चीन का EAST रिएक्टर

पाठ्यक्रम: GS3/विज्ञान और प्रौद्योगिकी

संदर्भ

• चीनी वैज्ञानिकों ने बताया कि वे प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (EAST) नामक एक परमाणु संलयन रिएक्टर में लगभग 1,066 सेकंड तक 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्लाज्मा को बनाए रखने में सक्षम थे।

परिचय

• EAST (अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर) ITER, एक अंतर्राष्ट्रीय मेगाप्रोजेक्ट के लिए एक टेस्टबेड रिएक्टर है। 
• परियोजना के सदस्य: भारत और यूरोपीय संघ सहित विश्व के छह देश। 
• वे एक टोकामक बनाने के लिए मिलकर कार्य कर रहे हैं जो परमाणु संलयन को बनाए रखेगा जो प्लाज्मा को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक ऊर्जा जारी करता है। 
• टोकामक एक ऐसी मशीन है जो परमाणु संलयन अनुसंधान के लिए प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करती है।

पृष्ठभूमि

• 1939: लीज़ मीटनर और ओटो फ्रिश ने विखंडन को ऊर्जा मुक्त करने की प्रक्रिया के रूप में समझाया।
• 1942: एनरिको फर्मी और उनकी टीम ने प्रथम संधारणीय परमाणु विखंडन रिएक्टर बनाया।
  • परमाणु विखंडन से हानिकारक रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न होता है जबकि परमाणु संलयन से ऐसा नहीं होता।
  • परमाणु संलयन रिएक्टर स्वच्छ ऊर्जा के नए स्रोतों में गहरी दिलचस्पी रखने वाली विश्व के लिए एक महत्त्वपूर्ण तकनीकी लक्ष्य बन गए हैं।
• वर्तमान प्रगति: ITER जैसी परियोजनाएँ व्यवहार्य संलयन रिएक्टर बनाने पर कार्य कर रही हैं, लेकिन संलयन से शुद्ध-सकारात्मक ऊर्जा अभी भी प्रगति पर है।

परमाणु संलयन क्या है?

• नाभिकीय संलयन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा दो हल्के परमाणु नाभिक मिलकर एक भारी नाभिक बनाते हैं और भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। 
• संलयन अभिक्रियाएँ पदार्थ की एक अवस्था में होती हैं जिसे प्लाज़्मा कहते हैं – एक उष्ण, आवेशित गैस जो धनात्मक आयनों और मुक्त-गतिशील इलेक्ट्रॉनों से बनी होती है, जिसमें ठोस, तरल या गैसों से पृथक् अद्वितीय गुण होते हैं। 
• सूर्य, अन्य सभी तारों के साथ, इस अभिक्रिया द्वारा संचालित होता है। 
• प्रक्रिया: ड्यूटेरियम (H-2) और ट्रिटियम (H-3) परमाणुओं को मिलाकर हीलियम (He-4) बनाया जाता है। इसके परिणामस्वरूप एक मुक्त और तेज़ न्यूट्रॉन भी निकलता है।
  • न्यूट्रॉन को ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के हल्के नाभिकों के संयोजन के पश्चात् बचे ‘अतिरिक्त’ द्रव्यमान से परिवर्तित गतिज ऊर्जा द्वारा संचालित किया जाता है। 
• चुनौतियाँ: नियंत्रित संलयन को प्राप्त करने के लिए तारों के समान अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है।

संलयन ऊर्जा का महत्त्व?

• स्वच्छ ऊर्जा: नाभिकीय संलयन से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड या अन्य ग्रीनहाउस गैसें उत्सर्जित नहीं होती हैं, इसलिए यह इस सदी के उत्तरार्ध से कम कार्बन विद्युत उत्पादन का दीर्घकालिक स्रोत हो सकता है।
• अधिक कुशल: नाभिकीय संलयन, नाभिकीय विखंडन (परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उपयोग किया जाता है) की तुलना में प्रति किलोग्राम ईंधन पर चार गुना अधिक ऊर्जा उत्पन्न कर सकता है और तेल या कोयले को जलाने की तुलना में लगभग चार मिलियन गुना अधिक ऊर्जा उत्पन्न कर सकता है।
• संलयन ईंधन प्रचुर मात्रा में है और आसानी से उपलब्ध है: ड्यूटेरियम को समुद्री जल से सस्ते में निकाला जा सकता है, और ट्रिटियम को प्राकृतिक रूप से प्रचुर मात्रा में लिथियम के साथ संलयन-जनित न्यूट्रॉन की प्रतिक्रिया से संभावित रूप से उत्पादित किया जा सकता है।
  • ये ईंधन आपूर्ति लाखों वर्षों तक चलेगी।
• उपयोग करने के लिए सुरक्षित: भविष्य के संलयन रिएक्टर भी आंतरिक रूप से सुरक्षित हैं और उनसे उच्च गतिविधि या लंबे समय तक रहने वाले परमाणु अपशिष्ट उत्पन्न होने की संभावना नहीं है।
  • इसके अतिरिक्त, चूँकि संलयन प्रक्रिया को प्रारंभ करना और बनाए रखना मुश्किल है, इसलिए अनियंत्रित प्रतिक्रिया और पिघलने का कोई जोखिम नहीं है।

आगे की राह

• EAST की सफलताएं ITER के भविष्य के लिए महत्त्वपूर्ण हैं, जिसे देरी और लागत में वृद्धि के लिए आलोचना का सामना करना पड़ रहा है।
  • ITER की लागत 18 बिलियन यूरो से अधिक है, जो इसे इतिहास का सबसे महँगा विज्ञान प्रयोग बनाता है। 
  • उच्च लागत ने कुछ सरकारों को ऐसी परियोजनाओं को आगे बढ़ाने से रोक दिया है।
• वैकल्पिक संलयन विधियाँ:
  • स्टेलरेटर (Stellarator): एक घुमावदार डिज़ाइन वाला उपकरण जो चुंबकीय परिरोध को प्राप्त करने के लिए जटिल बाहरी चुंबकों का उपयोग करके पोलोइडल चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता को समाप्त करता है।
  • लेज़र आधारित संलयन: ड्यूटेरियम-ट्रिटियम छर्रों को संपीड़ित करने के लिए शक्तिशाली लेजर बीम का उपयोग करता है, जिससे संलयन होता है और ऊर्जा उत्पन्न होती है।
  • लेज़र आधारित संलयन से निकलने वाली गर्मी का उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, जो टर्बाइनों को विद्युत का उत्पादन करने के लिए चलाती है।

Source: TH