Read Time:12 Minute
ഡോ. രാജീവ് പാട്ടത്തിൽ
യു.കെ.യിലെ റഥർഫോർഡ് ആപ്പിൾട്ടൺ ലബോറട്ടറിയിൽ പ്രൊഫസർ
ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ റിസർച്ചിൽ ഒരു ബ്രേക്ക്ത്രൂ എന്നു പറയാവുന്ന പരീക്ഷണത്തിന്റെ വിശദാംശങ്ങൾ 2022 ഡിസംബർ 13 ന് വിവിധ അമേരിക്കൻ ഗവണ്മെന്റ് ഡിപ്പാർട്ടുമെന്റുകൾ ചേർന്ന് ഒരു വാർത്താസമ്മേളനത്തിലൂടെ പുറത്തുവിട്ടു.
ഇക്കഴിഞ്ഞ തിങ്കളാഴ്ച്ച കാലിഫോർണിയയിലുള്ള ലോറൻസ് ലിവർമോർ ലബോറട്ടറിയിലെ (LLNL) നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റി (NIF) ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ റിസർച്ചിൽ ഒരു ബ്രേക്ക്ത്രൂ എന്നു പറയാവുന്ന ഒരു പരീക്ഷണത്തിന് സാക്ഷ്യം വഹിച്ചു. ആ പരീക്ഷണത്തിന്റെ വിശദാംശങ്ങൾ ഇന്നലെ വിവിധ അമേരിക്കൻ ഗവണ്മെന്റ് ഡിപ്പാർട്ടുമെന്റുകൾ ചേർന്ന് ഒരു വാർത്താസമ്മേളനത്തിലൂടെ പുറത്തുവിടുകയായിരുന്നു.
“നക്ഷത്രങ്ങൾ ഭൂമിയിൽ”
മനുഷ്യരാശി ഇന്ന് നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ പ്രശ്നങ്ങളിലൊന്നാണ് എനർജിയുടെ ദൗർലഭ്യം. ലോകത്തെ മൊത്തം ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കഴിഞ്ഞ അമ്പതു വർഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ 175 ശതമാനത്തിലധികം വർദ്ധിച്ചു എന്നാണ് കണക്കുകൾ. അടുത്ത വർഷങ്ങളിൽ ഇത് കൂടിക്കൊണ്ടു വരാനാണ് എല്ലാ സാധ്യതയും. അടുത്ത ഒരമ്പതു വർഷത്തിൽ ഇല്ലാതായേക്കാവുന്ന, ഗ്ലോബൽ വാമിങ്ങിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്കു വഹിക്കുന്ന ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളുടെ ഉപഭോഗം കുറച്ച് ഈ എനർജി ക്രൈസിസിനെ കാർബൺ-ഫ്രീ ഇന്ധനങ്ങളിലൂടെ മറികടക്കുക എന്നത് ഇരുപത്തൊന്നാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളികളിൽ ഒന്നായാണ് കണക്കാക്കുന്നത്. അൺലിമിറ്റഡ് ക്ലീൻ എനർജി എന്ന ഹോളി ഗ്രെയ്‌ലിന് ഒരുപക്ഷേ ഇന്നു നമുക്കുള്ള ഒരേയൊരു മാർഗ്ഗമാണ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ. സൂര്യനുൾപ്പെടെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ ഊർജ്ജമുൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നത് ഇങ്ങനെയാണ്.
