યુકેનો ફ્યુઝન એનર્જી પ્રોગ્રામ: સ્ટેપ પ્રોટોટાઇપ પાવર પ્લાન્ટ માટે કન્સેપ્ટ ડિઝાઇનનું અનાવરણ કરાયું 

2019 માં STEP (ઊર્જા ઉત્પાદન માટે ગોળાકાર ટોકમાક) પ્રોગ્રામની જાહેરાત સાથે યુકેનો ફ્યુઝન એનર્જી પ્રોડક્શન અભિગમ આકાર પામ્યો હતો. તેનો પ્રથમ તબક્કો (2019-2024) એકીકૃત ફ્યુઝન પ્રોટોટાઇપ પાવરપ્લાન્ટ માટે કન્સેપ્ટ ડિઝાઇનના પ્રકાશન સાથે સમાપ્ત થયો છે. તે ટોકામેક મશીનનો ઉપયોગ કરીને પ્લાઝ્માને સીમિત કરવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઉપયોગ પર આધારિત હશે જો કે યુકેનું STEP ITER પર ઉપયોગમાં લેવાતા પરંપરાગત ડોનટ આકારના ટોકામેકને બદલે ગોળાકાર ટોકામકનો ઉપયોગ કરશે. ગોળાકાર ટોકમાકના ઘણા ફાયદા હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ પ્લાન્ટ નોટિંગહામશાયરમાં બાંધવામાં આવશે અને તે 2040ના દાયકાની શરૂઆતમાં કાર્યરત થવાની ધારણા છે.  

વધતી જતી વસ્તી અને વિશ્વ અર્થતંત્રની વધતી જતી ઉર્જા માંગને પહોંચી વળવા માટે સ્વચ્છ ઉર્જાના ભરોસાપાત્ર સ્ત્રોતની જરૂરિયાત કે જે પડકારોને પહોંચી વળવામાં ઝડપથી મદદ કરી શકે (એક્ઝોસ્ટિબલ અશ્મિભૂત ઇંધણ, કાર્બન ઉત્સર્જન અને આબોહવા પરિવર્તન, પરમાણુ વિભાજન રિએક્ટર સાથે સંકળાયેલા પર્યાવરણીય જોખમો અને નબળા નવીનીકરણીય સ્ત્રોતોની માપનીયતા) અત્યારના સમયમાં આટલી તીવ્રતાથી ક્યારેય અનુભવાઈ નથી.  

પ્રકૃતિમાં, પરમાણુ સંમિશ્રણ આપણા સૂર્ય સહિતના તારાઓને શક્તિ આપે છે જે તારાઓના કેન્દ્રમાં થાય છે જ્યાં ફ્યુઝન સ્થિતિઓ (જેમ કે સેંકડો મિલિયન ડિગ્રી સેન્ટીગ્રેડ અને દબાણની શ્રેણીમાં અત્યંત ઉચ્ચ તાપમાન) પ્રવર્તે છે. પૃથ્વી પર નિયંત્રિત ફ્યુઝન પરિસ્થિતિઓ બનાવવાની ક્ષમતા એ અમર્યાદિત સ્વચ્છ ઊર્જાની ચાવી છે. આમાં ઉચ્ચ-ઊર્જા અથડામણને ઉત્તેજિત કરવા માટે ખૂબ ઊંચા તાપમાન સાથે ફ્યુઝન વાતાવરણ બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે, જે અથડામણની સંભાવનાને વધારવા માટે પૂરતી પ્લાઝ્મા ઘનતા ધરાવે છે અને તે ફ્યુઝનને સક્ષમ કરવા માટે પૂરતા સમયગાળા માટે પ્લાઝમાને મર્યાદિત કરી શકે છે. દેખીતી રીતે, ફ્યુઝન એનર્જીના વ્યાપારી શોષણ માટે સુપરહિટેડ પ્લાઝમાને મર્યાદિત અને નિયંત્રિત કરવા માટે ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અને ટેકનોલોજી એ મુખ્ય જરૂરિયાત છે. ફ્યુઝન એનર્જીના વ્યાપારી અનુભૂતિ તરફ પ્લાઝ્મા બંધન માટે વિશ્વભરમાં વિવિધ અભિગમોની શોધ અને ઉપયોગ કરવામાં આવી રહ્યો છે.   

