পারমাণবিক ফিউশন: সম্ভাবনা, চ্যালেঞ্জ এবং বাণিজ্যিক কার্যকারিতার দিকে অগ্রগতি

La পারমাণবিক শক্তি কয়েক দশক ধরে বিশ্বের শক্তি সরবরাহে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। যাইহোক, থেকে প্রাপ্ত শক্তি কেন্দ্রকীয় সংযোজন তেজস্ক্রিয় বর্জ্যের ন্যূনতম নির্গমন সহ একটি কার্যত অক্ষয় সম্পদ সরবরাহ করে, শক্তির আড়াআড়িতে আরও উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের প্রতিশ্রুতি দেয়। তার সম্ভাবনা থাকা সত্ত্বেও, এই চমত্কার প্রক্রিয়াটি এখনও বিকাশের মধ্যে রয়েছে, প্রদত্ত প্রযুক্তিগত এবং অর্থনৈতিক অসুবিধাগুলি সামান্য নয়। এটি একটি চ্যালেঞ্জ যে সারা বিশ্বের বিজ্ঞানীরা ক্রমাগত একটি স্থিতিশীল বাণিজ্যিক শক্তির উত্স হিসাবে একদিন পারমাণবিক ফিউশনকে বাস্তবে পরিণত করার জন্য অনুসন্ধান করছেন।

এই নিবন্ধে, আমরা পারমাণবিক সংমিশ্রণ কী, এর সুবিধাগুলি, এটিকে একটি বাণিজ্যিক উত্স হওয়ার জন্য চ্যালেঞ্জগুলি এবং বৈশ্বিক শক্তির ভবিষ্যতের জন্য এর গুরুত্ব সম্পর্কে আলোচনা করব।

পারমাণবিক ফিউশন কোনটি?

নিউক্লিয়ার ফিউশন হল নিউক্লিয়ার ফিশনের থেকে একটি ভিন্ন প্রক্রিয়া, যা বর্তমান পারমাণবিক প্ল্যান্টে ব্যবহৃত প্রক্রিয়া। যদিও বিদারণে ইউরেনিয়াম এবং প্লুটোনিয়ামের মতো ভারী পরমাণুগুলিকে বিভক্ত করা জড়িত, ফিউশনের মধ্যে হাইড্রোজেন পরমাণুর মতো হালকা নিউক্লিয়াসগুলির যোগদান জড়িত, যাতে একটি ভারী, আরও স্থিতিশীল একটি গঠন করা হয়। এই মিলনের ফলে তাপ আকারে প্রচুর পরিমাণে শক্তি নির্গত হয়।

এখন পর্যন্ত সবচেয়ে সম্ভাব্য প্রক্রিয়া হল হিলিয়াম গঠনের জন্য হাইড্রোজেনের দুটি আইসোটোপ ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়ামের সংমিশ্রণ। এই প্রতিক্রিয়ার সময়, নিউট্রনের মতো কণাও নির্গত হয়। ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়ামের ফিউশনের ক্ষেত্রে, প্রতিটি ফিউশন বিক্রিয়ার জন্য 17.6 MeV (মিলিয়ন ইলেকট্রন ভোল্ট) নির্গত হয়। এই শক্তি পারমাণবিক বিভাজনে প্রাপ্ত শক্তির চেয়ে অনেক বেশি।

নিউক্লিয়ার ফিউশনের একটি প্রধান সুবিধা হল সমুদ্রের জল থেকে ডিউটেরিয়াম বের করা যায়, যা জ্বালানি সরবরাহের ক্ষেত্রে এটিকে প্রায় সীমাহীন করে তোলে। অন্যদিকে, ট্রিটিয়াম, যদিও ডিউটেরিয়ামের মতো প্রচুর পরিমাণে নয়, লিথিয়ামকে নিউট্রন দিয়ে বোমা মেরে ফিউশন রিঅ্যাক্টরে নিজেরাই তৈরি করা যেতে পারে।

পারমাণবিক ফিউশন কীভাবে করা হয়?

