ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ ഒരു യാഥാർത്ഥ്യമാകുന്നു; ലോറൻസ് ലബോറട്ടറിയിൽ നേടിയ എനർജി ബ്രേക്ക്‌വെൻ

ലോറൻസ് ലിവർമോർ നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെ (എൽഎൽഎൻഎൽ) ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് ഈ നേട്ടം കൈവരിച്ചത് കൂടിച്ചേരൽ ജ്വലനം കൂടാതെ ഊര്ജം ബ്രേക്ക് ഈവൻ. 5-ന്^th 2022 ഡിസംബറിൽ, ഗവേഷക സംഘം ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് നിയന്ത്രിത ഫ്യൂഷൻ പരീക്ഷണം നടത്തി, 192 ലേസർ രശ്മികൾ 2 ദശലക്ഷത്തിലധികം ജൂൾ അൾട്രാവയലറ്റ് ഊർജ്ജം ക്രയോജനിക് ടാർഗെറ്റ് ചേമ്പറിലെ ഒരു ചെറിയ ഇന്ധന പെല്ലറ്റിലേക്ക് എത്തിക്കുകയും ഊർജ്ജ ബ്രേക്ക്-ഈവൻ നേടുകയും ചെയ്തു, അതായത് ഫ്യൂഷൻ പരീക്ഷണം കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിച്ചു. ഇത് ഓടിക്കാൻ ലേസർ നൽകിയിട്ടുണ്ട്. പതിറ്റാണ്ടുകളുടെ കഠിനാധ്വാനത്തിനൊടുവിൽ ചരിത്രത്തിലാദ്യമായാണ് ഈ മുന്നേറ്റം കൈവരിച്ചത്. ഇത് ശാസ്ത്രത്തിലെ ഒരു നാഴികക്കല്ലാണ്, ഭാവിയിൽ നെറ്റ് സീറോ കാർബൺ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിലേക്കുള്ള ക്ലീൻ ഫ്യൂഷൻ എനർജിയുടെ സാധ്യതകൾക്കും കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തെ ചെറുക്കുന്നതിനും രാജ്യരക്ഷയ്ക്കായി ആണവ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താതെ ആണവ പ്രതിരോധം നിലനിർത്തുന്നതിനും ഇത് കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. നേരത്തെ, 8ന്^th2021 ഓഗസ്റ്റിൽ, ഗവേഷണ സംഘം ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷന്റെ പരിധിയിലെത്തി. ഈ പരീക്ഷണം മുമ്പത്തെ മറ്റേതൊരു ഫ്യൂഷൻ പരീക്ഷണത്തേക്കാളും കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ചെങ്കിലും ഊർജ്ജ ബ്രേക്ക്-ഇവൻ നേടിയില്ല. 5നാണ് ഏറ്റവും പുതിയ പരീക്ഷണം നടത്തിയത്^th 2022 ഡിസംബർ എനർജി ബ്രേക്ക്-ഇവൻ എന്ന നേട്ടം കൈവരിച്ചു, അതുവഴി നിയന്ത്രിത ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഊർജ്ജ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി ഉപയോഗപ്പെടുത്താമെന്ന ആശയത്തിന്റെ തെളിവ് നൽകുന്നു. പ്രായോഗിക വാണിജ്യ ഫ്യൂഷൻ ഊർജ്ജ പ്രയോഗം ഇപ്പോഴും വളരെ അകലെയായിരിക്കാം.

ന്യൂക്ലിയർ E=MC ദ്രവ്യ-ഊർജ്ജ സമമിതി സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടുന്ന പിണ്ഡത്തിന്റെ അളവിന് തുല്യമായ വലിയ അളവിൽ ഊർജ്ജം നൽകുന്നു.² ഐൻസ്റ്റീന്റെ. ന്യൂക്ലിയർ ഇന്ധനത്തിന്റെ (യുറേനിയം-235 പോലുള്ള റേഡിയോ ആക്ടീവ് മൂലകങ്ങൾ) ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ തകർച്ച ഉൾപ്പെടുന്ന വിഘടനപ്രവർത്തനങ്ങൾ നിലവിൽ ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകളിൽ വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ന്യൂക്ലിയർ ഫിഷൻ അധിഷ്ഠിത റിയാക്ടറുകൾ ചെർണോബിലിന്റെ കാര്യത്തിൽ ഉയർന്ന മാനുഷികവും പാരിസ്ഥിതികവുമായ അപകടസാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, മാത്രമല്ല വളരെ ദൈർഘ്യമേറിയ അർദ്ധായുസ്സുള്ള അപകടകരമായ റേഡിയോ ആക്ടീവ് മാലിന്യങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിൽ കുപ്രസിദ്ധമാണ്.

