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चाइना के कृत्रिम सूर्य EAST ने 120 मिलियन डिग्री सेल्सियस के साथ बनाया नया विश्व रिकॉर्ड

China Artificial Sun EAST creates new world record by clocking 120 million degrees Celsius

प्रासंगिकता:

  • जीएस 3 || विज्ञान और प्रौद्योगिकी || ऊर्जा || परमाणु ऊर्जा

सुर्खियों में क्यों?

चीन के ‘कृत्रिम सूर्य’ प्रयोग ने लगभग 2 मिनट तक 120 मिलियन सेल्सियस प्लाज्मा तापमान हासिल करके नया विश्व रिकॉर्ड बनाया।

वर्तमान प्रसंग:

  • चीन के प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (EAST), जो सूर्य की ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया की नकल करता है, ने 101 सेकंड के लिए 216 मिलियन डिग्री फ़ारेनहाइट (120 मिलियन डिग्री सेल्सियस) पर चलने के बाद एक नया रिकॉर्ड बनाया।
  • अन्य 20 सेकंड के लिए, “कृत्रिम सूरज” ने 288 मिलियन डिग्री फ़ारेनहाइट (160 सेल्सियस) का चरम तापमान भी हासिल कर लिया, जो वास्तविक सूर्य से दस गुना अधिक गर्म है।

चीन काकृत्रिम सूर्य‘ EAST क्या है?

  • प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (EAST) रिएक्टर चीन के हेफ़ेई में चीनी विज्ञान अकादमी (ASIPP) के प्लाज्मा भौतिकी संस्थान में स्थित एक उन्नत परमाणु संलयन प्रयोगात्मक अनुसंधान उपकरण है।
  • कृत्रिम सूर्य का उद्देश्य परमाणु संलयन की प्रक्रिया को दोहराना है, जो वही प्रतिक्रिया है जो सूर्य को शक्ति प्रदान करती है। EAST तीन प्रमुख घरेलू टोकामकों में से एक है जो वर्तमान में देश भर में संचालित किए जा रहे हैं।
  • EAST के अलावा, चीन वर्तमान में HL-2A रिएक्टर के साथ-साथ J-TEXT का भी संचालन कर रहा है।
  • दिसंबर 2020 में, चीन के सबसे बड़े और सबसे उन्नत परमाणु संलयन प्रायोगिक अनुसंधान उपकरण, HL-2M टोकामक को पहली बार सफलतापूर्वक संचालित किया गया था – चीन की परमाणु ऊर्जा अनुसंधान क्षमताओं के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर।

परमाणु संलयन के बारे में

परमाणु संलयन:

  • परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा दो या दो से अधिक परमाणु नाभिक एक साथ जुड़ते हैं, और एक भारी नाभिक बनाते हैं।
  • इस प्रक्रिया के दौरान, पदार्थ संरक्षित नहीं होता है क्योंकि फ्यूज़िंग नाभिक का थोड़ा द्रव्यमान, उस ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है जो मुक्त हो जाते हैं।
  • परिणामी नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा उस प्रत्येक नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक होती है जो इसे उत्पन्न करने के लिए जुड़े हुए हैं। संलयन वह प्रक्रिया है जो सक्रिय सितारों को शक्ति प्रदान करती है।

परमाणु संलयन की प्रक्रिया:

  • परमाणु संलयन होने के लिए, हाइड्रोजन परमाणुओं पर जबरदस्त गर्मी और दबाव डाला जाता है ताकि वे एक साथ फ्यूज हो जाएं।
  • ड्यूटेरियम और ट्रिटियम (दोनों हाइड्रोजन में पाए जाते हैं) के नाभिक एक हीलियम नाभिक, एक न्यूट्रॉन के साथ-साथ भारी मात्रा में ऊर्जा के साथ एक साथ फ्यूज करने के लिए बने होते हैं।
  • जबरदस्त दबाव और तापमान के तहत, ट्रिटियम और ड्यूटेरियम (हाइड्रोजन समस्थानिक हाइड्रोजन -3 और हाइड्रोजन -2, क्रमशः) के परमाणु एक न्यूट्रॉन और हीलियम समस्थानिक के साथ-साथ बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए गठबंधन करते हैं, जो कई बार विखंडन द्वारा उत्पन्न होती है।
  • वैज्ञानिक अभी भी यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि बिजली उत्पादन हेतु फ्यूजन रिएक्टर बनाने के लिए परमाणु संलयन को कैसे नियंत्रित किया जाए।

परमाणु संलयन को बढ़ावा देने के लाभ:

  • प्रचुर मात्रा में ऊर्जा: परमाणुओं का एक नियंत्रित संलयन एक रासायनिक प्रक्रिया की ऊर्जा से लगभग चार मिलियन गुना अधिक ऊर्जा मुक्त करता है। फ्यूजन में ऐसे बेस लोड ऊर्जा के प्रकार को वितरित करने की क्षमता है जो अभी अनुपलब्ध है।
  • कोई CO₂ नहीं: संलयन खतरनाक विषाक्त पदार्थों को वातावरण में नहीं छोड़ता है, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड या अन्य ग्रीनहाउस गैसें। हीलियम, एक अक्रिय, गैर-विषाक्त गैस, एक प्राथमिक उप-उत्पाद है।
  • लंबे समय तक रहने वाला कोई रेडियोधर्मी कचरा नहीं होता: रेडियोधर्मी संलयन रिएक्टर उच्च-गतिविधि, लंबे समय तक चलने वाले परमाणु अपशिष्ट उत्पन्न नहीं करते हैं। एक संलयन रिएक्टर में, घटकों की सक्रियता इतनी कम होती है कि सामग्री को 100 वर्षों के भीतर पुनर्नवीनीकरण या पुन: उपयोग किया जा सकता है।
  • प्रसार का सीमित जोखिम: संलयन में यूरेनियम और प्लूटोनियम जैसी विखंडनीय सामग्री का उपयोग नहीं किया जाता है। (रेडियोधर्मी ट्रिटियम एक विखंडनीय या विखंडनीय पदार्थ नहीं है)। ITER जैसे फ्यूजन रिएक्टर में, ऐसी कोई समृद्ध सामग्री नहीं है जिसका उपयोग परमाणु हथियार बनाने के लिए किया जा सकता है।
  • लागत: इस सदी के दूसरे भाग के लिए नियोजित फ्यूजन रिएक्टर का बिजली उत्पादन एक विखंडन रिएक्टर के बराबर होगा, (यानी, 1 और 1.7 गीगावाट के बीच)।

परमाणु संलयन के उपयोग में बाधा:

  • नियंत्रण और निष्कर्षण: ऊर्जा को नियंत्रित करना और निकालना मुश्किल नहीं होगा। नाभिक भारी संख्या में और इतने पर्याप्त बल के साथ टकराते हैं कि वे प्रोटॉन प्रतिकर्षण में प्रवेश करते हैं और दूसरे नाभिक को छूते हैं, जो कि उचित मात्रा में संलयन के लिए आवश्यक है।
  • थर्मो-न्यूक्लियर सिस्टम में, संलयन से निकलने वाली गर्मी नाभिक की गति को तेज करती है, जिसके परिणामस्वरूप एक तेज चेन रिएक्शन होता है।
  • नियंत्रित करने में बहुत मुश्किल: कोई भी चीज गर्मी को भी लगातार नियंत्रित करने के साथ-साथ उस दबाव को लगातार बनाए नहीं रख सकती है। परमाणु संलयन एक सेकंड के एक अंश के लिए हासिल किया गया है, और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में कुछ सेकंडों के लिए हासिल किया गया जब एक परमाणु विखंडन विस्फोटक उपकरण के साथ इसे युग्मित किया गया, लेकिन विद्युत-चुंबकीय ‘कंटेनर’ अस्थिर होते हैं और बिजली की तरह, विनियमित करना बेहद मुश्किल होता है।
  • शक्तिशाली संपीड़न और विस्तार: बल और परिवर्तन का विरोध करने के बजाय, वे केवल जबरदस्त संपीड़न और समान रूप से शक्तिशाली विस्तार बलों पर निर्भर करते हैं।
  • अत्यधिक दबाव का जारी होना: इसका वर्णन इस प्रकार किया जाता है जैसे दो अजेय बल आपस में टकराए हों और बहुत जोर से टकराए हों। वे हमेशा अपने चलने का रास्ता खोज लेते हैं और खुद को भाप के रूप में जारी करते हैं। बिजली और चुंबकत्व को गतिहीन नहीं माना जाता है।

अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर: अंतर्राष्ट्रीय परमाणु संलयन परियोजना