পৃথিবীতে পারমাণবিক সংমিশ্রণ অর্জনের জন্য চরম অবস্থার পুনরুত্পাদন জড়িত, যেগুলি নক্ষত্রের মূল অংশে ঘটে। পারমাণবিক নিউক্লিয়াস ফিউজ করার জন্য, তাদের অবশ্যই তাদের মধ্যে থাকা প্রাকৃতিক ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণকে অতিক্রম করতে হবে এবং এটি করতে তাদের লক্ষ লক্ষ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পৌঁছাতে হবে।

টোকামাকস এবং স্টেলারেটরের মতো পরীক্ষামূলক চুল্লিগুলিতে, পরমাণুগুলিকে 100 মিলিয়ন ডিগ্রির বেশি উত্তপ্ত করা হয় যাতে নিউক্লিয়াসগুলিকে পর্যাপ্ত পরিমাণে কাছাকাছি আসতে এবং ফিউজ করার জন্য পর্যাপ্ত গতি এবং শক্তি উৎপন্ন করে। এই তাপমাত্রায়, পদার্থ আর কঠিন, তরল বা বায়বীয় অবস্থায় থাকে না, তবে প্লাজমা অবস্থায় থাকে, চার্জযুক্ত কণার একটি আয়নিত গ্যাস।

ফিউশনের প্রধান সমস্যা হল পৃথিবীতে এমন কোনও উপাদান নেই যা গলে না গিয়ে এত উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে। অতএব, ফিউশন চুল্লিতে, প্লাজমাকে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকতে হবে যা এটিকে চুল্লির দেয়ালে স্পর্শ করতে বাধা দেয়। এটি চৌম্বকীয় বন্দিত্বের পদ্ধতি, যা সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট ব্যবহার করে টরয়েডাল (রিং-আকৃতির) জ্যামিতির মধ্যে প্লাজমাকে ধরে রাখে।

আরেকটি পদ্ধতি হ'ল জড়তা বন্দীকরণ, যেখানে লেজার বা কণার বিমগুলি ক্ষুদ্র ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম ক্যাপসুলগুলিকে অত্যন্ত উচ্চ ঘনত্বে সংকুচিত করতে ব্যবহৃত হয়, যার ফলে কণাগুলি প্রসারিত হওয়ার আগে ফিউজ হয়ে যায়। এই পদ্ধতির একটি উল্লেখযোগ্য উদাহরণ হল মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ন্যাশনাল ইগনিশন ফ্যাসিলিটি (এনআইএফ), যা ইনর্শিয়াল ফিউশন গবেষণায় গুরুত্বপূর্ণ মাইলফলক অর্জন করেছে।

বৈজ্ঞানিক নিয়ন্ত্রণের কৌশলগুলি

নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক ফিউশন অর্জনের চেষ্টা করার জন্য দুটি প্রধান কৌশল রয়েছে: চৌম্বকীয় বন্দিত্ব এবং জড় বন্দীকরণ।

চৌম্বক সীমাবদ্ধতা: এই পদ্ধতিটি হট প্লাজমা ধারণ করার জন্য শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করার উপর ভিত্তি করে। একটি চুল্লিতে tokamakউদাহরণস্বরূপ, টরয়েড-আকৃতির চুম্বকগুলি প্লাজমাকে চুল্লির দেয়াল থেকে দূরে রাখার জন্য দায়ী, যা খুব দ্রুত প্লাজমা ঠান্ডা না করে ফিউশন প্রক্রিয়া ঘটতে দেয়।

এই কৌশলটির সাথে সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল যে প্লাজমাতে কণার একটি ভগ্নাংশ ফিউজ করতে পরিচালনা করে। ফিউশন অর্থনৈতিকভাবে কার্যকর হওয়ার জন্য, 50% এর বেশি প্লাজমা দক্ষতা অর্জন করতে হবে, যা বলা হয় লসন মানদণ্ড. যদিও সূর্য তার বিশাল ভরের কারণে মহাকর্ষীয় সীমাবদ্ধতা ব্যবহার করে, পৃথিবীতে আমরা সেই চাপগুলিকে প্রতিলিপি করতে পারি না, তাই আমাদের অনেক বেশি তাপমাত্রায় পৌঁছতে হবে।

