લોરેન્સ લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL)ના વૈજ્ઞાનિકોએ સિદ્ધિ મેળવી છે ફ્યુઝન ઇગ્નીશન અને ઊર્જા બ્રેક-ઇવન 5 ના રોજth ડિસેમ્બર 2022, સંશોધન ટીમે લેસરનો ઉપયોગ કરીને નિયંત્રિત ફ્યુઝન પ્રયોગ હાથ ધર્યો જ્યારે 192 લેસર બીમ ક્રાયોજેનિક ટાર્ગેટ ચેમ્બરમાં 2 મિલિયન જ્યુલ્સથી વધુ યુવી ઊર્જા એક નાના ઇંધણ પેલેટને પહોંચાડી અને ઊર્જા બ્રેક-ઇવન હાંસલ કરી, એટલે કે ફ્યુઝન પ્રયોગે કરતાં વધુ ઊર્જાનું ઉત્પાદન કર્યું. તેને ચલાવવા માટે લેસર દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે. દાયકાઓની મહેનત બાદ ઈતિહાસમાં પ્રથમ વખત આ સફળતા પ્રાપ્ત થઈ છે. વિજ્ઞાનમાં આ એક સીમાચિહ્નરૂપ છે અને ભવિષ્યમાં શુદ્ધ-શૂન્ય કાર્બન અર્થતંત્ર તરફ, આબોહવા પરિવર્તન સામે લડવા અને રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ તરફ પરમાણુ પરીક્ષણનો આશરો લીધા વિના પરમાણુ અવરોધ જાળવવા માટે સ્વચ્છ ફ્યુઝન ઊર્જાની સંભાવના માટે નોંધપાત્ર અસરો ધરાવે છે. અગાઉ, 8 ના રોજthઓગસ્ટ 2021, સંશોધન ટીમ ફ્યુઝન ઇગ્નીશનના થ્રેશોલ્ડ પર પહોંચી ગઈ હતી. આ પ્રયોગે અગાઉના કોઈપણ અન્ય ફ્યુઝન પ્રયોગ કરતાં વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરી હતી પરંતુ ઉર્જા બ્રેક-ઈવન હાંસલ કરવામાં આવી ન હતી. 5ના રોજ કરવામાં આવેલ લેટેસ્ટ પ્રયોગth ડિસેમ્બર 2022 એ એનર્જી બ્રેકની સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે - આમ છતાં તે ખ્યાલનો પુરાવો આપે છે કે નિયંત્રિત ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો ઉર્જાની જરૂરિયાતો પૂરી કરવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. વ્યવહારુ વાણિજ્યિક ફ્યુઝન એનર્જી એપ્લીકેશન હજુ પણ ખૂબ દૂર હોઈ શકે છે.
પરમાણુ સામૂહિક-ઊર્જા સમપ્રમાણતા સમીકરણ E=MC મુજબ, પ્રતિક્રિયાઓ મોટા પ્રમાણમાં ઉર્જા પ્રાપ્ત કરે છે, જે સામૂહિક ખોવાઈ જાય છે.2 આઈન્સ્ટાઈનનું. પરમાણુ બળતણ (યુરેનિયમ-235 જેવા કિરણોત્સર્ગી તત્વો) ના ન્યુક્લિયસના ભંગાણને સંડોવતા વિભાજન પ્રતિક્રિયાઓ હાલમાં પરમાણુ રિએક્ટરમાં પાવર ઉત્પાદન માટે કાર્યરત છે. જો કે, પરમાણુ વિભાજન-આધારિત રિએક્ટર્સ ઉચ્ચ માનવીય અને પર્યાવરણીય જોખમો ચલાવે છે જે ચેર્નોબિલના કિસ્સામાં સ્પષ્ટ થાય છે, અને ખૂબ લાંબા અર્ધ જીવન સાથે ખતરનાક કિરણોત્સર્ગી કચરો પેદા કરવા માટે કુખ્યાત છે જેનો નિકાલ કરવો અત્યંત મુશ્કેલ છે.
પ્રકૃતિમાં, આપણા સૂર્ય જેવા તારાઓ, ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન હાઇડ્રોજનના નાના ન્યુક્લીનું વિલીનીકરણ એ ઊર્જા ઉત્પાદનની પદ્ધતિ છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન, પરમાણુ વિભાજનથી વિપરીત, ન્યુક્લીને મર્જ કરવા માટે અત્યંત ઊંચા તાપમાન અને દબાણની જરૂર પડે છે. અત્યંત ઊંચા તાપમાન અને દબાણની આ જરૂરિયાત સૂર્યના કેન્દ્રમાં પૂરી થાય છે જ્યાં હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનું ફ્યુઝન એ ઉર્જા ઉત્પાદનની મુખ્ય પદ્ધતિ છે પરંતુ પૃથ્વી પર આ આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓનું પુનઃનિર્માણ અત્યાર સુધી નિયંત્રિત પ્રયોગશાળા સ્થિતિમાં શક્ય બન્યું નથી અને પરિણામે, ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન રિએક્ટર હજુ સુધી વાસ્તવિકતા નથી. (અતિશય તાપમાને અનિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન અને વિભાજન ઉપકરણના ટ્રિગરિંગ દ્વારા બનાવેલ દબાણ એ હાઇડ્રોજન હથિયાર પાછળનો સિદ્ધાંત છે).