പറയാനെളുപ്പമാണ്; പക്ഷേ ചെയ്തുകാണിക്കാൻ ബുദ്ധിമുട്ടാണ് എന്നു കേട്ടിട്ടില്ലേ? അതുപോലെയാണ് ഫ്യൂഷന്റെ കാര്യവും. ഇതിന്റെ പ്രധാന കാരണം നക്ഷത്രങ്ങൾക്കുള്ളിലേതുപോലുള്ള അവസ്ഥ ഭൂമിയിൽ സൃഷ്ടിച്ചെടുക്കാൻ കുറച്ചു പാടാണ് എന്നതാണ്. ഇതിന് ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ചൂടുണ്ടാക്കി ദ്രവ്യത്തെ അതിന്റെ നാലാമത്തെ അവസ്ഥയായ പ്ലാസ്മയാക്കി മാറ്റേണ്ടതുണ്ട്. ഇതിന് പ്രധാനമായും രണ്ടു വഴികളാണുള്ളത്. അതിൽ അതീവശക്തിയുള്ള ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ദ്രവ്യത്തെ സൂര്യന്റെ ഉൾക്കാമ്പിലേതു പോലെ 100 ദശലക്ഷം ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലകളിലേക്ക് ഉയർത്തി പ്ലാസ്മയാക്കി മാറ്റുന്ന രീതിയാണ് നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ അവലംബിക്കുന്നത്. ഇവിടെ ദ്രവ്യം ഹൈഡ്രജന്റെ ഐസോട്ടോപ്പുകളാണ് – ഒരു ന്യൂട്രോൺ ഉള്ള ഡ്യൂട്ടീരിയവും രണ്ടു ന്യൂട്രോണുകളുള്ള ട്രിഷ്യവും. ഈ ഉയർന്ന ചൂടിൽ അവ കൂട്ടിയിടിച്ച് ഹീലിയമായി മാറുമ്പോൾ അധികം വരുന്ന എനർജി ന്യൂട്രോണുകൾ വഴി ബഹിർഗമിക്കുന്നതാണ് ഇവിടത്തെ ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ഷൻ. അതീവശക്തിയുള്ള 192 ലേസർ ബീമുകൾ കൊണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ഐസോട്ടോപ്പുകൾ അടങ്ങിയ, ഒരു കുരുമുളകിന്റെയത്രയും വലിപ്പമുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഷെല്ലിനെ സൂര്യന്റെ മധ്യഭാഗത്തുള്ളതിനേക്കാൾ സാന്ദ്രതയിലേക്കും താപനിലയിലേക്കും അതീവ മർദ്ദത്തിൽ implosion വഴി കംപ്രസ് ചെയ്ത് ഫ്യൂഷനുണ്ടാക്കുന്ന ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെൻറ് എന്ന ഫ്യൂഷന്റെ ഒരു വകഭേദമാണ് NIF-ൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ലേസറുകൾ നേരിട്ട് ഷെല്ലിൽ ഫോക്കസ് ചെയ്യാതെ അതിനു പുറമെയുള്ള മറ്റൊരു ഷെല്ലിൽ ഫോക്കസ് ചെയ്ത് അതുകൊണ്ടുണ്ടാവുന്ന എക്സ്റേകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇന്ധനമടങ്ങിയ ഷെല്ലിനെ implod ചെയ്യിക്കുന്നത് എന്നു മാത്രം.
ഈ implosion-നു ശേഷമാണ് ഫ്യൂഷൻ ഉപയോഗിച്ച് വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഊർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളി വരുന്നത്. 1970-കൾ മുതൽ ഗവേഷണങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, സ്ഥിരമായി ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ഷനുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ നമുക്ക് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ഫ്യൂഷന്റെ പ്രധാന പ്രശ്നം എനർജി ബഡ്ജറ്റിന്റേതായിരുന്നു.
ഒരു ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ടർ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കണമെങ്കിൽ അതിൽ നിന്നുൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഊർജ്ജം അത് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ ചെലവാക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം. ഇവിടെയാണ് ഇതുവരെ നായകനായിരുന്ന പ്ലാസ്മ വില്ലനാവുന്നത്. സഹജമായിത്തന്നെ പ്ലാസ്മയിൽ ഉടലെടുക്കുന്ന, ഊർജ്ജത്തെ പ്രസരണം ചെയ്യുന്ന ഒരുപാട് ഇൻസ്റ്റബിലിറ്റികൾ ഉണ്ട്. ഇതുകൊണ്ട് ഫ്യൂഷനു വേണ്ട എനർജി പലവഴിയിൽ പാഴായിപ്പോവും. ഇവയും ഏകതാനമായല്ലാത്ത ഇമ്പ്ലോഷനും ഒക്കെ ഫ്യൂഷന്റെ എഫിഷ്യൻസി കുറയ്ക്കും.
ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഗവേഷണത്തിലെ വഴിത്തിരിവ്
ലേസർ ഫ്യൂഷനിലെ ഇത്തരം പ്രശ്നങ്ങൾ കാരണം ഇതുവരെ ഫ്യൂഷനുണ്ടാക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചതിനേക്കാളും ഊർജ്ജം ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ഷനിൽ നിന്ന് ലഭിച്ചിരുന്നില്ല. അതായത് “സ്വയം ജ്വലനം – ഇഗ്നിഷൻ” എന്ന ഒരു സ്റ്റേറ്റിൽ ലേസർ ഫ്യൂഷൻ ഇതുവരെ എത്തിയിരുന്നില്ല.
