യുകെയുടെ ഫ്യൂഷൻ എനർജി പ്രോഗ്രാം: സ്റ്റെപ്പ് പ്രോട്ടോടൈപ്പ് പവർ പ്ലാൻ്റിനുള്ള കൺസെപ്റ്റ് ഡിസൈൻ അവതരിപ്പിച്ചു 

2019 ലെ STEP (സ്ഫെറിക്കൽ ടോകാമാക് ഫോർ എനർജി പ്രൊഡക്ഷൻ) പ്രോഗ്രാമിൻ്റെ പ്രഖ്യാപനത്തോടെ യുകെയുടെ ഫ്യൂഷൻ എനർജി പ്രൊഡക്ഷൻ സമീപനം രൂപപ്പെട്ടു. സംയോജിത ഫ്യൂഷൻ പ്രോട്ടോടൈപ്പ് പവർപ്ലാൻ്റിനായുള്ള ഒരു കൺസെപ്റ്റ് ഡിസൈൻ പുറത്തിറക്കിയതോടെ അതിൻ്റെ ആദ്യ ഘട്ടം (2019-2024) അവസാനിച്ചു. ടോകാമാക് മെഷീൻ ഉപയോഗിച്ച് പ്ലാസ്മ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൻ്റെ ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതായിരിക്കും ഇത്, എന്നിരുന്നാലും UK യുടെ STEP, ITER-ൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പരമ്പരാഗത ഡോനട്ട് ആകൃതിയിലുള്ള ടോകാമാക്കിന് പകരം ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടോകാമാക് ഉപയോഗിക്കും. ഒരു ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടോകമാക്കിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ടെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു. നോട്ടിംഗ്ഹാംഷെയറിൽ നിർമ്മിക്കുന്ന പ്ലാൻ്റ് 2040-കളുടെ തുടക്കത്തിൽ പ്രവർത്തനക്ഷമമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.  

വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ജനസംഖ്യയുടെയും ലോക സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെയും വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ഊർജ്ജ ആവശ്യം നിറവേറ്റുന്നതിന് ശുദ്ധമായ ഊർജത്തിൻ്റെ ഒരു ആശ്രയയോഗ്യമായ ഉറവിടത്തിൻ്റെ ആവശ്യകത, വെല്ലുവിളികളെ വേഗത്തിൽ നേരിടാൻ സഹായിക്കും (ക്ഷയിക്കുന്ന ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങൾ, കാർബൺ പുറന്തള്ളൽ, കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം, ആണവ വിഘടന റിയാക്ടറുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പാരിസ്ഥിതിക അപകടങ്ങൾ, മോശം പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന സ്രോതസ്സുകളുടെ സ്കേലബിളിറ്റി) ഇപ്പോഴുള്ളതിനേക്കാൾ തീവ്രമായി അനുഭവപ്പെട്ടിട്ടില്ല.  

പ്രകൃതിയിൽ, ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കാമ്പിൽ സംഭവിക്കുന്ന നമ്മുടെ സൂര്യൻ ഉൾപ്പെടെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളെ ഊർജ്ജസ്വലമാക്കുന്നു. ഭൂമിയിൽ നിയന്ത്രിത സംയോജന സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവ് പരിധിയില്ലാത്ത ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ താക്കോലാണ്. ഉയർന്ന ഊർജ കൂട്ടിയിടികൾക്ക് കാരണമാകുന്ന, ഉയർന്ന ഊഷ്മാവ് ഉള്ള ഒരു ഫ്യൂഷൻ പരിതസ്ഥിതി നിർമ്മിക്കുന്നത് ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു, അത് കൂട്ടിയിടികളുടെ സംഭാവ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ പ്ലാസ്മ സാന്ദ്രതയുള്ളതും ഫ്യൂഷൻ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കാൻ മതിയായ സമയത്തേക്ക് പ്ലാസ്മയെ പരിമിതപ്പെടുത്താനും കഴിയും. വ്യക്തമായും, സൂപ്പർഹീറ്റഡ് പ്ലാസ്മയെ പരിമിതപ്പെടുത്താനും നിയന്ത്രിക്കാനുമുള്ള ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറും സാങ്കേതികവിദ്യയുമാണ് ഫ്യൂഷൻ എനർജിയുടെ വാണിജ്യപരമായ ചൂഷണത്തിനുള്ള പ്രധാന ആവശ്യകത. ഫ്യൂഷൻ എനർജിയുടെ വാണിജ്യപരമായ സാക്ഷാത്കാരത്തിനായി പ്ലാസ്മ പരിമിതപ്പെടുത്തലിനായി ലോകമെമ്പാടും വ്യത്യസ്തമായ സമീപനങ്ങൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.   

ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെന്റ് ഫ്യൂഷൻ (ICF) 

ഇനേർഷ്യൽ ഫ്യൂഷൻ സമീപനത്തിൽ, ഒരു ചെറിയ അളവിലുള്ള ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനം വേഗത്തിൽ കംപ്രസ്സുചെയ്‌ത് ചൂടാക്കി ഫ്യൂഷൻ അവസ്ഥകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ലോറൻസ് ലിവർമോർ നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെ (എൽഎൽഎൻഎൽ) നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റി (എൻഐഎഫ്) ഉയർന്ന ഊർജമുള്ള ലേസർ ബീമുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഡ്യൂട്ടീരിയം-ട്രിറ്റിയം ഇന്ധനം നിറച്ച കാപ്സ്യൂളുകൾ ഇംപ്ലോഡ് ചെയ്യാൻ ലേസർ-ഡ്രൈവ് ഇംപ്ലോഷൻ ടെക്നിക് ഉപയോഗിക്കുന്നു. 2022 ഡിസംബറിൽ NIF ആദ്യമായി ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ കൈവരിച്ചു. തുടർന്ന്, 2023-ൽ മൂന്ന് തവണ ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ പ്രദർശിപ്പിച്ചു, ഇത് ഊർജ്ജ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി നിയന്ത്രിത ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഉപയോഗപ്പെടുത്താമെന്ന ആശയത്തിൻ്റെ തെളിവ് സ്ഥിരീകരിച്ചു.  

പ്ലാസ്മ സമീപനത്തിൻ്റെ കാന്തിക പരിമിതി  

സംയോജനത്തിനായി പ്ലാസ്മയെ പരിമിതപ്പെടുത്താനും നിയന്ത്രിക്കാനും കാന്തങ്ങളുടെ ഉപയോഗം പലയിടത്തും പരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. തെക്കൻ ഫ്രാൻസിലെ സെൻ്റ് പോൾ-ലെസ്-ഡ്യുറൻസ് ആസ്ഥാനമായുള്ള 35 രാജ്യങ്ങളുടെ ഏറ്റവും വലിയ ഫ്യൂഷൻ എനർജി സഹകരണമായ IITER, ടോകാമാക് എന്ന റിംഗ് ടോറസ് (അല്ലെങ്കിൽ ഡോനട്ട് മാഗ്നറ്റിക് ഉപകരണം) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഫ്യൂഷൻ ജ്വലനം നടക്കണം. ഫ്യൂഷൻ പവർ പ്ലാൻ്റുകൾക്കായുള്ള ഒരു പ്രമുഖ പ്ലാസ്മ കൺഫ്യൂഷൻ ആശയമായ ടോകാമാക്കുകൾക്ക് പ്ലാസ്മ സ്ഥിരത ഉള്ളിടത്തോളം കാലം ഫ്യൂഷൻ പ്രതികരണം നിലനിർത്താൻ കഴിയും. ITER ൻ്റെ ടോകമാക് ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലുതായിരിക്കും.   

യുകെയുടെ സ്റ്റെപ്പ് (സ്ഫെറിക്കൽ ടോകാമാക് ഫോർ എനർജി പ്രൊഡക്ഷൻ) ഫ്യൂഷൻ പ്രോഗ്രാം: 

ITER പോലെ, യുണൈറ്റഡ് കിംഗ്ഡത്തിലെ STEP ഫ്യൂഷൻ പ്രോഗ്രാമും ടോകാമാക് ഉപയോഗിച്ചുള്ള പ്ലാസ്മയുടെ കാന്തിക പരിമിതിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, STEP പ്രോഗ്രാമിൻ്റെ ടോകാമാക് ഗോളാകൃതിയിലായിരിക്കും (ITER-ൻ്റെ ഡോനട്ടിൻ്റെ ആകൃതിക്ക് പകരം). ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടോകാമാക് ഒതുക്കമുള്ളതും ചെലവ് കുറഞ്ഞതും സ്കെയിൽ ചെയ്യാൻ എളുപ്പവുമാണ്.  

STEP പ്രോഗ്രാം 2019-ൽ പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ഫ്യൂഷൻ പ്രോട്ടോടൈപ്പ് പവർപ്ലാൻ്റിൻ്റെ കൺസെപ്റ്റ് ഡിസൈൻ പുറത്തിറക്കിയതോടെ അതിൻ്റെ ആദ്യ ഘട്ടം (2019-2024) അവസാനിച്ചു.  

