"લોકહીડ માર્ટિને કોમ્પેક્ટ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું છે... કંપનીની વેબસાઇટ કહે છે કે પ્રથમ પ્રોટોટાઇપ એક વર્ષમાં બનાવવામાં આવશે. જો આ સાચું સાબિત થાય છે, તો એક વર્ષમાં આપણે સંપૂર્ણપણે અલગ દુનિયામાં જીવીશું," આ "ધ એટિક"માંથી એકની શરૂઆત છે. તેના પ્રકાશનને ત્રણ વર્ષ વીતી ગયા છે, અને ત્યારથી વિશ્વમાં એટલું બદલાયું નથી.

આજે, ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ રિએક્ટર્સમાં, ભારે ન્યુક્લીના સડો દ્વારા ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર્સમાં, ન્યુક્લીના ફ્યુઝનની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઊર્જા મેળવવામાં આવે છે, જે દરમિયાન મૂળના સરવાળા કરતા ઓછા દળના ન્યુક્લીઓ રચાય છે, અને "અવશેષ" ઊર્જાના સ્વરૂપમાં ખોવાઈ જાય છે. ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાંથી નીકળતો કચરો કિરણોત્સર્ગી છે અને તેનો સુરક્ષિત નિકાલ એ માથાનો દુખાવો છે. ફ્યુઝન રિએક્ટરમાં આ ખામી હોતી નથી અને તે હાઇડ્રોજન જેવા વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ ઇંધણનો પણ ઉપયોગ કરે છે.

તેમની પાસે માત્ર એક મોટી સમસ્યા છે - ઔદ્યોગિક ડિઝાઇન હજી અસ્તિત્વમાં નથી. કાર્ય સરળ નથી: થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ માટે, બળતણને કરોડો ડિગ્રી સુધી સંકુચિત અને ગરમ કરવું આવશ્યક છે - સૂર્યની સપાટી કરતાં વધુ ગરમ (જ્યાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ કુદરતી રીતે થાય છે). આટલું ઊંચું તાપમાન હાંસલ કરવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ તે શક્ય છે, પરંતુ આવા રિએક્ટર તેના ઉત્પાદન કરતાં વધુ ઊર્જા વાપરે છે.

જો કે, તેમની પાસે હજુ પણ એટલા સંભવિત ફાયદા છે કે, અલબત્ત, માત્ર લોકહીડ માર્ટિન જ વિકાસમાં સામેલ નથી.

ITER

ITER આ વિસ્તારનો સૌથી મોટો પ્રોજેક્ટ છે. તેમાં યુરોપિયન યુનિયન, ભારત, ચીન, કોરિયા, રશિયા, યુએસએ અને જાપાન સામેલ છે, અને રિએક્ટર પોતે 2007 થી ફ્રેન્ચ પ્રદેશ પર બાંધવામાં આવ્યું છે, જો કે તેનો ઇતિહાસ ભૂતકાળમાં ઘણો ઊંડો જાય છે: રીગન અને ગોર્બાચેવ તેની રચના પર સંમત થયા હતા. 1985. રિએક્ટર એ ટોરોઇડલ ચેમ્બર છે, એક "ડોનટ", જેમાં પ્લાઝ્મા ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા રાખવામાં આવે છે, તેથી જ તેને ટોકમાક કહેવામાં આવે છે - તેરોઇડલ kaસાથે માપો માસડેલું થીઆતુષ્કી રિએક્ટર હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ - ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમના ફ્યુઝન દ્વારા ઊર્જા ઉત્પન્ન કરશે.

એવું આયોજન કરવામાં આવ્યું છે કે ITER તેના વપરાશ કરતા 10 ગણી વધુ ઉર્જા મેળવશે, પરંતુ આ જલ્દી નહીં થાય. શરૂઆતમાં એવું આયોજન કરવામાં આવ્યું હતું કે રિએક્ટર 2020 માં પ્રાયોગિક મોડમાં કામ કરવાનું શરૂ કરશે, પરંતુ પછી આ તારીખ 2025 સુધી મુલતવી રાખવામાં આવી હતી. તે જ સમયે, ઔદ્યોગિક ઉર્જા ઉત્પાદન 2060 કરતાં પહેલાં શરૂ થશે નહીં, અને અમે ફક્ત 21મી સદીના અંતમાં ક્યાંક આ તકનીકના પ્રસારની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ.

વેન્ડેલસ્ટીન 7-X

વેન્ડેલસ્ટીન 7-X એ સૌથી મોટું સ્ટેલેરેટર-પ્રકારનું ફ્યુઝન રિએક્ટર છે. સ્ટેલેરેટર એ સમસ્યાનું નિરાકરણ કરે છે જે ટોકમાક્સને પીડિત કરે છે - ટોરસના કેન્દ્રથી તેની દિવાલો સુધી પ્લાઝ્માનું "પ્રસાર". ટોકમાક ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિને કારણે જેનો સામનો કરવાનો પ્રયાસ કરે છે, તારાકાર તેના જટિલ આકારને કારણે ઉકેલે છે: પ્લાઝ્માને પકડી રાખતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ચાર્જ થયેલા કણોની પ્રગતિને રોકવા માટે વળે છે.

વેન્ડેલસ્ટીન 7-X, તેના નિર્માતાઓ આશા રાખે છે કે, 21 માં અડધા કલાક સુધી કામ કરી શકશે, જે સમાન ડિઝાઇનના થર્મોન્યુક્લિયર સ્ટેશનોના વિચારને "જીવનની ટિકિટ" આપશે.

રાષ્ટ્રીય ઇગ્નીશન સુવિધા

અન્ય પ્રકારનું રિએક્ટર બળતણને સંકુચિત કરવા અને ગરમ કરવા માટે શક્તિશાળી લેસરોનો ઉપયોગ કરે છે. અરે, થર્મોન્યુક્લિયર એનર્જી ઉત્પન્ન કરવા માટેનું સૌથી મોટું લેસર ઇન્સ્ટોલેશન, અમેરિકન એનઆઈએફ, તેના વપરાશ કરતાં વધુ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં અસમર્થ હતું.

આ તમામ પ્રોજેક્ટ્સમાંથી કયો પ્રોજેક્ટ ખરેખર ઉપડશે અને NIF જેવું જ ભાવિ ભોગવશે તેની આગાહી કરવી મુશ્કેલ છે. અમે માત્ર રાહ જોવી, આશા રાખીએ અને સમાચારને અનુસરો: 2020 એ પરમાણુ ઉર્જા માટે રસપ્રદ સમય બનવાનું વચન આપે છે.

“ન્યુક્લિયર ટેક્નોલોજીસ” એ શાળાના બાળકો માટેના NTI ઓલિમ્પિયાડની પ્રોફાઇલમાંની એક છે.

અમે કહીએ છીએ કે અમે સૂર્યને બોક્સમાં મૂકીશું. વિચાર સુંદર છે. સમસ્યા એ છે કે અમને બોક્સ કેવી રીતે બનાવવું તે ખબર નથી.

પિયર-ગિલ્સ ડી ગેનેસ
ફ્રેન્ચ નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા

તમામ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને મશીનોને ઊર્જાની જરૂર હોય છે અને માનવજાત તેનો ઘણો ઉપયોગ કરે છે. પરંતુ અશ્મિભૂત ઇંધણ સમાપ્ત થઈ રહ્યું છે, અને વૈકલ્પિક ઊર્જા હજુ પૂરતી અસરકારક નથી.
ઉર્જા મેળવવાની એક પદ્ધતિ છે જે આદર્શ રીતે તમામ જરૂરિયાતોને અનુરૂપ છે - થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન. થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનની પ્રતિક્રિયા (હાઇડ્રોજનનું હિલીયમમાં રૂપાંતર અને ઊર્જાનું પ્રકાશન) સતત સૂર્યમાં થાય છે અને આ પ્રક્રિયા સૂર્ય કિરણોના સ્વરૂપમાં ગ્રહને ઊર્જા પૂરી પાડે છે. તમારે ફક્ત પૃથ્વી પર, નાના પાયે તેનું અનુકરણ કરવાની જરૂર છે. તે ઉચ્ચ દબાણ અને ખૂબ ઊંચા તાપમાન (સૂર્ય કરતાં 10 ગણું વધારે) પ્રદાન કરવા માટે પૂરતું છે અને ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવામાં આવશે. આવી પરિસ્થિતિઓ બનાવવા માટે, તમારે થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવવાની જરૂર છે. તે પૃથ્વી પર વધુ વિપુલ સંસાધનોનો ઉપયોગ કરશે, પરંપરાગત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ્સ કરતાં વધુ સુરક્ષિત અને વધુ શક્તિશાળી હશે. 40 થી વધુ વર્ષોથી, તેને બનાવવાના પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે અને પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, પ્રોટોટાઇપ્સમાંથી એક પણ ખર્ચ કરતાં વધુ ઊર્જા મેળવવા માટે વ્યવસ્થાપિત છે. આ ક્ષેત્રના સૌથી મહત્વાકાંક્ષી પ્રોજેક્ટ નીચે પ્રસ્તુત છે:

સરકારી પ્રોજેક્ટ્સ

તાજેતરમાં અન્ય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ડિઝાઇન પર સૌથી વધુ જાહેર ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે - વેન્ડેલસ્ટેઇન 7-એક્સ સ્ટેલેરેટર (સ્ટેલરેટર તેની આંતરિક રચનામાં ITER કરતાં વધુ જટિલ છે, જે ટોકમાક છે). $1 બિલિયન કરતાં થોડો વધુ ખર્ચ કર્યા પછી, જર્મન વૈજ્ઞાનિકોએ 2015 સુધીમાં 9 વર્ષમાં રિએક્ટરનું સ્કેલ-ડાઉન પ્રદર્શન મોડેલ બનાવ્યું. જો તે સારા પરિણામો બતાવે છે, તો એક મોટું સંસ્કરણ બનાવવામાં આવશે.

ફ્રાંસનું મેગાજુલ લેસર વિશ્વનું સૌથી શક્તિશાળી લેસર હશે અને ફ્યુઝન રિએક્ટર બનાવવાની લેસર આધારિત પદ્ધતિને આગળ વધારવાનો પ્રયાસ કરશે. ફ્રેન્ચ ઇન્સ્ટોલેશન 2018 માં કાર્યરત થવાની અપેક્ષા છે.

NIF (નેશનલ ઇગ્નીશન ફેસિલિટી) યુએસએમાં 12 વર્ષમાં અને 2012 સુધીમાં 4 બિલિયન ડોલરમાં બનાવવામાં આવી હતી. તેઓ ટેક્નોલોજીનું પરીક્ષણ કરશે અને પછી તરત જ રિએક્ટર બનાવશે, પરંતુ તે બહાર આવ્યું છે કે, વિકિપીડિયાના અહેવાલ મુજબ, જો નોંધપાત્ર કામ કરવાની જરૂર હોય તો. સિસ્ટમ હંમેશા ઇગ્નીશન સુધી પહોંચવાની છે. પરિણામે, ભવ્ય યોજનાઓ રદ કરવામાં આવી અને વૈજ્ઞાનિકોએ ધીમે ધીમે લેસરને સુધારવાનું શરૂ કર્યું. અંતિમ પડકાર ઊર્જા ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતાને 7% થી વધારીને 15% કરવાનો છે. નહિંતર, સંશ્લેષણ હાંસલ કરવાની આ પદ્ધતિ માટે કોંગ્રેસનું ભંડોળ બંધ થઈ શકે છે.

2015 ના અંતમાં, સરોવમાં વિશ્વના સૌથી શક્તિશાળી લેસર ઇન્સ્ટોલેશન માટે બિલ્ડિંગ પર બાંધકામ શરૂ થયું. તે વર્તમાન અમેરિકન અને ભાવિ ફ્રેન્ચ કરતા વધુ શક્તિશાળી હશે અને રિએક્ટરના "લેસર" સંસ્કરણના નિર્માણ માટે જરૂરી પ્રયોગો હાથ ધરવાનું શક્ય બનાવશે. 2020 માં બાંધકામ પૂર્ણ થશે.

યુએસએમાં સ્થિત, મેગ્લિફ ફ્યુઝન લેસરને થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન હાંસલ કરવાની પદ્ધતિઓમાં ડાર્ક હોર્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તાજેતરમાં, આ પદ્ધતિએ અપેક્ષા કરતાં વધુ સારા પરિણામો દર્શાવ્યા છે, પરંતુ હજુ પણ પાવરને 1000 ગણો વધારવો જરૂરી છે. લેસર હાલમાં અપગ્રેડમાંથી પસાર થઈ રહ્યું છે, અને 2018 સુધીમાં વૈજ્ઞાનિકોને આશા છે કે તેઓ જેટલી ઉર્જા ખર્ચે છે તેટલી જ રકમ પ્રાપ્ત કરશે. જો સફળ થાય, તો એક મોટું સંસ્કરણ બનાવવામાં આવશે.

રશિયન ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ ઇન્સ્ટિટ્યુટે "ઓપન ટ્રેપ" પદ્ધતિનો સતત પ્રયોગ કર્યો, જેને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે 90 ના દાયકામાં છોડી દીધું. પરિણામે, સૂચકાંકો પ્રાપ્ત થયા હતા જે આ પદ્ધતિ માટે અશક્ય માનવામાં આવતા હતા. BINP વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે તેમનું ઇન્સ્ટોલેશન હવે જર્મન વેન્ડેલસ્ટીન 7-X (Q=0.1) ના સ્તરે છે, પરંતુ સસ્તું છે. હવે તેઓ 3 બિલિયન રુબેલ્સ માટે નવી ઇન્સ્ટોલેશન બનાવી રહ્યા છે

કુર્ચાટોવ સંસ્થાના વડા સતત રશિયામાં નાના થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર - ઇગ્નીટર બનાવવાની યોજનાઓની યાદ અપાવે છે. યોજના મુજબ, તે નાનું હોવા છતાં, ITER જેટલું અસરકારક હોવું જોઈએ. તેનું બાંધકામ 3 વર્ષ પહેલા શરૂ થઈ જવું જોઈએ, પરંતુ મોટા વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ્સ માટે આ સ્થિતિ લાક્ષણિક છે.

2016 ની શરૂઆતમાં, ચાઇનીઝ ટોકામેક EAST 50 મિલિયન ડિગ્રી તાપમાન સુધી પહોંચવામાં અને તેને 102 સેકન્ડ સુધી જાળવી રાખવામાં સફળ રહ્યું. વિશાળ રિએક્ટર અને લેસરોનું બાંધકામ શરૂ થયું તે પહેલાં, થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન વિશેના તમામ સમાચાર આના જેવા હતા. કોઈ એવું વિચારી શકે છે કે આ માત્ર વૈજ્ઞાનિકો વચ્ચેની હરીફાઈ છે કે કોણ વધુને વધુ ઊંચા તાપમાનને વધુ સમય સુધી પકડી શકે છે. પ્લાઝ્માનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે અને તે જેટલું લાંબું જાળવી શકાય છે, આપણે ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાની શરૂઆતની નજીક જઈએ છીએ. વિશ્વમાં આવા ડઝનેક સ્થાપનો છે, ઘણા વધુ () () બનાવવામાં આવી રહ્યા છે, તેથી EAST રેકોર્ડ ટૂંક સમયમાં તૂટી જશે. સારમાં, આ નાના રિએક્ટર ITER ને મોકલતા પહેલા માત્ર સાધનોનું પરીક્ષણ કરે છે.

