विलय!

प्रायोगिक संलयन रिएक्टर में हाल ही की सफलता ने मुख्यधारा के मीडिया के माध्यम से समाचारों की लहर पैदा कर दी है। सभी धारियों के लेखकों ने गीतात्मक रूप से मोम लगाया कि यह कैसे एक बड़ा कदम है, और यह कैसे हमें एक 'स्वच्छ, सुरक्षित, लगभग असीम' ऊर्जा स्रोत के करीब लाता है। वास्तविकता हालांकि थोड़ी अधिक बारीक है।

हमेशा की तरह, जो अस्थिर है, वह कायम नहीं रहेगा। भौतिकी, प्रकृति की नियम पुस्तिका का हिस्सा है, ऐसे ही सरल सिद्धांतों पर काम करती है। यह जटिल नहीं है: ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोगी होने के लिए सिस्टम को खुद को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा की तुलना में अधिक (बहुत अधिक) ऊर्जा का उत्पादन करना चाहिए। इसे अधिशेष ऊर्जा का उत्पादन करना चाहिए - कोई आश्चर्य नहीं कि संलयन का पीछा करने वाले वैज्ञानिकों ने इसे अपना प्राथमिक लक्ष्य बना लिया है। उत्कृष्ट परिणाम देने वाली यूएस नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (एनआईएफ) ने कथित तौर पर यही हासिल किया है:

सुविधा ने हाइड्रोजन समस्थानिक ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के जमे हुए पेलेट वाले मटर के आकार के सोने के सिलेंडर पर 2.05 मेगाजूल ऊर्जा देने के लिए 192 लेज़रों के अपने सेट का उपयोग किया। लेज़र की ऊर्जा की स्पंदन के कारण कैप्सूल ढह गया, केवल तारों और थर्मोन्यूक्लियर हथियारों में देखे जाने वाले तापमान तक पहुँच गया, और हाइड्रोजन समस्थानिक हीलियम में जुड़ गए, अतिरिक्त ऊर्जा जारी की और संलयन प्रतिक्रियाओं का एक झरना बनाया। प्रयोगशाला के विश्लेषण से पता चलता है कि प्रतिक्रिया ने लगभग 3.15 MJ ऊर्जा जारी की - प्रतिक्रिया में जाने की तुलना में लगभग 54% अधिक, और 1.3 MJ के पिछले रिकॉर्ड के दोगुने से भी अधिक।

मानव भाषा में अनुवादित: लोगों के एक झुंड ने एक परीक्षण कक्ष में एक लघु हाइड्रोजन बम को प्रज्वलित करने के लिए क्रूर बल का इस्तेमाल किया (परमाणु बम को फ्यूज के रूप में उपयोग किए बिना)। काफी करतब! क्या इसने अधिशेष ऊर्जा का उत्पादन किया? नरक यह किया। ठीक वैसे ही जैसे सत्तर साल पहले उस अशुभ प्रयोग में हुआ था। संदर्भ के लिए एनेवेटक एटोल के निवासियों से पूछें कि इस प्रकार की उच्च अधिशेष ऊर्जा वातावरण में प्रवाल को कैसे फेंक सकती है।

क्या यह एक स्थायी ऊर्जा स्रोत है? क्या एनआईएफ में किए गए प्रयोग लघु धमाके के बजाय ऊर्जा के निरंतर प्रवाह का उत्पादन कर सकते हैं? बिलकूल नही। उनका इरादा कभी नहीं था। यदि आप लेख को ध्यान से पढ़ते हैं तो आपको पता चल सकता है कि प्रयोग का वास्तविक उद्देश्य क्या था:

लेकिन परिणाम एनआईएफ में विशेष महत्व रखते हैं: सुविधा को परमाणु-हथियार वैज्ञानिकों को विस्फोटों के अंदर तीव्र गर्मी और दबावों का अध्ययन करने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, और यह तभी संभव है जब प्रयोगशाला उच्च-उपज संलयन प्रतिक्रियाओं का उत्पादन करे। […] अब बड़ा सवाल यह है कि ऊर्जा विभाग आगे क्या करेगा: NIF में हथियारों के अनुसंधान को दोगुना करें या संलयन-ऊर्जा अनुसंधान की दिशा में एक लेजर कार्यक्रम की धुरी बनाएं।

मैं आपके बारे में नहीं जानता, प्रिय पाठक, लेकिन 'धुरी' शब्द मुझे सुझाव देता है कि यह पूरा प्रयोग उद्देश्य में 100% सैन्य अनुसंधान था, संलयन ऊर्जा में एक सफलता के रूप में पुन: पैक किया गया ... दूसरे शब्दों में: एक स्थायी ऊर्जा खोजने के बजाय स्रोत एनआईएफ ने एच-बम को प्रज्वलित करने का एक नया तरीका खोजा है।

