थर्मोन्यूक्लियर बम ईंधन के स्पर्श से 'Z मशीन' भविष्य की संलयन ऊर्जा प्रदान कर सकती है

थर्मोन्यूक्लियर बम ईंधन के स्पर्श से 'Z मशीन' भविष्य की संलयन ऊर्जा प्रदान कर सकती है

डब्ल्यू। वायट गिब्सनॉव द्वारा। 9, 2016, 11:45 पूर्वाह्न

हर बार न्यू मैक्सिको के अल्बुकर्क में सैंडिया नेशनल लेबोरेटरीज के प्लाज़्मा भौतिकविदों ने अपने फ्यूजन रिएक्टर पर गोली चलाई, हार्डवेयर का एक बड़ा हिस्सा धुएं में उड़ गया। उनकी जेड मशीन में कैपेसिटर के बैंक होते हैं जो एक हजार बिजली के बोल्ट से अधिक विद्युत ऊर्जा से भरते हैं। एक स्विच के फ्लिप के साथ, 20 मिलियन एम्प्स एक ईंधन से भरे सिलेंडर की ओर बढ़ते हैं जो एक पेंसिल इरेज़र के आकार का होता है। विद्युत धारा एक भारी चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करती है, जो इतनी तेजी से ट्यूब को चुटकी लेती है और हाइड्रोजन परमाणुओं को हीलियम में फ्यूज के अंदर डालती है, जो उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन और हीलियम नाभिक (एक कण के रूप में जाना जाता है) का एक विस्फोट जारी करता है। धमाका जटिल हार्डवेयर को वाष्पित करता है जो ठोस धातु के छोटे ट्यूब 10 किलोग्राम धारण करता है। ", हम मूल रूप से ऊर्जा के डायनामाइट की तीन छड़ें वितरित कर रहे हैं, " माइक कुनेओ, परियोजना पर एक प्रबंधक कहते हैं। "के बाद, एक गड्ढा चौड़ा है।"

भौतिकविदों ने अब थर्मोन्यूक्लियर हथियारों में इस्तेमाल होने वाले कीमती ईंधन को जोड़कर और भी बड़ा धमाका करने की तैयारी की है, जिसमें जोखिम और पुरस्कार दोनों हैं। हाल के वर्षों में प्रकाशित गणना, सिमुलेशन और प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि सैंडिया की मशीन अन्य दृष्टिकोणों की तुलना में आत्मनिर्भर संलयन के लिए एक तेज और सस्ता रास्ता पेश कर सकती है जो लेज़रों के साथ ईंधन को विस्फोट करती है या रिएक्टरों में इसे फँसाती है जिसे टोकामाक्स कहा जाता है। लेकिन अभी तक जेड मशीन ने मुख्य रूप से ड्यूटेरियम (इसके नाभिक में एक न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन) पर अपना रोष फैलाया है, जो सीमित मात्रा में संलयन ऊर्जा जारी करता है। हालांकि, अगस्त में, शोधकर्ताओं ने दो न्यूट्रॉन के साथ ट्रिटियमहाइड्रोजेन का एक पानी का छींटा जोड़ा। अगले 5 वर्षों में, परीक्षण धीरे-धीरे ड्यूटेरियम और ट्रिटियम (डीटी) के 50-50 मिश्रण तक रैंप होगा।

50-50 DT ईंधन का संलयन 60 से 90 बार कई न्यूट्रॉन को छोड़ता है जैसा कि ड्यूटेरियमोनली फ्यूजन करता है, और DT फ्यूजन से निकाले गए प्रत्येक न्यूट्रॉन और e कण उनके ड्यूटेरियम-केवल समकक्षों की ऊर्जा का चार गुना से अधिक वहन करते हैं। जैसे ही ईंधन में ट्रिटियम का स्तर 50% बढ़ जाता है, ऊर्जा की पैदावार बढ़नी चाहिए।