લોકહીડ માર્ટિને 2015 માં ફ્યુઝન એનર્જી બ્રેકથ્રુની જાહેરાત કરી હતી જે તેમને 10 વર્ષની અંદર એક નાનું અને મોબાઈલ ફ્યુઝન રિએક્ટર બનાવવાની મંજૂરી આપશે. 2040 સુધી ખૂબ મોટા અને બિલકુલ પણ મોબાઈલ કોમર્શિયલ રિએક્ટરની અપેક્ષા ન હતી તે જોતાં, કોર્પોરેશનની જાહેરાત શંકાસ્પદ હતી. પરંતુ કંપની પાસે ઘણાં સંસાધનો છે, તેથી કોણ જાણે છે. 2020 માં પ્રોટોટાઇપની અપેક્ષા છે.

લોકપ્રિય સિલિકોન વેલી સ્ટાર્ટઅપ હેલિયન એનર્જી પાસે થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન હાંસલ કરવા માટે તેની પોતાની અનન્ય યોજના છે. કંપનીએ $10 મિલિયનથી વધુ એકત્ર કર્યા છે અને 2019 સુધીમાં પ્રોટોટાઇપ બનાવવાની અપેક્ષા રાખે છે.

લો-પ્રોફાઇલ સ્ટાર્ટઅપ ટ્રાઇ આલ્ફા એનર્જીએ તાજેતરમાં તેની ફ્યુઝન પદ્ધતિને પ્રોત્સાહન આપવા માટે પ્રભાવશાળી પરિણામો હાંસલ કર્યા છે (સિદ્ધાંતકારોએ ફ્યુઝન હાંસલ કરવા માટે >100 સૈદ્ધાંતિક રીતો વિકસાવી છે, ટોકમાક એ સૌથી સરળ અને સૌથી લોકપ્રિય છે). કંપનીએ રોકાણકારોના ભંડોળમાં પણ $100 મિલિયનથી વધુ એકત્ર કર્યું.

કેનેડિયન સ્ટાર્ટઅપ જનરલ ફ્યુઝનનો રિએક્ટર પ્રોજેક્ટ અન્ય કરતા પણ વધુ અલગ છે, પરંતુ વિકાસકર્તાઓને તેમાં વિશ્વાસ છે અને 2020 સુધીમાં રિએક્ટર બનાવવા માટે 10 વર્ષમાં $100 મિલિયન કરતાં વધુ એકત્ર કર્યા છે.

યુકે સ્ટાર્ટઅપ ફર્સ્ટ લાઇટ પાસે સૌથી વધુ સુલભ વેબસાઇટ છે, જેની રચના 2014માં કરવામાં આવી હતી અને તેણે ઓછા ખર્ચે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન હાંસલ કરવા માટે નવીનતમ વૈજ્ઞાનિક ડેટાનો ઉપયોગ કરવાની યોજનાની જાહેરાત કરી હતી.

MIT ના વૈજ્ઞાનિકોએ કોમ્પેક્ટ ફ્યુઝન રિએક્ટરનું વર્ણન કરતો પેપર લખ્યો. તેઓ નવી તકનીકો પર આધાર રાખે છે જે વિશાળ ટોકમાક્સનું બાંધકામ શરૂ થયા પછી દેખાય છે અને 10 વર્ષમાં પ્રોજેક્ટ પૂર્ણ કરવાનું વચન આપે છે. બાંધકામ શરૂ કરવા માટે તેમને લીલીઝંડી આપવામાં આવશે કે કેમ તે હજુ સુધી જાણી શકાયું નથી. જો મંજૂર કરવામાં આવે તો પણ, મેગેઝિનમાંનો લેખ એ સ્ટાર્ટઅપ કરતાં પણ પહેલાનો તબક્કો છે

ક્રાઉડફંડિંગ માટે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન કદાચ સૌથી ઓછો યોગ્ય ઉદ્યોગ છે. પરંતુ તેની મદદ અને નાસાના ભંડોળથી જ લોરેન્સવિલે પ્લાઝમા ફિઝિક્સ કંપની તેના રિએક્ટરનો પ્રોટોટાઈપ બનાવવા જઈ રહી છે. બધા ચાલુ પ્રોજેક્ટ્સમાં, આ એક કૌભાંડ જેવું લાગે છે, પરંતુ કોણ જાણે છે, કદાચ તેઓ આ ભવ્ય કાર્યમાં કંઈક ઉપયોગી લાવશે.

ITER એ સંપૂર્ણ સુવિધાયુક્ત ડેમો ઇન્સ્ટોલેશનના નિર્માણ માટે માત્ર એક પ્રોટોટાઇપ હશે - પ્રથમ વ્યાપારી ફ્યુઝન રિએક્ટર. તેનું લોન્ચિંગ હવે 2044 માટે સુનિશ્ચિત થયેલ છે અને આ હજુ પણ આશાવાદી આગાહી છે.

પરંતુ આગળના તબક્કા માટે યોજનાઓ છે. હાઇબ્રિડ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર પરમાણુ સડો (જેમ કે પરંપરાગત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ) અને ફ્યુઝન બંનેમાંથી ઊર્જા મેળવશે. આ ગોઠવણીમાં, ઊર્જા 10 ગણી વધુ હોઈ શકે છે, પરંતુ સલામતી ઓછી છે. ચીન 2030 સુધીમાં પ્રોટોટાઇપ બનાવવાની આશા રાખે છે, પરંતુ નિષ્ણાતો કહે છે કે તે આંતરિક કમ્બશન એન્જિનની શોધ પહેલા હાઇબ્રિડ કાર બનાવવાનો પ્રયાસ કરવા જેવું હશે.

બોટમ લાઇન

ટૅગ્સ: ટૅગ્સ ઉમેરો

ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ.

હાલમાં, વૈજ્ઞાનિકો થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ બનાવવા પર કામ કરી રહ્યા છે, જેનો ફાયદો માનવતાને અમર્યાદિત સમય માટે વીજળી પ્રદાન કરવાનો છે. થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના આધારે કાર્ય કરે છે - હિલિયમની રચના અને ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના સંશ્લેષણની પ્રતિક્રિયા. થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા વાયુયુક્ત અથવા પ્રવાહી કિરણોત્સર્ગી કચરો ઉત્પન્ન કરતી નથી અને પ્લુટોનિયમ ઉત્પન્ન કરતી નથી, જેનો ઉપયોગ પરમાણુ શસ્ત્રો બનાવવા માટે થાય છે. જો આપણે એ પણ ધ્યાનમાં લઈએ કે થર્મોન્યુક્લિયર સ્ટેશનો માટેનું બળતણ ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ ડ્યુટેરિયમ હશે, જે સાદા પાણીમાંથી મેળવવામાં આવે છે - અડધા લિટર પાણીમાં ગેસોલિનના બેરલને બાળીને મેળવેલી ફ્યુઝન ઊર્જા સમકક્ષ હોય છે - તો પછી તેના ફાયદા થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત પાવર પ્લાન્ટ્સ સ્પષ્ટ બને છે.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, જ્યારે પ્રકાશ અણુઓ ભેગા થાય છે અને ભારેમાં પરિવર્તિત થાય છે ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ હાંસલ કરવા માટે, ગેસને 100 મિલિયન ડિગ્રીથી વધુ તાપમાને ગરમ કરવું જરૂરી છે - જે સૂર્યના કેન્દ્રના તાપમાન કરતાં ઘણું વધારે છે.

આ તાપમાને ગેસ પ્લાઝમામાં ફેરવાય છે. તે જ સમયે, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના અણુઓ મર્જ થાય છે, હિલીયમ અણુઓ અને ન્યુટ્રોનમાં ફેરવાય છે અને મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ સિદ્ધાંત પર કામ કરતું વ્યાપારી પાવર પ્લાન્ટ ગાઢ સામગ્રી (લિથિયમ) ના સ્તર દ્વારા નિયંત્રિત ન્યુટ્રોનની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરશે.

ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટની સરખામણીમાં, ફ્યુઝન રિએક્ટર ઘણો ઓછો કિરણોત્સર્ગી કચરો છોડશે.

આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ITER

વિશ્વનું પ્રથમ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર, ITER બનાવવા માટેના આંતરરાષ્ટ્રીય સંઘના સહભાગીઓએ બ્રસેલ્સમાં એક કરાર પર હસ્તાક્ષર કર્યા જે પ્રોજેક્ટના વ્યવહારિક અમલીકરણની શરૂઆત કરે છે.

યુરોપિયન યુનિયન, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, જાપાન, ચીન, દક્ષિણ કોરિયા અને રશિયાના પ્રતિનિધિઓ 2007 માં પ્રાયોગિક રિએક્ટરનું બાંધકામ શરૂ કરવા અને તેને આઠ વર્ષમાં પૂર્ણ કરવાનો ઇરાદો ધરાવે છે. જો બધું યોજના મુજબ ચાલે છે, તો 2040 સુધીમાં નવા સિદ્ધાંત પર કાર્યરત પ્રદર્શન પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવશે.

હું માનું છું કે પર્યાવરણ માટે જોખમી હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક અને ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટનો યુગ ટૂંક સમયમાં સમાપ્ત થશે, અને નવા પાવર પ્લાન્ટનો સમય આવશે - એક થર્મોન્યુક્લિયર, જેનો પ્રોજેક્ટ પહેલેથી જ અમલમાં છે. પરંતુ, ITER (ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર) પ્રોજેક્ટ લગભગ તૈયાર હોવા છતાં; એ હકીકત હોવા છતાં કે પહેલાથી જ પ્રથમ ઓપરેટિંગ પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં 10 મેગાવોટથી વધુની શક્તિ પ્રાપ્ત થઈ હતી - પ્રથમ પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટનું સ્તર, પ્રથમ થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ વીસ વર્ષ કરતાં પહેલાં કામ કરશે નહીં, કારણ કે તેની કિંમત ખૂબ ઊંચી છે. કામની કિંમત 10 બિલિયન યુરો હોવાનો અંદાજ છે - આ સૌથી મોંઘો આંતરરાષ્ટ્રીય પાવર પ્લાન્ટ પ્રોજેક્ટ છે. રિએક્ટરના નિર્માણનો અડધો ખર્ચ યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા આવરી લેવામાં આવે છે. અન્ય કન્સોર્ટિયમ સહભાગીઓ અંદાજના 10% ફાળવશે.

હવે રિએક્ટરના નિર્માણ માટેની યોજના, જે ત્યારથી સૌથી મોંઘો સંયુક્ત વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ બનશે, તેને કન્સોર્ટિયમના સભ્ય દેશોના સંસદસભ્યો દ્વારા બહાલી આપવી આવશ્યક છે.

રિએક્ટર દક્ષિણ ફ્રેન્ચ પ્રાંત પ્રોવેન્સમાં કેડારાચે શહેરની નજીકમાં બનાવવામાં આવશે, જ્યાં ફ્રેન્ચ પરમાણુ સંશોધન કેન્દ્ર સ્થિત છે.

તે બધું કેવી રીતે શરૂ થયું? નીચેના ત્રણ પરિબળોના સંયોજનના પરિણામે "ઊર્જા પડકાર" ઉભો થયો:

1. માનવતા હવે મોટી માત્રામાં ઊર્જા વાપરે છે.

હાલમાં, વિશ્વનો ઉર્જા વપરાશ લગભગ 15.7 ટેરાવોટ (TW) છે. આ મૂલ્યને વિશ્વની વસ્તી દ્વારા વિભાજિત કરવાથી, અમને વ્યક્તિ દીઠ આશરે 2400 વોટ મળે છે, જેનો સરળતાથી અંદાજ અને કલ્પના કરી શકાય છે. પૃથ્વીના દરેક રહેવાસી (બાળકો સહિત) દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઉર્જા 24 સો-વોટના ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પના રાઉન્ડ-ધ-ક્લોક ઓપરેશનને અનુરૂપ છે. જો કે, સમગ્ર ગ્રહ પર આ ઊર્જાનો વપરાશ ખૂબ જ અસમાન છે, કારણ કે તે ઘણા દેશોમાં ખૂબ મોટો છે અને અન્યમાં નહિવત્ છે. વપરાશ (એક વ્યક્તિની દ્રષ્ટિએ) યુએસએમાં 10.3 કેડબલ્યુ (રેકોર્ડ મૂલ્યોમાંનું એક), રશિયન ફેડરેશનમાં 6.3 કેડબલ્યુ, યુકેમાં 5.1 કેડબલ્યુ, વગેરે સમાન છે, પરંતુ, બીજી બાજુ, તે સમાન છે. બાંગ્લાદેશમાં માત્ર 0.21 kW (યુએસ ઊર્જા વપરાશના માત્ર 2%!).

2. વિશ્વ ઉર્જાનો વપરાશ નાટકીય રીતે વધી રહ્યો છે.

ઇન્ટરનેશનલ એનર્જી એજન્સી (2006) ની આગાહી અનુસાર, 2030 સુધીમાં વૈશ્વિક ઊર્જા વપરાશમાં 50% વધારો થવો જોઈએ. વિકસિત દેશો, અલબત્ત, વધારાની ઊર્જા વિના માત્ર સારું કરી શકે છે, પરંતુ વિકાસશીલ દેશોમાં, જ્યાં 1.5 અબજ લોકો તીવ્ર વીજળીની અછતથી પીડાય છે, ત્યાં લોકોને ગરીબીમાંથી બહાર કાઢવા માટે આ વૃદ્ધિ જરૂરી છે.

3. હાલમાં, વિશ્વની 80% ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી આવે છે (તેલ, કોલસો અને ગેસ), ​​જેનો ઉપયોગ:
a) સંભવતઃ આપત્તિજનક પર્યાવરણીય ફેરફારોનું જોખમ ઊભું કરે છે;
b) અનિવાર્યપણે કોઈ દિવસ સમાપ્ત થવું જોઈએ.

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે હવે આપણે અશ્મિભૂત ઇંધણનો ઉપયોગ કરવાના યુગના અંત માટે તૈયારી કરવી જોઈએ.

હાલમાં, ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સ મોટા પાયે પરમાણુ ન્યુક્લીની વિચ્છેદન પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન પ્રકાશિત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. આવા સ્ટેશનોના નિર્માણ અને વિકાસને દરેક સંભવિત રીતે પ્રોત્સાહિત કરવા જોઈએ, પરંતુ તે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે તેમની કામગીરી માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ સામગ્રીમાંથી એક (સસ્તા યુરેનિયમ)નો અનામત પણ આગામી 50 વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. . પરમાણુ વિભાજન-આધારિત ઊર્જાની શક્યતાઓ વધુ કાર્યક્ષમ ઉર્જા ચક્રના ઉપયોગ દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તૃત થઈ શકે છે (અને થવી જોઈએ). આ દિશામાં ઊર્જા વિકસાવવા માટે, થોરિયમ રિએક્ટર (કહેવાતા થોરિયમ બ્રીડર રિએક્ટર અથવા બ્રીડર રિએક્ટર) બનાવવાની જરૂર છે, જેમાં પ્રતિક્રિયા મૂળ યુરેનિયમ કરતાં વધુ થોરિયમ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના પરિણામે કુલ ઊર્જાનું ઉત્પાદન થાય છે. પદાર્થની આપેલ માત્રામાં 40 ગણો વધારો થાય છે. તે ઝડપી ન્યુટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને પ્લુટોનિયમ બ્રીડર્સ બનાવવાનું પણ આશાસ્પદ લાગે છે, જે યુરેનિયમ રિએક્ટર કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે અને 60 ગણી વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તે બની શકે છે કે આ વિસ્તારોના વિકાસ માટે યુરેનિયમ મેળવવા માટે નવી, બિન-માનક પદ્ધતિઓ વિકસાવવી જરૂરી હશે (ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાના પાણીમાંથી, જે સૌથી વધુ સુલભ લાગે છે).

ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ્સ

આકૃતિ ઉપકરણની યોજનાકીય રેખાકૃતિ (સ્કેલ કરવા માટે નહીં) અને થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટના સંચાલન સિદ્ધાંત દર્શાવે છે. મધ્ય ભાગમાં ટોરોઇડલ (ડોનટ આકારની) ચેમ્બર છે જેનું વોલ્યુમ ~2000 m3 છે, જે ટ્રીટિયમ-ડ્યુટેરિયમ (T-D) પ્લાઝ્માથી ભરેલું છે જે 100 M°C થી વધુ તાપમાને ગરમ થાય છે. ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા (1) દરમિયાન ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોન "ચુંબકીય બોટલ" છોડી દે છે અને લગભગ 1 મીટરની જાડાઈ સાથે આકૃતિમાં બતાવેલ શેલ દાખલ કરે છે.

શેલની અંદર, ન્યુટ્રોન લિથિયમ અણુઓ સાથે અથડાય છે, જેના પરિણામે પ્રતિક્રિયા થાય છે જે ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન કરે છે:

ન્યુટ્રોન + લિથિયમ → હિલીયમ + ટ્રીટિયમ

વધુમાં, સ્પર્ધાત્મક પ્રતિક્રિયાઓ સિસ્ટમમાં થાય છે (ટ્રિટિયમની રચના વિના), તેમજ વધારાના ન્યુટ્રોન્સના પ્રકાશન સાથેની ઘણી પ્રતિક્રિયાઓ, જે પછી ટ્રીટિયમની રચના તરફ દોરી જાય છે (આ કિસ્સામાં, વધારાના ન્યુટ્રોનનું પ્રકાશન થઈ શકે છે. નોંધપાત્ર રીતે ઉન્નત, ઉદાહરણ તરીકે, શેલ અને સીસામાં બેરિલિયમ પરમાણુ દાખલ કરીને). એકંદરે નિષ્કર્ષ એ છે કે આ સુવિધા (ઓછામાં ઓછી સૈદ્ધાંતિક રીતે) ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થઈ શકે છે જે ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન કરશે. આ કિસ્સામાં, ઉત્પાદિત ટ્રીટિયમની માત્રા ફક્ત ઇન્સ્ટોલેશનની જરૂરિયાતોને જ પૂરી કરવી જોઈએ નહીં, પરંતુ તે કંઈક અંશે મોટી પણ હોવી જોઈએ, જે ટ્રીટિયમ સાથે નવા ઇન્સ્ટોલેશનને સપ્લાય કરવાનું શક્ય બનાવશે. તે આ ઓપરેટિંગ ખ્યાલ છે જે નીચે વર્ણવેલ ITER રિએક્ટરમાં પરીક્ષણ અને અમલમાં મૂકવો આવશ્યક છે.

વધુમાં, ન્યુટ્રોન્સે કહેવાતા પાયલોટ પ્લાન્ટ્સમાં શેલને આશરે 400 °C સુધી ગરમ કરવું જોઈએ (જેમાં પ્રમાણમાં "સામાન્ય" બાંધકામ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. ભવિષ્યમાં, 1000°C થી ઉપરના શેલ હીટિંગ તાપમાન સાથે સુધારેલ સ્થાપનો બનાવવાનું આયોજન કરવામાં આવ્યું છે, જે નવીનતમ ઉચ્ચ-શક્તિ સામગ્રી (જેમ કે સિલિકોન કાર્બાઇડ કમ્પોઝીટ) ના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. શેલમાં ઉત્પન્ન થતી ગરમી, પરંપરાગત સ્ટેશનોની જેમ, પ્રાથમિક ઠંડક સર્કિટ દ્વારા શીતક (ઉદાહરણ તરીકે, પાણી અથવા હિલીયમ ધરાવતું) દ્વારા લેવામાં આવે છે અને ગૌણ સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જ્યાં પાણીની વરાળ ઉત્પન્ન થાય છે અને ટર્બાઇન્સને પૂરી પાડવામાં આવે છે.

1985 - સોવિયેત સંઘે ફ્યુઝન રિએક્ટર બનાવવા માટે ચાર અગ્રણી દેશોના અનુભવનો ઉપયોગ કરીને આગામી પેઢીના ટોકામેક પ્લાન્ટની દરખાસ્ત કરી. યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સ ઑફ અમેરિકાએ જાપાન અને યુરોપિયન સમુદાય સાથે મળીને પ્રોજેક્ટના અમલીકરણ માટે પ્રસ્તાવ મૂક્યો.

હાલમાં, ફ્રાન્સમાં, નીચે વર્ણવેલ આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ITER (ઇન્ટરનેશનલ ટોકામેક એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર) પર બાંધકામ ચાલી રહ્યું છે, જે પ્લાઝમાને "સળગાવવા" સક્ષમ પ્રથમ ટોકમાક હશે.

સૌથી અદ્યતન હાલના ટોકમાક સ્થાપનોએ લાંબા સમયથી લગભગ 150 M°C તાપમાન પ્રાપ્ત કર્યું છે, જે ફ્યુઝન સ્ટેશનના સંચાલન માટે જરૂરી મૂલ્યોની નજીક છે, પરંતુ ITER રિએક્ટર લાંબા સમય માટે રચાયેલ પ્રથમ મોટા પાયે પાવર પ્લાન્ટ હોવો જોઈએ. - ટર્મ ઓપરેશન. ભવિષ્યમાં, તેના ઓપરેટિંગ પરિમાણોને નોંધપાત્ર રીતે સુધારવાની જરૂર પડશે, જેના માટે જરૂરી છે, સૌ પ્રથમ, પ્લાઝ્મામાં દબાણ વધારવું, કારણ કે આપેલ તાપમાને ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો દર દબાણના વર્ગના પ્રમાણસર છે. આ કિસ્સામાં મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક સમસ્યા એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે જ્યારે પ્લાઝ્મામાં દબાણ વધે છે, ત્યારે ખૂબ જ જટિલ અને ખતરનાક અસ્થિરતા ઊભી થાય છે, એટલે કે, અસ્થિર ઓપરેટિંગ મોડ્સ.

આપણને આની શા માટે જરૂર છે?

ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેને માત્ર ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં એવા પદાર્થોની જરૂર પડે છે જે પ્રકૃતિમાં બળતણ તરીકે ખૂબ જ સામાન્ય છે. વર્ણવેલ સ્થાપનોમાં ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા પ્રચંડ માત્રામાં ઊર્જાના પ્રકાશન તરફ દોરી શકે છે, જે પરંપરાગત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ (જેમ કે અશ્મિભૂત ઇંધણના દહન) દરમિયાન બહાર પાડવામાં આવતી પ્રમાણભૂત ગરમી કરતાં દસ મિલિયન ગણી વધારે છે. સરખામણી માટે, અમે નિર્દેશ કરીએ છીએ કે 1 ગીગાવોટ (જીડબ્લ્યુ) ની ક્ષમતાવાળા થર્મલ પાવર પ્લાન્ટને પાવર કરવા માટે જરૂરી કોલસાની માત્રા 10,000 ટન પ્રતિ દિવસ (દસ રેલ્વે કાર) છે અને તે જ પાવરનો ફ્યુઝન પ્લાન્ટ લગભગ માત્ર વપરાશ કરશે. દરરોજ 1 કિલોગ્રામ D+T મિશ્રણ.

ડ્યુટેરિયમ એ હાઇડ્રોજનનું સ્થિર આઇસોટોપ છે; સામાન્ય પાણીના દર 3,350 અણુઓમાંથી લગભગ એકમાં, હાઇડ્રોજન પરમાણુમાંથી એક ડ્યુટેરિયમ (બિગ બેંગનો વારસો) દ્વારા બદલવામાં આવે છે. આ હકીકત પાણીમાંથી ડ્યુટેરિયમની જરૂરી માત્રાના એકદમ સસ્તા ઉત્પાદનનું આયોજન કરવાનું સરળ બનાવે છે. ટ્રીટિયમ મેળવવું વધુ મુશ્કેલ છે, જે અસ્થિર છે (અર્ધ-જીવન લગભગ 12 વર્ષ છે, પરિણામે તેની પ્રકૃતિમાં સામગ્રી નજીવી છે), જો કે, ઉપર બતાવ્યા પ્રમાણે, ટ્રીટિયમ ઓપરેશન દરમિયાન થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની અંદર સીધા દેખાશે, લિથિયમ સાથે ન્યુટ્રોનની પ્રતિક્રિયાને કારણે.

આમ, ફ્યુઝન રિએક્ટર માટે પ્રારંભિક બળતણ લિથિયમ અને પાણી છે. લિથિયમ એ સામાન્ય ધાતુ છે જેનો વ્યાપકપણે ઘરગથ્થુ ઉપકરણો (સેલ ફોન બેટરી વગેરે)માં ઉપયોગ થાય છે. ઉપર વર્ણવેલ ઇન્સ્ટોલેશન, બિન-આદર્શ કાર્યક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેતા પણ, 200,000 kWh વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હશે, જે 70 ટન કોલસામાં રહેલી ઊર્જાની સમકક્ષ છે. આ માટે જરૂરી લિથિયમની માત્રા એક કોમ્પ્યુટર બેટરીમાં સમાયેલ છે, અને ડ્યુટેરિયમની માત્રા 45 લિટર પાણીમાં છે. ઉપરોક્ત મૂલ્ય 30 વર્ષથી EU દેશોમાં વર્તમાન વીજળી વપરાશ (વ્યક્તિ દીઠ ગણતરી) ને અનુરૂપ છે. હકીકત એ છે કે લિથિયમની આટલી નજીવી માત્રા આટલી માત્રામાં વીજળીનું ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત કરી શકે છે (CO2 ઉત્સર્જન વિના અને સહેજ વાયુ પ્રદૂષણ વિના) થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના સૌથી ઝડપી અને સૌથી જોરદાર વિકાસ માટે એકદમ ગંભીર દલીલ છે (બધા હોવા છતાં. મુશ્કેલીઓ અને સમસ્યાઓ) અને આવા સંશોધનની સફળતામાં સો ટકા વિશ્વાસ વિના પણ.

ડ્યુટેરિયમ લાખો વર્ષો સુધી ચાલવું જોઈએ, અને સરળતાથી ખનન કરાયેલ લિથિયમનો ભંડાર સેંકડો વર્ષોની જરૂરિયાતો પૂરી પાડવા માટે પૂરતો છે. જો ખડકોમાંનું લિથિયમ સમાપ્ત થઈ જાય તો પણ, આપણે તેને પાણીમાંથી કાઢી શકીએ છીએ, જ્યાં તે ખાણકામને આર્થિક રીતે સધ્ધર બનાવવા માટે પૂરતી ઊંચી સાંદ્રતામાં (યુરેનિયમ કરતાં 100 ગણું વધારે) જોવા મળે છે.

એક પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર (આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર પ્રાયોગિક રિએક્ટર) ફ્રાન્સના કેડારાચે શહેરની નજીક બનાવવામાં આવી રહ્યું છે. ITER પ્રોજેક્ટનો મુખ્ય ધ્યેય ઔદ્યોગિક ધોરણે નિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાનો અમલ કરવાનો છે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઇંધણના એકમ વજન દીઠ, કાર્બનિક બળતણના સમાન જથ્થાને બાળવા કરતાં લગભગ 10 મિલિયન ગણી વધુ ઊર્જા પ્રાપ્ત થાય છે, અને હાલમાં કાર્યરત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ્સના રિએક્ટરમાં યુરેનિયમ ન્યુક્લીને વિભાજિત કરતી વખતે લગભગ સો ગણી વધુ ઊર્જા પ્રાપ્ત થાય છે. જો વૈજ્ઞાનિકો અને ડિઝાઇનરોની ગણતરીઓ સાચી પડે, તો આ માનવતાને ઊર્જાનો અખૂટ સ્ત્રોત આપશે.

તેથી, સંખ્યાબંધ દેશો (રશિયા, ભારત, ચીન, કોરિયા, કઝાકિસ્તાન, યુએસએ, કેનેડા, જાપાન, યુરોપિયન યુનિયન દેશો) આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિસર્ચ રિએક્ટર બનાવવા માટે દળોમાં જોડાયા - નવા પાવર પ્લાન્ટનો પ્રોટોટાઇપ.

ITER એ એક એવી સુવિધા છે જે હાઇડ્રોજન અને ટ્રીટિયમ પરમાણુ (હાઇડ્રોજનનો આઇસોટોપ) ના સંશ્લેષણ માટે પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે, પરિણામે એક નવા અણુ - એક હિલીયમ અણુની રચના થાય છે. આ પ્રક્રિયા ઊર્જાના વિશાળ વિસ્ફોટ સાથે છે: પ્લાઝ્માનું તાપમાન જેમાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા થાય છે તે લગભગ 150 મિલિયન ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે (સરખામણી માટે, સૂર્યના કોરનું તાપમાન 40 મિલિયન ડિગ્રી છે). આ કિસ્સામાં, આઇસોટોપ્સ બળી જાય છે, વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ કિરણોત્સર્ગી કચરો છોડતો નથી.
આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટમાં ભાગીદારીની યોજના રિએક્ટરના ઘટકોના પુરવઠા અને તેના બાંધકામ માટે ધિરાણ પ્રદાન કરે છે. આના બદલામાં, દરેક સહભાગી દેશોને થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવવા માટેની તમામ તકનીકીઓ અને આ રિએક્ટર પરના તમામ પ્રાયોગિક કાર્યના પરિણામોની સંપૂર્ણ ઍક્સેસ પ્રાપ્ત થાય છે, જે સીરીયલ પાવર થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરની ડિઝાઇન માટેના આધાર તરીકે કામ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના સિદ્ધાંત પર આધારિત રિએક્ટરમાં કોઈ કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ નથી અને તે પર્યાવરણ માટે સંપૂર્ણપણે સલામત છે. તે વિશ્વમાં લગભગ ગમે ત્યાં સ્થિત હોઈ શકે છે, અને તેના માટેનું બળતણ સામાન્ય પાણી છે. ITER નું બાંધકામ લગભગ દસ વર્ષ ચાલવાની અપેક્ષા છે, ત્યારબાદ રિએક્ટર 20 વર્ષ સુધી ઉપયોગમાં લેવાની અપેક્ષા છે.

આગામી વર્ષોમાં ITER થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરના નિર્માણ માટેની આંતરરાષ્ટ્રીય સંસ્થાની કાઉન્સિલમાં રશિયાના હિતોનું પ્રતિનિધિત્વ રશિયન એકેડેમી ઓફ સાયન્સના અનુરૂપ સભ્ય મિખાઇલ કોવલચુક, કુર્ચટોવ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના ડિરેક્ટર, રશિયન એકેડેમી ઓફ ક્રિસ્ટલોગ્રાફી સંસ્થાના નિયામક દ્વારા કરવામાં આવશે. વિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી અને શિક્ષણ પર પ્રેસિડેન્શિયલ કાઉન્સિલના વિજ્ઞાન અને વૈજ્ઞાનિક સચિવ. કોવલચુક આ પદ પર અસ્થાયી રૂપે શિક્ષણવિદ્ એવજેની વેલિખોવનું સ્થાન લેશે, જેઓ આગામી બે વર્ષ માટે ITER ઇન્ટરનેશનલ કાઉન્સિલના અધ્યક્ષ તરીકે ચૂંટાયા હતા અને તેમને આ પદને સહભાગી દેશના સત્તાવાર પ્રતિનિધિની ફરજો સાથે જોડવાનો અધિકાર નથી.

