हेलियन एनर्जी का दौरा जब सिएटल क्षेत्र धुएं में लिपटा हुआ था

गुरुवार, 20 अक्टूबर को, मैं एवरेट, वाश।, यात्रा करने के लिए एक रिपोर्टिंग यात्रा पर गया हेलियन एनर्जी, एक फ्यूजन स्टार्टअप जिसने पीटर थिएल और सैम ऑल्टमैन सहित अपेक्षाकृत प्रसिद्ध सिलिकॉन वैली निवेशकों से लगभग 600 मिलियन डॉलर जुटाए हैं। यदि यह कुछ निश्चित प्रदर्शन लक्ष्यों को पूरा करता है तो इसे प्रतिबद्धताओं में $1.7 बिलियन का और मिला है।

चूंकि परमाणु संलयन में लंबे समय तक चलने वाले परमाणु कचरे को उत्पन्न किए बिना असीमित मात्रा में स्वच्छ ऊर्जा बनाने की क्षमता होती है, इसलिए इसे अक्सर स्वच्छ ऊर्जा का "पवित्र कब्र" कहा जाता है। हालाँकि, पवित्र कब्र मायावी बनी हुई है, क्योंकि इस तरह से पृथ्वी पर संलयन को फिर से बनाना जिससे अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है जो प्रतिक्रिया को प्रज्वलित करने के लिए आवश्यक होती है और इसे लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है, अब तक अप्राप्य रहा है। अगर हम केवल पृथ्वी पर और बड़े पैमाने पर फ्यूजन का व्यवसायीकरण करने का प्रबंधन कर सकते हैं, तो हमारे सभी ऊर्जा संकट हल हो जाएंगे, फ्यूजन समर्थकों का कहना है। 

फ्यूजन भी दशकों से क्षितिज पर है, पहुंच से बाहर है, एक तकनीकी-यूटोपिया में मजबूती से जुड़ा हुआ है जो केवल विज्ञान कथा काल्पनिक उपन्यासों में मौजूद है।

लेकिन हेलियन एनर्जी के विशाल कार्यक्षेत्र और प्रयोगशाला का दौरा करने से संलयन का विचार पूरी तरह से काल्पनिक और मेरे लिए संभावित रूप से वास्तविक हो गया। बेशक, "संभावित रूप से वास्तविक" का मतलब यह नहीं है कि संलयन एक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत होगा जो अगले साल आपके घर और मेरे कंप्यूटर को शक्ति प्रदान करेगा। लेकिन अब ऐसा नहीं लगता कि प्लूटो के लिए एक अंतरिक्ष यान उड़ाना है।

जैसे ही मैं एवरेट में विशाल हेलियन एनर्जी इमारतों से गुज़रा, एक पूरी तरह से चालू और एक अभी भी निर्माणाधीन, मैं चकित था कि कैसे काम के दिन सब कुछ दिखता था। निर्माण उपकरण, मशीनरी, बिजली के तार, कार्यक्षेत्र, और अनगिनत अंतरिक्ष यान-दिखने वाले घटक भाग हर जगह हैं। योजनाओं को क्रियान्वित किया जा रहा है। बेतहाशा विदेशी दिखने वाली मशीनों का निर्माण और परीक्षण किया जा रहा है।

हेलियन एनर्जी के कर्मचारियों के लिए फ्यूजन डिवाइस बनाना उनका काम है। हर दिन ऑफिस जाने का मतलब है कि पार्ट ए को पार्ट बी में और पार्ट सी में डाल देना, उन हिस्सों के साथ खिलवाड़ करना, उनका परीक्षण करना और फिर उन्हें और अधिक भागों में रखना, उनका परीक्षण करना, उन हिस्सों को अलग करना शायद जब कुछ ठीक से काम न करे, और फिर इसे फिर से एक साथ रख दें जब तक कि यह न हो जाए। और फिर पार्ट डी और पार्ट ई में जाना।

मेरी यात्रा की तारीख इस कहानी के लिए भी प्रासंगिक है, क्योंकि इसने मेरी रिपोर्टिंग यात्रा में अजीब-वास्तविक-असली की दूसरी परत जोड़ दी है। 

20 अक्टूबर को, सिएटल एवरेट क्षेत्र जंगल की आग के धुएं के खतरनाक स्तरों में ढंका हुआ था। एवरेट के लिए वायु गुणवत्ता सूचकांक 254 था, जो उस समय दुनिया में सबसे खराब वायु गुणवत्ता बना रहा था आईक्यूएयर.

