কেন ফিউশন শক্তি সবসময় “10 বছর দূরে”?

একত্রীকরণ সর্বদা “x বছর দূরে” হয়, বা তাই পুরানো কৌতুক যায়। আমি এই কথাটি কোথা থেকে এসেছে তা খুঁজে বের করার চেষ্টা করেছি।

এটা মূল্য কি জন্য, একটি গবেষক যে সাক্ষ্য 1960-এর দশকে, যখন আরেকটি কনফারেন্স প্যানেল 1986 থেকে উল্লেখ করা হয়েছে অনুরূপ কিছু উভয় অ্যাকাউন্টই বলে যে ফিউশন শক্তি যথাক্রমে 50 এবং 25-30 বছর, যাতে এটি 2010 এর দশকে যোগ করে।

এটা স্পষ্ট যে আমরা এই তথাকথিত সময়সীমা অতিক্রম করেছি, এবং আমরা এখনও ফিউশন শক্তি কেমন দেখায় সে সম্পর্কে শিরোনাম পাচ্ছি 30 বছরের ব্যবধান বা 50 বছরের ব্যবধান অথবা, গণিতবিদদের জন্য, সম্ভবত 17.8 বছরের ব্যবধান. তাই টিআপাতদৃষ্টিতে ধীর গতিতে কৌতুক যেখানে ফিউশন শক্তি বাণিজ্যিক নেটওয়ার্কগুলিতে পৌঁছেছে। কিন্তু এটি গুরুত্বপূর্ণ সতর্কতার সাথে আসে। গত দুই দশকে সেখানে ড আছে ফিউশন গবেষণায় বড় অগ্রগতি ছিল, যার ফলে শক্তি উৎপাদন বৃদ্ধি, উন্নত হার্ডওয়্যার এবং বিস্তৃত পরীক্ষামূলক ও তাত্ত্বিক উন্নয়ন হয়েছে, যা সারা বিশ্বের বড় এবং ছোট স্টেকহোল্ডারদের কাছ থেকেও এসেছে। এবং বিজ্ঞানীরা আছে পরীক্ষাগারে ফিউশন ইগনিশন অর্জন করেছে।

প্রশ্নটি এত বেশি নয় যে মানুষ কীভাবে তারা পৃথিবীতে খাদ্য খায় তা পুনরায় তৈরি করতে পারে কিনা, তবে আমরা কীভাবে এটি ধারাবাহিকভাবে, ধারাবাহিকভাবে এবং দক্ষতার সাথে করতে পারি তা আরও বেশি।

আমরা এই Giz প্রশ্নগুলির জন্য বিশেষজ্ঞদের কাছে এই শেষ প্রশ্নটি রেখেছি। ফিউশন শক্তি কখন আসবে তা অনুমান করার চেষ্টা করার দরকার নেই। ফিউশন গবেষণার মূল্যকে সমর্থন করার দরকার নেই। কিন্তু যদি ফিউশন শক্তি এখনও এখানে না থাকে তবে একটি কারণ থাকতে হবে (বা দুই বা তিনটি)। এবং আমরা সম্ভবত এটি অতিক্রম করা উচিত, ডান? তাহলে এই কারণগুলো কি? যদি ফিউশন শক্তির সবচেয়ে বড় বাধা বাছাই করতে হয়, তাহলে সেগুলি কী হবে? এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, কোন সহজ সমাধান আছে?

নিম্নোক্ত উত্তরগুলি স্বচ্ছতার জন্য সামান্য সম্পাদিত এবং ঘনীভূত হতে পারে।

ট্যামি মা

লিভারমোর ফিউশন টেকনোলজি ইনস্টিটিউটের পরিচালক, লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (LLNL)

সামনে এখনও প্রচুর বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত উন্নয়ন বাকি আছে। যদিও LLNL-এর ন্যাশনাল ইগনিশন ফ্যাসিলিটি (NIF) দশবার ফিউশন ইগনিশন অর্জন করেছে এবং গণনা করেছে, সেই ফিউশন বিক্রিয়াগুলিকে কীভাবে কাজে লাগাতে হয় এবং প্রয়োগ করতে হয় সে সম্পর্কে আমাদের এখনও অনেক কিছু শিখতে হবে। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে NIF বাণিজ্যিক ফিউশন শক্তির জন্য প্রয়োজনীয় লাভগুলি দক্ষতার সাথে উত্পাদন করার পরিবর্তে জাতীয় সুরক্ষা পরীক্ষার জন্য ডেটা উত্পাদন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল। এবং এখনও পর্যন্ত, পাওয়ার লাভ, প্লাজমা বার্ন, বা ফিউশন সম্প্রদায়ের দ্বারা গুরুত্ব সহকারে নেওয়া অন্য কোনও মৌলিক মেট্রিক সম্পর্কিত অন্য কোনও সুবিধা বা পদ্ধতি NIF এর কাছাকাছি আসেনি।

