भारत के फ्यूजन रिसर्च में एक अहम उपलब्धि

भारत ने गुजरात के इंस्टीट्यूट फॉर प्लाज़्मा रिसर्च (IPR) में SST-1 टोकामक पर एक नया 82.6 GHz, 400 kW गाइरोट्रॉन लगाकर अपनी न्यूक्लियर फ्यूजन रिसर्च क्षमताओं को मजबूत किया है। उम्मीद है कि यह सिस्टम फ्यूजन प्रयोगों के दौरान बहुत गर्म प्लाज़्मा को गर्म करने और उसे बनाए रखने की क्षमता में सुधार करेगा।

यह विकास नियंत्रित न्यूक्लियर फ्यूजन को समझने की भारत की कोशिशों में एक महत्वपूर्ण कदम है; यही वह बुनियादी प्रक्रिया है जो सूर्य और अन्य तारों को ऊर्जा देती है।

भारत के ‘आर्टिफिशियल सन‘ (कृत्रिम सूर्य) को समझना

“आर्टिफिशियल सन” शब्द का अर्थ किसी असली कृत्रिम तारे से नहीं, बल्कि प्रायोगिक फ्यूजन रिसर्च से है। भारत का SST-1, या स्टेडी स्टेट सुपरकंडक्टिंग टोकामक, पृथ्वी पर न्यूक्लियर फ्यूजन के लिए जरूरी कुछ बेहद कठिन स्थितियों को फिर से बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

न्यूक्लियर फ्यूजन तब होता है जब हल्के परमाणु नाभिक (atomic nuclei) बहुत अधिक तापमान और दबाव में जुड़ते हैं और भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं। इसके विपरीत, न्यूक्लियर फिशन (nuclear fission) भारी परमाणु नाभिकों को विभाजित करके ऊर्जा पैदा करता है।

स्टैटिक GK फैक्ट: टोकामक डोनट के आकार का एक फ्यूजन डिवाइस है जो बहुत गर्म प्लाज़्मा को अपनी आसपास की दीवारों से दूर रखने के लिए शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है।

नए गाइरोट्रॉन की भूमिका

गाइरोट्रॉन एक हाई–पावर माइक्रोवेव स्रोत है जो बहुत अधिक फ्रीक्वेंसी पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन पैदा करने में सक्षम है। नया लगाया गया सिस्टम 82.6 GHz पर काम करता है और 400 kW की पावर दे सकता है।

यह नया उपकरण फ्यूजन रिसर्च प्रोग्राम में इस्तेमाल किए गए पहले के 42 GHz गाइरोट्रॉन की तुलना में एक सुधार है। इसकी बेहतर हीटिंग क्षमता उच्च तापमान वाले प्लाज़्मा और लंबे समय तक कन्फाइनमेंट (रोककर रखने) वाले प्रयोगों में मदद कर सकती है।

प्लाज़्मा हीटिंग और कन्फाइनमेंट

फ्यूजन रिसर्च में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है प्लाज़्मा को बहुत अधिक तापमान पर बनाए रखना और साथ ही उसे रिएक्टर की दीवारों को छूने से रोकना। पृथ्वी पर, शोधकर्ता सूर्य के अंदर पाए जाने वाले भारी गुरुत्वाकर्षण दबाव पर निर्भर नहीं रह सकते।

इसलिए टोकामक प्लाज़्मा को नियंत्रित करने के लिए चुंबकीय कन्फाइनमेंट का उपयोग करते हैं। गाइरोट्रॉन माइक्रोवेव ऊर्जा की आपूर्ति करके इस सिस्टम को सपोर्ट करते हैं, जिससे प्लाज़्मा को फ्यूजन स्टडीज़ के लिए जरूरी तापमान तक गर्म करने में मदद मिलती है। भारतीय फ्यूज़न प्रयोगों में प्लाज़्मा का तापमान 200 मिलियन डिग्री सेल्सियस से ज़्यादा तक पहुँच गया है, जो सूरज के कोर (केंद्र) के तापमान से कहीं ज़्यादा है।

स्टैटिक GK टिप: सूरज अपने कोर में बहुत ज़्यादा गुरुत्वाकर्षण दबाव और तापमान के ज़रिए फ्यूज़न बनाए रखता है, जबकि धरती पर मौजूद एक्सपेरिमेंटल टोकामक मुख्य रूप से मैग्नेटिक कन्फाइनमेंट (चुंबकीय नियंत्रण) पर निर्भर करते हैं।

यह विकास क्यों महत्वपूर्ण है

अपग्रेड किया गया जाइरोट्रॉन प्लाज़्मा की स्थिरता, कन्फाइनमेंट और स्टेडी–स्टेट ऑपरेशन पर रिसर्च में मदद कर सकता है। ये भविष्य के ऐसे फ्यूज़न रिएक्टर बनाने के लिए ज़रूरी क्षेत्र हैं जो लंबे समय तक नियंत्रित रिएक्शन बनाए रखने में सक्षम हों।

यह तकनीक एडवांस्ड प्लाज़्मा हीटिंग और फ्यूज़न साइंस में भारत की घरेलू विशेषज्ञता को भी मज़बूत करती है। हालाँकि, SST-1 अभी भी एक एक्सपेरिमेंटल रिसर्च सुविधा है, न कि कमर्शियल बिजली पैदा करने वाला फ्यूज़न प्लांट।

फ्यूज़न एनर्जी और इसका भविष्य

फ्यूज़न को कम–कार्बन वाली ऊर्जा के संभावित भविष्य के स्रोत के तौर पर देखा जा रहा है क्योंकि इसके ईंधन संसाधन तुलनात्मक रूप से प्रचुर मात्रा में हैं और इस प्रक्रिया में फ्यूज़न रिएक्शन के दौरान कार्बन उत्सर्जन नहीं होता है।

हालाँकि, व्यावहारिक फ्यूज़न पावर हासिल करने के लिए बड़ी वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग चुनौतियों से पार पाना ज़रूरी है, जिनमें लंबे समय तक प्लाज़्मा कन्फाइनमेंट, कुशल ऊर्जा रिकवरी और अत्यधिक स्थितियों का सामना करने में सक्षम मटीरियल का विकास शामिल है।

इसलिए, भारत का नया जाइरोट्रॉन फ्यूज़न रिसर्च में प्रगति का प्रतीक है, लेकिन कमर्शियल फ्यूज़न बिजली अभी भी एक दीर्घकालिक तकनीकी लक्ष्य बना हुआ है।

स्थैतिक उस्तादियन करेंट अफेयर्स तालिका