UK को फ्युजन ऊर्जा कार्यक्रम: STEP प्रोटोटाइप पावर प्लान्टको लागि अवधारणा डिजाइन अनावरण गरियो 

सन् २०१९ मा STEP (ऊर्जा उत्पादनका लागि गोलाकार टोकमाक) कार्यक्रमको घोषणासँगै बेलायतको फ्युजन ऊर्जा उत्पादन दृष्टिकोणले आकार लियो। यसको पहिलो चरण (२०१९-२०२४) एकीकृत फ्युजन प्रोटोटाइप पावरप्लान्टको अवधारणा डिजाइन जारीसँगै समाप्त भएको छ। यो टोकमाक मेसिनको प्रयोग गरेर प्लाज्मालाई सीमित गर्न चुम्बकीय क्षेत्रको प्रयोगमा आधारित हुनेछ तर UK को STEP ले ITER मा प्रयोग भइरहेको परम्परागत डोनट आकारको टोकमाकको सट्टा गोलाकार टोकमाक प्रयोग गर्नेछ। गोलाकार टोकामाकका धेरै फाइदाहरू छन् भनेर मानिन्छ। यो प्लान्ट नटिङ्घमशायरमा निर्माण हुनेछ र २०४० को शुरुवातमा सञ्चालन हुने अपेक्षा गरिएको छ।  

बढ्दो जनसङ्ख्या र विश्व अर्थतन्त्रको बढ्दो ऊर्जा माग पूरा गर्न स्वच्छ ऊर्जाको भरपर्दो स्रोतको आवश्यकता जसले तुरुन्तै चुनौतिहरू सामना गर्न मद्दत गर्न सक्छ (निकास हुने जीवाश्म इन्धन, कार्बन उत्सर्जन र जलवायु परिवर्तन, आणविक विखंडन रिएक्टरहरूसँग सम्बन्धित वातावरणीय जोखिमहरू, र गरीबहरू। नवीकरणीय स्रोतहरूको स्केलेबिलिटी) वर्तमान समयमा जति तीव्रताका साथ कहिल्यै महसुस गरिएको छैन।  

प्रकृतिमा, आणविक संलयनले हाम्रो सूर्य सहित ताराहरूलाई शक्ति दिन्छ जुन ताराहरूको केन्द्रमा हुन्छ जहाँ फ्युजन अवस्थाहरू (जस्तै सयौं मिलियन डिग्री सेन्टिग्रेड र दबाबको दायरामा अत्यधिक उच्च तापक्रम) प्रबल हुन्छ। पृथ्वीमा नियन्त्रित फ्युजन अवस्थाहरू सिर्जना गर्ने क्षमता असीमित स्वच्छ ऊर्जाको लागि कुञ्जी हो। यसमा उच्च-ऊर्जा टक्करहरू उत्प्रेरित गर्न धेरै उच्च तापक्रमको साथ फ्यूजन वातावरण निर्माण गर्न समावेश छ, जसमा टक्करहरूको सम्भावना बढाउन पर्याप्त प्लाज्मा घनत्व छ र यसले फ्युजन सक्षम गर्न पर्याप्त अवधिको लागि प्लाज्मालाई सीमित गर्न सक्छ। स्पष्ट रूपमा, सुपरहिटेड प्लाज्मालाई सीमित र नियन्त्रण गर्न पूर्वाधार र प्रविधि फ्यूजन ऊर्जाको व्यावसायिक शोषणको लागि मुख्य आवश्यकता हो। फ्युजन ऊर्जाको व्यावसायिक प्राप्तिको लागि प्लाज्मा कैदको लागि विश्वभर विभिन्न दृष्टिकोणहरू अन्वेषण र लागू भइरहेका छन्।   

Inertial Confinement Fusion (ICF) 

जडत्वीय फ्यूजन दृष्टिकोणमा, फ्युजन अवस्थाहरू द्रुत रूपमा कम्प्रेस गरेर र थोरै मात्रामा फ्युजन इन्धनलाई तताएर सिर्जना गरिन्छ। लरेन्स लिभरमोर राष्ट्रिय प्रयोगशाला (LLNL) मा नेशनल इग्निशन सुविधा (NIF) ले उच्च-ऊर्जा लेजर बीमहरू प्रयोग गरेर ड्यूटेरियम-ट्रिटियम इन्धनले भरिएको क्याप्सुलहरू इम्प्लोड गर्न लेजर-संचालित इम्प्लोसन प्रविधि प्रयोग गर्दछ। NIF ले डिसेम्बर २०२२ मा पहिलो पटक फ्युजन इग्निशन हासिल गर्यो। त्यसपछि, २०२३ मा तीन पटक फ्युजन इग्निशन प्रदर्शन गरियो जसले ऊर्जा आवश्यकताहरू पूरा गर्न नियन्त्रित आणविक फ्युजनको शोषण गर्न सकिन्छ भन्ने अवधारणाको प्रमाण पुष्टि गर्‍यो।  