ফিউশন কঠিন। এটির জন্য প্লাজমা এবং বস্তুগত পরিস্থিতি তৈরি এবং নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন যা গ্রহের অন্য যেকোন কিছুর চেয়ে বেশি এবং বহুবার আমরা নক্ষত্রের কেন্দ্রস্থলে যা পাই তার বাইরেও। এটির জন্য আমাদের বৈজ্ঞানিক এবং প্রকৌশল দক্ষতার সীমাবদ্ধতা ঠেলে দেওয়া প্রয়োজন।

যদিও আমি সামনে একটি দীর্ঘ পথ হিসেবে দেখছি, তবুও আমি আশাবাদী যে মানবতা সেখানে পৌঁছাবে। অসাধারণ বৈজ্ঞানিক এবং প্রযুক্তিগত অগ্রগতি প্রতিদিন করা হচ্ছে, এবং সম্ভাব্য সুবিধাগুলি আমাদের বিশ্বকে পরিবর্তন করবে। এটি আমাদের এক দশক বা পাঁচ সময় নেয় না কেন, ফিউশন শক্তি অনুসরণ করা মূল্যবান। শেষ পর্যন্ত, সম্পদ এবং তহবিলের অনুপাতে অগ্রগতি করা হবে। আরো সরকার এবং বিনিয়োগকারীদের সমর্থন সেই সময়সীমাকে ছোট করবে।

আরিয়ানা গ্লিসন

উপ-পরিচালক, উচ্চ শক্তি ঘনত্ব বিজ্ঞান বিভাগ, SLAC জাতীয় ত্বরণ পরীক্ষাগার

[The biggest obstacle to fusion is] পদার্থ বিজ্ঞান। ফিউশন মূলত জিজ্ঞাসা করে: আমরা কি এমন কিছু তৈরি করতে পারি যা একটি নক্ষত্রের ভিতরে, এখানে পৃথিবীতে, বছরের পর বছর ধরে বেঁচে থাকে? ফিউশন সম্প্রদায়ের অনেকেই একমত যে চুল্লির উপাদানগুলিকে চরম বিকিরণ এবং তাপ পরিচালনা করতে হবে একটি প্রধান বাধা। ট্রিটিয়াম প্রজনন কম্বল? উপকরণ প্লাজমা ভিত্তিক টোকামাক দেয়াল? উপকরণ জড়ীয় ফিউশন লক্ষ্যমাত্রা যা অবশ্যই ডিজাইন করা উচিত, অবিশ্বাস্য সহনশীলতার জন্য তৈরি করা, এবং ভর-উত্পাদিত: অনবদ্য গোলাকার এবং মাইক্রোস্কোপিকভাবে বিশুদ্ধ? উপকরণ চুম্বক জন্য উচ্চ তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টিং টেপ? উপকরণ এমনকি লেজার অপটিক্স যা প্রতি সেকেন্ডে 10 শট প্রতি দিনে 3 এর পরিবর্তে টিকে থাকতে হবে? উপকরণ যা আমাদেরকে গ্রিডে 24/7 ফিউশন ইলেকট্রন থেকে রক্ষা করে তা হল আমরা এমন উপাদান তৈরি করতে পারি যা ক্ষয় হয় না, যা ব্যর্থ হয় না এবং ফিউশন শিল্পের জন্য একটি শক্তিশালী সরবরাহ চেইন উপলব্ধি করতে পারি।