জড় বন্দীকরণ: চৌম্বক ক্ষেত্র সহ প্লাজমা ধারণ করার পরিবর্তে, জড়তা বন্দীকরণ ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম ক্যাপসুলগুলিকে সংকুচিত করার জন্য লেজার বা কণা বিম ব্যবহার করার প্রস্তাব দেয়। ধারণাটি হল যে এই ক্যাপসুলগুলিকে অত্যন্ত উচ্চ ঘনত্বে সংকুচিত করে এবং তারপরে দ্রুত গরম করার মাধ্যমে, কণাগুলি খুব বেশি নড়াচড়া করার আগে ফিউশন শুরু হয়।

উভয় পদ্ধতিরই তাদের সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে এবং বিজ্ঞানীরা অনুসন্ধান চালিয়ে যাচ্ছেন যে কোন পদ্ধতিটি ফিউশন চুল্লিকে বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর করে তুলবে।

কখন এটি বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর হবে?

সাম্প্রতিক দশকগুলিতে অগ্রগতি হওয়া সত্ত্বেও, পারমাণবিক সংমিশ্রণ এখনও বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর হতে কয়েক দশক দূরে। এটি অনুমান করা হয় যে 2050 সালের দিকে প্রথম বাণিজ্যিক পারমাণবিক ফিউশন রিঅ্যাক্টরগুলি দেখা সম্ভব হতে পারে, যদিও এই তারিখটি মূলত প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং অব্যাহত গবেষণা তহবিলের উপর নির্ভর করে।

যাইহোক, সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল প্রকল্প এক রাউটার (ইন্টারন্যাশনাল থার্মোনিউক্লিয়ার এক্সপেরিমেন্টাল রিঅ্যাক্টর), একটি আন্তর্জাতিক প্রচেষ্টা যার লক্ষ্য চৌম্বকীয় বন্দিত্বের মাধ্যমে পারমাণবিক ফিউশনের প্রযুক্তিগত এবং বৈজ্ঞানিক সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করা। ITER পরীক্ষা সফল হলে, আশা করা যায় যে এটি বাণিজ্যিক ফিউশন-ভিত্তিক চুল্লি তৈরির পথ প্রশস্ত করতে পারে।

আরেকটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি উন্নয়ন হয়েছে উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর ফিউশন চুল্লিতে ব্যবহৃত চুম্বকের জন্য। এমআইটি গবেষকরা একটি সুপারকন্ডাক্টিং চুম্বক তৈরি করেছেন যা অনেক কম শক্তি খরচ সহ ঐতিহ্যবাহী চুম্বকের চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। গবেষণা অনুসারে, এই প্রযুক্তিটি 40 এর ফ্যাক্টর দ্বারা ফিউশন রিঅ্যাক্টরের খরচ কমাতে পারে, বাণিজ্যিক ফিউশনকে কেবল কার্যকর নয়, তবে খরচের ক্ষেত্রে সম্ভাব্য প্রতিযোগিতামূলক করে তোলে।

ফিউশনকে বাস্তবে পরিণত করার জন্য, শুধুমাত্র একটি বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি নয়, দীর্ঘমেয়াদী গবেষণাকে সমর্থন করার জন্য বিস্তৃত আন্তর্জাতিক সহযোগিতা এবং রাজনৈতিক ও আর্থিক প্রতিশ্রুতিও প্রয়োজন। ফিউশনের একটি পরিষ্কার, নিরাপদ এবং কার্যত সীমাহীন শক্তির উত্স হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, তবে এর জন্য টেকসই বিনিয়োগ এবং বিশ্বব্যাপী সমন্বিত প্রচেষ্টা প্রয়োজন।

পারমাণবিক ফিউশন অপরিমেয় শক্তির প্রতিশ্রুতির প্রতিনিধিত্ব করে যা স্থায়িত্ব এবং শক্তি নিরাপত্তার ক্ষেত্রে আমাদের সভ্যতার সম্মুখীন হওয়া অনেক সমস্যার সমাধান করবে। যাইহোক, এই প্রযুক্তির মুখোমুখি বৈজ্ঞানিক, প্রযুক্তিগত এবং লজিস্টিক চ্যালেঞ্জগুলি বিশাল। গবেষণার অগ্রগতির সাথে সাথে, আশা করা যায় যে আগামী দশকগুলিতে, ফিউশন অবশেষে পরীক্ষাগার থেকে বিশ্বের শক্তি সরবরাহের অংশ হয়ে উঠতে পারে।