परमाणु संलयन कब तेल और गैस को कारोबार से बाहर कर देगा?

यह क्रिसमस का मौसम विज्ञान में छलांग लगाने के लिए धन्यवाद और आशा का समय है जो किए जा रहे हैं:

सबसे पहले, अर्थशॉट्स पुरस्कार की स्थापना करने वाले प्रिंस विलियम, बोस्टन में 2022 में पुरस्कारों की घोषणा की। एक श्रेणी को बुलाया गया हमारे महासागरों को पुनर्जीवित करें. विजेता नामक एक समूह था ग्रेट बैरियर रीफ की स्वदेशी महिलाएं. रीफ पर हमला हो रहा है, और विजेता इसके बचाव के लिए प्रतिबद्ध हैं। वे समुद्र तटों और कछुओं की रक्षा करने के लिए काम करते हैं और समुद्री घास को संरक्षित करते हैं जो अमेज़न के जंगलों की तुलना में दस गुना अधिक CO2 ग्रहण करती है। वे प्राचीन आदिवासी ज्ञान का मुकाबला करते हैं और मूंगों के साथ-साथ अंतर्देशीय झाड़ियों में रीफ के परिवर्तनों की निगरानी के लिए ड्रोन जैसे आधुनिक उपकरणों का उपयोग करते हैं।

दूसरा, 20 वर्षों के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने न्यूस्केल पावर मॉड्यूल नामक एक छोटे मॉड्यूलर परमाणु रिएक्टर (एसएमआर) की अवधारणा और विकास को वित्त पोषित किया है। सुरक्षित, सस्ता, स्केलेबल और कार्बन मुक्त इसके फायदे हैं। न्यूक्लियर रेगुलेटरी कमीशन (NRC) से डिज़ाइन अनुमोदन प्राप्त करने वाला यह एकमात्र SMR है। 100 फीट से कम लंबा, मॉड्यूल एक 15 फीट चौड़ा सिलेंडर है जो जमीनी स्तर के नीचे पानी के स्नान में बैठता है। यह 77 मेगावाट बिजली का उत्पादन कर सकता है जो 60,000 घरों को बिजली दे सकता है। 2029 तक इडाहो में ऊपर और चलने का लक्ष्य है।

तीसरा, चिकित्सा प्रतिष्ठान में एक है कुछ कैंसर के इलाज में सफलता. विधि टी-कोशिकाओं को लेती है, जो प्रतिरक्षा प्रणाली का हिस्सा हैं जो कैंसर से लड़ती हैं, शरीर से बाहर उन्हें CRISPR तकनीक का उपयोग करके आनुवंशिक रूप से संशोधित करती हैं, और फिर उन्हें "जीवित दवा" के रूप में शरीर में वापस इंजेक्ट करती हैं। सीआरआईएसपीआर का उपयोग करके, टी-कोशिकाओं को सूक्ष्म रूप से ट्यून किया जा सकता है और विशेष कैंसर कोशिकाओं पर उनके हमले में अधिक घातक बनाया जा सकता है।

इन "ऑफ-द-शेल्फ" टी-कोशिकाओं को हफ्तों या महीनों पहले इंतजार करने के बजाय सीआरआईएसपीआर का उपयोग करके बड़ी मात्रा में तेजी से निर्मित किया जा सकता है। 12 दिसंबर, 2022 को, कैनसस विश्वविद्यालय के डॉ. मैकगुइर्क ने परीक्षण के परिणामों की घोषणा की जो आश्चर्यजनक रूप से अच्छे थे और कैंसर के इलाज के लिए एक नया द्वार खोल दिया: लिम्फोमा कैंसर वाले 67 रोगियों में से 32% के लिए ट्यूमर सिकुड़ गया था। 40% रोगियों ने पूर्ण छूट प्राप्त की। कई अन्य कैंसरों को ठीक करने की इस तकनीक की क्षमता को लेकर लोगों में काफी उत्साह है।

चौथा परमाणु संलयन में एक सफलता है जो काफी आश्चर्यजनक है।

परमाणु संलयन सफलता।

पिछली सदी में, भौतिकी की सबसे बड़ी सदी, खोजों में से एक परमाणु विखंडन थी। जब एक भारी परमाणु जैसे प्लूटोनियम टूटता है, तो द्रव्यमान की एक छोटी मात्रा खो जाती है और बड़ी मात्रा में ऊर्जा के रूप में फिर से प्रकट होती है - क्योंकि E = mc^2, जहां c प्रकाश का वेग है और एक बहुत बड़ी संख्या है।