प्लाज्मा दृष्टिकोण को चुम्बकीय कैद  

फ्युजनको लागि प्लाज्मालाई सीमित गर्न र नियन्त्रण गर्न म्याग्नेटको प्रयोग धेरै ठाउँमा प्रयास भइरहेको छ। IITER, दक्षिणी फ्रान्सको सेन्ट पॉल-लेज-ड्युरेन्समा आधारित 35 राष्ट्रहरूको सबैभन्दा महत्वाकांक्षी फ्यूजन ऊर्जा सहयोगले टोकामाक भनिने रिंग टोरस (वा डोनट चुम्बकीय उपकरण) प्रयोग गर्दछ जुन उच्च पर्याप्त तापक्रममा लामो समयसम्म फ्युजन इन्धनलाई सीमित गर्न डिजाइन गरिएको हो। फ्युजन इग्निशन हुन। फ्युजन पावर प्लान्टहरूको लागि एक अग्रणी प्लाज्मा कैद अवधारणा, टोकमाक्सले प्लाज्मा स्थिरता हुँदासम्म फ्युजन प्रतिक्रिया जारी राख्न सक्छ। ITER को Tokamak संसारको सबैभन्दा ठूलो हुनेछ।   

UK को STEP (ऊर्जा उत्पादनको लागि गोलाकार टोकमाक) फ्युजन कार्यक्रम: 

ITER जस्तै, युनाइटेड किंगडमको STEP फ्युजन कार्यक्रम टोकमाक प्रयोग गरेर प्लाज्माको चुम्बकीय बन्देजमा आधारित छ। यद्यपि, STEP कार्यक्रमको टोकमाक गोलाकार आकारको हुनेछ (ITER को डोनट आकारको सट्टा)। गोलाकार टोकमाक कम्प्याक्ट, लागत प्रभावकारी र मापन गर्न सजिलो हुन सक्छ।  

STEP कार्यक्रम 2019 मा घोषणा गरिएको थियो। यसको पहिलो चरण (2019-2024) एकीकृत फ्यूजन प्रोटोटाइप पावरप्लान्टको लागि अवधारणा डिजाइन जारी संग समाप्त भएको छ।  

रोयल सोसाइटीको दार्शनिक लेनदेन ए को विषयगत मुद्दा, शीर्षक "फ्युजन ऊर्जा प्रदान गर्दै - ऊर्जा उत्पादनको लागि गोलाकार टोकमाक (STEP)15 अगस्ट 26 मा 2024 पियर-समीक्षा गरिएका कागजातहरू समावेश गरी प्रकाशित गरिएको थियो जसमा फ्यूजनबाट बिजुली उत्पादन गर्न युकेको पहिलो प्रोटोटाइप प्लान्ट डिजाइन र निर्माण गर्ने कार्यक्रमको प्राविधिक प्रगतिको विवरण थियो। कागजातहरूले आवश्यक डिजाइन र रूपरेखा टेक्नोलोजीहरूको पूर्ण स्न्यापसट खिच्छन् र 2040 को प्रारम्भमा प्रोटोटाइप प्लान्टमा तिनीहरूको एकीकरण।  

STEP कार्यक्रमले शुद्ध ऊर्जा, इन्धन आत्मनिर्भरता र बिरुवाको मर्मत सम्भारको लागि व्यवहार्य मार्ग प्रदर्शन गरेर फ्युजनको व्यावसायिक व्यवहार्यताको लागि मार्ग प्रशस्त गर्ने लक्ष्य राखेको छ। यसले पूर्ण रूपमा परिचालन प्रोटोटाइप प्लान्ट डेलिभर गर्न एक समग्र दृष्टिकोण लिन्छ जुन डिकमिसनलाई डिजाइनको अंशको रूपमा पनि मान्दछ। 

*** 

सन्दर्भ:  

1. बेलायत सरकार। प्रेस विज्ञप्ति - युके फ्युजन पावरप्लान्ट डिजाइनमा विश्वको अग्रणी। ०३ सेप्टेम्बर २०२४ मा प्रकाशित। मा उपलब्ध छ https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. 'डिलिभरिङ फ्युजन एनर्जी - ऊर्जा उत्पादनका लागि गोलाकार टोकमाक (STEP)। फिलोसोफिकल लेनदेन ए को थीम्ड रोयल सोसाइटी संस्करण,। 15 अगस्त 26 मा प्रकाशित विषयवस्तु अंकमा सबै 2024 सहकर्मी-समीक्षा लेखहरू। मा उपलब्ध छ। https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. युके अन्वेषकहरूले उपन्यास फ्यूजन पावर प्लान्टको लागि डिजाइनको झलक प्रकट गरे। विज्ञान। ४ सेप्टेम्बर २०२४। DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

सम्बन्धित लेखहरू  

• ब्राउन ड्वार्फ्स (BDs): जेम्स वेब टेलिस्कोपले तारा जस्तै बनाइएको सबैभन्दा सानो वस्तु पहिचान गर्दछ (5 जनवरी 2024) 

• लरेन्स प्रयोगशालामा 'फ्यूजन इग्निसन' चौथो पटक प्रदर्शन गरियो (१ December डिसेम्बर २०१)) 

• फ्यूजन इग्निशन एक वास्तविकता हुन्छ; लरेन्स प्रयोगशालामा ऊर्जा ब्रेकभेन हासिल गरियो  (१ December डिसेम्बर २०१))  

***