ઇનર્શિયલ કન્ફિનમેન્ટ ફ્યુઝન (ICF) 

ઇનર્શિયલ ફ્યુઝન અભિગમમાં, ફ્યુઝન ઇંધણના નાના જથ્થાને ઝડપથી સંકુચિત અને ગરમ કરીને ફ્યુઝન પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે. લોરેન્સ લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) ખાતેની નેશનલ ઇગ્નીશન ફેસિલિટી (NIF) ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર બીમનો ઉપયોગ કરીને ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ ઇંધણથી ભરેલા કેપ્સ્યુલ્સને ફૂંકવા માટે લેસર-સંચાલિત ઇમ્પ્લોઝન તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. NIF એ ડિસેમ્બર 2022 માં સૌપ્રથમ ફ્યુઝન ઇગ્નીશન હાંસલ કર્યું હતું. ત્યારબાદ, 2023 માં ત્રણ પ્રસંગોએ ફ્યુઝન ઇગ્નીશન દર્શાવવામાં આવ્યું હતું જેણે ખ્યાલની સાબિતી આપી હતી કે નિયંત્રિત ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો ઉપયોગ ઊર્જાની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા કરી શકાય છે.  

પ્લાઝ્મા અભિગમની ચુંબકીય મર્યાદા  

ફ્યુઝન માટે પ્લાઝમાને સીમિત અને નિયંત્રિત કરવા માટે ચુંબકનો ઉપયોગ ઘણી જગ્યાએ કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે. IITER, દક્ષિણ ફ્રાન્સમાં સેન્ટ પોલ-લેઝ-ડ્યુરેન્સ સ્થિત 35 રાષ્ટ્રોનો સૌથી મહત્વાકાંક્ષી ફ્યુઝન એનર્જી સહયોગ ટોકમાક નામના રિંગ ટોરસ (અથવા ડોનટ મેગ્નેટિક ડિવાઇસ)નો ઉપયોગ કરે છે જે પૂરતા ઊંચા તાપમાને લાંબા સમય સુધી ફ્યુઝન ફ્યુઅલને મર્યાદિત કરવા માટે રચાયેલ છે. ફ્યુઝન ઇગ્નીશન થવાનું છે. ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ્સ માટે અગ્રણી પ્લાઝ્મા કન્ફિનમેન્ટ કન્સેપ્ટ, ટોકામેક્સ પ્લાઝ્મા સ્થિરતા હોય ત્યાં સુધી ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખી શકે છે. ITERનું ટોકામેક વિશ્વનું સૌથી મોટું હશે.   

યુકેનો STEP (ઊર્જા ઉત્પાદન માટે ગોળાકાર ટોકમાક) ફ્યુઝન પ્રોગ્રામ: 

ITERની જેમ, યુનાઇટેડ કિંગડમનો STEP ફ્યુઝન પ્રોગ્રામ ટોકમાકનો ઉપયોગ કરીને પ્લાઝ્માના ચુંબકીય બંધન પર આધારિત છે. જો કે, STEP પ્રોગ્રામનો ટોકમાક ગોળાકાર આકારનો હશે (ITER ના ડોનટ આકારના બદલે). ગોળાકાર ટોકમાક કોમ્પેક્ટ, ખર્ચ અસરકારક અને માપવામાં સરળ હોઈ શકે છે.  