इस धमकी के तहत कि जर्मनी इस प्रतिक्रिया के आधार पर एक चेन-रिएक्शन बम विकसित करेगा, अमेरिकी सरकार ने न्यू मैक्सिको के लॉस अलामोस में एक विखंडन बम बनाने के लिए भारी मात्रा में धन डाला, जहाँ मैं रहता हूँ। अल्बुकर्क के दक्षिण में व्हाइट सैंड्स रेगिस्तान में इसका परीक्षण किया गया था, और अंततः जापान के साथ युद्ध समाप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

वाणिज्यिक अनुप्रयोग ने विभिन्न देशों में ग्रिड के आकार के परमाणु रिएक्टरों का तेजी से नेतृत्व किया। कुछ सफल रहे - फ्रांस को अपनी विद्युत ऊर्जा का 70% 56 परमाणु रिएक्टरों से प्राप्त होता है जबकि अमेरिका को 20 परमाणु रिएक्टरों से लगभग 93% ऊर्जा प्राप्त होती है।

लेकिन जब भयानक दुर्घटनाएं होती हैं, जैसे कि चेरनोबिल, रूस, 1986 में और फुकुशिमा, जापान, 2011 में, और अमेरिका में परमाणु कचरे के निपटान के बारे में हमेशा मौजूद चिंता, तो सफलता असहज होती है।

एक बहन परमाणु प्रतिक्रिया तब होती है जब दो हाइड्रोजन नाभिक प्रतिकारक शक्तियों पर काबू पाने के लिए हीलियम में विलीन हो जाते हैं और एक बार फिर भारी मात्रा में ऊर्जा जारी होती है। यह 1950 की परीक्षण प्रतिबंध संधि से पहले 1963 के दशक में दक्षिण प्रशांत (बिकनी एटोल) में अमेरिकी हाइड्रोजन बम परीक्षणों का आधार था।

तब से दशकों से परमाणु संलयन के व्यावसायिक अनुप्रयोग की मांग की जा रही है। उदाहरण के लिए, एक प्रयास अल्बुकर्क में सैंडिया राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में आधारित है, जहां गर्म आवेशित प्लाज्मा विद्युत क्षेत्रों द्वारा सीमित है। यह विचार प्लाज्मा (ऊर्जा-में) को तब तक सीमित, संपीड़ित और गर्म करना था जब तक कि हाइड्रोजन नाभिक विलय (ऊर्जा-बाहर) न हो जाए। लेकिन ऊर्जा-बाहर हमेशा ऊर्जा-बाहर से अधिक थी।

एक अन्य व्यावसायिक अनुप्रयोग कैलिफोर्निया के सैन फ्रांसिस्को खाड़ी क्षेत्र में लॉरेंस लिवरमोर प्रयोगशाला में था। यहां 192 लेजर का इस्तेमाल किया गया मिश्रित हाइड्रोजन समस्थानिकों की $1 मिलियन की गोली को नष्ट करके प्लाज्मा को सीमित, संकुचित और गर्म करने के लिए। परिणाम हमेशा वही थे - अब तक। 16 दिसंबर, 2022 को समाप्त सप्ताह में घोषित, पहली बार एनर्जी-आउट (3.1 मेगाजूल) एनर्जी-इन (2.1 मेगाजूल) से अधिक था। यह एक वास्तविक सफलता है। प्राप्त तापमान 3 मिलियन डिग्री सेल्सियस था।

इसे परिप्रेक्ष्य में रखते हुए।

सबसे पहले, एनर्जी-इन बनाम एनर्जी-आउट बहुत सरल है, क्योंकि लेज़रों को शक्ति देने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है: 400 मेगाजूल। रेफरी 1 देखें।

दूसरा, सफलता की कहानी सिर्फ एक घटना के बारे में थी - एक फ्यूजन इग्निशन। कहीं भी व्यावहारिक होने के लिए प्रति मिनट कई संलयन घटनाओं की आवश्यकता होगी, और एक लेजर की आवश्यकता होगी जो हजारों गुना अधिक शक्तिशाली हो। साथ ही लागत को एक लाख गुना सस्ता करना होगा (रेफरी 1)। एक शब्द में, यह एक सफलता, भले ही प्रेरणादायक हो, व्यावहारिक अनुप्रयोग की कल्पना करने के भी करीब नहीं है।