अन्य संलयन प्रयासों ने उसी रास्ते का अनुसरण किया है। 1997 में, संयुक्त यूरोपीय टोरस (JET), ब्रिटेन के एबिंगमोन में एक टोकामक, 50 मेगावाट डीटी को 16 मेगावाट बिजली बनाने के लिए जल गया, हालांकि एक सेकंड से भी कम समय के लिए। उस शॉट ने फ्यूजन पावर आउटपुट के लिए एक रिकॉर्ड बनाया जो आज भी खड़ा है। लेकिन जेट की रिएक्टर की दीवारों में ग्रेफाइट ने उत्पादन को सीमित कर दिया। "कार्बन ट्रिटियम के लिए एक स्पंज की तरह है, इसलिए ट्रिटियम का लगभग 17% हमने दीवार पर चिपका दिया, " जेवियर लिटाडॉन याद करते हैं, जो ऑक्सफोर्ड, ब्रिटेन में आईईआरटी भौतिकी विभाग के प्रमुख हैं, और अब जेईटी की फंडिंग को विस्तार देने के लिए इसमें शामिल हैं। 2019 में डीटी प्रयोगों का नया दौर। फ्रांस में कैडरचे के पास निर्माणाधीन ओवरब्रिज और अतिदेय अंतरराष्ट्रीय टोकामैक ने अपने मिशन को अंततः फ्यूजन से अधिक शक्ति मुक्त करने के लिए डीटी का उपयोग करने पर रोक दिया है।

एक टोमाकम के विपरीत, जो गर्म प्लाज्मा की एक बुद्धिमान रिंग को स्थिर करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है, जेड मशीन जड़ता और एक चुंबकीय पिंजरे पर निर्भर करता है जिसमें माइक्रोसेकंड शॉट के दौरान सुपरहीट ईंधन होता है। कैलिफोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (NIF) में ट्रू-वॉट लेज़र जैप छर्रों की तरह फ्यूजन प्रयासों के साथ दृष्टिकोण, जिसे मैग्नेटो-इनर्टियल फ्यूजन कहा जाता है, आम तौर पर साझा करता है। सैंडिया और एनआईएफ वैज्ञानिकों को ट्राइटियम को ग्रेफाइट में खोने के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है क्योंकि टोकामक के विपरीत, उनकी मशीनों में कोई दीवारें नहीं हैं। इसके अलावा, क्यूनो कहता है, एनआईएफ के विपरीत, जेड मशीन के चुंबकीय क्षेत्र उभरते हुए α कणों को धीमा कर सकते हैं और उन्हें क्षेत्र लाइनों के साथ फँसा सकते हैं, संलयन को बनाए रखने में अधिक ऊर्जा की फ़नलिंग करते हैं।

Sandia वर्तमान में DT (तालिका देखें, नीचे) का उपयोग कर केवल तीन संलयन केंद्रों में से एक है। एक मुद्दा लागत है। ट्रिटियम की कीमत दसियों हज़ार डॉलर प्रति ग्राम है क्योंकि सामान का कोई प्राकृतिक भंडार नहीं है; यह परमाणु रिएक्टरों में विखंडन के उपोत्पाद के रूप में निर्मित होता है।

आग में ईंधन डालना

सैंडिया की जेड मशीन फ्यूजन रिएक्टरों के एक छोटे से क्लब में शामिल हो जाती है जिसमें ड्यूटेरियम-ट्रिटियम (डीटी) ईंधन का उपयोग किया जाता है।
रिएक्टरस्थानडीटी ईंधन का उपयोग कियाध्यान दें
टोकामक फ्यूजन टेस्ट रिएक्टरप्रिंसटन, न्यू जर्सी1993-1997डिकमीशन
ओमेगारोचेस्टर, न्यूयॉर्क1995-वर्तमानडीटी सिस्टम 1979 तक वापस फैल गया
संयुक्त यूरोपीय टोरसएबिंगडन, यूके1991-19972019 के लिए नए डीटी अभियान की योजना
राष्ट्रीय इग्निशन सुविधालिवरमोर, कैलिफोर्निया2010-वर्तमानDT के साथ इग्निशन प्राप्त करने में विफल
आईटीईआरकाडरशे, फ्रांस2035 (योजनाबद्ध)डीटी का उपयोग 2021 से 2035 तक देरी से हुआ