બાંધકામની કુલ કિંમત 5 બિલિયન યુરો હોવાનો અંદાજ છે, અને રિએક્ટરના ટ્રાયલ ઓપરેશન માટે સમાન રકમની જરૂર પડશે. ભારત, ચીન, કોરિયા, રશિયા, યુએસએ અને જાપાનના શેરો કુલ મૂલ્યના આશરે 10 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે, 45 ટકા યુરોપિયન યુનિયનના દેશોમાંથી આવે છે. જો કે, યુરોપીયન રાજ્યો હજુ સુધી તેમની વચ્ચે ખર્ચની વહેંચણી કેવી રીતે થશે તે અંગે સહમત થયા નથી. આ કારણે, બાંધકામની શરૂઆત એપ્રિલ 2010 સુધી મુલતવી રાખવામાં આવી હતી. નવીનતમ વિલંબ છતાં, વૈજ્ઞાનિકો અને ITER સાથે સંકળાયેલા અધિકારીઓ કહે છે કે તેઓ 2018 સુધીમાં આ પ્રોજેક્ટ પૂર્ણ કરી શકશે.

ITER ની અંદાજિત થર્મોન્યુક્લિયર પાવર 500 મેગાવોટ છે. વ્યક્તિગત ચુંબક ભાગો 200 થી 450 ટન વજન સુધી પહોંચે છે. ITER ને ઠંડુ કરવા માટે, દરરોજ 33 હજાર ઘન મીટર પાણીની જરૂર પડશે.

1998 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે પ્રોજેક્ટમાં તેની સહભાગિતાને ભંડોળ આપવાનું બંધ કર્યું. કેલિફોર્નિયામાં રિપબ્લિકન સત્તા પર આવ્યા અને રોલિંગ બ્લેકઆઉટ શરૂ થયા પછી, બુશ વહીવટીતંત્રે ઊર્જામાં રોકાણ વધારવાની જાહેરાત કરી. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટમાં ભાગ લેવાનો ઇરાદો ધરાવતો ન હતો અને તે તેના પોતાના થર્મોન્યુક્લિયર પ્રોજેક્ટમાં વ્યસ્ત હતો. 2002 ની શરૂઆતમાં, પ્રમુખ બુશના ટેક્નોલોજી સલાહકાર જ્હોન માર્બર્ગર III એ કહ્યું કે યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સે તેનો વિચાર બદલી નાખ્યો છે અને પ્રોજેક્ટ પર પાછા ફરવાનો ઈરાદો છે.

સહભાગીઓની સંખ્યાના સંદર્ભમાં, આ પ્રોજેક્ટ અન્ય મોટા આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ - ઇન્ટરનેશનલ સ્પેસ સ્ટેશન સાથે તુલનાત્મક છે. ITER ની કિંમત, જે અગાઉ 8 બિલિયન ડોલર સુધી પહોંચી હતી, તે પછી તે 4 બિલિયન કરતાં ઓછી હતી. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની ભાગીદારીમાંથી ખસી જવાના પરિણામે, રિએક્ટર પાવરને 1.5 ગીગાવોટથી ઘટાડીને 500 મેગાવોટ કરવાનો નિર્ણય લેવામાં આવ્યો હતો. તે મુજબ પ્રોજેક્ટની કિંમતમાં પણ ઘટાડો થયો છે.

જૂન 2002 માં, રશિયન રાજધાનીમાં "આઇટીઆર ડેઝ ઇન મોસ્કો" સિમ્પોઝિયમ યોજવામાં આવ્યું હતું. તેમાં પ્રોજેક્ટને પુનર્જીવિત કરવાની સૈદ્ધાંતિક, વ્યવહારુ અને સંસ્થાકીય સમસ્યાઓની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, જેની સફળતા માનવતાના ભાગ્યને બદલી શકે છે અને તેને એક નવી પ્રકારની ઉર્જા આપી શકે છે, જે કાર્યક્ષમતા અને અર્થતંત્રમાં માત્ર સૂર્યની ઊર્જા સાથે સરખાવી શકાય છે.

જુલાઈ 2010 માં, ITER આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર પ્રોજેક્ટમાં ભાગ લેનારા દેશોના પ્રતિનિધિઓએ ફ્રાન્સના કેડારાચેમાં યોજાયેલી અસાધારણ બેઠકમાં તેના બજેટ અને બાંધકામ શેડ્યૂલને મંજૂરી આપી હતી. .

છેલ્લી અસાધારણ મીટિંગમાં, પ્રોજેક્ટ સહભાગીઓએ પ્લાઝ્મા - 2019 સાથેના પ્રથમ પ્રયોગોની શરૂઆતની તારીખને મંજૂરી આપી. માર્ચ 2027 માટે સંપૂર્ણ પ્રયોગોનું આયોજન કરવામાં આવ્યું છે, જોકે પ્રોજેક્ટ મેનેજમેન્ટે ટેકનિકલ નિષ્ણાતોને પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનો પ્રયાસ કરવા અને 2026માં પ્રયોગો શરૂ કરવા જણાવ્યું હતું. મીટિંગના સહભાગીઓએ રિએક્ટરના નિર્માણના ખર્ચ અંગે પણ નિર્ણય લીધો હતો, પરંતુ ઇન્સ્ટોલેશન બનાવવા માટે કેટલી રકમ ખર્ચવાની યોજના છે તે જાહેર કરવામાં આવ્યું ન હતું. સાયન્સનાઉ પોર્ટલના સંપાદક દ્વારા અનામી સ્ત્રોતમાંથી પ્રાપ્ત માહિતી અનુસાર, પ્રયોગો શરૂ થાય ત્યાં સુધીમાં, ITER પ્રોજેક્ટની કિંમત 16 બિલિયન યુરો સુધી પહોંચી શકે છે.

કેડારાચેની મીટિંગમાં નવા પ્રોજેક્ટ ડિરેક્ટર, જાપાની ભૌતિકશાસ્ત્રી ઓસામુ મોટોજીમા માટે પ્રથમ સત્તાવાર કાર્યકારી દિવસ પણ હતો. તેમના પહેલાં, 2005 થી આ પ્રોજેક્ટનું નેતૃત્વ જાપાનીઝ કાનમે ઇકેડા દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેઓ બજેટ અને બાંધકામની સમયમર્યાદા મંજૂર થયા પછી તરત જ તેમનું પદ છોડવાની ઇચ્છા ધરાવતા હતા.

ITER ફ્યુઝન રિએક્ટર એ યુરોપિયન યુનિયન, સ્વિટ્ઝર્લેન્ડ, જાપાન, યુએસએ, રશિયા, દક્ષિણ કોરિયા, ચીન અને ભારતનો સંયુક્ત પ્રોજેક્ટ છે. ITER બનાવવાનો વિચાર છેલ્લી સદીના 80 ના દાયકાથી વિચારણા હેઠળ છે, જો કે, નાણાકીય અને તકનીકી મુશ્કેલીઓને કારણે, પ્રોજેક્ટની કિંમત સતત વધી રહી છે, અને બાંધકામની શરૂઆતની તારીખ સતત મોકૂફ રાખવામાં આવી રહી છે. 2009 માં, નિષ્ણાતોએ અપેક્ષા રાખી હતી કે રિએક્ટર બનાવવાનું કામ 2010 માં શરૂ થશે. બાદમાં, આ તારીખ ખસેડવામાં આવી હતી, અને પહેલા 2018 અને પછી 2019 ને રિએક્ટરના પ્રક્ષેપણ સમય તરીકે નામ આપવામાં આવ્યું હતું.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ ભારે ન્યુક્લિયસ બનાવવા માટે પ્રકાશ આઇસોટોપ્સના ન્યુક્લીના ફ્યુઝનની પ્રતિક્રિયાઓ છે, જે ઊર્જાના વિશાળ પ્રકાશન સાથે હોય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ફ્યુઝન રિએક્ટર ઓછા ખર્ચે ઘણી ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે, પરંતુ આ ક્ષણે વૈજ્ઞાનિકો ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા અને જાળવવા માટે વધુ ઊર્જા અને નાણાં ખર્ચે છે.

ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની સસ્તી અને પર્યાવરણને અનુકૂળ રીત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન છે. અબજો વર્ષોથી સૂર્ય પર અનિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન થઈ રહ્યું છે - હેવી હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ ડ્યુટેરિયમમાંથી હિલીયમ બને છે. આ ઉર્જાનો પ્રચંડ જથ્થો મુક્ત કરે છે. જો કે, પૃથ્વી પરના લોકો હજુ સુધી આવી પ્રતિક્રિયાઓને નિયંત્રિત કરવાનું શીખ્યા નથી.

ITER રિએક્ટર હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનો ઇંધણ તરીકે ઉપયોગ કરશે. થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, જ્યારે પ્રકાશ પરમાણુ ભારે અણુઓમાં ભેગા થાય છે ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ હાંસલ કરવા માટે, ગેસને 100 મિલિયન ડિગ્રીથી વધુ તાપમાને ગરમ કરવું આવશ્યક છે - જે સૂર્યના કેન્દ્રમાં તાપમાન કરતાં ઘણું વધારે છે. આ તાપમાને ગેસ પ્લાઝમામાં ફેરવાય છે. તે જ સમયે, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના અણુઓ મર્જ થાય છે, મોટી સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન છોડવા સાથે હિલીયમ પરમાણુમાં ફેરવાય છે. આ સિદ્ધાંત પર કાર્યરત પાવર પ્લાન્ટ ગાઢ સામગ્રી (લિથિયમ) ના સ્તર દ્વારા ધીમી પડેલી ન્યુટ્રોનની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની રચનામાં આટલો લાંબો સમય કેમ લાગ્યો?

આવા મહત્વપૂર્ણ અને મૂલ્યવાન સ્થાપનો, જેના ફાયદા વિશે લગભગ અડધી સદીથી ચર્ચા કરવામાં આવી છે, હજી સુધી કેમ બનાવવામાં આવી નથી? ત્યાં ત્રણ મુખ્ય કારણો છે (નીચે ચર્ચા કરવામાં આવી છે), જેમાંથી પ્રથમને બાહ્ય અથવા સામાજિક કહી શકાય, અને અન્ય બે - આંતરિક, એટલે કે, થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના વિકાસના નિયમો અને શરતો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

1. લાંબા સમયથી, એવું માનવામાં આવતું હતું કે થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન ઊર્જાના વ્યવહારિક ઉપયોગની સમસ્યાને તાત્કાલિક નિર્ણયો અને ક્રિયાઓની જરૂર નથી, કારણ કે છેલ્લી સદીના 80 ના દાયકામાં, અશ્મિભૂત ઇંધણના સ્ત્રોતો અખૂટ લાગતા હતા, અને પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ અને આબોહવા પરિવર્તનને કારણે જનતાની ચિંતા નથી. 1976માં, યુ.એસ. ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જીની ફ્યુઝન એનર્જી એડવાઇઝરી કમિટીએ વિવિધ સંશોધન ભંડોળ વિકલ્પો હેઠળ R&D અને પ્રદર્શન ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ માટે સમયમર્યાદાનો અંદાજ કાઢવાનો પ્રયાસ કર્યો. તે જ સમયે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આ દિશામાં સંશોધન માટે વાર્ષિક ભંડોળનું પ્રમાણ સંપૂર્ણપણે અપૂરતું છે, અને જો વિનિયોગનું હાલનું સ્તર જાળવવામાં આવશે, તો થર્મોન્યુક્લિયર સ્થાપનોનું નિર્માણ ક્યારેય સફળ થશે નહીં, કારણ કે ફાળવેલ ભંડોળ અનુરૂપ નથી. ન્યૂનતમ, જટિલ સ્તર સુધી પણ.

2. આ ક્ષેત્રમાં સંશોધનના વિકાસમાં એક વધુ ગંભીર અવરોધ એ છે કે ચર્ચા હેઠળના પ્રકારનું થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશન નાના પાયે બનાવી અને દર્શાવી શકાતું નથી. નીચે પ્રસ્તુત સ્પષ્ટતાઓ પરથી, તે સ્પષ્ટ થઈ જશે કે થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન માટે માત્ર પ્લાઝ્માની ચુંબકીય કેદની જ નહીં, પણ તેની પૂરતી ગરમી પણ જરૂરી છે. ખર્ચ અને પ્રાપ્ત ઊર્જાનો ગુણોત્તર ઓછામાં ઓછા ઇન્સ્ટોલેશનના રેખીય પરિમાણોના ચોરસના પ્રમાણમાં વધે છે, જેના પરિણામે થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી ક્ષમતાઓ અને ફાયદાઓ માત્ર એકદમ મોટા સ્ટેશનો પર જ પરીક્ષણ અને દર્શાવી શકાય છે, જેમ કે ઉલ્લેખિત ITER રિએક્ટર તરીકે. જ્યાં સુધી સફળતામાં પૂરતો વિશ્વાસ ન હોય ત્યાં સુધી સમાજ આવા મોટા પ્રોજેક્ટને નાણાં આપવા તૈયાર ન હતો.

3. થર્મોન્યુક્લિયર એનર્જીનો વિકાસ ખૂબ જ જટિલ રહ્યો છે, જો કે (જેઈટી અને આઈટીઆર સ્થાપનોના નિર્માણ માટે કેન્દ્રો પસંદ કરવામાં અપૂરતા ભંડોળ અને મુશ્કેલીઓ હોવા છતાં), તાજેતરના વર્ષોમાં સ્પષ્ટ પ્રગતિ જોવા મળી છે, જો કે હજુ સુધી ઓપરેટિંગ સ્ટેશન બનાવવામાં આવ્યું નથી.

આધુનિક વિશ્વ ખૂબ જ ગંભીર ઉર્જા પડકારનો સામનો કરી રહ્યું છે, જેને વધુ ચોક્કસ રીતે "અનિશ્ચિત ઊર્જા કટોકટી" કહી શકાય. સમસ્યા એ હકીકત સાથે સંકળાયેલી છે કે આ સદીના ઉત્તરાર્ધમાં અશ્મિભૂત ઇંધણનો ભંડાર સમાપ્ત થઈ શકે છે. તદુપરાંત, અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી ગ્રહની આબોહવામાં મોટા ફેરફારોને રોકવા માટે વાતાવરણમાં છોડવામાં આવતા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (ઉપર દર્શાવેલ CCS પ્રોગ્રામ)ને કોઈક રીતે અલગ કરવાની અને "સ્ટોર" કરવાની જરૂર પડી શકે છે.

હાલમાં, માનવતા દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી લગભગ તમામ ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળીને બનાવવામાં આવે છે, અને સમસ્યાનો ઉકેલ સૌર ઊર્જા અથવા પરમાણુ ઊર્જા (ફાસ્ટ બ્રીડર રિએક્ટરની રચના વગેરે) ના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. વિકાસશીલ દેશોની વધતી જતી વસ્તી અને તેમના જીવનધોરણમાં સુધારો કરવાની અને ઉત્પાદિત ઊર્જાની માત્રામાં વધારો કરવાની જરૂરિયાતને કારણે વૈશ્વિક સમસ્યાનું નિરાકરણ ફક્ત આ અભિગમોના આધારે થઈ શકતું નથી, જોકે, અલબત્ત, ઊર્જા ઉત્પાદનની વૈકલ્પિક પદ્ધતિઓ વિકસાવવાના કોઈપણ પ્રયાસો પ્રોત્સાહન આપવું જોઈએ.