तो यह सस्ता नहीं है और यह व्यावहारिक नहीं है, लेकिन यह उच्च तीव्रता वाली ऊर्जा का उत्पादन करेगा और यह कार्बन मुक्त होगा।

परमाणु विखंडन ऊर्जा है एक लाख गुना अधिक शक्तिशाली पृथ्वी पर किसी भी अन्य ऊर्जा स्रोत की तुलना में। और यह एक बड़ा कारण है कि फ्रांस और अमरीका जैसे देशों में दर्जनों परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाने के लिए निवेश किया गया है।

नाभिकीय संलयन, नाभिकीय विखंडन की तुलना में 3-4 गुना अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है। वह सपने का एक हिस्सा है। विलय के सपने का एक और हिस्सा यह है कि निपटाने के लिए कोई परमाणु अपशिष्ट उत्पाद नहीं हैं - ऐसे अपशिष्ट उत्पाद जिन्हें सड़ने में सैकड़ों या हजारों साल लग सकते हैं। तीसरा भाग है संलयन एक श्रृंखला प्रतिक्रिया नहीं है, इसलिए भगोड़ा परमाणु प्रतिक्रियाओं और विस्फोटों का खतरा न के बराबर है।

चूंकि बिजली पैदा करना वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लगभग एक तिहाई के लिए जिम्मेदार है, इसलिए सपने का अंतिम हिस्सा उच्च तीव्रता वाली कार्बन-मुक्त विद्युत ऊर्जा प्रदान करने के लिए देश भर में फैले परमाणु संलयन संयंत्र हैं।

लेकिन याद रखना, यह सिर्फ एक सपना है। इसके फायदों के बावजूद, कार्बन-मुक्त परमाणु संलयन 2050 तक तेल और गैस उद्योग को कारोबार से बाहर नहीं करेगा और शायद 2100 तक भी नहीं।

टेकअवे।

मानव जाति ने सूर्य के प्रकाश और ऊष्मा के स्रोत को दोहराया है। लगभग 15 मिलियन डिग्री सेल्सियस पर, सूर्य का गैसीय आंतरिक भाग अत्यधिक दबाव में संकुचित होता है - एक चम्मच का वजन 750 ग्राम या 1.65 पौंड होता है। प्रयोगशाला में सूर्य की आंतरिक स्थितियों को दोहराने के लिए और ब्रेकइवन प्राप्त करने के लिए (ऊर्जा-ऊर्जा से अधिक ऊर्जा-बाहर) ) एक प्रभावशाली उपलब्धि है।

लेकिन परमाणु संलयन दूर-दूर तक व्यावसायिक अनुप्रयोग की कल्पना करने के करीब भी नहीं है।

तो हम इसकी जांच में बड़ा पैसा क्यों खर्च कर रहे हैं? क्योंकि उन्नत देश यही करते हैं। वे जेम्स वेब की तरह दूरबीनों का निर्माण करते हैं और उन्हें ब्रह्मांड का अध्ययन करने के लिए उपग्रहों पर स्थापित करते हैं। वे पुरुषों और महिलाओं को चंद्रमा पर भेजने के लिए रॉकेट बनाते हैं। वे दुर्घटनाग्रस्त होने से पहले प्रोटॉन को प्रकाश की गति में तेजी लाने के लिए चुंबकीय रेसट्रैक का निर्माण करते हैं और हिग्स बोसोन जैसे मायावी उप-परमाण्विक कणों में प्रकट होते हैं।

राजनीति यह तय करने में एक बड़ी भूमिका निभाती है कि सरकार का समर्थन और विज्ञान के लिए धन कहाँ वितरित किया जाता है। शुक्र है, जैसा कि ऊपर बताया गया है, मानव जाति को सीधे लाभ पहुंचाने वाली अत्यावश्यक समस्याओं को हल करने के लिए विज्ञान का उपयोग करने वाले देशों के कई उदाहरण मौजूद हैं।

सन्दर्भ 1: जेरूसलम डेमसस, पावर ऑफ द सन, द अटलांटिक डेली, 16 दिसंबर, 2022।