"उत्तरी कैस्केड में जलने वाली कई जंगल की आग गर्म, शुष्क और हवा के मौसम की स्थिति से भर गई थी। पूर्वी हवाओं ने आग को भड़का दिया और साथ ही परिणामी धुएं को पश्चिम की ओर एवरेट और सिएटल क्षेत्र की ओर धकेल दिया। क्रिस्टी चेस्टर श्रोएडर, IQAir उत्तरी अमेरिका के वायु गुणवत्ता विज्ञान प्रबंधक ने मुझे बताया।

ग्लोबल वार्मिंग उन आग को बुझाने में मदद कर रही है, डेनिस एल. मौज़ेराली, प्रिंसटन में पर्यावरण इंजीनियरिंग और अंतरराष्ट्रीय मामलों के प्रोफेसर ने मुझे बताया।

"जलवायु परिवर्तन ने उच्च तापमान और शुष्क परिस्थितियों में योगदान दिया है जो इस साल प्रशांत नॉर्थवेस्ट में प्रबल हुए हैं," मौज़ेरॉल ने कहा। "इन मौसम की स्थिति, जलवायु परिवर्तन से बढ़ गई, ने आग की संभावना और गंभीरता को बढ़ा दिया है जो बेहद खराब वायु गुणवत्ता के लिए जिम्मेदार हैं।"

यह इतना बुरा था कि हेलियन ने अपने सभी कर्मचारियों को पहली बार घर में रहने के लिए कहा था। प्रबंधन ने उन्हें अपने घरों से बाहर निकलने के लिए कहना बहुत खतरनाक समझा।

मेरी यात्रा की परिस्थितियों ने एक असहज लड़ाई की स्थापना की। एक ओर, मुझे संलयन ऊर्जा की संभावना के बारे में आशा की एक नई भावना थी। उसी समय, मैं आंतरिक रूप से दुनिया की स्थिति के बारे में भय की गहरी भावना के साथ कुश्ती कर रहा था।

मैं इस पल के भार को महसूस करने वाला अकेला नहीं था। "यह बहुत ही असामान्य है," हेलियन के सह-संस्थापक और मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी क्रिस पिहल, धुएं के बारे में कहा.

पिहल ने अब लगभग दो दशकों से फ्यूजन पर काम किया है। उन्होंने देखा है कि यह भौतिक विज्ञानी शिक्षाविदों के दायरे से एक ऐसे क्षेत्र में विकसित होता है, जिसके बाद पत्रकारों द्वारा बारीकी से निवेश किया जाता है और अरबों का निवेश किया जाता है। फ्यूजन पर काम करने वाले लोग कूल किड्स, अंडरडॉग हीरो बन गए हैं। जैसा कि हम सामूहिक रूप से लक्षित 1.5 डिग्री वार्मिंग के भीतर रहने की किसी भी यथार्थवादी आशा को उड़ाते हैं और जैसे-जैसे वैश्विक ऊर्जा की मांग बढ़ती जा रही है, फ्यूजन घरेलू रन है जो कभी-कभी एकमात्र समाधान की तरह लगता है।

"यह एक अकादमिक खोज से कम है, एक परोपकारी खोज है, और यह इस बिंदु पर एक अस्तित्व के खेल में बदल रहा है, जिस तरह से चीजें चल रही हैं," पिहल ने मुझे बताया, जैसा कि हम खाली हेलियन कार्यालयों में बैठे थे भूरे धुएं की एक दीवार। "तो यह जरूरी है। और मुझे खुशी है कि इस पर ध्यान दिया जा रहा है।"

सीईओ और सह-संस्थापक डेविड किर्टली मुझे उस विशाल प्रयोगशाला स्थान के चारों ओर ले जाया गया जहां हेलियन अपनी सातवीं पीढ़ी की प्रणाली, पोलारिस के लिए घटकों के निर्माण पर काम कर रहा है। प्रत्येक पीढ़ी ने भौतिकी और इंजीनियरिंग के कुछ संयोजन को सिद्ध किया है जो कि संलयन के लिए हेलियन के विशिष्ट दृष्टिकोण को लाने के लिए आवश्यक है। छठी पीढ़ी का प्रोटोटाइप, ट्रेंटा, 2020 में पूरा हुआ और 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने में सक्षम साबित हुआ, जो हेलियन के दृष्टिकोण को साबित करने के लिए एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।

पोलारिस अन्य बातों के अलावा, यह साबित करने के लिए है कि वह शुद्ध बिजली प्राप्त कर सकता है - अर्थात, जितना वह उपभोग करता है उससे अधिक उत्पन्न करने के लिए - और यह पहले से ही अपनी आठवीं पीढ़ी की प्रणाली को डिजाइन करना शुरू कर चुका है, जो इसकी पहली व्यावसायिक ग्रेड प्रणाली होगी। लक्ष्य यह प्रदर्शित करना है कि हेलियन 2024 तक संलयन से बिजली बना सकता है और दशक के अंत तक ग्रिड पर बिजली प्राप्त कर सकता है, किर्टले ने मुझे बताया।

