भारतही झाला 'कृत्रिम सूर्य', गुजरातच्या प्रयोगशाळेत मोठा प्रयोग; सूर्यापेक्षा 20 पट जास्त तापमान

अलीकडेच, चीनने आपल्या 'कृत्रिम सूर्या'साठी जगातील सर्वात मोठे सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट तयार केल्याची बातमी समोर आली आहे. आता भारतीय शास्त्रज्ञांनी फ्यूजन तंत्रज्ञानाशी संबंधित एका महत्त्वाच्या आव्हानातही यश मिळविले आहे.

गुजरातच्या प्रयोगशाळेत वैज्ञानिक काय करत आहेत?

अहवालानुसार, गुजरातच्या इन्स्टिट्यूट फॉर प्लाझ्मा रिसर्चच्या शास्त्रज्ञांनी एक शक्तिशाली तयार केले आहे 82.6 GHz गायरोट्रॉन सुरू केले आहे. डिव्हाइस उच्च-फ्रिक्वेंसी मायक्रोवेव्ह ऊर्जा तयार करते, ज्याचा वापर प्लाझ्माला अत्यंत उच्च तापमानापर्यंत गरम करण्यासाठी केला जातो.

फ्यूजन प्रक्रियेसाठी अत्यंत उच्च तापमानात प्लाझ्मा राखणे आवश्यक आहे. Gyrotron या प्रक्रियेत शास्त्रज्ञांना मदत करेल आणि दीर्घ कालावधीसाठी गरम प्लाझ्मा राखण्याची क्षमता विकसित करण्यात योगदान देईल.

प्लाझ्मा म्हणजे काय?

प्लाझ्मा ही पदार्थाची चौथी अवस्था मानली जाते. घन, द्रव आणि वायू नंतर, ते पदार्थाची अत्यंत गरम आणि विद्युत चार्ज असलेली अवस्था आहे. अतिशय उच्च तापमानात अणू त्यांचे इलेक्ट्रॉन गमावू लागतात आणि आयन आणि इलेक्ट्रॉन असलेली प्लाझ्मा अवस्था तयार होते.

हा प्लाझ्मा फ्यूजन प्रयोगांमध्ये खूप महत्त्वाचा आहे, कारण प्रकाश अणूंचे केंद्रक एकत्र जोडण्यासाठी अत्यंत उच्च तापमान आवश्यक असते.

SST-1 Tokamak मध्ये ते कसे वापरले जाते?

SST-1 म्हणजे स्थिर राज्य सुपरकंडक्टिंग टोकमाक हे भारताचे फ्युजन मशीन आहे. सूर्याप्रमाणेच न्यूक्लियर फ्यूजनद्वारे ऊर्जा निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेचा अभ्यास करण्यासाठी त्याची रचना करण्यात आली आहे.

फ्यूजन रिॲक्टरमध्ये, किरणोत्सर्गी इंधन पारंपारिक अणुऊर्जा प्रकल्पाप्रमाणे विभाजित केले जात नाही. त्याऐवजी, फिकट अणूंचे केंद्रक अत्यंत उच्च तापमानात एकत्र मिसळले जातात. या प्रक्रियेत ऊर्जा सोडली जाते.

परंतु अशा गरम प्लाझ्माला अणुभट्टीच्या भिंतीपासून दूर ठेवणे अत्यंत कठीण आहे. जर प्लाझ्मा थेट अणुभट्टीच्या पृष्ठभागावर आदळला तर त्याचे नुकसान होऊ शकते. या कारणास्तव, शास्त्रज्ञ शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र वापरतात, जे प्लाझ्मा नियंत्रित आणि मर्यादित करण्यात मदत करतात.

प्लाझ्मा दीर्घकाळ हाताळणे हे सर्वात मोठे आव्हान आहे

फ्यूजन प्रयोगात केवळ अत्यंत तापमान गाठणे पुरेसे नाही. तो गरम प्लाझ्मा दीर्घकाळ स्थिर आणि नियंत्रित ठेवणे हे खरे आव्हान आहे. SST-1 डोनट-आकाराच्या टोकामाकमध्ये शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र वापरते.

नवीन गायरोट्रॉन उच्च-फ्रिक्वेंसी मायक्रोवेव्ह ऊर्जा निर्माण करते आणि ती प्लाझ्मामध्ये प्रसारित करते. हे अत्यंत उच्च तापमानापर्यंत प्लाझ्मा गरम करण्यास आणि राखण्यास मदत करते.

भारताने सूर्याच्या गाभ्यापेक्षा 20 पट जास्त तापमान गाठले आहे

भारतीय शास्त्रज्ञांनी फ्युजनचे प्रयोग यापूर्वीच केले आहेत. 200 दशलक्ष अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त प्लाझ्मा तापमान गाठले आहे. हे सूर्याच्या गाभ्याच्या तापमानापेक्षा 20 पट जास्त आहे.

तथापि, इतके उच्च तापमान प्राप्त करणे ही केवळ पहिली पायरी आहे. फ्यूजनपासून व्यावहारिकपणे वीज निर्माण करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी या तापमानात प्लाझ्मा दीर्घकाळ स्थिर आणि नियंत्रित ठेवला पाहिजे.

पृथ्वीवर 'कृत्रिम सूर्य' बनवणे कठीण का आहे?

न्यूक्लियर फ्यूजनद्वारे वीज निर्माण करणे हे विज्ञान आणि अभियांत्रिकीमधील सर्वात जटिल आव्हानांपैकी एक आहे. फ्यूजन हा स्वच्छ ऊर्जेचा संभाव्य मोठा स्रोत मानला जातो. त्याच्या इंधनासाठी लागणारे घटक पृथ्वीवर पुरेशा प्रमाणात उपलब्ध आहेत आणि त्यातून निर्माण होणारा किरणोत्सर्गी कचरा पारंपारिक अणुऊर्जेच्या तुलनेत कमी काळ टिकणारा असतो.

जरी 82.6 GHz गायरोट्रॉन SST-1 चे फ्यूजन पॉवर प्लांटमध्ये त्वरित रूपांतर करत नसले तरी ते अत्यंत गरम प्लाझ्मा नियंत्रित आणि टिकवून ठेवण्याच्या दिशेने भारतातील संशोधनाला महत्त्वपूर्ण चालना देते. या तंत्रज्ञानामुळे भविष्यात पृथ्वीवर सूर्यासारखी संलयन उर्जा व्यावहारिकपणे साकार होण्याचा मार्ग मोकळा होऊ शकतो.