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, અમારી પાસે વર્તણૂકીય વ્યૂહરચનાઓની નાની પસંદગી છે અને સફળતાની ગેરંટી ન હોવા છતાં, થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાનો વિકાસ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે. ફાઇનાન્સિયલ ટાઇમ્સ અખબારે (25 જાન્યુઆરી, 2004ની તારીખે) આ વિશે લખ્યું:

ચાલો આશા રાખીએ કે થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના વિકાસના માર્ગ પર કોઈ મોટા અને અણધાર્યા આશ્ચર્ય થશે નહીં. આ કિસ્સામાં, લગભગ 30 વર્ષમાં અમે પ્રથમ વખત તેમાંથી ઊર્જા નેટવર્કને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સપ્લાય કરી શકીશું, અને માત્ર 10 વર્ષમાં પ્રથમ વ્યાપારી થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ કામ કરવાનું શરૂ કરશે. શક્ય છે કે આ સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, પરમાણુ ફ્યુઝન ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બદલવાનું શરૂ કરશે અને ધીમે ધીમે વૈશ્વિક સ્તરે માનવતાને ઊર્જા પ્રદાન કરવામાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવવાનું શરૂ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઉર્જા (સમગ્ર માનવતા માટે અસરકારક અને મોટા પાયે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે) બનાવવાનું કાર્ય સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ થશે તેની કોઈ ચોક્કસ ગેરંટી નથી, પરંતુ આ દિશામાં સફળતાની સંભાવના ઘણી વધારે છે. થર્મોન્યુક્લિયર સ્ટેશનોની પ્રચંડ સંભાવનાને ધ્યાનમાં રાખીને, તેમના ઝડપી (અને તે પણ ઝડપી) વિકાસ માટેના પ્રોજેક્ટ્સ માટેના તમામ ખર્ચને ન્યાયી ગણી શકાય, ખાસ કરીને કારણ કે આ રોકાણો ભયંકર વૈશ્વિક ઊર્જા બજાર (દર વર્ષે $4 ટ્રિલિયન)ની પૃષ્ઠભૂમિ સામે ખૂબ જ સાધારણ લાગે છે. માનવતાની ઉર્જા જરૂરિયાતો પૂરી કરવી એ ખૂબ જ ગંભીર સમસ્યા છે. જેમ જેમ અશ્મિભૂત ઇંધણ ઓછું ઉપલબ્ધ થાય છે (અને તેનો ઉપયોગ અનિચ્છનીય બને છે), પરિસ્થિતિ બદલાઈ રહી છે, અને આપણે ફ્યુઝન ઉર્જાનો વિકાસ ન કરવાનું પોસાય તેમ નથી.

પ્રશ્ન માટે "થર્મોન્યુક્લિયર ઉર્જા ક્યારે દેખાશે?" લેવ આર્ટસિમોવિચ (આ ક્ષેત્રમાં એક માન્યતા પ્રાપ્ત પ્રણેતા અને સંશોધનના નેતા)એ એકવાર પ્રતિભાવ આપ્યો કે "જ્યારે તે માનવતા માટે ખરેખર જરૂરી બનશે ત્યારે તે બનાવવામાં આવશે"

ITER એ પ્રથમ ફ્યુઝન રિએક્ટર હશે જે તેના વપરાશ કરતા વધુ ઉર્જાનું ઉત્પાદન કરશે. વૈજ્ઞાનિકો આ લાક્ષણિકતાને એક સરળ ગુણાંકનો ઉપયોગ કરીને માપે છે જેને તેઓ "Q" કહે છે. જો ITER તેના તમામ વૈજ્ઞાનિક લક્ષ્યો હાંસલ કરે છે, તો તે તેના વપરાશ કરતા 10 ગણી વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરશે. ઇંગ્લેન્ડમાં બનેલું છેલ્લું ઉપકરણ, જોઇન્ટ યુરોપિયન ટોરસ, એક નાનું પ્રોટોટાઇપ ફ્યુઝન રિએક્ટર છે, જેણે તેના વૈજ્ઞાનિક સંશોધનના અંતિમ તબક્કામાં, લગભગ 1 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કર્યું હતું. આનો અર્થ એ થયો કે તેણે જેટલી ઉર્જાનો વપરાશ કર્યો હતો તેટલી જ માત્રામાં ઉત્પાદન કર્યું હતું. . ITER ફ્યુઝનમાંથી ઉર્જા નિર્માણનું પ્રદર્શન કરીને અને 10 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરીને આનાથી આગળ વધશે. અંદાજે 50 મેગાવોટના ઉર્જા વપરાશમાંથી 500 મેગાવોટ ઉત્પન્ન કરવાનો વિચાર છે. આમ, ITER ના વૈજ્ઞાનિક ધ્યેયો પૈકી એક એ સાબિત કરવાનું છે કે 10 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

અન્ય વૈજ્ઞાનિક ધ્યેય એ છે કે ITER નો "બર્ન" સમય ઘણો લાંબો હશે - એક કલાક સુધી વિસ્તૃત અવધિની પલ્સ. ITER એક સંશોધન પ્રાયોગિક રિએક્ટર છે જે સતત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકતું નથી. જ્યારે ITER કાર્ય કરવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે તે એક કલાક માટે ચાલુ રહેશે, ત્યારબાદ તેને બંધ કરવાની જરૂર પડશે. આ અગત્યનું છે કારણ કે અત્યાર સુધી આપણે બનાવેલા વિશિષ્ટ ઉપકરણો ઘણી સેકન્ડ અથવા તો સેકન્ડના દસમા ભાગનો સમય બર્ન કરવામાં સક્ષમ છે - આ મહત્તમ છે. "સંયુક્ત યુરોપિયન ટોરસ" એ 20 સેકન્ડની પલ્સ લંબાઈ સાથે લગભગ બે સેકન્ડના બર્ન ટાઈમ સાથે 1 નું તેનું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કર્યું. પરંતુ જે પ્રક્રિયા થોડીક સેકંડ ચાલે છે તે ખરેખર કાયમી નથી. કારના એન્જિનને શરૂ કરવા સાથે સામ્યતા દ્વારા: થોડા સમય માટે એન્જિન ચાલુ કરવું અને પછી તેને બંધ કરવું એ હજુ સુધી કારની વાસ્તવિક કામગીરી નથી. જ્યારે તમે તમારી કારને અડધો કલાક ચલાવશો ત્યારે જ તે સતત ઓપરેટિંગ મોડ પર પહોંચશે અને દર્શાવશે કે આવી કાર ખરેખર ચલાવી શકાય છે.

એટલે કે, તકનીકી અને વૈજ્ઞાનિક દૃષ્ટિકોણથી, ITER 10 નું Q મૂલ્ય અને બર્ન ટાઇમમાં વધારો કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રોગ્રામ ખરેખર આંતરરાષ્ટ્રીય અને વ્યાપક પ્રકૃતિનો છે. લોકો પહેલેથી જ ITER ની સફળતાની ગણતરી કરી રહ્યા છે અને આગળના પગલા વિશે વિચારી રહ્યા છે - DEMO નામના ઔદ્યોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરનો પ્રોટોટાઇપ બનાવવો. તેને બનાવવા માટે, ITER ને કામ કરવાની જરૂર છે. આપણે આપણા વૈજ્ઞાનિક લક્ષ્યો હાંસલ કરવા જોઈએ કારણ કે આનો અર્થ એ થશે કે આપણે જે વિચારો રજૂ કરીએ છીએ તે સંપૂર્ણ રીતે શક્ય છે. જો કે, હું સંમત છું કે તમારે હંમેશા આગળ શું આવે છે તે વિશે વિચારવું જોઈએ. વધુમાં, જેમ જેમ ITER 25-30 વર્ષ સુધી કાર્ય કરે છે, તેમ તેમ આપણું જ્ઞાન ધીમે ધીમે ઊંડું અને વિસ્તરતું જશે અને અમે અમારા આગલા પગલાની વધુ સચોટ રૂપરેખા આપી શકીશું.

ખરેખર, ITER એ ટોકમાક હોવું જોઈએ કે કેમ તે અંગે કોઈ ચર્ચા નથી. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો પ્રશ્ન તદ્દન અલગ રીતે કરે છે: શું ITER અસ્તિત્વમાં હોવું જોઈએ? જુદા જુદા દેશોના નિષ્ણાતો, તેમના પોતાના, એટલા મોટા પાયે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રોજેક્ટ્સ વિકસાવતા નથી, દલીલ કરે છે કે આટલા મોટા રિએક્ટરની બિલકુલ જરૂર નથી.

જો કે, તેમનો અભિપ્રાય ભાગ્યે જ અધિકૃત ગણવો જોઈએ. ઘણા દાયકાઓથી ટોરોઇડલ ટ્રેપ્સ સાથે કામ કરતા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ITER ની રચનામાં સામેલ હતા. કરાડાશમાં પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરની ડિઝાઇન ડઝનેક પુરોગામી ટોકમાક્સ પરના પ્રયોગો દરમિયાન પ્રાપ્ત થયેલા તમામ જ્ઞાન પર આધારિત હતી. અને આ પરિણામો સૂચવે છે કે રિએક્ટર ટોકમાક હોવું જોઈએ, અને તે એક મોટું હોવું જોઈએ.

જેઈટી આ ક્ષણે, સૌથી સફળ ટોકમાક જેઈટી ગણી શકાય, જે બ્રિટિશ ટાઉન એબિંગ્ડનમાં EU દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું છે. આજની તારીખમાં બનાવેલ આ સૌથી મોટું ટોકમાક-પ્રકારનું રિએક્ટર છે, પ્લાઝ્મા ટોરસની મોટી ત્રિજ્યા 2.96 મીટર છે. થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાની શક્તિ 10 સેકન્ડ સુધીના રીટેન્શન સમય સાથે 20 મેગાવોટથી વધુ થઈ ગઈ છે. રિએક્ટર પ્લાઝમામાં નાખવામાં આવેલી લગભગ 40% ઊર્જા પરત કરે છે.

તે પ્લાઝ્માનું ભૌતિકશાસ્ત્ર છે જે ઊર્જા સંતુલન નક્કી કરે છે,” ઇગોર સેમેનોવે Infox.ru ને કહ્યું. MIPT ના સહયોગી પ્રોફેસરે એક સરળ ઉદાહરણ સાથે ઉર્જા સંતુલન શું છે તેનું વર્ણન કર્યું: “આપણે બધાએ આગ બળતી જોઈ છે. વાસ્તવમાં, તે લાકડા નથી જે ત્યાં બળે છે, પરંતુ ગેસ છે. ત્યાંની ઊર્જા સાંકળ આના જેવી છે: ગેસ બળે છે, લાકડું ગરમ ​​થાય છે, લાકડું બાષ્પીભવન થાય છે, ગેસ ફરીથી બળે છે. તેથી, જો આપણે આગ પર પાણી ફેંકીએ, તો આપણે પ્રવાહી પાણીના વરાળની સ્થિતિમાં તબક્કાવાર સંક્રમણ માટે સિસ્ટમમાંથી અચાનક ઊર્જા લઈશું. સંતુલન નકારાત્મક બનશે અને આગ નીકળી જશે. બીજી રીત છે - આપણે ફક્ત ફાયરબ્રાન્ડ્સ લઈ શકીએ છીએ અને તેને અવકાશમાં ફેલાવી શકીએ છીએ. આગ પણ નીકળી જશે. આપણે જે થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવી રહ્યા છીએ તેમાં પણ એવું જ છે. આ રિએક્ટર માટે યોગ્ય હકારાત્મક ઊર્જા સંતુલન બનાવવા માટે પરિમાણો પસંદ કરવામાં આવે છે. ભવિષ્યમાં વાસ્તવિક પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ બનાવવા માટે પૂરતું છે, આ પ્રાયોગિક તબક્કે હાલમાં વણઉકેલાયેલી તમામ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ.

રિએક્ટરના પરિમાણો એકવાર બદલાયા હતા. આ 20મી-21મી સદીના વળાંક પર બન્યું, જ્યારે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ પ્રોજેક્ટમાંથી પાછું ખેંચી ગયું, અને બાકીના સભ્યોને સમજાયું કે ITER બજેટ (તે સમયે તેનો અંદાજ 10 બિલિયન યુએસ ડોલર હતો) ખૂબ મોટું હતું. ઇન્સ્ટોલેશનની કિંમત ઘટાડવા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને ઇજનેરોની જરૂર હતી. અને આ ફક્ત કદને કારણે થઈ શકે છે. ITER ના "પુનઃડિઝાઇન"નું નેતૃત્વ ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી રોબર્ટ અયમર દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે અગાઉ કરાડાશમાં ફ્રેન્ચ ટોરે સુપ્રા ટોકામક પર કામ કર્યું હતું. પ્લાઝ્મા ટોરસની બાહ્ય ત્રિજ્યા 8.2 થી ઘટાડીને 6.3 મીટર કરવામાં આવી છે. જો કે, કદમાં ઘટાડા સાથે સંકળાયેલા જોખમોને કેટલાક વધારાના સુપરકન્ડક્ટીંગ ચુંબક દ્વારા આંશિક રીતે વળતર આપવામાં આવ્યું હતું, જેણે પ્લાઝ્મા કન્ફિનમેન્ટ મોડને અમલમાં મૂકવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું, જે તે સમયે ખુલ્લું હતું અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

તે બધું કેવી રીતે શરૂ થયું? નીચેના ત્રણ પરિબળોના સંયોજનના પરિણામે "ઊર્જા પડકાર" ઉભો થયો:

1. માનવતા હવે મોટી માત્રામાં ઊર્જા વાપરે છે.

હાલમાં, વિશ્વનો ઉર્જા વપરાશ લગભગ 15.7 ટેરાવોટ (TW) છે. આ મૂલ્યને વિશ્વની વસ્તી દ્વારા વિભાજિત કરવાથી, અમને વ્યક્તિ દીઠ આશરે 2400 વોટ મળે છે, જેનો સરળતાથી અંદાજ અને કલ્પના કરી શકાય છે. પૃથ્વીના દરેક રહેવાસી (બાળકો સહિત) દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઉર્જા 24 સો-વોટના ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પના રાઉન્ડ-ધ-ક્લોક ઓપરેશનને અનુરૂપ છે. જો કે, સમગ્ર ગ્રહ પર આ ઊર્જાનો વપરાશ ખૂબ જ અસમાન છે, કારણ કે તે ઘણા દેશોમાં ખૂબ મોટો છે અને અન્યમાં નહિવત્ છે. વપરાશ (એક વ્યક્તિની દ્રષ્ટિએ) યુએસએમાં 10.3 કેડબલ્યુ (રેકોર્ડ મૂલ્યોમાંનું એક), રશિયન ફેડરેશનમાં 6.3 કેડબલ્યુ, યુકેમાં 5.1 કેડબલ્યુ, વગેરે સમાન છે, પરંતુ, બીજી બાજુ, તે સમાન છે. બાંગ્લાદેશમાં માત્ર 0.21 kW (યુએસ ઊર્જા વપરાશના માત્ર 2%!).

2. વિશ્વ ઉર્જાનો વપરાશ નાટકીય રીતે વધી રહ્યો છે.

ઇન્ટરનેશનલ એનર્જી એજન્સી (2006) ની આગાહી અનુસાર, 2030 સુધીમાં વૈશ્વિક ઊર્જા વપરાશમાં 50% વધારો થવો જોઈએ. વિકસિત દેશો, અલબત્ત, વધારાની ઊર્જા વિના માત્ર સારું કરી શકે છે, પરંતુ વિકાસશીલ દેશોમાં, જ્યાં 1.5 અબજ લોકો તીવ્ર વીજળીની અછતથી પીડાય છે, ત્યાં લોકોને ગરીબીમાંથી બહાર કાઢવા માટે આ વૃદ્ધિ જરૂરી છે.

3. હાલમાં, વિશ્વની 80% ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી આવે છે(તેલ, કોલસો અને ગેસ), ​​જેનો ઉપયોગ:

a) સંભવતઃ આપત્તિજનક પર્યાવરણીય ફેરફારોનું જોખમ ઊભું કરે છે;

b) અનિવાર્યપણે કોઈ દિવસ સમાપ્ત થવું જોઈએ.

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે હવે આપણે અશ્મિભૂત ઇંધણનો ઉપયોગ કરવાના યુગના અંત માટે તૈયારી કરવી જોઈએ.