আমাদের এবং একটি তারকাকে বোতলজাত করার মধ্যে উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত বাধা রয়েছে। MFE-তে চারটি মূল চ্যালেঞ্জ [magnetic fusion energy] এবং আইএফই [inertial fusion energy]: জ্বলন্ত প্লাজমা রক্ষণাবেক্ষণ এবং স্থিতিশীল করা, শক্তি বৃদ্ধি (যখন খরচ কম রাখার জন্য দক্ষতা বন্ধ না করা), বিকিরণ এবং নৃশংস তাপ থেকে বেঁচে থাকা উপাদানগুলি তৈরি করা এবং ট্রিটিয়াম জ্বালানী তৈরি/পুনর্ব্যবহার করা। বিশেষ করে, ইনর্শিয়াল ফিউশনের জন্য, আমরা ইগনিশন অর্জনে NIF-এর অসাধারণ সাফল্যের সাথে বৈজ্ঞানিক লাভগুলি চিহ্নিত করি। যাইহোক, NIF লেজারগুলি দিনে 1-3 বার আগুন দেয়। একটি পাওয়ার প্ল্যান্টের জন্য প্রতি সেকেন্ডে ~10 শট প্রয়োজন। এটি রিপ্লে রেট, টার্গেট ক্রাফটিং এবং বর্জ্য ব্যবস্থাপনায় একটি বন্য লাফ। এখানেই SLAC FIRE Collaboratives-এর মাধ্যমে DOE, FES প্রোগ্রাম এবং পাবলিক-প্রাইভেট অংশীদারিত্ব দ্বারা সমর্থিত IFE প্রযুক্তি উদ্ভাবনের প্রচেষ্টাকে ফোকাস করছে।

বিজ্ঞানীদের এখনও গভীরভাবে বোঝার প্রয়োজন যে প্লাজমাগুলি একবার তারা স্ব-উষ্ণতা এবং ইগনিশনের পরিস্থিতিতে পৌঁছলে কীভাবে আচরণ করে, যার মধ্যে অশান্তি, অস্থিরতা, শক্তি পরিবহন এবং আলফা কণা গতিশীলতা রয়েছে। ফিউশন ধারণার (চৌম্বকীয় বা জড়) ভবিষ্যদ্বাণীমূলক মডেলগুলির জন্য একাডেমিয়া/জাতীয় পরীক্ষাগার এবং ব্যক্তিগত শিল্পে ব্যবহৃত মডেলগুলিকে যাচাই করার জন্য উপযুক্ত সময়কাল এবং টাইমস্কেলে পরিমাপ এবং ডায়াগনস্টিকগুলিতে অনেক নতুনত্বের প্রয়োজন। টেকসই জ্বলন প্লাজমা (যেমন এমএফই ধারণা) এবং সংকুচিত জ্বালানী ছুরিগুলিতে ইমপ্লোশন প্রতিসাম্য/হাইড্রোডাইনামিক অস্থিরতার বোঝা (যেমন আইএফই ধারণা) অসম্পূর্ণ থেকে যায়। ট্রিটিয়াম জ্বালানী চক্রের বিজ্ঞানের দিকগুলিও খারাপভাবে সীমাবদ্ধ থাকে।

কিন্তু আমরা DOE জাতীয় ল্যাবরেটরি ইকোসিস্টেম জুড়ে এবং সরকারি-বেসরকারি অংশীদারিত্ব/প্রোগ্রামের মধ্যে DOE FIRE-এর সহযোগিতামূলক প্রচেষ্টায় অগ্রগতি করছি। একটি বাণিজ্যিক ফিউশন প্ল্যান্টকে অবশ্যই ট্রিটিয়ামের প্রজনন, নিষ্কাশন, প্রক্রিয়া এবং পুনর্ব্যবহার করতে হবে এমন হারে এবং দক্ষতা যা কখনও প্রদর্শিত হয়নি—এখানে আমাদের এই প্রাথমিক কাজটি করার জন্য ডেডিকেটেড টেস্টবেড প্রয়োজন—ডিওই ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি ইকোসিস্টেমে চলমান বর্তমান প্রকল্পগুলি (ফিউশন কম্বল পরীক্ষার সুবিধা) একটি উজ্জ্বল প্রথম পদক্ষেপ৷

কার্লোস রোমেরো তালামাস

টেরা ফিউশনের প্রতিষ্ঠাতা এবং সিইও, মেরিল্যান্ডে অবস্থিত একটি পারমাণবিক শক্তি স্টার্টআপ৷

