अरबपति डॉलर से ईंधन, परमाणु संलयन एक नए युग में प्रवेश करता है

बिल गेट्स और जेफ बेजोस जैसे दिग्गजों से 3 में 2021 बिलियन डॉलर से अधिक जुटाने के बाद, फ्यूज़न डेवलपर्स का कहना है कि यह शून्य-कार्बन ऊर्जा स्रोत एक दशक के भीतर वास्तविकता बन सकता है।

यह स्पष्ट है कि परमाणु संलयन बड़े पैमाने पर काम कर सकता है - बस तारों को देखें। 70 वर्षों से भौतिकविदों ने उस तारकीय शक्ति को संलयन रिएक्टरों के रूप में बोतलबंद करने का सपना देखा है जो विद्युत ग्रिड को उसी असीमित, शून्य-कार्बन प्रतिक्रियाओं के साथ शक्ति प्रदान करेगा जो सूर्य को चमकाती हैं। इस पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती को लंबे समय से केवल 20 या 30 साल दूर के रूप में विज्ञापित किया गया है, लेकिन फ़्यूज़न प्रशंसकों ने विश्वास छोड़ने से इनकार कर दिया है। और अच्छे कारण के लिए. संलयन (हाइड्रोजन परमाणुओं को एक साथ तोड़कर हीलियम में बदलना) पिघलने के शून्य जोखिम के साथ असीमित शून्य-कार्बन विद्युत शक्ति का वादा करता है और मौजूदा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से जुड़े रेडियोधर्मी कचरे में से कोई भी नहीं, जो विखंडन (यूरेनियम परमाणुओं को छोटे तत्वों में विभाजित करना) पर चलता है। 

इस सपने ने मिथ्रिल कैपिटल (अरबपति पीटर थिएल के साथ) के सह-संस्थापक अजय रॉयन को प्रेरित किया, जिन्होंने 2013 में पहली बार रेडमंड, वाशिंगटन स्थित हेलियन एनर्जी में 2 मिलियन डॉलर का निवेश किया था ताकि वह एक प्रोटोटाइप "रिपिटिटिव पल्स पावर" मशीन का निर्माण कर सके। मिथ्रिल ने तब से हेलियन में निवेश किया है, जिसमें उसका हालिया $500 मिलियन का दौर (कंपनी का मूल्य $3 बिलियन) भी शामिल है - अगर कंपनी का सातवां प्रोटोटाइप आशा के अनुरूप काम करता है तो $1.7 बिलियन अधिक का वादा किया गया है। हेलियन के दौर का नेतृत्व वाई कॉम्बिनेटर के सैम ऑल्टमैन ने किया। 

2021 का वर्ष फ़्यूज़न वित्तपोषण और पूर्वानुमान दोनों के लिए एक बड़ा वर्ष था, क्योंकि डेवलपर्स ने अपने अगले दौर की मशीनों को वित्तपोषित करने के लिए $ 3 बिलियन से अधिक जुटाए थे - जिनमें से कुछ अब केवल पाँच वर्षों में व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य फ़्यूज़न का वादा कर रहे हैं। फ़्यूज़न को अधिक ध्यान मिलता देख रॉयन खुश है; “निश्चित रूप से 2021 Google एनालिटिक्स के अनुसार फ़्यूज़न के लिए एक महत्वपूर्ण मोड़ हो सकता है, लेकिन वास्तविक मोड़ एक दशक पहले हुआ था जब पावर इलेक्ट्रॉनिक्स ने एक सीमा पार कर ली थी।” 

सीईओ डेविड किर्टली बताते हैं कि हेलियन के पीछे प्रारंभिक आर एंड डी का काम संघीय प्रयोगशालाओं में किया गया था, जिसमें से हेलियन को 2013 में काता गया था। संघीय आर एंड डी नौकरशाही से मुक्त होकर, हेलियन तब से एक के बाद एक नए प्रोटोटाइप बना रहा है। “स्टार्टअप मानसिकता अच्छी नहीं है, यह एक आवश्यकता है। और हमने शुरू से ही किस पर ध्यान केंद्रित किया है,'' किर्टले कहते हैं।