പ്രകൃതിയിൽ, നമ്മുടെ സൂര്യനെപ്പോലെ നക്ഷത്രങ്ങൾ, ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഹൈഡ്രജന്റെ ചെറിയ ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ ലയനമാണ് ഊർജ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ സംവിധാനം. ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ, ന്യൂക്ലിയർ ഫിഷനിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ന്യൂക്ലിയസുകളെ ലയിപ്പിക്കുന്നതിന് വളരെ ഉയർന്ന താപനിലയും സമ്മർദ്ദവും ആവശ്യമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ സംയോജനമാണ് ഊർജ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ പ്രധാന സംവിധാനം, എന്നാൽ നിയന്ത്രിത ലബോറട്ടറി അവസ്ഥയിൽ ഇതുവരെ ഭൂമിയിൽ ഈ തീവ്രമായ അവസ്ഥകൾ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നത് സാധ്യമായിട്ടില്ലാത്തതിനാൽ, വളരെ ഉയർന്ന താപനിലയുടെയും മർദ്ദത്തിന്റെയും ഈ ആവശ്യകത സൂര്യന്റെ കാമ്പിൽ നിറവേറ്റപ്പെടുന്നു. ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ടറുകൾ ഇതുവരെ യാഥാർത്ഥ്യമായിട്ടില്ല. (അതിശയകരമായ താപനിലയിലും മർദ്ദത്തിലും അനിയന്ത്രിതമായ തെർമോ ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഫിഷൻ ഉപകരണം ട്രിഗർ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടതാണ് ഹൈഡ്രജൻ ആയുധത്തിന്റെ പിന്നിലെ തത്വം).

1926-ൽ ആർതർ എഡിംഗ്‌ടൺ ആണ് ഹൈഡ്രജനെ ഹീലിയത്തിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ച് നക്ഷത്രങ്ങൾ ഊർജം വലിച്ചെടുക്കുന്നത് എന്ന് ആദ്യമായി നിർദ്ദേശിച്ചത്. ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷന്റെ ആദ്യ നേരിട്ടുള്ള പ്രദർശനം 1934-ൽ ലബോറട്ടറിയിൽ വെച്ചായിരുന്നു, റഥർഫോർഡ് ഡ്യൂട്ടീരിയം ഹീലിയമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് കാണിക്കുകയും ഈ പ്രക്രിയയ്ക്കിടയിൽ "ഒരു വലിയ പ്രഭാവം ഉണ്ടായി" എന്ന് നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. പരിമിതികളില്ലാത്ത ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജം നൽകാനുള്ള അതിന്റെ വലിയ സാധ്യത കണക്കിലെടുത്ത്, ഭൂമിയിൽ ആണവ സംയോജനം ആവർത്തിക്കാൻ ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞരും എഞ്ചിനീയർമാരും യോജിച്ച ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിരുന്നുവെങ്കിലും അത് ഒരു ഭാരിച്ച ജോലിയാണ്.

