गांधीनगर में इंस्टीट्यूट फॉर प्लाज्मा रिसर्च (IPR) के शोधकर्ताओं ने एक निर्धारित किया है रोडमैप भारत के लिए प्राप्त करने के लिए संलयन शक्ति।
वे भारत के पहले फ्यूजन बिजली जनरेटर को विकसित करने की परिकल्पना करते हैं, जिसे स्टेडी-स्टेट सुपरकंडक्टिंग टोकामक-भलात (SST-BHARAT) कहा जाता है, जिसमें पावर आउटपुट 5x इनपुट होता है। टीम के अनुसार, यह एक फ्यूजन-फिशन हाइब्रिड रिएक्टर होगा जिसमें कुल 130 मेगावाट के 100 मेगावाट के साथ विखंडन द्वारा प्रदान किया जाएगा। अनुमानित निर्माण लागत 25,000 करोड़ रुपये है।
टीम ने अंततः 2060 तक एक पूर्ण पैमाने पर प्रदर्शन रिएक्टर को 20 के महत्वाकांक्षी आउटपुट-टू-इनपुट पावर अनुपात के साथ 2060 और 250 मेगावाट उत्पन्न करने का लक्ष्य रखा है।
संलयन के लिए विखंडन
“फ्यूजन वह प्रक्रिया है जहां दो छोटे, हल्के परमाणु एक बड़े, भारी परमाणु बनाने के लिए एक साथ आते हैं। जब ऐसा होता है, तो ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा जारी की जाती है,” डैनियल राजू, आईपीआर में शिक्षाविदों और छात्र मामलों के डीन और नए अध्ययन के प्रमुख लेखक ने कहा।
परमाणु संलयन कारण है कि तारे मौजूद हैं और गर्मी और प्रकाश का उत्पादन करते हैं।
दशकों के लिए, विखंडन रिएक्टरों ने परमाणु ऊर्जा के लिए बैकबोन प्रदान किया है। फ्यूजन हालांकि विखंडन की तुलना में अधिक आकर्षक है क्योंकि यह कम रेडियोधर्मी कचरे का उत्पादन करता है, जो खतरनाक सामग्री के भंडारण की लागत और सिरदर्द के कई (लेकिन सभी नहीं) को समाप्त करता है।
नियंत्रित संलयन केवल चरम भौतिक परिस्थितियों में हो सकता है, एक स्टार के पेट में मौजूद प्रकार। वर्तमान में इसे प्राप्त करने के दो लोकप्रिय तरीके हैं: जड़त्वीय कारावास और चुंबकीय कारावास। जड़त्वीय कारावास संलयन शुरू करने के लिए एक्स-रे के साथ एक कैप्सूल को विस्फोट करने के लिए शक्तिशाली लेज़रों का उपयोग करता है। चुंबकीय कारावास सितारों के अंदर कुछ स्थितियों को फिर से बनाकर काम करता है।
भारत को पहले से ही अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर (ITER) परियोजना के एक सदस्य के रूप में चुंबकीय कारावास में निवेश किया गया है, जो फ्रांस में एक बड़े रिएक्टर का निर्माण कर रहा है। इस पद्धति में, वैज्ञानिक प्लाज्मा को 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस से गर्म करते हैं, फिर धीरे से नाभिक को चुंबकीय क्षेत्रों के साथ मार्गदर्शन करते हैं जब तक कि वे फ्यूज नहीं करते। तुलना करने के लिए, सूर्य के कोर में तापमान 15 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक पहुंचता है।
प्लाज्मा को बनाए रखना
इनपुट के लिए आउटपुट पावर का अनुपात, जिसे क्यू मान कहा जाता है, दक्षता निर्धारित करता है।
राजू ने कहा, “हमें क्यू को 1 से अधिक होने की आवश्यकता है, जिसका अर्थ है कि रिएक्टर हमें इसे चलाने के लिए उपयोग करने की तुलना में अधिक ऊर्जा देता है। अभी, ब्रिटेन में संयुक्त यूरोपीय टोरस से सबसे अच्छा परिणाम आया है, जो लगभग 0.67 मिला है, जो कि ऊर्जा का 67% है,” राजू ने कहा।
ITER का उद्देश्य 10 का एक क्यू प्राप्त करना है। भविष्य के संलयन बिजली संयंत्रों को व्यावसायिक रूप से संभव होने के लिए 20 का मूल्य प्राप्त करने की उम्मीद है।
डोनट के आकार का रिएक्टर पोत जिसमें फ्यूजन होता है, को टोकामक कहा जाता है। इसकी सफलता को मापा जाता है कि यह कब तक प्लाज्मा को बिना किसी विघटित किए एक साथ पकड़ सकता है।
राजू ने कहा, “अब हम इसे पकड़ सकते हैं, हम निरंतर और विश्वसनीय संलयन प्रतिक्रियाओं के करीब पहुंचेंगे।”
फरवरी 2025 में, फ्रांस में वेस्ट टोकामक ने 22 मिनट के लिए प्लाज्मा को बनाए रखा। भारत में वर्तमान अत्याधुनिक IPR में SST-1 टोकामक है। राजू के अनुसार, “यह लगभग 650 मिलीसेकंड के लिए प्लाज्मा का उत्पादन करने में कामयाब रहा है और इसे 16 मिनट तक जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।”