റോയൽ സൊസൈറ്റിയുടെ ഫിലോസഫിക്കൽ ട്രാൻസാക്ഷൻസ് എ യുടെ പ്രമേയമായ ഒരു ലക്കം, "ഫ്യൂഷൻ എനർജി ഡെലിവറിംഗ് - ഊർജ്ജ ഉൽപ്പാദനത്തിനായുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടോകാമാക് (STEP)"15 പിയർ-റിവ്യൂഡ് പേപ്പറുകൾ അടങ്ങുന്ന 26 ഓഗസ്റ്റ് 2024-ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു, ഇത് ഫ്യൂഷനിൽ നിന്ന് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള യുകെയിലെ ആദ്യത്തെ പ്രോട്ടോടൈപ്പ് പ്ലാൻ്റ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനും നിർമ്മിക്കുന്നതിനുമുള്ള പ്രോഗ്രാമിൻ്റെ സാങ്കേതിക പുരോഗതിയെ വിശദീകരിക്കുന്നു. 2040-കളുടെ തുടക്കത്തിൽ ആവശ്യമായ ഡിസൈൻ, ഔട്ട്‌ലൈൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ പൂർണ്ണമായ സ്‌നാപ്പ്‌ഷോട്ട് പേപ്പറുകൾ ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യുന്നു.  

നെറ്റ് എനർജി, ഇന്ധന സ്വയംപര്യാപ്തത, പ്ലാൻ്റ് അറ്റകുറ്റപ്പണികൾക്കുള്ള ഒരു പ്രായോഗിക മാർഗം എന്നിവ പ്രദർശിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് സംയോജനത്തിൻ്റെ വാണിജ്യപരമായ സാധ്യതയ്ക്ക് വഴിയൊരുക്കുക എന്നതാണ് STEP പ്രോഗ്രാം ലക്ഷ്യമിടുന്നത്. പൂർണ്ണമായി പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ഒരു പ്രോട്ടോടൈപ്പ് പ്ലാൻ്റ് നൽകുന്നതിന് സമഗ്രമായ സമീപനം ആവശ്യമാണ്, അത് ഡിസൈനിൻ്റെ ഭാഗമായി ഡീകമ്മീഷൻ ചെയ്യുന്നതും പരിഗണിക്കുന്നു. 

*** 

അവലംബം:  

1. യുകെ സർക്കാർ. വാർത്താക്കുറിപ്പ് - ഫ്യൂഷൻ പവർപ്ലാൻ്റ് രൂപകൽപ്പനയിൽ യുകെ ലോകത്തെ നയിക്കുന്നു. പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത് 03 സെപ്റ്റംബർ 2024. ഇവിടെ ലഭ്യമാണ് https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. 'ഫ്യൂഷൻ എനർജി ഡെലിവറിംഗ് - ഊർജ്ജ ഉൽപ്പാദനത്തിനായുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടോകാമാക് (STEP). ഫിലോസഫിക്കൽ ട്രാൻസാക്ഷൻസിൻ്റെ തീം റോയൽ സൊസൈറ്റി പതിപ്പ് എ,. 15 ഓഗസ്റ്റ് 26-ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച തീം ലക്കത്തിലെ എല്ലാ 2024 പിയർ-റിവ്യൂ ലേഖനങ്ങളും. ഇവിടെ ലഭ്യമാണ് https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. നോവൽ ഫ്യൂഷൻ പവർ പ്ലാൻ്റിൻ്റെ രൂപകല്പനകളുടെ ഒരു ദൃശ്യം യുകെ ഗവേഷകർ വെളിപ്പെടുത്തുന്നു. ശാസ്ത്രം. 4 സെപ്റ്റംബർ 2024. DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

അനുബന്ധ ലേഖനങ്ങൾ  

• ബ്രൗൺ ഡ്വാർഫുകൾ (ബിഡികൾ): ജെയിംസ് വെബ് ദൂരദർശിനി നക്ഷത്രം പോലെ രൂപപ്പെട്ട ഏറ്റവും ചെറിയ വസ്തുവിനെ തിരിച്ചറിയുന്നു (5 ജനുവരി 2024) 

• ലോറൻസ് ലബോറട്ടറിയിൽ 'ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ' നാലാം തവണയും പ്രദർശിപ്പിച്ചു (20 ഡിസംബർ 2023) 

• ഫ്യൂഷൻ ഇഗ്നിഷൻ ഒരു യാഥാർത്ഥ്യമാകുന്നു; ലോറൻസ് ലബോറട്ടറിയിൽ നേടിയ എനർജി ബ്രേക്ക്‌വെൻ  (15 ഡിസംബർ 2022)  

***