निरंतर संलयन प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए आपको तापमान में 150 मिलियन डिग्री तक प्लाज्मा रखने में सक्षम पोत की आवश्यकता होगी। और यहीं से सिर खुजलाना शुरू हो जाता है। इंजीनियरिंग वास्तविकता की इतनी विज्ञापित दुनिया में एक संलयन रिएक्टर स्टेरॉयड पर टर्बो-चार्ज ऊर्जा हॉग है। बहु-मिलियन डिग्री गर्म प्लाज्मा को अपने आवरण के माध्यम से जलने से बचाने के लिए, रिएक्टर को एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है जो रिएक्टर के केंद्र में अत्यंत गर्म कणों को उसकी दीवारों से दूर रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो।

दुनिया का सबसे बड़ा और सबसे होनहार फ्यूजन रिएक्टर ITER सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट द्वारा यह उपलब्धि हासिल करेगा, जिसके लिए लगभग शून्य तापमान तक लगातार ठंडा करने की आवश्यकता होगी। अकेले इस चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करने से किसी का बिजली बिल छत के माध्यम से शूट होता है, अन्य उपकरणों की भीड़ का उल्लेख नहीं करना, सभी एक साथ एक मध्यम आकार के शहर की बिजली खपत के बराबर होते हैं:

ITER प्लांट और सुविधाओं के लिए बिजली की आवश्यकता प्लाज्मा ऑपरेशन के दौरान 30 सेकंड की पीक अवधि के लिए 110 MW से लेकर 620 MW तक होगी।

यह आपकी दादी की इलेक्ट्रिक केतली नहीं है: हम 30 सेकंड के आतिशबाजी शो के लिए 365 मेगावाट बिजली की खपत (औसतन) की बात कर रहे हैं। हालांकि, इस राशि में से केवल 50 मेगावाट का उपयोग प्लाज्मा को प्रज्वलित करने के लिए किया जाएगा, शेष को ठंडा पानी और क्रायोजेनिक सिस्टम द्वारा अवशोषित किया जाएगा। हालांकि परियोजना की वेबसाइट के मुताबिक , खपत का इतना महत्वहीन हिस्सा लक्ष्य उपलब्धि से पूरी तरह से बाहर नहीं छोड़ा जाएगा:

ITER को इसके प्लाज्मा में बिजली पर दस गुना रिटर्न (Q = 10), या 50 मेगावाट इनपुट हीटिंग पावर से 500 मेगावाट संलयन शक्ति प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है ।

यदि आप सफलता को परिभाषित करते हैं क्योंकि आईटीईआर के डिजाइनरों ने परीक्षण कक्ष में 50 मेगावाट हीटिंग इनपुट पर ध्यान केंद्रित किया था (चैम्बर को जीवन समर्थन प्रदान करने वाले सभी उपकरणों की सकल खपत को छोड़कर), तो हाँ आप शायद इसे एक दिन कह सकते हैं और पकड़ सकते हैं धन। ईमानदारी से गणना की जाए, लेकिन आईटीईआर निवेश की गई ऊर्जा पर मात्र 1.37:1 प्रतिफल प्राप्त करेगा - बमुश्किल ब्रेकइवन स्तर से ऊपर - सबसे अच्छा। यह समान संरचना के निर्माण के लिए आवश्यक ऊर्जा पर विचार भी नहीं कर रहा है।

समस्या यह है कि, भौतिक विज्ञान को हम जो मापते हैं उसमें थोड़ी सी भी दिलचस्पी नहीं है: यह या तो पूरी प्रणाली है जो टिकाऊ है, या कुछ भी नहीं है।

यदि हम वास्तव में इस सभ्यता को बचाने के लिए गंभीर थे, बजाय इसके कि हम दुनिया में हर समय हथियारों के उद्योग से सरकारों और आदेशों से ख़ुशी-ख़ुशी इकट्ठा करते हैं, तो हम सकल इनपुट बनाम आउटपुट गणना कर रहे होंगे। तब हमें एहसास होगा कि हीट इन बनाम हीट आउट का एक से दस गोल निश्चित रूप से यहाँ पर्याप्त नहीं होगा। वर्तमान प्रयोगों द्वारा प्रदान किए गए मीट्रिक का उपयोग करके हमें यह साबित करने के लिए शुद्ध 500:1 लक्ष्य (या 70:1 सकल) का लक्ष्य रखना होगा कि हम कम से कम वर्तमान परमाणु रिएक्टर प्रदर्शन से मेल खा सकते हैं । अगर यह असंभव लगता है, तो शायद यह है - लेकिन तब हमें अपना समय इस पर बर्बाद नहीं करना चाहिए।