  • स्थापना: ITER (इंटरनेशनल थर्मोन्यूक्लियर एक्सपेरिमेंटल रिएक्टर) एक 35-राष्ट्र साझेदारी है जो 1985 में शुरू हुई थी। यह फ्रांस में स्थित है।
  • उद्देश्य: इसका लक्ष्य बड़े पैमाने पर कार्बन मुक्त ऊर्जा स्रोत के रूप में संलयन की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करने के लिए दुनिया के सबसे बड़े टोकामक का निर्माण करना है।
  • टोकामक एक प्रायोगिक मशीन है जिसका उपयोग संलयन ऊर्जा को पकड़ने के लिए किया जाता है। परमाणुओं के संलयन से उत्पन्न ऊर्जा एक टोकामक के भीतर पोत की दीवारों में गर्मी के रूप में अवशोषित होती है। एक फ्यूजन पावर प्लांट, एक सामान्य बिजली संयंत्र की तरह, इस गर्मी का उपयोग भाप बनाने के लिए करता है, जिसे बाद में टर्बाइन और जनरेटर का उपयोग करके बिजली में परिवर्तित किया जाता है।
  • लागू सिद्धांत: संलयन, जो सूर्य और सितारों के लिए ऊर्जा का स्रोत भी है, परियोजना के केंद्र में है। हर बार जब दो हाइड्रोजन परमाणु सूर्य में एक हीलियम परमाणु में विलीन हो जाते हैं, तो दो न्यूट्रिनो निकलते हैं।
  • भागीदारी: चीन, यूरोपीय संघ, भारत, जापान, दक्षिण कोरिया, रूस और संयुक्त राज्य अमेरिका ITER के सदस्यों में से हैं। उपर्युक्त सात सदस्य आईटीईआर समझौते (2006) के अनुसार परियोजना निर्माण, संचालन और डी-कमीशनिंग की लागत को विभाजित करेंगे। वे निर्माण, भवन और संचालन चरणों के साथ-साथ प्रयोगात्मक परिणामों के दौरान विकसित किसी भी बौद्धिक संपदा को भी साझा करते हैं।
  • महत्व: ITER विस्तारित अवधि के लिए फ्यूजन को बनाए रखने वाला पहला फ्यूजन डिवाइस होगा, साथ ही व्यावसायिक फ्यूजन-आधारित बिजली उत्पादन के लिए आवश्यक एकीकृत प्रौद्योगिकियों, सामग्रियों और भौतिकी व्यवस्थाओं का परीक्षण करेगा।
  • ITER में भारत का योगदान:
    • भारत नौ पैकेज बनाने और वितरित करने का प्रभारी था, जो उसने पिछले कई वर्षों में सावधानीपूर्वक और समय पर किया है।
    • भारत के क्रायोस्टेट को विशेष रूप से काफी सकारात्मक प्रतिक्रिया मिली है। एलएंडटी हेवी इंजीनियरिंग को इसे पूरा होने में आठ साल लगे।
    • गुजरात के हजीरा में लार्सन एंड टुब्रो ने क्रायोस्टेट बनाया, जो थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर का बाहरी वैक्यूम शेल है। यह एक स्टेनलेस स्टील का बर्तन है जिसकी ऊंचाई 29 मीटर और चौड़ाई 29 मीटर है, और यह 4,000 टन स्टेनलेस स्टील से बना है।
    • भारत क्रायोजेनिक प्रणाली पहुंचाने का प्रभारी भी था। इस तकनीक से ITER मैग्नेट को ठंडा रखा जाएगा। टोकामक में, चुंबक आवश्यक हैं क्योंकि वे चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं जो प्लाज्मा को सीमित और नियंत्रित करते हैं।
    • ITER प्लाज्मा, वैक्यूम वेसल इन-वॉल शील्ड्स, एक नॉवेल कूलिंग वॉटर सिस्टम, पावर सप्लाई सिस्टम और डायग्नोस्टिक सब-सिस्टम रिएक्टर के लिए बाहरी हीटिंग सिस्टम सभी महत्वपूर्ण घटक हैं, जिनमें से कुछ अपने प्रकार के पहले हैं।

निष्कर्ष:

परमाणु संलयन तकनीक दुनिया के लिए नई नहीं है, लेकिन परमाणु संलयन से दुनिया हर रोज एक नया नवाचार और सृजन देख रही है, यह न केवल विज्ञान और तकनीक को नए स्तर पर ले जाएगा, बल्कि भविष्य में भारत परमाणु ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के साथ अपनी क्षमताओं को बढ़ाएगा।

मुख्य परीक्षा अभ्यास प्रश्न:

परमाणु संलयन के बारे में लिखने के संदर्भ में चीन की कृत्रिम सूर्य अवधारणा क्या है और परमाणु संलयन ऊर्जा के दोहन में क्या बाधाएं हैं? (200 शब्द)