તે આર્થર એડિંગ્ટન હતા જેમણે સૌપ્રથમ સૂચન કર્યું હતું, 1926 માં, તારાઓ તેમની ઉર્જા હાઇડ્રોજનના મિશ્રણથી હિલીયમમાં ખેંચે છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનું પ્રથમ પ્રત્યક્ષ પ્રદર્શન 1934માં પ્રયોગશાળામાં થયું હતું જ્યારે રધરફોર્ડે ડ્યુટેરિયમનું હિલીયમમાં ફ્યુઝન દર્શાવ્યું હતું અને પ્રક્રિયા દરમિયાન "એક પ્રચંડ અસર ઉત્પન્ન થઈ હતી" એવું અવલોકન કર્યું હતું. અમર્યાદિત સ્વચ્છ ઉર્જા પ્રદાન કરવાની તેની વિશાળ સંભાવનાને ધ્યાનમાં રાખીને, પૃથ્વી પર પરમાણુ ફ્યુઝનની નકલ કરવા માટે વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો અને એન્જિનિયરો દ્વારા નક્કર પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે પરંતુ તે એક મુશ્કેલ કાર્ય રહ્યું છે.
આત્યંતિક તાપમાને, ઈલેક્ટ્રોન ન્યુક્લીથી અલગ થઈ જાય છે અને અણુઓ ધન ન્યુક્લી અને નેગેટિવ ઈલેક્ટ્રોનનો બનેલો આયનાઈઝ્ડ ગેસ બની જાય છે, જેને આપણે પ્લાઝ્મા કહીએ છીએ, જે હવા કરતા દસ લાખ ગણું ઓછું ઘન હોય છે. આ બનાવે છે ફ્યુઝન પર્યાવરણ ખૂબ જ નાજુક. આવા વાતાવરણમાં ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન થાય તે માટે (જે ઉર્જાનો નોંધપાત્ર જથ્થો આપી શકે છે), ત્રણ શરતો પૂરી કરવી જોઈએ; ત્યાં ખૂબ ઊંચું તાપમાન હોવું જોઈએ (જે ઉચ્ચ-ઊર્જા અથડામણને ઉત્તેજિત કરી શકે છે), ત્યાં પૂરતી પ્લાઝ્મા ઘનતા હોવી જોઈએ (અથડામણની સંભાવના વધારવા માટે) અને પ્લાઝ્મા (જે વિસ્તરણ કરવાની વૃત્તિ ધરાવે છે) પૂરતા સમય માટે મર્યાદિત હોવું જોઈએ. ફ્યુઝન સક્ષમ કરો. આનાથી હોટ પ્લાઝમાને સમાવવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અને ટેક્નોલોજીનો વિકાસ મુખ્ય ફોકસ બનાવે છે. મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ પ્લાઝમા સાથે વ્યવહાર કરવા માટે થઈ શકે છે જેમ કે ITER ના ટોકમાકના કિસ્સામાં. પ્લાઝ્માની જડતા કેદ અન્ય અન્ય અભિગમ છે જેમાં ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપથી ભરેલા કેપ્સ્યુલ્સને ઉચ્ચ-ઉર્જા લેસર બીમનો ઉપયોગ કરીને ઇમ્પ્લોડ કરવામાં આવે છે.
ખાતે ફ્યુઝન અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો લોરેન્સ NIF ની લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) એ લેસર-સંચાલિત ઇમ્પ્લોશન તકનીકો (ઇનર્શિયલ કન્ફિનમેન્ટ ફ્યુઝન) નો ઉપયોગ કર્યો. મૂળભૂત રીતે, ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમથી ભરેલા મિલીમીટર-કદના કેપ્સ્યુલ્સને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા લેસરોથી વિભાજિત કરવામાં આવ્યા હતા જે એક્સ-રે ઉત્પન્ન કરે છે. કેપ્સ્યુલ ગરમ થાય છે અને પ્લાઝ્મામાં ફેરવાય છે. જ્યારે કેપ્સ્યુલ (ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ અણુઓ) માં ઇંધણ ફ્યુઝ થાય છે, ઊર્જા મુક્ત કરે છે અને આલ્ફા કણો સહિત કેટલાક કણોને બહાર કાઢે છે ત્યારે પ્લાઝમા અંદરની તરફ અતિશય દબાણ અને તાપમાનની સ્થિતિનું સર્જન કરે છે. છૂટા થયેલા કણો આસપાસના પ્લાઝ્મા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને તેને વધુ ગરમ કરે છે જે વધુ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે અને વધુ 'ઊર્જા અને કણો' છોડે છે આમ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓની સ્વ-ટકાઉ સાંકળ (જેને 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન' કહેવાય છે) સેટ કરે છે.
ફ્યુઝન સંશોધન સમુદાય 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન' હાંસલ કરવા માટે ઘણા દાયકાઓથી પ્રયાસ કરી રહ્યો છે; સ્વ-ટકાઉ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા. 8 ના રોજth ઓગસ્ટ 2021, લોરેન્સ લેબોરેટરી ટીમ 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન'ના થ્રેશોલ્ડ પર આવી હતી જે તેઓએ 5 પર હાંસલ કરી હતી.th ડિસેમ્બર 2022. આ દિવસે, પૃથ્વી પર નિયંત્રિત ફ્યુઝન ઇગ્નીશન વાસ્તવિકતા બની - વિજ્ઞાનમાં એક સીમાચિહ્નરૂપ સિદ્ધિ!
***