2020 में हेलियन ने ट्रेंटा नामक अपना छठा प्रोटोटाइप रिएक्टर पूरा किया। यह अब सातवें, पोलारिस का निर्माण कर रहा है, जबकि पहले से ही आठवें, एंटारेस को डिजाइन कर रहा है, जिसे किर्टले पहली फ्यूजन मशीन बनाने का इरादा रखता है जो जितनी ऊर्जा लेती है उससे अधिक ऊर्जा खर्च करती है। तेजी से पुनरावृत्ति के साथ, हेलियन को स्थानीय विशेषज्ञता से लाभ मिलता है। यह बोइंग के सबसे बड़े कारखानों के पास एवरेट, वाशिंगटन में पोलारिस मशीन का निर्माण कर रहा है, जहां वे अनुबंध इंजीनियरों और सटीक निर्माताओं के एक स्वागत योग्य पारिस्थितिकी तंत्र का लाभ उठा सकते हैं। किर्टली का कहना है कि वे सुबह का समय छेड़छाड़ करने, सिस्टम को अपडेट करने और कैपेसिटर को पावर देने में बिताते हैं। "हर दोपहर 3 बजे हम फ़्यूज़न करना शुरू करते हैं।"

हेलियन के दृष्टिकोण को समझने के लिए, पहले चुंबकीय प्रतिकर्षण पर विचार करें जो तब होता है जब आप दो बार चुंबकों के सकारात्मक ध्रुवों को एक साथ बलपूर्वक जोड़ने का प्रयास करते हैं। यह वह सिद्धांत है जो जापान की प्रसिद्ध बुलेट ट्रेनों की तरह "मैग-लेव" तकनीक को सक्षम बनाता है, जो हवा की गद्दी पर तैरने के लिए चुंबकीय प्रतिकर्षण का उपयोग करती है। 

फ़्यूज़न शोधकर्ताओं ने दशकों से दुनिया के सबसे मजबूत विद्युत चुम्बकों को तैयार करने की कोशिश की है, जिसके साथ वे चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्रतिक्रिया कक्षों को इंजीनियर करते हैं जो इतने मजबूत होते हैं कि वे सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन की एक इंजेक्शन धारा को प्लाज्मा की एक गेंद में इतना गर्म कर सकते हैं और संपीड़ित कर सकते हैं कि वे फ्यूज हो जाएं। हीलियम. 

हेलियन की नवीन प्रणाली में, संलयन प्रतिक्रियाओं में जारी ऊर्जा लगातार इसके चुंबकीय नियंत्रण क्षेत्र के खिलाफ बाहर निकलती है, जो पीछे की ओर धकेलती है - जिससे दोलन होते हैं ("एक पिस्टन की तरह," किर्टली कहते हैं) जो एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है, जिसे हेलियन सीधे रिएक्टर से पकड़ लेता है . (अधिक जानकारी के लिए, फैराडे के प्रेरण के नियम पर पढ़ें।) 

मिथ्रिल के रॉयन का कहना है कि शायद हेलियन की प्रत्यक्ष बिजली उत्पादन पद्धति का सबसे बड़ा आकर्षण इसकी सादगी है। अन्य संलयन दृष्टिकोणों का उद्देश्य गर्मी उत्पन्न करना है, ताकि पानी को उबाला जा सके और भाप टरबाइनों को बिजली दी जा सके, जो बिजली बनाते हैं - जैसे कि पारंपरिक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में। “हम इसे बिना भाप टरबाइन या कूलिंग टावर के कर सकते हैं। हमें बिजली संयंत्र से छुटकारा मिल गया है।” 

निश्चित रूप से, कीर्तिली संलयन संशयवाद को समझते हैं, विशेष रूप से अपनी आक्रामक समय सारिणी के आसपास। उन्होंने 1960 के दशक में राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं के वैज्ञानिकों से प्रेरित होकर, फ्यूजन क्षेत्र में अपना करियर शुरू किया, जिन्होंने ट्रांजिस्टर के आविष्कार से पहले ही चुंबकीय रोकथाम (डोनट के आकार के रिएक्टर जिन्हें टोकामक्स कहा जाता है) को विकसित करने के लिए रूसी वैज्ञानिकों के साथ प्रतिस्पर्धा की थी) में बड़ी प्रगति की थी। लेकिन प्रारंभिक दृष्टिकोण निर्धारित करने के बाद किर्टली ने विश्वास खो दिया, बस एक वाणिज्यिक समाधान प्राप्त करने के लिए इतनी तेजी से विकसित नहीं हो सका - इसलिए वह इलेक्ट्रोमैग्नेट द्वारा नियंत्रित प्लाज्मा जेट का उपयोग करके उन्नत अंतरिक्ष यान प्रणोदन पर काम करने गया। वह हेलियन की तकनीक के व्यावसायीकरण में मदद करने के लिए 2008 में वापस मैदान में आये। 

