चीन के ‘कृत्रिम सूर्य’ रिएक्टर ने संलयन के क्षेत्र में एक महत्त्वपूर्ण उपलब्धि हासिल की

संदर्भ

चीन के प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (EAS), जिसे लोकप्रिय रूप से “कृत्रिम सूर्य” के रूप में जाना जाता है, ने परमाणु संलयन अनुसंधान में एक अभूतपूर्व प्रगति हासिल की है।

• इसने ग्रीनवाल्ड सीमा को सफलतापूर्वक पार कर लिया, जो प्लाज्मा परिरोधन और घनत्व में एक बड़ी सफलता है।

प्रायोगिक उन्नत अतिचालक टोकामक (EAST) रिएक्टर

• EAST एक टोकामक है, जो डोनट के आकार का एक उपकरण है और शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके गर्म प्लाज्मा को सीमित और नियंत्रित करता है।
• स्थान: हेफेई, चीन।
• उपलब्धि
  • प्रायोगिक संलयन रिएक्टरों में विश्व अग्रणी, इसने निरंतर उच्च तापमान प्लाज्मा संचालन के लिए बार-बार रिकॉर्ड बनाए हैं।
  • वर्ष 2025 में, EAST ने 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर 1,000 सेकंड से अधिक समय तक स्थिर प्लाज्मा प्राप्त किया (उस समय यह एक विश्व रिकॉर्ड था)।
• भूमिका: यह उन प्रौद्योगिकियों के लिए एक प्रमुख परीक्षण केंद्र के रूप में कार्य करता है, जो ITER (फ्राँस में निर्माणाधीन अंतरराष्ट्रीय प्रायोगिक रिएक्टर) जैसी बड़ी परियोजनाओं का समर्थन करेंगी।

ग्रीनवाल्ड सीमा (Greenwald Limit) 

• ग्रीनवाल्ड सीमा एक अनुभवजन्य नियम है, जिसकी खोज वर्ष 1988 में भौतिक विज्ञानी मार्टिन ग्रीनवाल्ड ने की थी।
  • अनुभवजन्य का अर्थ है कि यह प्रेक्षणों पर आधारित है, न कि प्रकाश की गति जैसी किसी निश्चित मूलभूत सीमा पर।
• यह प्लाज्मा के घनत्व की एक व्यावहारिक ऊपरी सीमा निर्धारित करता है, जिसके बाद प्लाज्मा अस्थिर हो जाता है और चुंबकीय अवरोध से बाहर निकलकर रिएक्टर को नुकसान पहुँचा सकता है।
• महत्त्व
  • प्लाज्मा का उच्च घनत्व वांछनीय है क्योंकि घनत्व बढ़ने के साथ संलयन शक्ति में नाटकीय रूप से वृद्धि होती है (लगभग घनत्व के वर्ग के समानुपाती)।
  • इस सीमा को पार करना संलयन अनुसंधान का एक प्रमुख लक्ष्य रहा है।

ग्रीनवाल्ड सीमा से अधिक

• EAST ने ग्रीनवाल्ड सीमा से 1.3–1.65 गुना अधिक प्लाज्मा घनत्व बनाए रखा।
• सामान्य परिचालन सीमा: 0.8–1.0
• महत्त्व
  • एक प्रमुख सुपरकंडक्टिंग टोकामक में घनत्व-मुक्त प्रणाली का पहला सत्यापन।
  • संलयन को व्यावहारिक, असीमित स्वच्छ ऊर्जा के करीब लाता है।

परमाणु संलयन क्या है?

• परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है, जो सूर्य और तारों को ऊर्जा प्रदान करती है।
• परमाणु संलयन तब होता है, जब दो हल्के परमाणु नाभिक (आमतौर पर हाइड्रोजन के समस्थानिक) अत्यधिक ताप और दाब की उपस्थिति में  एक भारी नाभिक का निर्माण करते  हैं, जिससे अपार ऊर्जा निकलती है।

• संलयन बनाम विखंडन: परमाणु विखंडन (वर्तमान ऊर्जा संयंत्रों में प्रयुक्त) के विपरीत, संलयन से न्यूनतम रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न होता है और ग्रीनहाउस गैसें नहीं निकलतीं, जिससे यह एक स्वच्छ, लगभग असीमित ऊर्जा स्रोत प्रदान करता है।
• चुनौतियाँ 
  • हालाँकि, पृथ्वी पर नियंत्रित संलयन प्राप्त करना पिछले 70 वर्षों से चुनौतीपूर्ण रहा है।
  • संलयन होने के लिए रिएक्टरों को प्लाज्मा (पदार्थ की अति-तापमान, चौथी अवस्था) को लाखों डिग्री तक गर्म करना होता है और उसे पर्याप्त समय तक सीमित रखना होता है।

परमाणु संलयन के लाभ

• लगभग असीमित ईंधन आपूर्ति: समुद्री जल में ड्यूटेरियम प्रचुर मात्रा में पाया जाता है; ट्रिटियम को रिएक्टरों के अंदर उत्पादित किया जा सकता है।
• दीर्घकालिक रेडियोधर्मी अपशिष्ट नहीं: यह मुख्यतः अल्पकालिक अपशिष्ट और अक्रिय हीलियम गैस उत्पन्न करता है (विखंडन के दीर्घकालिक उच्च-स्तरीय अपशिष्ट के विपरीत)।
• सुरक्षा: पिघलने का कोई खतरा नहीं; अनियंत्रित शृंखला अभिक्रिया नहीं।
• स्वच्छ ऊर्जा: संचालन के दौरान शून्य कार्बन उत्सर्जन।
• ऊर्जा घनत्व: जीवाश्म ईंधन की तुलना में प्रति इकाई द्रव्यमान लाखों गुना अधिक।

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