संयुक्त राज्य अमेरिका में बिजली ग्रिड में संलयन ऊर्जा प्राप्त करने की कुछ व्यवहार्यता उन कारकों पर निर्भर करती है जिन्हें हेलियन नियंत्रित नहीं कर सकता है - परमाणु नियामक आयोग के साथ नियामक प्रक्रियाओं की स्थापना, और आवश्यक ग्रिड इंटरकनेक्ट अनुमोदन प्राप्त करने के लिए लाइसेंसिंग प्रक्रियाएं, एक प्रक्रिया जिसे किर्टली किया गया है बताया गया कुछ वर्षों से लेकर दस वर्षों तक हो सकता है। क्योंकि ग्रिड में फ्यूजन को जोड़ने के लिए आवश्यक कई नियामक बाधाएं हैं, किर्टले ने कहा कि उन्हें उम्मीद है कि उनके पहले भुगतान करने वाले ग्राहक निजी ग्राहक होने की संभावना है, जैसे प्रौद्योगिकी कंपनियां जिनके पास बिजली के भूखे डेटा केंद्र हैं, उदाहरण के लिए। उपयोगिता कंपनियों के साथ काम करने में अधिक समय लगेगा।

पोलारिस सिस्टम का एक हिस्सा जो गैर-संलयन विशेषज्ञ (मेरे जैसे) पोलारिस इंजेक्टर टेस्ट के लिए शायद सबसे अधिक दिखता है, जो कि फ्यूजन रिएक्टर के लिए ईंधन डिवाइस में कैसे मिलेगा।

संभवतः सबसे प्रसिद्ध संलयन विधि में एक टोकामक शामिल है, एक डोनट के आकार का उपकरण जो प्लाज्मा को पकड़ने के लिए सुपर शक्तिशाली मैग्नेट का उपयोग करता है जहां संलयन प्रतिक्रिया हो सकती है। एक अंतरराष्ट्रीय सहयोगी संलयन परियोजना, जिसे कहा जाता है आईटीईआर (लैटिन में "रास्ते"), संलयन की व्यवहार्यता को साबित करने के लिए दक्षिणी फ्रांस में एक विशाल टोकामक का निर्माण कर रहा है।

हेलियन एक टोकामक का निर्माण नहीं कर रहा है। यह एक लंबे संकीर्ण उपकरण का निर्माण कर रहा है जिसे फील्ड रिवर्सेड कॉन्फ़िगरेशन या FRC कहा जाता है, और अगला संस्करण लगभग 60 फीट लंबा होगा।

उपकरण के दोनों सिरों पर छोटे छोटे विस्फोटों में ईंधन इंजेक्ट किया जाता है और एक लूप में बहने वाला विद्युत प्रवाह प्लाज्मा को सीमित कर देता है। चुम्बक क्रमिक रूप से दालों में आग लगाते हैं, दोनों सिरों पर प्लाज़्मा भेजते हैं जो एक दूसरे की ओर एक मिलियन मील प्रति घंटे से अधिक वेग से शूटिंग करते हैं। केंद्रीय संलयन कक्ष में प्लाज़्मा एक दूसरे से टकराते हैं जहाँ वे एक सुपरहॉट घने प्लाज्मा में विलीन हो जाते हैं जो 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है। यहीं पर संलयन होता है, जिससे नई ऊर्जा उत्पन्न होती है। प्लाज्मा संपीड़न को सुविधाजनक बनाने वाले चुंबकीय कॉइल भी उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करते हैं। उस ऊर्जा में से कुछ को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और मूल रूप से प्रतिक्रिया को संचालित करने वाले कैपेसिटर को रिचार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। अतिरिक्त अतिरिक्त ऊर्जा बिजली है जिसका उपयोग किया जा सकता है।  

कीर्तिली अपनी फ्यूजन मशीन के स्पंदन की तुलना पिस्टन से करते हैं।

"आप अपने ईंधन को संपीड़ित करते हैं, यह बहुत गर्म और बहुत तीव्रता से जलता है, लेकिन केवल थोड़ी देर के लिए। और उस छोटी सी दाल में निकलने वाली गर्मी की मात्रा एक बड़े अलाव से कहीं अधिक है जो हर समय होता है, ”उन्होंने मुझे बताया। "और क्योंकि यह एक पल्स है, क्योंकि यह सिर्फ एक छोटी उच्च तीव्रता वाली पल्स है, आप उन इंजनों को अधिक कॉम्पैक्ट, बहुत छोटा बना सकते हैं," जो लागत को कम रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

