यूकेचा फ्यूजन एनर्जी प्रोग्राम: STEP प्रोटोटाइप पॉवर प्लांटसाठी संकल्पना डिझाइनचे अनावरण 

2019 मध्ये STEP (ऊर्जा उत्पादनासाठी गोलाकार टोकामाक) कार्यक्रमाच्या घोषणेसह यूकेच्या फ्यूजन ऊर्जा उत्पादन दृष्टिकोनाने आकार घेतला. त्याचा पहिला टप्पा (2019-2024) एकात्मिक फ्यूजन प्रोटोटाइप पॉवरप्लांटसाठी संकल्पना डिझाइनच्या प्रकाशनासह संपला आहे. तो टोकामॅक मशीन वापरून प्लाझ्मा बंदिस्त करण्यासाठी चुंबकीय क्षेत्राच्या वापरावर आधारित असेल तथापि UK चे STEP ITER मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पारंपारिक डोनट आकाराच्या टोकामाकऐवजी गोलाकार टोकामाक वापरेल. गोलाकार टोकामाकचे अनेक फायदे आहेत असे मानले जाते. हा प्लांट नॉटिंगहॅमशायरमध्ये बांधला जाईल आणि 2040 च्या दशकाच्या सुरुवातीस कार्यान्वित होण्याची अपेक्षा आहे.  

वाढती लोकसंख्या आणि जागतिक अर्थव्यवस्थेच्या वाढत्या ऊर्जेची मागणी पूर्ण करण्यासाठी स्वच्छ ऊर्जेच्या भरवशाच्या स्त्रोताची गरज आहे जी आव्हाने त्वरीत पूर्ण करण्यात मदत करू शकतात (विश्वत होणारे जीवाश्म इंधन, कार्बन उत्सर्जन आणि हवामान बदल, आण्विक विखंडन अणुभट्ट्यांशी संबंधित पर्यावरणीय जोखीम आणि गरीब नूतनीकरणीय स्त्रोतांची स्केलेबिलिटी) सध्याच्या काळात इतकी तीव्रतेने कधीच जाणवली नाही.  

निसर्गात, अणु संलयन ताऱ्यांना सामर्थ्य देते ज्यात आपल्या सूर्याचा समावेश होतो जे ताऱ्यांच्या गाभ्यामध्ये घडतात जेथे संलयन परिस्थिती (उदा. शेकडो दशलक्ष अंश सेंटीग्रेड आणि दाबाच्या श्रेणीतील अत्यंत उच्च तापमान) असते. पृथ्वीवर नियंत्रित संलयन परिस्थिती निर्माण करण्याची क्षमता ही अमर्यादित स्वच्छ ऊर्जेची गुरुकिल्ली आहे. यामध्ये उच्च-ऊर्जा टक्कर होण्यास उत्तेजन देण्यासाठी अत्यंत उच्च तापमानासह फ्यूजन वातावरण तयार करणे समाविष्ट आहे, ज्यामध्ये टक्कर होण्याची शक्यता वाढवण्यासाठी पुरेशी प्लाझ्मा घनता आहे आणि ज्यामुळे संलयन सक्षम करण्यासाठी पुरेशा कालावधीसाठी प्लाझ्मा मर्यादित होऊ शकतो. स्पष्टपणे, फ्यूजन ऊर्जेच्या व्यावसायिक शोषणासाठी सुपरहिटेड प्लाझ्मा मर्यादित आणि नियंत्रित करण्यासाठी पायाभूत सुविधा आणि तंत्रज्ञान ही मुख्य आवश्यकता आहे. फ्यूजन उर्जेच्या व्यावसायिक प्राप्तीसाठी प्लाझ्मा बंदिस्त करण्यासाठी जगभरात विविध दृष्टिकोन शोधले जात आहेत आणि लागू केले जात आहेत.   

जडत्व बंदिस्त फ्यूजन (ICF) 

जडत्वीय संलयन दृष्टिकोनामध्ये, फ्यूजनची परिस्थिती जलद संकुचित करून आणि थोड्या प्रमाणात फ्यूजन इंधन गरम करून तयार केली जाते. लॉरेन्स लिव्हरमोर नॅशनल लॅबोरेटरी (LLNL) येथील नॅशनल इग्निशन फॅसिलिटी (NIF) उच्च-ऊर्जा लेसर बीमचा वापर करून ड्युटेरियम-ट्रिटियम इंधनाने भरलेल्या कॅप्सूलला इम्प्लोड करण्यासाठी लेसर-चालित इम्प्लोजन तंत्र वापरते. NIF ने डिसेंबर 2022 मध्ये प्रथम फ्यूजन इग्निशन साध्य केले. त्यानंतर, 2023 मध्ये तीन वेळा फ्यूजन इग्निशनचे प्रात्यक्षिक केले गेले ज्याने या संकल्पनेची पुष्टी केली की नियंत्रित न्यूक्लियर फ्यूजनचा ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी वापर केला जाऊ शकतो.  