तथ्यों में जोड़ें, कि ए) हमारे पास कोई सुराग नहीं है कि क्या हम उपकरण को पूरी तरह से बर्बाद किए बिना एक घंटे के लिए संलयन बनाए रख सकते हैं (शायद नहीं), और बी) आईटीईआर बिजली का उत्पादन नहीं करेगा (वह कोई होगा किसी और की समस्या (1)), और आप देखते हैं कि यह प्रयोग वास्तव में कहीं नहीं जाने का सेतु है।

यह वह जगह है जहां मानव जाति की हमारी सभ्यता की सीमित प्रकृति को समझने में असमर्थता वास्तव में मुझे प्रभावित करती है। हाई-टेक के दिन गिने-चुने हैं। वर्तमान खपत दरों पर हमें पिछले दस सहस्राब्दियों की तुलना में अगले बीस से तीस वर्षों में अधिक खनिजों का खनन करने की आवश्यकता होगी - यह घातीय वृद्धि की प्रकृति है।

समस्या यह है कि हमारे पास इतने संसाधन नहीं बचे हैं, फिर भी हम कोशिश करेंगे। आज से दस, पंद्रह साल बाद हम जो अनुभव करेंगे उसकी तुलना में आज की कमी कुछ भी नहीं है... बस देखते रहिए। ITER तब भी प्रारंभ होगा (2035 में शुरू होने के लिए निर्धारित)। इसे शुरू करना हमारी कम से कम समस्या होगी…। अन्य मुद्दों के बावजूद, उदाहरण के लिए ट्रिटियम लें, हाइड्रोजन का एक अत्यंत दुर्लभ समस्थानिक:

आज ट्रिटियम 19 कनाडाई CANDU विखंडन रिएक्टरों द्वारा उत्पन्न होता है, उनमें से आधे बंद होने की उम्मीद है। […] इसका मतलब है कि लगभग 25 किलोग्राम का ट्रिटियम भंडार 2030 तक चरम पर पहुंच जाएगा और इसकी बिक्री और सड़न के साथ इसमें लगातार गिरावट शुरू हो जाएगी।

और यह महत्वपूर्ण क्यों है? ज़रूर, संलयन एक बार और अधिक प्रचुर मात्रा में आइसोटोप पर चल सकता है और साथ में गुनगुनाता है ... हालांकि इसे फायर करने के लिए, आपको हमेशा इस दुर्लभ सामान की थोड़ी मात्रा की आवश्यकता होगी।

शोधकर्ताओं ने 20 साल पहले महसूस किया था कि फ्यूजन की "ट्रिटियम विंडो" अंततः बंद हो जाएगी, और तब से चीजें केवल बदतर हो गई हैं। आईटीईआर जल्द से जल्द 2035 तक डीटी नहीं जलाएगा, जब ट्रिटियम की आपूर्ति सूख जाएगी। एक बार ITER 2050 में काम पूरा कर लेता है - अगर और देरी नहीं होती है - केवल 5 किलोग्राम या उससे कम ट्रिटियम बचेगा।

इस विषय पर पूरा लेख यहाँ पढ़ें - मैंने इसे अत्यंत व्यावहारिक और अच्छी तरह से स्रोत पाया है। एक निश्चित अर्थ में, फ्यूज़न मानव जाति के जीवनकाल में एक बार परमाणु ऊर्जा से चलने वाली सभ्यता के निर्माण का एक उप-उत्पाद है ... सभी गैर-नवीकरणीय धातुओं, जीवाश्म ईंधन और रेत पर आधारित हैं - ऐसी सामग्री जो हमें भविष्य में खत्म होने के लिए नियत है। आने वाले दशक।

जबकि हम अनंत ऊर्जा के बारे में सपने देखते रहते हैं, चाहे सौर पैनलों द्वारा कब्जा कर लिया गया हो या यहां संलयन के माध्यम से पृथ्वी पर बनाया गया हो, हम इन जटिल तकनीकों द्वारा - और अंत में उपभोग की जाने वाली गैर-नवीकरणीय सामग्रियों की मात्रा के बारे में जानबूझकर भूल रहे हैं।