SST-1 एक शोध मशीन है और बिजली उत्पन्न करने के लिए नहीं है। SST-BHARAT को इस प्रयोगात्मक आधार से परे अगले कदम के रूप में प्रस्तुत किया गया है।
डिजिटल ट्विनिंग
नए रोडमैप को मजबूत करने के लिए, शोधकर्ताओं ने डिजिटल जुड़वाँ-भौतिक प्रणालियों के आभासी प्रतिकृतियां प्रस्तावित की हैं जो एक टोकामक के अंदर वास्तविक समय की स्थितियों की नकल करते हैं। यह वैज्ञानिकों को शारीरिक रूप से बनाने से पहले नए डिजाइनों का परीक्षण करने और समस्या निवारण करने की अनुमति देगा। वे विकिरण-प्रतिरोधी सामग्री विकसित करने के लिए मशीन लर्निंग-असिस्टेड प्लाज्मा कारावास और कार्यक्रमों का भी सुझाव देते हैं। ये नवाचार अभी भी एक प्रारंभिक चरण में हैं, लेकिन रोडमैप ने तर्क दिया है कि वे प्रगति करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
वैश्विक रूप से, हालांकि, समयसीमा अनिश्चित बनी हुई है। यूके के कदम कार्यक्रम का उद्देश्य 2040 तक एक प्रोटोटाइप फ्यूजन प्लांट के लिए है। कई अमेरिकी निजी फर्मों का दावा है कि वे 2030 के दशक की शुरुआत में ग्रिड से जुड़े फ्यूजन का प्रदर्शन करेंगे। चीन के पूर्वी टोकामक ने पहले ही प्लाज्मा अवधि के लिए रिकॉर्ड स्थापित कर लिए हैं। 2060 के भारत का लक्ष्य इसे लंबे समय तक रखता है – एक जो कम प्रतिस्पर्धी हो सकता है लेकिन अधिक सतर्क हो सकता है।
फंडिंग और पॉलिसी भी महत्वपूर्ण हैं। जबकि यूरोपीय संघ और अमेरिका फ्यूजन आर एंड डी और निजी स्टार्ट-अप में अरबों डॉलर का निवेश कर रहे हैं, भारत के बजट मामूली और लगभग पूरी तरह से सार्वजनिक क्षेत्र संचालित हैं। फ्यूजन स्टार्ट-अप में वैश्विक उछाल के साथ तुलना में भारतीय निजी क्षेत्र की सगाई की अनुपस्थिति बाहर खड़ी है। भारत की व्यापक ऊर्जा नीति के भीतर, फ्यूजन भी प्रतिबद्धताओं के साथ प्रतिस्पर्धा करता है: 2070 तक शुद्ध शून्य, सौर और हवा में प्रमुख विस्तार, और एक लंबे समय से चली आ रही परमाणु विखंडन कार्यक्रम।
किसी न किसी इलाके से
एमवी रमाना, ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय में निरस्त्रीकरण, वैश्विक और मानव सुरक्षा में सिमंस अध्यक्ष भी सावधानी का एक नोट मारा।
“परमाणु संलयन में समयसीमा कभी भी यथार्थवादी नहीं होती है और अक्सर प्राप्त करने योग्य नहीं होती है,” उन्होंने कहा।
उन्होंने यह भी बताया कि संलयन शक्ति की आर्थिक व्यवहार्यता अप्रमाणित है: “अनस्टेटेड धारणा यह है कि इस प्रक्रिया से विद्युत शक्ति कुछ भविष्य की तारीख में सस्ती होगी। ऐसा होने की उम्मीद करने का कोई कारण नहीं है।”
राजू ने स्वयं लागत चुनौती को स्वीकार किया: “फ्यूजन ऊर्जा की आर्थिक व्यवहार्यता निश्चित रूप से आर एंड डी, निर्माण और संचालन में लागत के कारण विखंडन और अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हुए एक बड़ी चुनौती का सामना करेगी।”
यहां तक कि अगर वाणिज्यिक व्यवहार्यता मायावी बनी हुई है, तो शोधकर्ताओं ने तर्क दिया कि फ्यूजन आर एंड डी अन्य क्षेत्रों में लाभांश का उत्पादन करेगा, जिसमें विकिरण-कठोर सामग्री, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट, प्लाज्मा मॉडलिंग और उच्च तापमान इंजीनियरिंग शामिल हैं। इन क्षमताओं का रणनीतिक मूल्य है, संभावित रूप से भारतीय उद्योग को उन्नत करना और तकनीकी स्वायत्तता को मजबूत करना। ITER और वैश्विक फर्मों के साथ साझेदारी भी नवाचार को बढ़ा सकती है और भारतीय प्रयोगशालाओं में परियोजना प्रबंधन विशेषज्ञता ला सकती है।
“इसके बाद से [commercial viability hasn’t been demonstrated so far]हम जानते हैं कि निकट भविष्य में ऊर्जा के संभावित स्रोत के रूप में इसे आगे बढ़ाना मुश्किल होगा, “राजू ने कहा।” [entities]दुनिया भर में स्टार्ट-अप और सरकारी निकाय फ्यूजन ऊर्जा में कूद रहे हैं, यह हमारे लिए आशावाद के साथ जाने और दुनिया के साथ हमारे घरेलू संलयन ऊर्जा कार्यक्रमों को संरेखित करने के लिए समझ में आता है। ”
अन्नती अशर एक स्वतंत्र विज्ञान पत्रकार हैं।