હાલમાં, ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સ મોટા પાયે પરમાણુ ન્યુક્લીની વિચ્છેદન પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન પ્રકાશિત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. આવા સ્ટેશનોના નિર્માણ અને વિકાસને દરેક સંભવિત રીતે પ્રોત્સાહિત કરવા જોઈએ, પરંતુ તે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે તેમની કામગીરી માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ સામગ્રીમાંથી એક (સસ્તા યુરેનિયમ)નો અનામત પણ આગામી 50 વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. . પરમાણુ વિભાજન-આધારિત ઊર્જાની શક્યતાઓ વધુ કાર્યક્ષમ ઉર્જા ચક્રના ઉપયોગ દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તૃત થઈ શકે છે (અને થવી જોઈએ). આ દિશામાં ઊર્જા વિકસાવવા માટે, થોરિયમ રિએક્ટર (કહેવાતા થોરિયમ બ્રીડર રિએક્ટર અથવા બ્રીડર રિએક્ટર) બનાવવાની જરૂર છે, જેમાં પ્રતિક્રિયા મૂળ યુરેનિયમ કરતાં વધુ થોરિયમ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના પરિણામે કુલ ઊર્જાનું ઉત્પાદન થાય છે. પદાર્થની આપેલ માત્રામાં 40 ગણો વધારો થાય છે. તે ઝડપી ન્યુટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને પ્લુટોનિયમ બ્રીડર્સ બનાવવાનું પણ આશાસ્પદ લાગે છે, જે યુરેનિયમ રિએક્ટર કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે અને 60 ગણી વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તે બની શકે છે કે આ વિસ્તારોના વિકાસ માટે યુરેનિયમ મેળવવા માટે નવી, બિન-માનક પદ્ધતિઓ વિકસાવવી જરૂરી હશે (ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાના પાણીમાંથી, જે સૌથી વધુ સુલભ લાગે છે).

ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ્સ

આકૃતિ ઉપકરણની યોજનાકીય રેખાકૃતિ (સ્કેલ કરવા માટે નહીં) અને થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટના સંચાલન સિદ્ધાંત દર્શાવે છે. મધ્ય ભાગમાં ~2000 m3 ના વોલ્યુમ સાથે ટોરોઇડલ (ડોનટ આકારની) ચેમ્બર છે, જે ટ્રીટિયમ-ડ્યુટેરિયમ (T–D) પ્લાઝમાથી ભરેલી છે જે 100 M°C થી વધુ તાપમાને ગરમ થાય છે. ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા (1) દરમિયાન ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોન "ચુંબકીય બોટલ" છોડી દે છે અને લગભગ 1 મીટરની જાડાઈ સાથે આકૃતિમાં બતાવેલ શેલ દાખલ કરે છે.

શેલની અંદર, ન્યુટ્રોન લિથિયમ અણુઓ સાથે અથડાય છે, જેના પરિણામે પ્રતિક્રિયા થાય છે જે ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન કરે છે:

ન્યુટ્રોન + લિથિયમ → હિલીયમ + ટ્રીટિયમ

વધુમાં, સ્પર્ધાત્મક પ્રતિક્રિયાઓ સિસ્ટમમાં થાય છે (ટ્રિટિયમની રચના વિના), તેમજ વધારાના ન્યુટ્રોન્સના પ્રકાશન સાથેની ઘણી પ્રતિક્રિયાઓ, જે પછી ટ્રીટિયમની રચના તરફ દોરી જાય છે (આ કિસ્સામાં, વધારાના ન્યુટ્રોનનું પ્રકાશન થઈ શકે છે. નોંધપાત્ર રીતે ઉન્નત, ઉદાહરણ તરીકે, શેલ અને સીસામાં બેરિલિયમ પરમાણુ દાખલ કરીને). એકંદરે નિષ્કર્ષ એ છે કે આ સુવિધા (ઓછામાં ઓછી સૈદ્ધાંતિક રીતે) ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થઈ શકે છે જે ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન કરશે. આ કિસ્સામાં, ઉત્પાદિત ટ્રીટિયમની માત્રા ફક્ત ઇન્સ્ટોલેશનની જરૂરિયાતોને જ પૂરી કરવી જોઈએ નહીં, પરંતુ તે કંઈક અંશે મોટી પણ હોવી જોઈએ, જે ટ્રીટિયમ સાથે નવા ઇન્સ્ટોલેશનને સપ્લાય કરવાનું શક્ય બનાવશે. તે આ ઓપરેટિંગ ખ્યાલ છે જે નીચે વર્ણવેલ ITER રિએક્ટરમાં પરીક્ષણ અને અમલમાં મૂકવો આવશ્યક છે.

વધુમાં, ન્યુટ્રોન્સે કહેવાતા પાયલોટ પ્લાન્ટ્સમાં શેલને આશરે 400 °C સુધી ગરમ કરવું જોઈએ (જેમાં પ્રમાણમાં "સામાન્ય" બાંધકામ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. ભવિષ્યમાં, 1000°C થી ઉપરના શેલ હીટિંગ તાપમાન સાથે સુધારેલ સ્થાપનો બનાવવાનું આયોજન કરવામાં આવ્યું છે, જે નવીનતમ ઉચ્ચ-શક્તિ સામગ્રી (જેમ કે સિલિકોન કાર્બાઇડ કમ્પોઝીટ) ના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. શેલમાં ઉત્પન્ન થતી ગરમી, પરંપરાગત સ્ટેશનોની જેમ, પ્રાથમિક ઠંડક સર્કિટ દ્વારા શીતક (ઉદાહરણ તરીકે, પાણી અથવા હિલીયમ ધરાવતું) દ્વારા લેવામાં આવે છે અને ગૌણ સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જ્યાં પાણીની વરાળ ઉત્પન્ન થાય છે અને ટર્બાઇન્સને પૂરી પાડવામાં આવે છે.

1985 - સોવિયેત સંઘે ફ્યુઝન રિએક્ટર બનાવવા માટે ચાર અગ્રણી દેશોના અનુભવનો ઉપયોગ કરીને આગામી પેઢીના ટોકામેક પ્લાન્ટની દરખાસ્ત કરી. યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સ ઑફ અમેરિકાએ જાપાન અને યુરોપિયન સમુદાય સાથે મળીને પ્રોજેક્ટના અમલીકરણ માટે પ્રસ્તાવ મૂક્યો.

હાલમાં, ફ્રાન્સમાં, નીચે વર્ણવેલ આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ITER (ઇન્ટરનેશનલ ટોકામેક એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર) પર બાંધકામ ચાલી રહ્યું છે, જે પ્લાઝમાને "સળગાવવા" સક્ષમ પ્રથમ ટોકમાક હશે.

સૌથી અદ્યતન હાલના ટોકમાક સ્થાપનોએ લાંબા સમયથી લગભગ 150 M°C તાપમાન પ્રાપ્ત કર્યું છે, જે ફ્યુઝન સ્ટેશનના સંચાલન માટે જરૂરી મૂલ્યોની નજીક છે, પરંતુ ITER રિએક્ટર લાંબા સમય માટે રચાયેલ પ્રથમ મોટા પાયે પાવર પ્લાન્ટ હોવો જોઈએ. - ટર્મ ઓપરેશન. ભવિષ્યમાં, તેના ઓપરેટિંગ પરિમાણોને નોંધપાત્ર રીતે સુધારવાની જરૂર પડશે, જેના માટે જરૂરી છે, સૌ પ્રથમ, પ્લાઝ્મામાં દબાણ વધારવું, કારણ કે આપેલ તાપમાને ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો દર દબાણના વર્ગના પ્રમાણસર છે. આ કિસ્સામાં મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક સમસ્યા એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે જ્યારે પ્લાઝ્મામાં દબાણ વધે છે, ત્યારે ખૂબ જ જટિલ અને ખતરનાક અસ્થિરતા ઊભી થાય છે, એટલે કે, અસ્થિર ઓપરેટિંગ મોડ્સ.

આપણને આની શા માટે જરૂર છે?

ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેને માત્ર ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં એવા પદાર્થોની જરૂર પડે છે જે પ્રકૃતિમાં બળતણ તરીકે ખૂબ જ સામાન્ય છે. વર્ણવેલ સ્થાપનોમાં ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા પ્રચંડ માત્રામાં ઊર્જાના પ્રકાશન તરફ દોરી શકે છે, જે પરંપરાગત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ (જેમ કે અશ્મિભૂત ઇંધણના દહન) દરમિયાન બહાર પાડવામાં આવતી પ્રમાણભૂત ગરમી કરતાં દસ મિલિયન ગણી વધારે છે. સરખામણી માટે, અમે નિર્દેશ કરીએ છીએ કે 1 ગીગાવોટ (જીડબ્લ્યુ) ની ક્ષમતાવાળા થર્મલ પાવર પ્લાન્ટને પાવર કરવા માટે જરૂરી કોલસાની માત્રા 10,000 ટન પ્રતિ દિવસ (દસ રેલ્વે કાર) છે અને તે જ પાવરનો ફ્યુઝન પ્લાન્ટ લગભગ માત્ર વપરાશ કરશે. દરરોજ 1 કિલોગ્રામ D+T મિશ્રણ.

ડ્યુટેરિયમ એ હાઇડ્રોજનનું સ્થિર આઇસોટોપ છે; સામાન્ય પાણીના દર 3,350 અણુઓમાંથી લગભગ એકમાં, હાઇડ્રોજન પરમાણુમાંથી એક ડ્યુટેરિયમ (બિગ બેંગનો વારસો) દ્વારા બદલવામાં આવે છે. આ હકીકત પાણીમાંથી ડ્યુટેરિયમની જરૂરી માત્રાના એકદમ સસ્તા ઉત્પાદનનું આયોજન કરવાનું સરળ બનાવે છે. ટ્રીટિયમ મેળવવું વધુ મુશ્કેલ છે, જે અસ્થિર છે (અર્ધ-જીવન લગભગ 12 વર્ષ છે, પરિણામે તેની પ્રકૃતિમાં સામગ્રી નજીવી છે), જો કે, ઉપર બતાવ્યા પ્રમાણે, ટ્રીટિયમ ઓપરેશન દરમિયાન થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની અંદર સીધા દેખાશે, લિથિયમ સાથે ન્યુટ્રોનની પ્રતિક્રિયાને કારણે.

આમ, ફ્યુઝન રિએક્ટર માટે પ્રારંભિક બળતણ લિથિયમ અને પાણી છે. લિથિયમ એ સામાન્ય ધાતુ છે જેનો વ્યાપકપણે ઘરગથ્થુ ઉપકરણો (સેલ ફોન બેટરી વગેરે)માં ઉપયોગ થાય છે. ઉપર વર્ણવેલ ઇન્સ્ટોલેશન, બિન-આદર્શ કાર્યક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેતા પણ, 200,000 kWh વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હશે, જે 70 ટન કોલસામાં રહેલી ઊર્જાની સમકક્ષ છે. આ માટે જરૂરી લિથિયમની માત્રા એક કોમ્પ્યુટર બેટરીમાં સમાયેલ છે, અને ડ્યુટેરિયમની માત્રા 45 લિટર પાણીમાં છે. ઉપરોક્ત મૂલ્ય 30 વર્ષથી EU દેશોમાં વર્તમાન વીજળી વપરાશ (વ્યક્તિ દીઠ ગણતરી) ને અનુરૂપ છે. હકીકત એ છે કે લિથિયમની આટલી નજીવી માત્રા આટલી માત્રામાં વીજળીનું ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત કરી શકે છે (CO2 ઉત્સર્જન વિના અને સહેજ વાયુ પ્રદૂષણ વિના) થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના સૌથી ઝડપી અને સૌથી જોરદાર વિકાસ માટે એકદમ ગંભીર દલીલ છે (બધા હોવા છતાં. મુશ્કેલીઓ અને સમસ્યાઓ) અને આવા સંશોધનની સફળતામાં સો ટકા વિશ્વાસ વિના પણ.

ડ્યુટેરિયમ લાખો વર્ષો સુધી ચાલવું જોઈએ, અને સરળતાથી ખનન કરાયેલ લિથિયમનો ભંડાર સેંકડો વર્ષોની જરૂરિયાતો પૂરી પાડવા માટે પૂરતો છે. જો ખડકોમાંનું લિથિયમ સમાપ્ત થઈ જાય તો પણ, આપણે તેને પાણીમાંથી કાઢી શકીએ છીએ, જ્યાં તે ખાણકામને આર્થિક રીતે સધ્ધર બનાવવા માટે પૂરતી ઊંચી સાંદ્રતામાં (યુરેનિયમ કરતાં 100 ગણું વધારે) જોવા મળે છે.

એક પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર (આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર પ્રાયોગિક રિએક્ટર) ફ્રાન્સના કેડારાચે શહેરની નજીક બનાવવામાં આવી રહ્યું છે. ITER પ્રોજેક્ટનો મુખ્ય ધ્યેય ઔદ્યોગિક ધોરણે નિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાનો અમલ કરવાનો છે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઇંધણના એકમ વજન દીઠ, કાર્બનિક બળતણના સમાન જથ્થાને બાળવા કરતાં લગભગ 10 મિલિયન ગણી વધુ ઊર્જા પ્રાપ્ત થાય છે, અને હાલમાં કાર્યરત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ્સના રિએક્ટરમાં યુરેનિયમ ન્યુક્લીને વિભાજિત કરતી વખતે લગભગ સો ગણી વધુ ઊર્જા પ્રાપ્ત થાય છે. જો વૈજ્ઞાનિકો અને ડિઝાઇનરોની ગણતરીઓ સાચી પડે, તો આ માનવતાને ઊર્જાનો અખૂટ સ્ત્રોત આપશે.

તેથી, સંખ્યાબંધ દેશો (રશિયા, ભારત, ચીન, કોરિયા, કઝાકિસ્તાન, યુએસએ, કેનેડા, જાપાન, યુરોપિયન યુનિયન દેશો) આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિસર્ચ રિએક્ટર બનાવવા માટે દળોમાં જોડાયા - નવા પાવર પ્લાન્ટનો પ્રોટોટાઇપ.

ITER એ એક એવી સુવિધા છે જે હાઇડ્રોજન અને ટ્રીટિયમ પરમાણુ (હાઇડ્રોજનનો આઇસોટોપ) ના સંશ્લેષણ માટે પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે, પરિણામે એક નવા અણુ - એક હિલીયમ અણુની રચના થાય છે. આ પ્રક્રિયા ઊર્જાના વિશાળ વિસ્ફોટ સાથે છે: પ્લાઝ્માનું તાપમાન જેમાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા થાય છે તે લગભગ 150 મિલિયન ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે (સરખામણી માટે, સૂર્યના કોરનું તાપમાન 40 મિલિયન ડિગ્રી છે). આ કિસ્સામાં, આઇસોટોપ્સ બળી જાય છે, વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ કિરણોત્સર્ગી કચરો છોડતો નથી.

આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટમાં ભાગીદારીની યોજના રિએક્ટરના ઘટકોના પુરવઠા અને તેના બાંધકામ માટે ધિરાણ પ્રદાન કરે છે. આના બદલામાં, દરેક સહભાગી દેશોને થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવવા માટેની તમામ તકનીકીઓ અને આ રિએક્ટર પરના તમામ પ્રાયોગિક કાર્યના પરિણામોની સંપૂર્ણ ઍક્સેસ પ્રાપ્ત થાય છે, જે સીરીયલ પાવર થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરની ડિઝાઇન માટેના આધાર તરીકે કામ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના સિદ્ધાંત પર આધારિત રિએક્ટરમાં કોઈ કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ નથી અને તે પર્યાવરણ માટે સંપૂર્ણપણે સલામત છે. તે વિશ્વમાં લગભગ ગમે ત્યાં સ્થિત હોઈ શકે છે, અને તેના માટેનું બળતણ સામાન્ય પાણી છે. ITER નું બાંધકામ લગભગ દસ વર્ષ ચાલવાની અપેક્ષા છે, ત્યારબાદ રિએક્ટર 20 વર્ષ સુધી ઉપયોગમાં લેવાની અપેક્ષા છે.