एक प्रमुख उदाहरण के लिए निओबियम-टाइटेनियम तारों से बने छह पोलॉइडल फील्ड कॉइल (मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करना - उनके नाम से प्यार हो गया) पर एक नज़र डालें। ये ऐसी चीजें नहीं हैं जिन्हें आप होम डिपो में खरीदते हैं:

17 से 24 मीटर के व्यास और 200 से 400 टन वजन वाले , कॉइल PF2, PF3, PF4, और PF5 बस साइट से निर्मित होने और ITER को भेजने के लिए बहुत बड़े हैं।

ITER के लोग इस तथ्य को बिलकुल भी नहीं छिपाते हैं कि उनकी परियोजना कितनी पूरी तरह से मापनीय नहीं है। चीन में दुर्लभ पृथ्वी खानों से शुरू होने वाले ऑपरेशन के पीछे पूरी आपूर्ति श्रृंखला की कोशिश करें और कल्पना करें: डम्पर ट्रकों और उत्खननकर्ताओं द्वारा नाइओबियम का एक सीमित रिजर्व निकालने से मिनटों में डीजल के गैलन जलते हैं, और रिफाइनरियां एक जहरीली और अत्यधिक रेडियोधर्मी पूंछ छोड़ती हैं- पीछे तालाब। फिर इन विदेशी धातुओं को पिघलाने और इस विशेष मिश्र धातु को बनाने के लिए स्मेल्टरों में जलाए गए कोयले और प्राकृतिक गैस की मात्रा की कल्पना करें ... साइट पर सैकड़ों टन ले जाने वाले जहाजों और ट्रकों में जलाए गए डीजल (फिर से) की मात्रा, बिजली की खपत निर्माण असेम्बली प्रक्रिया वगैरह... अब, आपको समझ में आने लगा है कि मैं किस प्रकार की ऊर्जा और सीमित सामग्री के बारे में बात कर रहा हूं, एक संलयन रिएक्टर को बनाने, बनाए रखने और चलाने के लिए आवश्यक है। दोबारा,

हम वैसे भी पृथ्वी पर एक व्यावहारिक रूप से असीम संलयन बिजली संयंत्र बनाने का लक्ष्य क्यों रखेंगे, जब वास्तव में यही था, असीम ऊर्जा का उपयोग (जीवाश्म ईंधन के रूप में) जिसने 6 बड़े पैमाने पर विलुप्त होने का नेतृत्व किया है जिसे हम इस समय देख रहे हैं? इन सब से हम किसे प्रभावित करना चाहते हैं?

हमारे वंशज, एक आधे-मृत जीवमंडल को विरासत में प्राप्त करते हैं, जो रेडियोधर्मी कचरे से अटे पड़े हैं, हमेशा के लिए रसायन, इस्तेमाल की गई बैटरी और खाली रेगिस्तानों के बीच जलमग्न महानगर निश्चित रूप से थोड़ा भी खुश नहीं होंगे। ऊर्जा की खपत में हर वृद्धि के साथ - जैसा कि हमने देखा है - खनन से लेकर विनिर्माण तक, वनों की कटाई से मरुस्थलीकरण और अंततः बर्बादी तक पारिस्थितिक गतिविधियों में वृद्धि होती है - और अगर आपको लगता है कि इस बार यह अलग होगा ... ठीक है, तो मेरे पास एक है आपको बेचने के लिए पुल। इस तरह के "स्वच्छ और प्रचुर मात्रा में" ऊर्जा स्रोत से लैस निगम, निश्चित रूप से संसाधनों की खोज में और अंततः लाभ के लिए दशकों के मामले में ग्रह पृथ्वी के जो कुछ बचा है उसे नष्ट कर देंगे।

लोग, यह बकवास है। धीरे-धीरे मरने वाले पारिस्थितिक तंत्र के साथ एक अत्यधिक गरम ग्रह पर, हम तेल और गैस उत्पादन में लंबे समय तक गिरावट की शुरुआत में स्पष्ट रूप से हैं। और हमारी सबसे अच्छी आशा यह है कि हम संसाधनों के दोहन की इस वास्तविक आत्मघाती दर को कई दशकों तक बनाए रख सकते हैं जब तक कि हमारा सबसे अच्छा और सबसे शानदार फिगर फ्यूज़न न हो जाए? सचमुच? केवल यह महसूस करने के लिए कि तब तक हम इग्निशन ईंधन से बाहर निकल चुके होंगे, और हमारा शानदार गेंडा रेडियोधर्मी (2) स्क्रैप धातु के बहु-अरब डॉलर के ढेर से ज्यादा कुछ नहीं होगा, खुद को बिजली देने में असमर्थ, अकेले नए रिएक्टरों का उत्पादन अपनी तरह का? क्या किसी ने, किसी ने , इस पर गंभीरता से विचार किया है? किसने अपने समझदार दिमाग में इस सब के लिए बजट को मंजूरी दी ?!