STEP પ્રોગ્રામની જાહેરાત 2019માં કરવામાં આવી હતી. તેનો પ્રથમ તબક્કો (2019-2024) એકીકૃત ફ્યુઝન પ્રોટોટાઇપ પાવરપ્લાન્ટ માટે કન્સેપ્ટ ડિઝાઇનના પ્રકાશન સાથે સમાપ્ત થયો છે.  

રોયલ સોસાયટીના ફિલોસોફિકલ ટ્રાન્ઝેક્શન્સ A નો થીમ આધારિત મુદ્દો, શીર્ષક "ડિલિવરીંગ ફ્યુઝન એનર્જી – ઉર્જા ઉત્પાદન માટે ગોળાકાર ટોકમાક (STEP)” 15 ઓગસ્ટ 26 ના રોજ 2024 પીઅર-સમીક્ષા કરાયેલા પેપર પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા હતા જેમાં ફ્યુઝનથી વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે યુકેના પ્રથમ પ્રોટોટાઇપ પ્લાન્ટની ડિઝાઇન અને નિર્માણ માટેના પ્રોગ્રામની તકનીકી પ્રગતિની વિગતો આપવામાં આવી હતી. પેપર્સ 2040 ના દાયકાની શરૂઆતમાં પ્રોટોટાઇપ પ્લાન્ટમાં જરૂરી ડિઝાઇન અને રૂપરેખા તકનીકોનો સંપૂર્ણ સ્નેપશોટ મેળવે છે.  

STEP પ્રોગ્રામનો હેતુ ચોખ્ખી ઉર્જા, ઇંધણની સ્વ-પર્યાપ્તતા અને છોડની જાળવણી માટે એક સક્ષમ માર્ગ દર્શાવીને ફ્યુઝનની વ્યાવસાયિક સદ્ધરતા માટે માર્ગ મોકળો કરવાનો છે. તે સંપૂર્ણ ઓપરેશનલ પ્રોટોટાઇપ પ્લાન્ટ પહોંચાડવા માટે એક સર્વગ્રાહી અભિગમ અપનાવે છે જે ડિકમિશનિંગને ડિઝાઇનના ભાગ રૂપે પણ માને છે. 

*** 

સંદર્ભ:  

1. યુકે સરકાર. પ્રેસ રિલીઝ - યુકે ફ્યુઝન પાવરપ્લાન્ટ ડિઝાઇનમાં વિશ્વમાં અગ્રેસર છે. 03 સપ્ટેમ્બર 2024 ના રોજ પ્રકાશિત. પર ઉપલબ્ધ https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. 'ડિલિવરિંગ ફ્યુઝન એનર્જી - એનર્જી ઉત્પાદન માટે ગોળાકાર ટોકમાક (STEP). ફિલોસોફિકલ ટ્રાન્ઝેક્શન્સની થીમ આધારિત રોયલ સોસાયટી આવૃત્તિ A,. 15 ઑગસ્ટ 26ના રોજ પ્રકાશિત થીમ અંકના તમામ 2024 પીઅર-સમીક્ષા કરાયેલા લેખો. અહીં ઉપલબ્ધ https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. યુકેના સંશોધકો નવલકથા ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ માટે ડિઝાઇનની ઝલક જાહેર કરે છે. વિજ્ઞાન. 4 સપ્ટેમ્બર 2024. DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

સંબંધિત લેખો  

• બ્રાઉન ડ્વાર્ફ્સ (BDs): જેમ્સ વેબ ટેલિસ્કોપ સ્ટાર જેવી રીતે રચાયેલી સૌથી નાની વસ્તુને ઓળખે છે (5 જાન્યુઆરી 2024) 

• લોરેન્સ લેબોરેટરીમાં 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન' ચોથી વખત દર્શાવવામાં આવ્યું (20 ડિસેમ્બર 2023) 

• ફ્યુઝન ઇગ્નીશન વાસ્તવિકતા બની જાય છે; લોરેન્સ લેબોરેટરીમાં એનર્જી બ્રેકવેન હાંસલ કર્યું  (15 ડિસેમ્બર 2022)  

***