প্রায় এক শতাব্দী ধরে, আমরা ফিউশন বিক্রিয়া থেকে প্রচুর পরিমাণে শক্তি আহরণের সম্ভাবনা সম্পর্কে জানি। এই সময় জুড়ে, ফিউশন থেকে নেট শক্তি পাওয়ার বিভিন্ন উপায় প্রস্তাব করা হয়েছে। কিন্তু এটিকে বাণিজ্যিক বাস্তবতায় পরিণত করা আমাদের সময়ের অন্যতম বড় প্রকৌশল চ্যালেঞ্জ হয়ে দাঁড়িয়েছে। এই ধারণাগুলির অনেকগুলি এখন আংশিক পরীক্ষামূলক যাচাইকরণ দেখেছে, এবং উচ্চ আত্মবিশ্বাস রয়েছে যে নেট শক্তি পদার্থবিদ্যা এই ধারণাগুলির অন্তত কিছুর জন্য কাজ করবে। পদার্থবিজ্ঞানের মডেল, ডায়াগনস্টিকস এবং কম্পিউটেশনাল সরঞ্জামগুলি বছরের পর বছর ধরে ব্যাপকভাবে উন্নতি করেছে, কিন্তু এটি সত্যিই পর্যাপ্ত স্তরের তহবিলের অভাব যা ফিউশন শক্তির ব্যবহারিক স্থাপনাকে স্থগিত করেছে।

মাত্র কয়েক বছর দূরে ফিউশন শক্তি থাকার আশাবাদ বোঝায় যে পর্যাপ্ত এবং টেকসই তহবিল থাকবে। যাইহোক, সম্প্রতি অবধি, ফিউশন সিস্টেমের বিকাশ এবং পরীক্ষায় বিনিয়োগ প্রায় একচেটিয়াভাবে সরকারের কাছ থেকে হয়েছে এবং কখনই যথেষ্ট ছিল না। এমনকি এই সীমিত স্তরেও, তহবিলগুলি এমন চক্রের মধ্য দিয়ে গেছে যা বৈজ্ঞানিক উন্নয়নের চেয়ে রাজনৈতিক বায়ু দ্বারা নির্ধারিত হয়েছে। কিছু শুষ্ক বানান চলাকালীন, অনেক সহকর্মী তাদের গবেষণার ফোকাস অন্য এলাকায় স্থানান্তরিত করে এবং এমনকি যখন তহবিল ফিরে আসে, তখন অনেকেই ফিউশন স্পেসে ফিরে আসেননি। এর ফলে, পুরো সম্প্রদায়ের জন্য বাস্তব অভিজ্ঞতার একটি বড় ক্ষতি হয়েছে।

আমরা এখন একীভূত তহবিলের একটি ভিন্ন যুগে আছি, যেখানে প্রাইভেট ইকুইটি সবচেয়ে বড় অবদানকারী (অন্তত পশ্চিমা দেশগুলিতে) এবং তহবিলের মাত্রা বছরের পর বছর বাড়তে থাকে। এখন 50 টিরও বেশি বেসরকারী সংস্থা একত্রিত হতে চাইছে, যার বেশিরভাগ 10 বছর আগে বিদ্যমান ছিল না। অবশ্যই, এই কোম্পানিগুলির মধ্যে অনেক অভিজ্ঞতা, অর্জন এবং বিশ্বাসযোগ্যতা রয়েছে। অনেকগুলি পরের দশকে অদৃশ্য হয়ে যাবে বা অন্য কোম্পানির সাথে একীভূত হবে, কিন্তু কিছু আছে যারা আগামী বছরগুলিতে বড় ঘোষণা করতে প্রস্তুত।

বিশেষ করে, তথাকথিত “বৈজ্ঞানিক প্রশ্ন > 1” মাইলফলক, যা দেখায় যে সিস্টেমটি প্রকৌশলগত অদক্ষতা বিবেচনা না করেই প্লাজমাতে যত বেশি শক্তি উৎপন্ন করে। এনআইএফ এই মাইলফলকটি 2022 সালের ডিসেম্বরে জড়তা বন্দীকরণ ফিউশনের জন্য ঘোষণা করেছিল। কিছু চৌম্বকীয় ফিউশন ধারণা আগামী বছরগুলিতে এই মাইলফলকের তাদের সংস্করণ ঘোষণা করবে। এর পরে, পরবর্তী বড় মাইলফলক হল “ইঞ্জিনিয়ারিং Q > 1”, যা সমস্ত সরঞ্জামের অদক্ষতা বিবেচনা করে এবং টেকসই বাণিজ্যিক স্থাপনার জন্য প্রয়োজনীয়৷ এটি আগামী 10 বছরে ঘটতে পারে। বড় মাপের মোতায়েন অনুসরণ করা হবে। ফিউশন শক্তি এখন সত্যিই দিগন্তে।