गंभीरता से, हम जिस भयानक स्थिति में हैं, उसे जानते हुए, हमें सीखने और फिर से सीखने में व्यस्त होना चाहिए कि एक ग्रह पर भोजन, कपड़े और आवास का उत्पादन कैसे किया जाए, जो एक अलग जलवायु में परिवर्तित हो रहा है। संसाधन और ऊर्जा उपलब्धता में प्राकृतिक गिरावट के साथ-साथ प्रौद्योगिकी के उपयोग को कम करने के लिए हमें एक योजना की सख्त आवश्यकता है। हमें इस बात पर ध्यान देना चाहिए कि हमारी उम्र से पहले लोग कैसे रहते थे, और यह देखना चाहिए कि खनिज संसाधनों/ऊर्जा और जीवन दोनों के मामले में किस तरह की तकनीकों और वैज्ञानिक ज्ञान को गंभीर रूप से क्षीण दुनिया में उपयोगी बनाया जा सकता है।

जीवाश्म ईंधन और खनिज हमें जल्द ही छोड़ देंगे क्योंकि हम उन्हें छोड़ सकते हैं। अगले सौ वर्षों के दौरान औद्योगिक सभ्यता मिट जाएगी, चाहे हम कुछ भी करें। हालाँकि, यह मानते हुए कि कहानी के सामने आने पर हम खुद को गुमनामी में नहीं खोते हैं, हम इस प्रक्रिया में कुछ सीख सकते हैं ... हाई-टेक की गिरावट भी प्रकृति को ठीक होने का मौका देगी और हमें समझदार और बहुत कुछ बनने का मौका देगी , टिकाऊ। फ्यूजन, इस बड़ी 'सफलता' के बावजूद, हमेशा के लिए आसमान में एक पाई बनकर रह जाएगा। यह आज से 25 साल बाद हमेशा वैसा ही रहेगा, जैसा कि आधी सदी पहले था... जब तक लोग इसके बारे में भूल नहीं जाते। भविष्य में कुछ सौ साल बाद भी लोग अपने बच्चों को यह समझाने में सक्षम नहीं होंगे कि यह क्या करना था।

हालांकि यहां और अभी के लिए, फ्यूजन एक बड़े पैमाने पर समय, धन और संसाधनों की बर्बादी है। यह हमें कई अन्य चीजों को करने से रोकता है और रोकता है जो वास्तव में हमारी स्थिति में सही समझ में आता है और हमें आगे की बाधाओं के माध्यम से देख सकता है। आइए उन पर ध्यान केंद्रित करें, और फ्यूजन पावर्ड टेक्नूटोपिया को छोड़ दें जहां यह है: इतिहास की किताबों के पन्नों के लिए अभी तक लिखा जाना है।

अगली बार तक,

बी

टिप्पणियाँ:

(1) फिलहाल हम केवल अनुमान लगा सकते हैं कि संलयन के दौरान जारी अपार ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाए। इसमें से अधिकांश गर्मी और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ-साथ कुछ उच्च ऊर्जा कणों के रूप में आता है। हम उसका क्या करें? पानी उबालें और भाप-टरबाइन स्पिन करें? ऊर्जा रूपांतरण दर क्या होगी? सबसे अच्छा 30%? रुकिए, क्या हम इसे 30 सेकंड के बर्स्ट में इस्तेमाल करने की योजना बना रहे हैं? बस एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की कल्पना करें जिसे हर 30 सेकंड में ठंडा करना, अलग करना और मरम्मत करना पड़ता है - यह बस काम नहीं करेगा।

(2) संलयन के दौरान न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं और प्रतिक्रिया कक्ष की दीवारों में बाधा डालते हैं। तटस्थ प्रभारी होने के नाते, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उन्हें कक्ष की दीवारों को संरचनात्मक क्षति करने से रोकने के लिए कुछ नहीं कर सकते हैं, इसे समय के साथ रेडियोधर्मी स्क्रैप धातु के भंगुर टुकड़े में बदल सकते हैं। एक खतरनाक अपशिष्ट, जिसे उपयोग किए गए यूरेनियम ईंधन की छड़ों के साथ दफन करने की आवश्यकता थी, जिसके पुनर्चक्रण की कोई उम्मीद नहीं थी। सौभाग्य दोनों के लिए एक सुरक्षित स्थान खोजने के लिए।