അങ്ങേയറ്റത്തെ ഊഷ്മാവിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസുകളിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും ആറ്റങ്ങൾ പോസിറ്റീവ് ന്യൂക്ലിയസും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോണുകളും അടങ്ങുന്ന അയോണൈസ്ഡ് വാതകമായി മാറുകയും ചെയ്യുന്നു, ഞങ്ങൾ പ്ലാസ്മ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് വായുവിനേക്കാൾ ഒരു ദശലക്ഷം മടങ്ങ് കുറവാണ്. ഇത് ഉണ്ടാക്കുന്നു കൂടിച്ചേരൽ പരിസ്ഥിതി വളരെ ദുർബലമാണ്. അത്തരമൊരു പരിതസ്ഥിതിയിൽ ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ നടക്കണമെങ്കിൽ (അതിന് ഗണ്യമായ അളവിൽ ഊർജ്ജം ലഭിക്കും), മൂന്ന് നിബന്ധനകൾ പാലിക്കണം; വളരെ ഉയർന്ന ഊഷ്മാവ് ഉണ്ടായിരിക്കണം (അത് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ കൂട്ടിയിടികൾക്ക് കാരണമാകും), ആവശ്യത്തിന് പ്ലാസ്മ സാന്ദ്രത ഉണ്ടായിരിക്കണം ( കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്) പ്ലാസ്മ (ഇതിന് വികസിക്കാനുള്ള പ്രവണതയുണ്ട്) മതിയായ സമയത്തേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തണം. സംയോജനം പ്രാപ്തമാക്കുക. ചൂടുള്ള പ്ലാസ്മയെ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുമുള്ള അടിസ്ഥാന സൗകര്യങ്ങളുടെയും സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികസനം ഇത് പ്രധാന ശ്രദ്ധാകേന്ദ്രമാക്കുന്നു. ITER ന്റെ Tokamak-ന്റെ കാര്യത്തിലെന്നപോലെ പ്ലാസ്മയെ നേരിടാൻ ശക്തമായ കാന്തികക്ഷേത്രങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം. ഹൈ-എനർജി ലേസർ രശ്മികൾ ഉപയോഗിച്ച് കനത്ത ഹൈഡ്രജൻ ഐസോടോപ്പുകൾ നിറച്ച കാപ്സ്യൂളുകൾ ഇംപ്ലോഡുചെയ്യുന്ന മറ്റൊരു സമീപനമാണ് പ്ലാസ്മയുടെ നിഷ്ക്രിയ തടവ്.

ഫ്യൂഷൻ പഠനങ്ങൾ നടത്തിയത് ലോറൻസ് എൻഐഎഫിൻ്റെ ലിവർമോർ നാഷണൽ ലബോറട്ടറി (എൽഎൽഎൻഎൽ) ലേസർ-ഡ്രൈവ് ഇംപ്ലോഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ചു (ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെൻ്റ് ഫ്യൂഷൻ). അടിസ്ഥാനപരമായി, ഡ്യൂറ്റീരിയവും ട്രിറ്റിയവും നിറച്ച മില്ലിമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള ക്യാപ്‌സ്യൂളുകൾ എക്സ്-റേകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഉയർന്ന പവർ ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് ഇംപ്ലോഡുചെയ്‌തു. കാപ്സ്യൂൾ ചൂടാക്കി പ്ലാസ്മയായി മാറുന്നു. ക്യാപ്‌സ്യൂളിലെ ഇന്ധനങ്ങൾ (ഡ്യൂട്ടീരിയം, ട്രിഷ്യം ആറ്റങ്ങൾ) ഫ്യൂസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ഊർജവും ആൽഫ കണങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള നിരവധി കണങ്ങളും പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ പ്ലാസ്മ ഉള്ളിലേക്ക് ത്വരിതഗതിയിലാകുന്നു. പുറത്തുവിടുന്ന കണങ്ങൾ ചുറ്റുമുള്ള പ്ലാസ്മയുമായി ഇടപഴകുകയും അതിനെ കൂടുതൽ ചൂടാക്കുകയും കൂടുതൽ ഫ്യൂഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലേക്കും കൂടുതൽ 'ഊർജ്ജത്തിൻ്റെയും കണങ്ങളുടെയും' പ്രകാശനത്തിലേക്കും നയിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഒരു സ്വയം-സുസ്ഥിരമായ ഫ്യൂഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ശൃംഖല സ്ഥാപിക്കുന്നു ('ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ' എന്ന് വിളിക്കുന്നു).

ഫ്യൂഷൻ ഗവേഷണ സമൂഹം 'ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ' നേടാൻ ദശാബ്ദങ്ങളായി ശ്രമിക്കുന്നു; ഒരു സ്വയം-സുസ്ഥിരമായ സംയോജന പ്രതികരണം. 8ന്^th 2021 ആഗസ്ത്, ലോറൻസ് ലബോറട്ടറി ടീം 5-ന് അവർ നേടിയ 'ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷന്റെ' പരിധിയിലെത്തി.^th ഡിസംബർ 2022. ഈ ദിവസം, ഭൂമിയിലെ നിയന്ത്രിത ഫ്യൂഷൻ ജ്വലനം യാഥാർത്ഥ്യമായി - ശാസ്ത്രത്തിലെ ഒരു നാഴികക്കല്ല്!

***