परमाणु संलयन: वेंडेलस्टीन 7-X

संदर्भ 

जर्मनी के वैज्ञानिकों ने परमाणु संलयन विकसित करने में महत्त्वपूर्ण प्रगति की है, जो एक ऐसी तकनीक है जो सूर्य द्वारा उत्पादित ऊर्जा के समान स्वच्छ और असीमित ऊर्जा प्रदान कर सकती है।

• वेंडेलस्टीन 7-X रिएक्टर का उपयोग करते हुए, उन्होंने 43 सेकंड तक संलयन प्लाज्मा को कायम रखा, जिससे एक नया रिकार्ड स्थापित हुआ।

नाभिकीय संलयन क्या है?

• परमाणु संलयन एक परमाणु प्रतिक्रिया है जब दो हल्के परमाणु एक साथ मिलकर एक भारी परमाणु का निर्माण करते हैं, जिससे अत्यधिक ऊर्जा उत्सर्जित होती है। यह वही प्रक्रिया है जो सूर्य और अन्य तारों को शक्ति प्रदान करती है।
• हाइड्रोजन नाभिक का संलयन सूर्य की ऊर्जा का स्रोत है।
• ड्यूटेरियम और ट्रिटियम परमाणु संलयन अभिक्रिया से गुजरते हैं जिससे भारी मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित होती है।
• हाइड्रोजन बम मानव निर्मित (कृत्रिम) संलयन का एक उदाहरण है।
• महत्त्व
  • इससे प्रदूषण या कार्बन उत्सर्जन नहीं होता।
  • यह नियमित परमाणु ऊर्जा (विखंडन) की तुलना में अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है।
  • यह बहुत कम रेडियोधर्मी अपशिष्ट का निर्माण करता है।
  • यह सुरक्षित है और इसमें विस्फोट या पिघलने का कोई जोखिम नहीं है।
• परमाणु संलयन की चुनौतियाँ
  • चरम स्थितियाँ: परमाणु संलयन को प्राप्त करने के लिए अत्यधिक उच्च तापमान (100 मिलियन डिग्री सेल्सियस से अधिक) और उन्हें बनाए रखने की आवश्यकता होती है।
  • शुद्ध ऊर्जा लाभ: सबसे बड़ी चुनौती संलयन प्रतिक्रिया बनाने और बनाए रखने के लिए खपत की गई ऊर्जा से अधिक ऊर्जा का उत्पादन करना है। अधिकांश मौजूदा रिएक्टरों ने अभी तक इस तकनीक को हासिल नहीं किया है।

विशेषता	स्टेलरेटर (Stellarator)	टोकामक (Tokamak)
चुंबकीय नियंत्रण	प्लाज्मा स्थिरीकरण के लिए बाह्य चुम्बकों का उपयोग करता है।	चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए प्लाज्मा के माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित की जाती है।
प्लाज्मा स्थिरता	बाह्य नियंत्रण के कारण अधिक स्थिर।	स्टेलरेटर की तुलना में कम स्थिर, स्थिरता बनाए रखने के लिए सक्रिय धारा की आवश्यकता होती है।
डिजाइन संबंधी जटिलता	अधिक जटिल लेकिन दीर्घकालिक स्थिरता प्रदान करता है।	सरल डिजाइन लेकिन स्थिर प्रतिक्रियाओं को बनाए रखना कठिन है।
विद्युत संयंत्रों की संभावना	वाणिज्यिक ऊर्जा उत्पादन के लिए बेहतर स्थिरता।	निरंतर ऊर्जा उत्पादन के लिए सुधार की आवश्यकता।

वेंडेलस्टीन 7-X के बारे में

• यह विश्व का सबसे बड़ा ऑपरेशनल स्टेलरेटर है, जो एक प्रकार का फ्यूजन रिएक्टर है, जो जर्मनी के ग्रिफ़्सवाल्ड में स्थित है।
• रिएक्टर के अंदर सुपरहीटेड (अत्यधिक गर्म) प्लाज्मा को रखने के लिए शक्तिशाली बाहरी बाह्य का उपयोग करता है।
• उपलब्धि का महत्त्व
  • बिजली संयंत्रों के निकट: लंबे प्लाज्मा पल्स के दौरान इस तरह के उच्च तृतीयक उत्पाद को प्राप्त करना स्टेलरेटर को बिजली संयंत्रों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बनाता है।
  • दीर्घकालिक स्थिरता: स्टेलरेटर अपने जटिल डिजाइन के लिए जाने जाते हैं, जो टोकामैक (एक अन्य प्रकार का फ्यूजन रिएक्टर जो डोनट के आकार के कक्ष में सुपरहीटेड प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है) की तुलना में बेहतर दीर्घकालिक स्थिरता प्रदान करता है, जिससे यह रिकॉर्ड विशेष रूप से महत्त्वपूर्ण हो जाता है।

विशेषता	परमाणु संलयन	परमाणु विखंडन
परिभाषा	हल्के परमाणु नाभिक मिलकर भारी नाभिक का निर्माण करते हैं।	एक भारी परमाणु नाभिक दो या अधिक हल्के नाभिकों में विभाजित हो जाता है।
प्रक्रिया	परमाणु संलयन (जैसे, हाइड्रोजन समस्थानिक)	परमाणु विखंडन (जैसे, यूरेनियम, प्लूटोनियम)
आरंभिक सामग्री	हल्के तत्व (जैसे, हाइड्रोजन के समस्थानिक जैसे ड्यूटेरियम और ट्रिटियम)।	भारी, अस्थिर तत्व (जैसे, यूरेनियम-235, प्लूटोनियम-239)।
उत्पाद	आमतौर पर स्थिर, गैर-रेडियोधर्मी उत्पाद (जैसे, हीलियम) और न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है।	यह रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद उत्पन्न करता है, जिनकी अर्द्ध-आयु प्रायः अधिक होती है।
स्थितियाँ	इलेक्ट्रोस्टेटिक प्रतिकर्षण पर नियंत्रण के लिए अत्यंत उच्च तापमान (लाखों डिग्री सेल्सियस) और दाब की आवश्यकता होती है।	यह कम तापमान पर हो सकता है; आमतौर पर न्यूट्रॉन बमबारी द्वारा शुरू किया जाता है।
प्राकृतिक घटना	तारों (जैसे हमारे सूर्य) में स्वाभाविक रूप से घटित होता है।	पृथ्वी पर प्राकृतिक एवं स्थाई रूप से नहीं पाया जाता है; इसका उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और हथियारों के निर्माण में किया जाता है।

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