विचार वास्तव में नया नहीं है। यह 1950 और 60 के दशक में सिद्धांतित किया गया था, किर्टले ने कहा। लेकिन जब तक आधुनिक ट्रांजिस्टर और अर्धचालक विकसित नहीं हो जाते, तब तक इसे निष्पादित करना संभव नहीं था। Pihl और Kirtley दोनों ने अपने करियर में पहले फ्यूजन को देखा था और यह आश्वस्त नहीं थे कि जब तक वे इस FRC डिज़ाइन में नहीं आए, तब तक यह आर्थिक रूप से व्यवहार्य था। 

पार करने के लिए एक और खाई: यह डिज़ाइन एक ऐसे ईंधन का उपयोग करता है जो बहुत दुर्लभ है। हेलियन के दृष्टिकोण के लिए ईंधन ड्यूटेरियम है, हाइड्रोजन का एक आइसोटोप जो खोजने में काफी आसान है, और हीलियम तीन, जो एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन के साथ एक बहुत ही दुर्लभ प्रकार का हीलियम है।

"हम कहते थे कि आपको हीलियम थ्री प्राप्त करने के लिए बाहरी अंतरिक्ष में जाना होगा क्योंकि यह बहुत दुर्लभ था," क्रिटले ने कहा। अपनी फ्यूजन मशीन को बढ़ाने में सक्षम बनाने के लिए, हेलियन फ्यूजन के साथ हीलियम थ्री बनाने का एक तरीका भी विकसित कर रहा है।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि हेलियन के पास दुनिया में असीमित स्वच्छ ऊर्जा लाने से पहले बहुत सारे कदम और प्रक्रियाएं और नियामक बाधाएं हैं, जैसा कि इसका लक्ष्य है। लेकिन जिस तरह से एक विशाल खुली प्रयोगशाला सुविधा के चारों ओर घूमना महसूस होता है - कुछ सबसे बड़े छत वाले प्रशंसकों के साथ - यह इस तरह से संभव लगता है जिसे मैंने पहले कभी महसूस नहीं किया था। उस दिन धुएं में वापस चलना, मैं आशा की उस खुराक के लिए बहुत आभारी था।

लेकिन ज्यादातर लोग उस दिन हेलियन एनर्जी लैब का दौरा नहीं कर रहे थे। अधिकांश लोग अंदर फंसे बैठे थे, या खुद को बाहर जोखिम में डाल रहे थे, क्षितिज को देखने में असमर्थ थे, भविष्य को देखने में असमर्थ थे जहां एक फ्यूजन मशीन बनाना एक ऐसा काम है जिसे गैरेज में काम करने वाले मैकेनिक की तरह निष्पादित किया जा रहा है। मैंने कीर्टले से उस संघर्ष की भावना के बारे में पूछा जो मुझे धुएं से निराशा थी और फ्यूजन भागों को इकट्ठा करने की आशा थी।

"कभी-कभी हम दुनिया में जो देखते हैं, और जो हमें यहां बनाने के लिए मिलता है, उसकी संज्ञानात्मक असंगति बहुत चरम है," किर्टले ने कहा।

"बीस साल पहले, हम फ्यूजन के बारे में कम आशावादी थे।" लेकिन अब, जब वह मुझे प्रयोगशाला में घुमाता है तो उसकी आंखें चमक उठती हैं। "मैं बहुत उत्साहित हो जाता हूं। मुझे बहुत अच्छा लगता है - आप बता सकते हैं - मैं बहुत ऊर्जावान हो जाता हूं।"

अन्य युवा वैज्ञानिक भी फ्यूजन को लेकर उत्साहित हैं। सप्ताह की शुरुआत में जब मैंने दौरा किया, किर्टली अमेरिकन फिजिक्स सोसायटी डिपार्टमेंट ऑफ प्लाज़्मा फिजिक्स सम्मेलन में व्याख्यान दे रहे थे।

"मेरी बात के अंत में, मैं बाहर चला गया और मेरे साथ 30 या 40 लोग आए, और दालान में, हमने उद्योग के बारे में सिर्फ डेढ़ घंटे बात की," उन्होंने कहा। "उत्साह बहुत बड़ा था। और इसमें से बहुत कुछ युवा इंजीनियरों और वैज्ञानिकों के साथ था जो या तो स्नातक छात्र या पोस्टडॉक हैं, या अपने करियर के पहले 10 वर्षों में हैं, जो वास्तव में उत्साहित हैं कि निजी उद्योग क्या कर रहा है। ”