ഇതാണ് കഴിഞ്ഞയാഴ്ചയിലെ പരീക്ഷണത്തിൽ ഒറ്റയടിക്ക് മാറി മറഞ്ഞിരിക്കുന്നത്. ഫ്യൂഷൻ നടക്കാൻ ഏകദേശം രണ്ടു മെഗാജൂൾ ലേസർ എനർജി ഉപയോഗിച്ചപ്പോൾ ഫ്യൂഷനിൽ നിന്ന് ഇക്കുറി തിരിച്ചു കിട്ടിയത് മൂന്നിലധികം മെഗാജൂൾ എനർജിയാണ്. അതായത് ശരിക്കും ഒരു എനർജി ഗെയ്ൻ – ഇഗ്നിഷൻ.
മറ്റൊരു തരത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ ലേസർ ഫ്യൂഷനിലെ ഏറ്റവും വലിയ ഒരു കടമ്പ ശാസ്ത്രജ്ഞർ തരണം ചെയ്തിരിക്കുന്നു. എല്ലാ അർത്ഥത്തിലും ഒരു ബ്രേക്ക് ത്രൂ. ഇനിയുള്ള പരിശ്രമങ്ങളെല്ലാം ഈ ഗെയ്ൻ കൂട്ടുന്നതിനായിരിക്കും.
ഇനിയും കടമ്പകളേറെ
എങ്കിലും നിങ്ങളുടെ എനർജി കമ്പനിയെ വിളിച്ച് അക്കൗണ്ട് കാൻസൽ ചെയ്യാൻ വരട്ടെ. ഒരു പത്തു കെറ്റിൽ വെള്ളം തിളപ്പിക്കാനാവശ്യമായ ഊർജ്ജമേ NIF-ലെ ഈ പരീക്ഷണം ഉണ്ടാക്കിയിട്ടുള്ളൂ. ഫ്യൂഷൻ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഇനിയും ഒട്ടേറെ കടമ്പകൾ താണ്ടേണ്ടതുണ്ട്. ഇതിൽ പ്രധാനം ഫ്യൂഷൻ ഡ്രൈവ് ചെയ്യുന്ന ലേസറുകൾ തന്നെയാണ്. ദിവസവും ഒന്നോ രണ്ടോ തവണ ഫ്യൂഷനാവശ്യമായ എനർജി പൾസുകൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാനേ NIF-ൽ ഇപ്പോഴുള്ള ലേസറുകൾക്ക് കഴിവുള്ളൂ. ഒരു സെക്കൻഡിൽ പത്തു ലേസർ പൾസുകളെങ്കിലും (10 Hz) ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ലേസർ സിസ്റ്റം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ടറുകൾ ഉണ്ടാക്കാൻ ആവശ്യമാണ്. അത്രയും ത്വരിതഗതിയിൽത്തന്നെ ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനമടങ്ങിയ ഷെല്ലുകളും ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കണം. റിയാക്ടറിന്റെ ഏറ്റവും ഉള്ളിലുള്ള, ന്യൂട്രോണുകളുടെ വേഗം കുറയ്ക്കുന്ന, അതോടൊപ്പം ട്രിഷിയം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ലിഥിയം ലെയറും ഇത്രയും ഉയർന്ന അളവിലുള്ള ചൂടിനെ ദീർഘനേരം നേരിടാൻ കഴിയുന്ന മറ്റു മെറ്റീരിയലുകളും വികസിപ്പിച്ചെടുക്കണം. വളരെ വലിയ എഞ്ചിനീയറിങ്, ടെക്‌നോളജി, എക്കോണമിക് വെല്ലുവിളികൾ. പക്ഷേ കുറേക്കൊല്ലങ്ങൾക്കപ്പുറത്തതാണെങ്കിലും എത്തിപ്പിടിക്കാവുന്നവ.
അതുകൊണ്ട് ഇപ്പോൾ ധൈര്യമായിപ്പറയാം: ശരിക്കും പ്രതീക്ഷയ്ക്കു വകയുണ്ട്.
മറ്റു ലേഖനങ്ങൾ
Happy
33 %
Sad
5 %
Excited
57 %
Sleepy
5 %
Angry
0 %
Surprise
0 %
3
0