આગામી વર્ષોમાં ITER થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરના નિર્માણ માટેની આંતરરાષ્ટ્રીય સંસ્થાની કાઉન્સિલમાં રશિયાના હિતોનું પ્રતિનિધિત્વ રશિયન એકેડેમી ઓફ સાયન્સના અનુરૂપ સભ્ય મિખાઇલ કોવલચુક દ્વારા કરવામાં આવશે - કુર્ચાટોવ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના ડિરેક્ટર, રશિયન એકેડેમી ઓફ ક્રિસ્ટલોગ્રાફીની સંસ્થા. વિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી અને શિક્ષણ પર પ્રેસિડેન્શિયલ કાઉન્સિલના વિજ્ઞાન અને વૈજ્ઞાનિક સચિવ. કોવલચુક આ પદ પર અસ્થાયી રૂપે શિક્ષણવિદ્ એવજેની વેલિખોવનું સ્થાન લેશે, જેઓ આગામી બે વર્ષ માટે ITER ઇન્ટરનેશનલ કાઉન્સિલના અધ્યક્ષ તરીકે ચૂંટાયા હતા અને તેમને આ પદને સહભાગી દેશના સત્તાવાર પ્રતિનિધિની ફરજો સાથે જોડવાનો અધિકાર નથી.

બાંધકામની કુલ કિંમત 5 બિલિયન યુરો હોવાનો અંદાજ છે, અને રિએક્ટરના ટ્રાયલ ઓપરેશન માટે સમાન રકમની જરૂર પડશે. ભારત, ચીન, કોરિયા, રશિયા, યુએસએ અને જાપાનના શેરો કુલ મૂલ્યના આશરે 10 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે, 45 ટકા યુરોપિયન યુનિયનના દેશોમાંથી આવે છે. જો કે, યુરોપીયન રાજ્યો હજુ સુધી તેમની વચ્ચે ખર્ચની વહેંચણી કેવી રીતે થશે તે અંગે સહમત થયા નથી. આ કારણે, બાંધકામની શરૂઆત એપ્રિલ 2010 સુધી મુલતવી રાખવામાં આવી હતી. નવીનતમ વિલંબ છતાં, વૈજ્ઞાનિકો અને ITER સાથે સંકળાયેલા અધિકારીઓ કહે છે કે તેઓ 2018 સુધીમાં આ પ્રોજેક્ટ પૂર્ણ કરી શકશે.

ITER ની અંદાજિત થર્મોન્યુક્લિયર પાવર 500 મેગાવોટ છે. વ્યક્તિગત ચુંબક ભાગો 200 થી 450 ટન વજન સુધી પહોંચે છે. ITER ને ઠંડુ કરવા માટે, દરરોજ 33 હજાર ઘન મીટર પાણીની જરૂર પડશે.

1998 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે પ્રોજેક્ટમાં તેની સહભાગિતાને ભંડોળ આપવાનું બંધ કર્યું. કેલિફોર્નિયામાં રિપબ્લિકન સત્તા પર આવ્યા અને રોલિંગ બ્લેકઆઉટ શરૂ થયા પછી, બુશ વહીવટીતંત્રે ઊર્જામાં રોકાણ વધારવાની જાહેરાત કરી. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટમાં ભાગ લેવાનો ઇરાદો ધરાવતો ન હતો અને તે તેના પોતાના થર્મોન્યુક્લિયર પ્રોજેક્ટમાં વ્યસ્ત હતો. 2002 ની શરૂઆતમાં, પ્રમુખ બુશના ટેક્નોલોજી સલાહકાર જ્હોન માર્બર્ગર III એ કહ્યું કે યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સે તેનો વિચાર બદલી નાખ્યો છે અને પ્રોજેક્ટ પર પાછા ફરવાનો ઈરાદો છે.

સહભાગીઓની સંખ્યાના સંદર્ભમાં, આ પ્રોજેક્ટ અન્ય મોટા આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ - ઇન્ટરનેશનલ સ્પેસ સ્ટેશન સાથે તુલનાત્મક છે. ITER ની કિંમત, જે અગાઉ 8 બિલિયન ડોલર સુધી પહોંચી હતી, તે પછી તે 4 બિલિયન કરતાં ઓછી હતી. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની ભાગીદારીમાંથી ખસી જવાના પરિણામે, રિએક્ટર પાવરને 1.5 ગીગાવોટથી ઘટાડીને 500 મેગાવોટ કરવાનો નિર્ણય લેવામાં આવ્યો હતો. તે મુજબ પ્રોજેક્ટની કિંમતમાં પણ ઘટાડો થયો છે.

જૂન 2002 માં, રશિયન રાજધાનીમાં "આઇટીઆર ડેઝ ઇન મોસ્કો" સિમ્પોઝિયમ યોજવામાં આવ્યું હતું. તેમાં પ્રોજેક્ટને પુનર્જીવિત કરવાની સૈદ્ધાંતિક, વ્યવહારુ અને સંસ્થાકીય સમસ્યાઓની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, જેની સફળતા માનવતાના ભાગ્યને બદલી શકે છે અને તેને એક નવી પ્રકારની ઉર્જા આપી શકે છે, જે કાર્યક્ષમતા અને અર્થતંત્રમાં માત્ર સૂર્યની ઊર્જા સાથે સરખાવી શકાય છે.

જુલાઈ 2010 માં, ITER આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર પ્રોજેક્ટમાં ભાગ લેનારા દેશોના પ્રતિનિધિઓએ ફ્રાન્સના કેડારાચેમાં યોજાયેલી અસાધારણ બેઠકમાં તેના બજેટ અને બાંધકામ શેડ્યૂલને મંજૂરી આપી હતી. મીટિંગનો અહેવાલ અહીં ઉપલબ્ધ છે.

છેલ્લી અસાધારણ મીટિંગમાં, પ્રોજેક્ટ સહભાગીઓએ પ્લાઝ્મા - 2019 સાથેના પ્રથમ પ્રયોગોની શરૂઆતની તારીખને મંજૂરી આપી. માર્ચ 2027 માટે સંપૂર્ણ પ્રયોગોનું આયોજન કરવામાં આવ્યું છે, જોકે પ્રોજેક્ટ મેનેજમેન્ટે ટેકનિકલ નિષ્ણાતોને પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનો પ્રયાસ કરવા અને 2026માં પ્રયોગો શરૂ કરવા જણાવ્યું હતું. મીટિંગના સહભાગીઓએ રિએક્ટરના નિર્માણના ખર્ચ અંગે પણ નિર્ણય લીધો હતો, પરંતુ ઇન્સ્ટોલેશન બનાવવા માટે કેટલી રકમ ખર્ચવાની યોજના છે તે જાહેર કરવામાં આવ્યું ન હતું. સાયન્સનાઉ પોર્ટલના સંપાદક દ્વારા અનામી સ્ત્રોતમાંથી પ્રાપ્ત માહિતી અનુસાર, પ્રયોગો શરૂ થાય ત્યાં સુધીમાં, ITER પ્રોજેક્ટની કિંમત 16 બિલિયન યુરો સુધી પહોંચી શકે છે.

કેડારાચેની મીટિંગમાં નવા પ્રોજેક્ટ ડિરેક્ટર, જાપાની ભૌતિકશાસ્ત્રી ઓસામુ મોટોજીમા માટે પ્રથમ સત્તાવાર કાર્યકારી દિવસ પણ હતો. તેમના પહેલાં, 2005 થી આ પ્રોજેક્ટનું નેતૃત્વ જાપાનીઝ કાનમે ઇકેડા દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેઓ બજેટ અને બાંધકામની સમયમર્યાદા મંજૂર થયા પછી તરત જ તેમનું પદ છોડવાની ઇચ્છા ધરાવતા હતા.

ITER ફ્યુઝન રિએક્ટર એ યુરોપિયન યુનિયન, સ્વિટ્ઝર્લેન્ડ, જાપાન, યુએસએ, રશિયા, દક્ષિણ કોરિયા, ચીન અને ભારતનો સંયુક્ત પ્રોજેક્ટ છે. ITER બનાવવાનો વિચાર છેલ્લી સદીના 80 ના દાયકાથી વિચારણા હેઠળ છે, જો કે, નાણાકીય અને તકનીકી મુશ્કેલીઓને કારણે, પ્રોજેક્ટની કિંમત સતત વધી રહી છે, અને બાંધકામની શરૂઆતની તારીખ સતત મોકૂફ રાખવામાં આવી રહી છે. 2009 માં, નિષ્ણાતોએ અપેક્ષા રાખી હતી કે રિએક્ટર બનાવવાનું કામ 2010 માં શરૂ થશે. બાદમાં, આ તારીખ ખસેડવામાં આવી હતી, અને પહેલા 2018 અને પછી 2019 ને રિએક્ટરના પ્રક્ષેપણ સમય તરીકે નામ આપવામાં આવ્યું હતું.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ ભારે ન્યુક્લિયસ બનાવવા માટે પ્રકાશ આઇસોટોપ્સના ન્યુક્લીના ફ્યુઝનની પ્રતિક્રિયાઓ છે, જે ઊર્જાના વિશાળ પ્રકાશન સાથે હોય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ફ્યુઝન રિએક્ટર ઓછા ખર્ચે ઘણી ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે, પરંતુ આ ક્ષણે વૈજ્ઞાનિકો ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા અને જાળવવા માટે વધુ ઊર્જા અને નાણાં ખર્ચે છે.

ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની સસ્તી અને પર્યાવરણને અનુકૂળ રીત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન છે. અબજો વર્ષોથી સૂર્ય પર અનિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન થઈ રહ્યું છે - હેવી હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ ડ્યુટેરિયમમાંથી હિલીયમ બને છે. આ ઉર્જાનો પ્રચંડ જથ્થો મુક્ત કરે છે. જો કે, પૃથ્વી પરના લોકો હજુ સુધી આવી પ્રતિક્રિયાઓને નિયંત્રિત કરવાનું શીખ્યા નથી.

ITER રિએક્ટર હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનો ઇંધણ તરીકે ઉપયોગ કરશે. થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, જ્યારે પ્રકાશ પરમાણુ ભારે અણુઓમાં ભેગા થાય છે ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ હાંસલ કરવા માટે, ગેસને 100 મિલિયન ડિગ્રીથી વધુ તાપમાને ગરમ કરવું આવશ્યક છે - જે સૂર્યના કેન્દ્રમાં તાપમાન કરતાં ઘણું વધારે છે. આ તાપમાને ગેસ પ્લાઝમામાં ફેરવાય છે. તે જ સમયે, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના અણુઓ મર્જ થાય છે, મોટી સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન છોડવા સાથે હિલીયમ પરમાણુમાં ફેરવાય છે. આ સિદ્ધાંત પર કાર્યરત પાવર પ્લાન્ટ ગાઢ સામગ્રી (લિથિયમ) ના સ્તર દ્વારા ધીમી પડેલી ન્યુટ્રોનની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની રચનામાં આટલો લાંબો સમય કેમ લાગ્યો?

આવા મહત્વપૂર્ણ અને મૂલ્યવાન સ્થાપનો, જેના ફાયદા વિશે લગભગ અડધી સદીથી ચર્ચા કરવામાં આવી છે, હજી સુધી કેમ બનાવવામાં આવી નથી? ત્યાં ત્રણ મુખ્ય કારણો છે (નીચે ચર્ચા કરવામાં આવી છે), જેમાંથી પ્રથમને બાહ્ય અથવા સામાજિક કહી શકાય, અને અન્ય બે - આંતરિક, એટલે કે, થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના વિકાસના નિયમો અને શરતો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

1. લાંબા સમયથી, એવું માનવામાં આવતું હતું કે થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન ઊર્જાના વ્યવહારિક ઉપયોગની સમસ્યાને તાત્કાલિક નિર્ણયો અને ક્રિયાઓની જરૂર નથી, કારણ કે છેલ્લી સદીના 80 ના દાયકામાં, અશ્મિભૂત ઇંધણના સ્ત્રોતો અખૂટ લાગતા હતા, અને પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ અને આબોહવા પરિવર્તનને કારણે જનતાની ચિંતા નથી. 1976માં, યુ.એસ. ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જીની ફ્યુઝન એનર્જી એડવાઇઝરી કમિટીએ વિવિધ સંશોધન ભંડોળ વિકલ્પો હેઠળ R&D અને પ્રદર્શન ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ માટે સમયમર્યાદાનો અંદાજ કાઢવાનો પ્રયાસ કર્યો. તે જ સમયે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આ દિશામાં સંશોધન માટે વાર્ષિક ભંડોળનું પ્રમાણ સંપૂર્ણપણે અપૂરતું છે, અને જો વિનિયોગનું હાલનું સ્તર જાળવવામાં આવશે, તો થર્મોન્યુક્લિયર સ્થાપનોનું નિર્માણ ક્યારેય સફળ થશે નહીં, કારણ કે ફાળવેલ ભંડોળ અનુરૂપ નથી. ન્યૂનતમ, જટિલ સ્તર સુધી પણ.

2. આ ક્ષેત્રમાં સંશોધનના વિકાસમાં એક વધુ ગંભીર અવરોધ એ છે કે ચર્ચા હેઠળના પ્રકારનું થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશન નાના પાયે બનાવી અને દર્શાવી શકાતું નથી. નીચે પ્રસ્તુત સ્પષ્ટતાઓ પરથી, તે સ્પષ્ટ થઈ જશે કે થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન માટે માત્ર પ્લાઝ્માની ચુંબકીય કેદની જ નહીં, પણ તેની પૂરતી ગરમી પણ જરૂરી છે. ખર્ચ અને પ્રાપ્ત ઊર્જાનો ગુણોત્તર ઓછામાં ઓછા ઇન્સ્ટોલેશનના રેખીય પરિમાણોના ચોરસના પ્રમાણમાં વધે છે, જેના પરિણામે થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી ક્ષમતાઓ અને ફાયદાઓ માત્ર એકદમ મોટા સ્ટેશનો પર જ પરીક્ષણ અને દર્શાવી શકાય છે, જેમ કે ઉલ્લેખિત ITER રિએક્ટર તરીકે. જ્યાં સુધી સફળતામાં પૂરતો વિશ્વાસ ન હોય ત્યાં સુધી સમાજ આવા મોટા પ્રોજેક્ટને નાણાં આપવા તૈયાર ન હતો.

3. થર્મોન્યુક્લિયર એનર્જીનો વિકાસ ખૂબ જ જટિલ રહ્યો છે, જો કે (જેઈટી અને આઈટીઆર સ્થાપનોના નિર્માણ માટે કેન્દ્રો પસંદ કરવામાં અપૂરતા ભંડોળ અને મુશ્કેલીઓ હોવા છતાં), તાજેતરના વર્ષોમાં સ્પષ્ટ પ્રગતિ જોવા મળી છે, જો કે હજુ સુધી ઓપરેટિંગ સ્ટેશન બનાવવામાં આવ્યું નથી.

