भौतिकशास्त्रज्ञांनी शेवटी फ्यूजन एनर्जीबद्दलचे सर्वात मोठे रहस्य सोडवले

अणु संलयन ही मानवतेसाठी ऊर्जा साठवणीच्या क्षेत्रात पुढील मोठी गोष्ट मानली जाते, परंतु सतत वीजनिर्मिती करू शकणारी अणुभट्टी तयार करणे ही एक मोठी तांत्रिक डोकेदुखी ठरली आहे. सर्वात मोठे आव्हान म्हणजे प्लाझ्मा, पदार्थाची सुपरहॉट स्थिती, जी कणांना टक्कर देण्यासाठी आणि ऊर्जा सोडण्यासाठी आवश्यक आहे. हा प्लाझ्मा मर्यादित करणे आणि कमाल तापमान राखणे ही एक महत्त्वाची पायरी आहे आणि ती देखील संशोधकांना अनेक वर्षांपासून गोंधळात टाकणारी आहे. आता, जपानमधील नॅशनल इन्स्टिट्यूट फॉर फ्यूजन सायन्स (एनआयएफएस) ने असा दावा केला आहे की एक प्रगती केली आहे ज्यामुळे आम्हाला अणु संलयन अभिक्रियामध्ये प्लाझ्मा हालचालींचे वर्तन समजून घेता येते.

विमानासाठी वायुप्रवाह अशांततेप्रमाणे, फ्यूजन अणुभट्टीतील प्लाझ्मा देखील अशांतता दर्शवितो. तद्वतच, प्लाझ्मामधील उष्णता कंटेनमेंट चेंबरमधील केंद्रापासून परिघीय प्रदेशांमध्ये समान प्रमाणात पसरली पाहिजे. तथापि, अशांततेमुळे, उष्णता इतर प्रदेशांमध्ये देखील ऐवजी गोंधळात टाकू शकते. NIFS मधील संघ प्रथमच तपशीलवार प्लाझ्मा टर्ब्युलेन्सची ट्रान्सपोर्टर आणि कनेक्टरची भूमिका. जेव्हा गॅस गरम करून प्लाझ्मामध्ये बदलला जातो, तेव्हा वाहतूक टर्ब्युलन्स उष्णता हळूहळू केंद्रापासून सीमेपर्यंत घेऊन जाते. कनेक्टर प्लाझ्मा टर्ब्युलेन्स, तथापि, एका सेकंदाच्या अंदाजे 1/10,000 मध्ये चेंबरमधील संपूर्ण प्लाझ्मा जोडू शकतो.

संशोधकांनी हे देखील लक्षात घेतले की लागू केलेली उष्णता आणि या कनेक्टर प्लाझ्मा वर्तनाचे परिणाम यांच्यात व्यस्त संबंध आहे. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, गरम होण्याची वेळ जितकी कमी असेल तितकी कनेक्टर प्लाझ्मा टर्ब्युलेन्स मजबूत होईल आणि परिणामी, उष्णता वेगाने पसरते. मोठ्या हेलिकल डिव्हाईस (LHD) मध्ये निरिक्षण केले गेले, प्रथमच शास्त्रज्ञांना फ्यूजन अणुभट्टीमध्ये प्लाझमाची “उष्मा वाहक” आणि “उष्मा कनेक्टर” भूमिका प्रायोगिकरित्या सिद्ध करण्यास सक्षम असल्याचे चिन्हांकित केले.

उष्णता, किंवा उच्च तापमान, विभक्त संलयन प्रतिक्रियांसाठी गुप्त सॉस आहे. 100 दशलक्ष अंश तापमानाला गरम केलेला प्लाझ्मा, सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट वापरून त्या स्थितीत राखला गेला पाहिजे. अणुभट्टीच्या भिंतींना स्पर्श केल्यास ते लगेच थंड होईल. सोप्या भाषेत सांगायचे तर ते बंदिस्त करणे आणि तापमान राखणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. इथेच प्लाझ्मा टर्ब्युलन्स पार्टी खराब करू शकतो. NISF मधील तज्ञांच्या मते, अशांतता “उष्णता बाहेरून घेऊन जाण्याने बंदिवास कमकुवत करू शकते.” अगदी एक वर्षापूर्वी, द यूएस ऊर्जा विभाग प्लाझ्मामधील अनियमित तापमानाचे महत्त्व देखील अधोरेखित केले. एजन्सीने वर्णन केले की तापमान ग्रेडियंट्स प्लाझ्मा बेटांची निर्मिती कशी करतात जे चुंबकीय क्षेत्र “नाश” करू शकतात. संदेश स्पष्ट आहे. प्लाझ्माचे उष्णतेचे वर्तन योग्यरित्या समजून घेतले पाहिजे. आणि इथेच NISF ची नवीनतम प्रगती चित्रात येते.

आता टीमला प्लाझ्मामध्ये उष्णता कशी पसरते याची सखोल माहिती आहे, ते कनेक्टर आणि वाहक अशांततेमुळे झालेल्या बदलांसाठी जबाबदार आहेत. आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, त्यांना आता समजले आहे की गरम होण्याच्या वेळेस या वर्तनावर कसा परिणाम होतो. हे शास्त्रज्ञांना एक महत्त्वपूर्ण अंतर्दृष्टी देते जे प्लाझ्मामधील तापमान बदलांचा अधिक अचूकपणे अंदाज लावण्यास मदत करू शकते आणि त्यानुसार उष्णता नियंत्रण पद्धती विकसित करू शकते. प्लाझ्मा तापमान आणि हीटिंगवर सुधारित नियंत्रण नियंत्रित आणि स्थिर आण्विक संलयन साध्य करण्यासाठी एक मूलभूत पैलू आहे.

“हे संशोधन प्लाझ्मा भौतिकशास्त्रातील मुख्य सैद्धांतिक भविष्यवाण्यांचे प्रमाणीकरण करून, दीर्घ-कल्पित मध्यस्थ मार्गांसाठी प्रथम अस्पष्ट प्रायोगिक पुरावे प्रदान करते,” संघाने प्रकाशित केलेल्या संशोधन पेपरमध्ये लिहिले. संप्रेषण भौतिकशास्त्र जर्नल संघाचे म्हणणे आहे की त्यांचे निष्कर्ष फ्यूजन अणुभट्ट्यांमधील उष्णतेच्या प्रसाराचा अधिक प्रभावीपणे अंदाज लावण्यात आणि नियंत्रित करण्यात मदत करतील आणि ते आता एक पद्धत विकसित करत आहेत ज्यामुळे प्लाझ्मा टर्ब्युलेन्सवर अधिक प्रभावी नियंत्रण मिळू शकेल.