समय के साथ वह एक कारखाने में फ़्यूज़न जेनरेटर बनाने की कल्पना करता है। तीन शिपिंग कंटेनर आकार की इकाइयों में पैक किया गया 50 मेगावाट स्केल सिस्टम 40,000 घरों को बिजली देगा। "निश्चित रूप से 10 वर्षों में हमारे पास बिक्री के लिए व्यावसायिक बिजली होगी।" 

यह हेलियन को बोस्टन स्थित कॉमनवेल्थ फ्यूजन सिस्टम्स, एक एमआईटी स्पिनऑफ के साथ दौड़ में रखता है, जिसने बिल गेट्स और जॉर्ज सोरोस सहित निवेशकों से 1.8 बिलियन डॉलर जुटाए। सीईओ बॉब मुमगार्ड का कहना है कि उनके पास 6 वर्षों में एक कार्यशील रिएक्टर होगा। उनका आशावाद राष्ट्रमंडल द्वारा दुर्लभ पृथ्वी बेरियम कॉपर ऑक्साइड से बने सुपरकंडक्टर्स के साथ इंजीनियर किए गए नए विद्युत चुम्बकों के सफल ग्रीष्मकालीन परीक्षण से उत्साहित है। 

ममगार्ड का कहना है कि ये सुपर पावर मैग्नेट कॉमनवेल्थ को डोनट के आकार के "टोकामक" रिएक्टर के निर्माण के अपने कुछ हद तक पारंपरिक संलयन दृष्टिकोण को सही करने में सक्षम बनाएंगे, जिसे ममगार्ड एक "बड़ी चुंबकीय बोतल" कहते हैं जहां शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र 100 मिलियन डिग्री प्लाज्मा की गेंदों को नियंत्रित करते हैं - " सितारा सामान।" 

दुनिया भर में लगभग 150 टोकामक हैं; सबसे बड़ा फ्रांस में ITER नामक अंतर्राष्ट्रीय संघ द्वारा 30 बिलियन डॉलर में निर्माणाधीन है। 20,000 टन की मशीन, एक बास्केटबॉल क्षेत्र के आकार की, 2035 तक पूरी होने की उम्मीद है। 

लेकिन ममगार्ड का इरादा कॉमनवेल्थ फ्यूज़न के लिए ITER को पूरा होने से पहले ही अप्रचलित बनाने का है। इसकी बढ़त दुर्लभ पृथ्वी बेरियम कॉपर ऑक्साइड (उर्फ रेबीसीओ) से बने "उच्च तापमान" सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोग में है। 

सुपरकंडक्टर्स वस्तुतः शून्य हानि के साथ विद्युत धारा प्रवाहित करते हैं (उदाहरण के लिए, तांबे की तुलना में कहीं अधिक कुशलता से)। और वे शक्तिशाली विद्युत चुम्बक बनाने की कुंजी हैं। कॉमनवेल्थ ने पाया है कि एक विशेष बेरियम कॉपर ऑक्साइड टेप (वीएचएस कैसेट में पाए जाने वाले टेप की तरह) का उपयोग करके अपने मैग्नेट बनाकर यह आईटीईआर में प्रत्याशित की तुलना में अधिक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त कर सकता है, लेकिन पैमाने के 1/20वें पर। 

जबकि ITER के प्राथमिक मैग्नेट (जिन्हें सोलनॉइड्स कहा जाता है) का वजन लगभग 400 टन होगा और 12 टेस्ला से अधिक मजबूत क्षेत्र प्राप्त करेंगे, कॉमनवेल्थ 15-टन मैग्नेट पर नजर गड़ाए हुए है, प्रत्येक 300 किमी रेबीसीओ पतली-फिल्म टेप का उपयोग करेगा, जो 20 टेस्ला उत्पन्न करेगा (तुलना के लिए, ए) चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग मशीन 1.5 टेस्ला) करती है। 

मुमगार्ड कहते हैं, "यह फ़्यूज़न मशीन को अनलॉक करता है।" सीईएस ने पिछली गर्मियों में मैग्नेट का परीक्षण किया और इसे "प्रमाण" घोषित किया कि संलयन का विज्ञान अब लगभग पूरा हो गया है और जो कुछ बचा है वह रिएक्टर का निर्माण करना है। मुमगार्ड कहते हैं, "हम सामग्री को अच्छी तरह से समझते हैं और सोचते हैं कि हम इसे तीन साल में कर सकते हैं।" "2030 तक हम ग्रिड पर फ़्यूज़न देखेंगे।" 