આધુનિક વિશ્વ ખૂબ જ ગંભીર ઉર્જા પડકારનો સામનો કરી રહ્યું છે, જેને વધુ ચોક્કસ રીતે "અનિશ્ચિત ઊર્જા કટોકટી" કહી શકાય. સમસ્યા એ હકીકત સાથે સંકળાયેલી છે કે આ સદીના ઉત્તરાર્ધમાં અશ્મિભૂત ઇંધણનો ભંડાર સમાપ્ત થઈ શકે છે. તદુપરાંત, અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી ગ્રહની આબોહવામાં મોટા ફેરફારોને રોકવા માટે વાતાવરણમાં છોડવામાં આવતા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (ઉપર દર્શાવેલ CCS પ્રોગ્રામ)ને કોઈક રીતે અલગ કરવાની અને "સ્ટોર" કરવાની જરૂર પડી શકે છે.

હાલમાં, માનવતા દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી લગભગ તમામ ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળીને બનાવવામાં આવે છે, અને સમસ્યાનો ઉકેલ સૌર ઊર્જા અથવા પરમાણુ ઊર્જા (ફાસ્ટ બ્રીડર રિએક્ટરની રચના વગેરે) ના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. વિકાસશીલ દેશોની વધતી જતી વસ્તી અને તેમના જીવનધોરણમાં સુધારો કરવાની અને ઉત્પાદિત ઊર્જાની માત્રામાં વધારો કરવાની જરૂરિયાતને કારણે વૈશ્વિક સમસ્યાનું નિરાકરણ ફક્ત આ અભિગમોના આધારે થઈ શકતું નથી, જોકે, અલબત્ત, ઊર્જા ઉત્પાદનની વૈકલ્પિક પદ્ધતિઓ વિકસાવવાના કોઈપણ પ્રયાસો પ્રોત્સાહન આપવું જોઈએ.

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, અમારી પાસે વર્તણૂકીય વ્યૂહરચનાઓની નાની પસંદગી છે અને સફળતાની ગેરંટી ન હોવા છતાં, થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાનો વિકાસ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે. ફાઇનાન્સિયલ ટાઇમ્સ અખબારે (25 જાન્યુઆરી, 2004ની તારીખે) આ વિશે લખ્યું:

"જો ITER પ્રોજેક્ટનો ખર્ચ નોંધપાત્ર રીતે મૂળ અંદાજ કરતાં વધી જાય, તો પણ તે દર વર્ષે $1 બિલિયનના સ્તરે પહોંચે તેવી શક્યતા નથી. સમગ્ર માનવતા માટે ઉર્જાનો નવો સ્ત્રોત બનાવવાની ખૂબ જ વાજબી તક માટે ચૂકવણી કરવા માટેના ખર્ચના આ સ્તરને ખૂબ જ સાધારણ કિંમત ગણવી જોઈએ, ખાસ કરીને એ હકીકતને ધ્યાનમાં રાખીને કે આ સદીમાં આપણે અનિવાર્યપણે વ્યર્થની આદત છોડી દેવી પડશે. અને અશ્મિભૂત ઇંધણને અવિચારી રીતે બાળી નાખવું."

ચાલો આશા રાખીએ કે થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના વિકાસના માર્ગ પર કોઈ મોટા અને અણધાર્યા આશ્ચર્ય થશે નહીં. આ કિસ્સામાં, લગભગ 30 વર્ષમાં અમે પ્રથમ વખત તેમાંથી ઊર્જા નેટવર્કને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સપ્લાય કરી શકીશું, અને માત્ર 10 વર્ષમાં પ્રથમ વ્યાપારી થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ કામ કરવાનું શરૂ કરશે. શક્ય છે કે આ સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, પરમાણુ ફ્યુઝન ઊર્જા અશ્મિભૂત ઇંધણને બદલવાનું શરૂ કરશે અને ધીમે ધીમે વૈશ્વિક સ્તરે માનવતાને ઊર્જા પ્રદાન કરવામાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવવાનું શરૂ કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ઉર્જા (સમગ્ર માનવતા માટે અસરકારક અને મોટા પાયે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે) બનાવવાનું કાર્ય સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ થશે તેની કોઈ ચોક્કસ ગેરંટી નથી, પરંતુ આ દિશામાં સફળતાની સંભાવના ઘણી વધારે છે. થર્મોન્યુક્લિયર સ્ટેશનોની પ્રચંડ સંભાવનાને ધ્યાનમાં રાખીને, તેમના ઝડપી (અને તે પણ ઝડપી) વિકાસ માટેના પ્રોજેક્ટ્સ માટેના તમામ ખર્ચને ન્યાયી ગણી શકાય, ખાસ કરીને કારણ કે આ રોકાણો ભયંકર વૈશ્વિક ઊર્જા બજાર (દર વર્ષે $4 ટ્રિલિયન)ની પૃષ્ઠભૂમિ સામે ખૂબ જ સાધારણ લાગે છે. માનવતાની ઉર્જા જરૂરિયાતો પૂરી કરવી એ ખૂબ જ ગંભીર સમસ્યા છે. જેમ જેમ અશ્મિભૂત ઇંધણ ઓછું ઉપલબ્ધ થાય છે (અને તેનો ઉપયોગ અનિચ્છનીય બને છે), પરિસ્થિતિ બદલાઈ રહી છે, અને આપણે ફ્યુઝન ઉર્જાનો વિકાસ ન કરવાનું પોસાય તેમ નથી.

પ્રશ્ન માટે "થર્મોન્યુક્લિયર ઉર્જા ક્યારે દેખાશે?" લેવ આર્ટસિમોવિચ (આ ક્ષેત્રમાં એક માન્યતા પ્રાપ્ત પ્રણેતા અને સંશોધનના નેતા)એ એકવાર પ્રતિભાવ આપ્યો કે "જ્યારે તે માનવતા માટે ખરેખર જરૂરી બનશે ત્યારે તે બનાવવામાં આવશે"

ITER એ પ્રથમ ફ્યુઝન રિએક્ટર હશે જે તેના વપરાશ કરતા વધુ ઉર્જાનું ઉત્પાદન કરશે. વૈજ્ઞાનિકો આ લાક્ષણિકતાને એક સરળ ગુણાંકનો ઉપયોગ કરીને માપે છે જેને તેઓ "Q" કહે છે. જો ITER તેના તમામ વૈજ્ઞાનિક લક્ષ્યો હાંસલ કરે છે, તો તે તેના વપરાશ કરતા 10 ગણી વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરશે. ઇંગ્લેન્ડમાં બનેલું છેલ્લું ઉપકરણ, જોઇન્ટ યુરોપિયન ટોરસ, એક નાનું પ્રોટોટાઇપ ફ્યુઝન રિએક્ટર છે, જેણે તેના વૈજ્ઞાનિક સંશોધનના અંતિમ તબક્કામાં, લગભગ 1 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કર્યું હતું. આનો અર્થ એ થયો કે તેણે જેટલી ઉર્જાનો વપરાશ કર્યો હતો તેટલી જ માત્રામાં ઉત્પાદન કર્યું હતું. . ITER ફ્યુઝનમાંથી ઉર્જા નિર્માણનું પ્રદર્શન કરીને અને 10 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરીને આનાથી આગળ વધશે. અંદાજે 50 મેગાવોટના ઉર્જા વપરાશમાંથી 500 મેગાવોટ ઉત્પન્ન કરવાનો વિચાર છે. આમ, ITER ના વૈજ્ઞાનિક ધ્યેયો પૈકી એક એ સાબિત કરવાનું છે કે 10 નું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

અન્ય વૈજ્ઞાનિક ધ્યેય એ છે કે ITER નો "બર્ન" સમય ઘણો લાંબો હશે - એક કલાક સુધી વિસ્તૃત અવધિની પલ્સ. ITER એક સંશોધન પ્રાયોગિક રિએક્ટર છે જે સતત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકતું નથી. જ્યારે ITER કાર્ય કરવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે તે એક કલાક માટે ચાલુ રહેશે, ત્યારબાદ તેને બંધ કરવાની જરૂર પડશે. આ અગત્યનું છે કારણ કે અત્યાર સુધી અમે બનાવેલા પ્રમાણભૂત ઉપકરણો ઘણી સેકન્ડ અથવા તો સેકન્ડના દસમા ભાગનો સમય બર્ન કરવામાં સક્ષમ છે - આ મહત્તમ છે. "સંયુક્ત યુરોપિયન ટોરસ" એ 20 સેકન્ડની પલ્સ લંબાઈ સાથે લગભગ બે સેકન્ડના બર્ન ટાઈમ સાથે 1 નું તેનું Q મૂલ્ય પ્રાપ્ત કર્યું. પરંતુ જે પ્રક્રિયા થોડીક સેકંડ ચાલે છે તે ખરેખર કાયમી નથી. કારના એન્જિનને શરૂ કરવા સાથે સામ્યતા દ્વારા: થોડા સમય માટે એન્જિન ચાલુ કરવું અને પછી તેને બંધ કરવું એ હજુ સુધી કારની વાસ્તવિક કામગીરી નથી. જ્યારે તમે તમારી કારને અડધો કલાક ચલાવશો ત્યારે જ તે સતત ઓપરેટિંગ મોડ પર પહોંચશે અને દર્શાવશે કે આવી કાર ખરેખર ચલાવી શકાય છે.

એટલે કે, તકનીકી અને વૈજ્ઞાનિક દૃષ્ટિકોણથી, ITER 10 નું Q મૂલ્ય અને બર્ન ટાઇમમાં વધારો કરશે.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રોગ્રામ ખરેખર આંતરરાષ્ટ્રીય અને વ્યાપક પ્રકૃતિનો છે. લોકો પહેલેથી જ ITER ની સફળતાની ગણતરી કરી રહ્યા છે અને આગળના પગલા વિશે વિચારી રહ્યા છે - DEMO નામના ઔદ્યોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરનો પ્રોટોટાઇપ બનાવવો. તેને બનાવવા માટે, ITER ને કામ કરવાની જરૂર છે. આપણે આપણા વૈજ્ઞાનિક લક્ષ્યો હાંસલ કરવા જોઈએ કારણ કે આનો અર્થ એ થશે કે આપણે જે વિચારો રજૂ કરીએ છીએ તે સંપૂર્ણ રીતે શક્ય છે. જો કે, હું સંમત છું કે તમારે હંમેશા આગળ શું આવે છે તે વિશે વિચારવું જોઈએ. વધુમાં, જેમ જેમ ITER 25-30 વર્ષ સુધી કાર્ય કરે છે, તેમ તેમ આપણું જ્ઞાન ધીમે ધીમે ઊંડું અને વિસ્તરતું જશે અને અમે અમારા આગલા પગલાની વધુ સચોટ રૂપરેખા આપી શકીશું.

ખરેખર, ITER એ ટોકમાક હોવું જોઈએ કે કેમ તે અંગે કોઈ ચર્ચા નથી. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો પ્રશ્ન તદ્દન અલગ રીતે કરે છે: શું ITER અસ્તિત્વમાં હોવું જોઈએ? જુદા જુદા દેશોના નિષ્ણાતો, તેમના પોતાના, એટલા મોટા પાયે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રોજેક્ટ્સ વિકસાવતા નથી, દલીલ કરે છે કે આટલા મોટા રિએક્ટરની બિલકુલ જરૂર નથી.

જો કે, તેમનો અભિપ્રાય ભાગ્યે જ અધિકૃત ગણવો જોઈએ. ઘણા દાયકાઓથી ટોરોઇડલ ટ્રેપ્સ સાથે કામ કરતા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ITER ની રચનામાં સામેલ હતા. કરાડાશમાં પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરની ડિઝાઇન ડઝનેક પુરોગામી ટોકમાક્સ પરના પ્રયોગો દરમિયાન પ્રાપ્ત થયેલા તમામ જ્ઞાન પર આધારિત હતી. અને આ પરિણામો સૂચવે છે કે રિએક્ટર ટોકમાક હોવું જોઈએ, અને તે એક મોટું હોવું જોઈએ.

જેઈટી આ ક્ષણે, સૌથી સફળ ટોકમાક જેઈટી ગણી શકાય, જે બ્રિટિશ ટાઉન એબિંગ્ડનમાં EU દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું છે. આજની તારીખમાં બનાવેલ આ સૌથી મોટું ટોકમાક-પ્રકારનું રિએક્ટર છે, પ્લાઝ્મા ટોરસની મોટી ત્રિજ્યા 2.96 મીટર છે. થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાની શક્તિ 10 સેકન્ડ સુધીના રીટેન્શન સમય સાથે 20 મેગાવોટથી વધુ થઈ ગઈ છે. રિએક્ટર પ્લાઝમામાં નાખવામાં આવેલી લગભગ 40% ઊર્જા પરત કરે છે.

તે પ્લાઝ્માનું ભૌતિકશાસ્ત્ર છે જે ઊર્જા સંતુલન નક્કી કરે છે,” ઇગોર સેમેનોવે Infox.ru ને કહ્યું. MIPT ના સહયોગી પ્રોફેસરે એક સરળ ઉદાહરણ સાથે ઉર્જા સંતુલન શું છે તેનું વર્ણન કર્યું: “આપણે બધાએ આગ બળતી જોઈ છે. વાસ્તવમાં, તે લાકડા નથી જે ત્યાં બળે છે, પરંતુ ગેસ છે. ત્યાંની ઊર્જા સાંકળ આના જેવી છે: ગેસ બળે છે, લાકડું ગરમ ​​થાય છે, લાકડું બાષ્પીભવન થાય છે, ગેસ ફરીથી બળે છે. તેથી, જો આપણે આગ પર પાણી ફેંકીએ, તો આપણે પ્રવાહી પાણીના વરાળની સ્થિતિમાં તબક્કાવાર સંક્રમણ માટે સિસ્ટમમાંથી અચાનક ઊર્જા લઈશું. સંતુલન નકારાત્મક બનશે અને આગ નીકળી જશે. બીજી રીત છે - આપણે ફક્ત ફાયરબ્રાન્ડ્સ લઈ શકીએ છીએ અને તેને અવકાશમાં ફેલાવી શકીએ છીએ. આગ પણ નીકળી જશે. આપણે જે થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવી રહ્યા છીએ તેમાં પણ એવું જ છે. આ રિએક્ટર માટે યોગ્ય હકારાત્મક ઊર્જા સંતુલન બનાવવા માટે પરિમાણો પસંદ કરવામાં આવે છે. ભવિષ્યમાં વાસ્તવિક પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ બનાવવા માટે પૂરતું છે, આ પ્રાયોગિક તબક્કે હાલમાં વણઉકેલાયેલી તમામ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ.

રિએક્ટરના પરિમાણો એકવાર બદલાયા હતા. આ 20મી-21મી સદીના વળાંક પર બન્યું, જ્યારે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ પ્રોજેક્ટમાંથી પાછું ખેંચી ગયું, અને બાકીના સભ્યોને સમજાયું કે ITER બજેટ (તે સમયે તેનો અંદાજ 10 બિલિયન યુએસ ડોલર હતો) ખૂબ મોટું હતું. ઇન્સ્ટોલેશનની કિંમત ઘટાડવા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને ઇજનેરોની જરૂર હતી. અને આ ફક્ત કદને કારણે થઈ શકે છે. ITER ના "પુનઃડિઝાઇન"નું નેતૃત્વ ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી રોબર્ટ અયમર દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે અગાઉ કરાડાશમાં ફ્રેન્ચ ટોરે સુપ્રા ટોકામક પર કામ કર્યું હતું. પ્લાઝ્મા ટોરસની બાહ્ય ત્રિજ્યા 8.2 થી ઘટાડીને 6.3 મીટર કરવામાં આવી છે. જો કે, કદમાં ઘટાડા સાથે સંકળાયેલા જોખમોને કેટલાક વધારાના સુપરકન્ડક્ટીંગ ચુંબક દ્વારા આંશિક રીતે વળતર આપવામાં આવ્યું હતું, જેણે પ્લાઝ્મા કન્ફિનમેન્ટ મોડને અમલમાં મૂકવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું, જે તે સમયે ખુલ્લું હતું અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.