प्लाझ्मा दृष्टिकोनाचे चुंबकीय बंदिस्त  

फ्यूजनसाठी प्लाझ्मा बंदिस्त आणि नियंत्रित करण्यासाठी चुंबकाचा वापर करण्याचा प्रयत्न अनेक ठिकाणी केला जात आहे. IITER, दक्षिण फ्रान्समधील सेंट पॉल-लेझ-ड्युरन्स येथे स्थित 35 राष्ट्रांचे सर्वात महत्वाकांक्षी फ्यूजन ऊर्जा सहयोग, टोकामाक नावाचे रिंग टॉरस (किंवा डोनट चुंबकीय उपकरण) वापरते जे पुरेसे उच्च तापमानात दीर्घ काळासाठी फ्यूजन इंधन मर्यादित ठेवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. फ्यूजन इग्निशन होणे. फ्यूजन पॉवर प्लांट्ससाठी एक अग्रगण्य प्लाझ्मा बंदिस्त संकल्पना, टोकमाक्स जोपर्यंत प्लाझ्मा स्थिरता आहे तोपर्यंत फ्यूजन प्रतिक्रिया चालू ठेवू शकतात. ITER चे टोकमाक जगातील सर्वात मोठे असेल.   

UK चा STEP (ऊर्जा उत्पादनासाठी गोलाकार टोकामाक) फ्यूजन कार्यक्रम: 

ITER प्रमाणे, युनायटेड किंगडमचा STEP फ्यूजन कार्यक्रम टोकमाक वापरून प्लाझ्माच्या चुंबकीय बंदिशीवर आधारित आहे. तथापि, STEP प्रोग्रामचा टोकमाक गोलाकार आकाराचा असेल (ITER च्या डोनटच्या आकाराऐवजी). गोलाकार टोकामाक कॉम्पॅक्ट, किफायतशीर आणि मोजणे सोपे असू शकते.  

STEP कार्यक्रमाची घोषणा 2019 मध्ये करण्यात आली होती. त्याचा पहिला टप्पा (2019-2024) एकात्मिक फ्यूजन प्रोटोटाइप पॉवरप्लांटसाठी संकल्पना डिझाइन जारी करून संपला आहे.  

रॉयल सोसायटीच्या तात्विक व्यवहार A चा थीम असलेला अंक, शीर्षक "डिलिव्हरिंग फ्यूजन एनर्जी – ऊर्जा उत्पादनासाठी गोलाकार टोकमाक (STEP)15 ऑगस्ट 26 रोजी 2024 पीअर-पुनरावलोकन केलेल्या पेपर्सचा समावेश करण्यात आला होता ज्यात फ्यूजनपासून वीज निर्मितीसाठी यूकेचा पहिला प्रोटोटाइप प्लांट डिझाइन आणि तयार करण्यासाठी प्रोग्रामच्या तांत्रिक प्रगतीचा तपशील आहे. कागदपत्रांमध्ये 2040 च्या दशकाच्या सुरुवातीस आवश्यक असलेल्या डिझाइन आणि बाह्यरेखा तंत्रज्ञानाचा संपूर्ण स्नॅपशॉट आणि प्रोटोटाइप प्लांटमध्ये त्यांचे एकत्रीकरण करण्यात आले आहे.  

STEP कार्यक्रमाचे उद्दिष्ट निव्वळ ऊर्जा, इंधन स्वयंपूर्णता आणि वनस्पतींच्या देखभालीसाठी एक व्यवहार्य मार्ग दाखवून फ्यूजनच्या व्यावसायिक व्यवहार्यतेचा मार्ग मोकळा करणे आहे. हे पूर्णतः कार्यरत प्रोटोटाइप प्लांट वितरीत करण्यासाठी एक समग्र दृष्टीकोन घेते जे डिझाइनचा भाग म्हणून डिकमिशनिंग देखील मानते. 

*** 

संदर्भ:  

1. यूके सरकार. प्रेस रिलीज - यूके फ्यूजन पॉवरप्लांट डिझाइनमध्ये जगाचे नेतृत्व करत आहे. 03 सप्टेंबर 2024 रोजी प्रकाशित. येथे उपलब्ध https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. 'डिलिव्हरिंग फ्यूजन एनर्जी - ऊर्जा उत्पादनासाठी गोलाकार टोकमाक (STEP). फिलॉसॉफिकल ट्रान्झॅक्शन्सची थीम असलेली रॉयल सोसायटी आवृत्ती ए,. 15 ऑगस्ट 26 रोजी प्रकाशित झालेल्या थीम अंकातील सर्व 2024 पीअर-पुनरावलोकन केलेले लेख. येथे उपलब्ध https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. यूके संशोधकांनी नवीन फ्यूजन पॉवर प्लांटसाठी डिझाइनची झलक उघड केली. विज्ञान. 4 सप्टेंबर 2024. DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

संबंधित लेख  

• तपकिरी बौने (BDs): जेम्स वेब टेलीस्कोप तारेसारख्या पद्धतीने तयार झालेल्या सर्वात लहान वस्तू ओळखतो (एक्सएनयूएमएक्स जानेवारी एक्सएनयूएमएक्स) 

• लॉरेन्स प्रयोगशाळेत 'फ्यूजन इग्निशन'चे चौथ्यांदा प्रात्यक्षिक (20 डिसेंबर 2023) 

• फ्यूजन इग्निशन एक वास्तविकता बनते; लॉरेन्स प्रयोगशाळेत एनर्जी ब्रेकईव्हन प्राप्त झाले  (15 डिसेंबर 2022)  

***