(तालिका डेटा स्रोत) डब्ल्यू। वेट गिब्स

एक और मुद्दा सुरक्षा का है। न्यू जर्सी में प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला (पीपीपीएल) के एक शोधकर्ता रिच ह्व्रीलुक कहते हैं, "ट्रिटियम हल्के रेडियोधर्मी है - इसमें 12 साल का अर्ध-जीवन है, इसलिए विनियमों को आपको बहुत सावधानी से संभालने की आवश्यकता है।" क्या अधिक है, डीटी फ्यूजन से न्यूट्रॉन स्टील भागों में धमाके करते हैं और उन्हें थोड़ा रेडियोधर्मी बनाते हैं। इसलिए जब 1990 के दशक में अपने DT रन के बाद PPPL ने एक रिएक्टर को बंद किया, तो कमरे के आकार का जहाज कंक्रीट से भरा हुआ था, कटा हुआ था, और वाशिंगटन राज्य में हनफोर्ड परमाणु आरक्षण में दफन था।

हवा की नमी सहित, पानी की उपस्थिति में, ट्रिटियम ट्राइएटेटेड पानी का निर्माण कर सकता है, जो शुद्ध टी 2 गैस की तुलना में कम से कम दस हजार गुना अधिक जैविक रूप से खतरनाक है। यह Z मशीन पर एक विशेष चिंता का विषय है, जो तेल और पानी के पूल में विद्युत घटकों को इन्सुलेट करता है। "हम नहीं चाहते कि ट्रिटियम उन में मिल जाए, " कुनेओ कहते हैं।

एनआईएफ में, ट्रिटियम कम खतरों को प्रस्तुत करता है क्योंकि यह परिवहन के दौरान एक छोटे से क्षेत्र में निहित है, और श्रमिक अक्सर मशीन के इंटीरियर में प्रवेश नहीं करते हैं। सैंडिया का कैप्सूल, इसके विपरीत, दोनों सिरों पर खुला है, और हिंसक प्रत्यारोपण वाष्पीकृत धातु के साथ असंतुलित ट्रिटियम को मिलाता है जो हर जगह स्प्रे करता है। "लोगों को हर शॉट के बाद त्वरक के केंद्र में पूरी तरह से जाना और बदलना पड़ता है, " कुनेओ कहते हैं।

सैंडिया फिर भी ट्रिटियम के साथ आगे बढ़ रहा है, भाग में क्योंकि यह अतिरिक्त न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है जो प्रकट करता है कि अल्पकालिक प्लाज्मा के सबसे गर्म, घने हिस्से में क्या हो रहा है, जहां भौतिकी के रूप में अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। अगले साल तीन नियोजित शॉट्स में, कुनेओ कहते हैं, वे एयर-पर्जिंग सुरक्षा प्रणाली का परीक्षण करने और न्यूट्रॉन के बारे में स्पष्ट दृष्टिकोण प्राप्त करने के लिए दोनों के चारों ओर से एक ट्रिटियम रोकथाम प्रणाली को हटा देंगे।

"हम हाल के परिणामों के बारे में उत्साहित हैं, भले ही यह एक प्रतिशत ट्रिटियम का दसवां हिस्सा है, " वे कहते हैं। "विश्वास में एक बाधा थी कि हम कभी भी ट्रिटियम का उपयोग कर सकते थे।"

* सुधार, १ Cor नवंबर, सुबह ९: ४४: इस कहानी के पिछले संस्करण में जेईटी टोकामक की ग्रेफाइट दीवारों द्वारा अवशोषित ट्रिटियम की मात्रा गलत थी।