सीईएस मैसाचुसेट्स में 47 एकड़ की साइट पर अपनी फ्यूजन मशीन का निर्माण करने के लिए तैयार है, और पहले से ही हजारों किलोमीटर रेबीसीओ टेप के स्रोत पर काम कर रहा है। क्या दुर्लभ पृथ्वी की उपलब्धता फ़्यूज़न के रोलआउट में एक सीमित कारक बन सकती है? नहीं ममगार्ड कहते हैं। “एक संलयन संयंत्र में पवन टरबाइन की तुलना में कम दुर्लभ पृथ्वी होगी। फ़्यूज़न उस संसाधन के बारे में नहीं है जिसे आपको खनन या पंप करने की आवश्यकता है। यह एक तकनीक के बारे में है।" 

एक से अधिक फ़्यूज़न विजेताओं के लिए जगह होनी चाहिए। अन्य नेताओं में कनाडा स्थित और जेफ बेजोस द्वारा समर्थित जनरल फ्यूज़न शामिल है, जिसने इस साल $130 मिलियन जुटाए हैं। फ़्यूज़न गेम में अन्य उल्लेखनीय अरबपतियों में नील और लिंडेन ब्लू हैं, जो सैन डिएगो स्थित जनरल एटॉमिक्स के मालिक हैं, जो दशकों से डीओई की ओर से एक शोध टोकामक संचालित कर रहा है, और जिसने इस साल आईटीईआर को अपने टोकामक इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की आपूर्ति की है - 1,000 टन का सेंट्रल सोलनॉइड। और कैलिफोर्निया की टीएई एनर्जी है, जो पिछले एक दशक से $1 बिलियन का प्रयोग कर रही है, और महामारी के दौरान $130 मिलियन जुटाए हैं।

फ़्यूज़न तकनीक की शुरुआत भले ही सरकारी वित्त पोषित प्रयोगशालाओं में हुई हो, लेकिन इसके सफल होने के लिए निजी फंडिंग पर निर्भर रहना होगा। वाशिंगटन, डीसी में होगन लॉवेल्स के पार्टनर एमी रोमा का कहना है कि बिल्ड बैक बेटर बिल में अब उन्नत परमाणु ऊर्जा के लिए $875 मिलियन शामिल होंगे, लेकिन अभी के लिए, उद्योग को उन्नत रिएक्टर प्रदर्शन के एक नए कार्यालय के लिए समझौता करना होगा। ऊर्जा विभाग, हालिया इंफ्रास्ट्रक्चर अधिनियम द्वारा वित्त पोषित। शून्य-कार्बन परमाणु को राष्ट्रपति बिडेन के हालिया कार्यकारी आदेश से भी लाभ होगा जिसमें संघीय सरकार की ऊर्जा खरीद को 2030 तक "नेट-शून्य" करने का आह्वान किया गया है। 

प्रसिद्ध तकनीकी निवेशक स्टीव जुर्वेटसन, कॉमनवेल्थ फ्यूज़न के समर्थक, जिन्होंने 25 साल पहले फ्यूज़न अनुसंधान के लिए अपना पहला चेक लिखा था, इस बात से लगभग परेशान हैं कि लंबे समय से स्थगित किया गया यह सपना जल्द ही वास्तविकता बन सकता है। “जब तक यह पूरा नहीं हो जाता तब तक बहुत सारे नकारने वाले होते हैं। फिर वे कहते हैं कि यह स्पष्ट है।” 

मिथ्रिल के रॉयन का कहना है कि वह पहले से ही अपने ढांचे को समायोजित करने के लिए काम कर रहे हैं ताकि यह विचार किया जा सके कि जब संलयन वास्तविक होगा तो दुनिया कितनी अलग दिखेगी - “पानी के अलवणीकरण और उर्वरक उत्पादन के अवसरों के बारे में सोचें। यह रातों-रात जल अर्थशास्त्र और इस प्रकार कृषि के अर्थशास्त्र को मौलिक रूप से बदल देता है।'' वह कहते हैं, यह सब मानवता के पथ का हिस्सा है, "यह साबित करते रहना कि माल्थस एक मूर्ख था।" 

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