की तुलना में अधिक ऊर्जा (3.15 मेगाजूल) जारी की जिसने इसे प्रज्वलित किया (2.05 मेगाजूल)। लेकिन लेजर को पावर देने में 300 मेगाजूल लगे।

आखिरकार, इस तरह के लेज़रों को फ्यूजन रिएक्टर से बिजली द्वारा, उनके स्टार्टअप के बाद संचालित किया जाएगा। लेकिन अधिक कुशल लेज़रों का अर्थ है अधिक कुशल रिएक्टर, उपयोगकर्ता या ग्रिड के लिए अधिक शक्ति छोड़ना।

5 दोहराव

लेजर के कुशल होने के लिए यह पर्याप्त नहीं है। इसे भी मस्कट की तरह कम और मशीन गन की तरह ज्यादा ऑपरेट करना होता है।

हॉरीलुक ने कहा, "एनआईएफ में शानदार परिणाम," हम प्रति वर्ष कुछ शॉट्स करके उस मुकाम तक पहुंचे। आपको उस बिंदु पर पहुंचने में सक्षम होना चाहिए जहां आप प्रति सेकंड कुछ शॉट कर रहे हैं, या प्रति सेकंड एक शॉट कर रहे हैं, इसलिए यह पुनरावृत्ति दर भी है, जिसमें हमें महारत हासिल करनी होगी।

यह ईंधन कैप्सूल से शुरू होने वाली प्रक्रिया में हर चरण के लिए पुनरावृत्ति दर को बढ़ाता है। पत्रिका के अनुसार विज्ञान, "एक मिलियन कैप्सूल एक दिन बनाने, भरने, तैनात करने, विस्फोट करने और साफ करने की आवश्यकता होगी - एक बड़ी इंजीनियरिंग चुनौती।"

फोर्ब्स से अधिकडीओई अधिकारी कहते हैं, फ्यूजन एक जरूरी निवेश बनने वाला हैBy जेफ मैकमोहन