लेज़र फ्यूज़न की सबसे कठिन निर्माण चुनौती को Inertia ने कैसे तेज किया

लेज़र-आधारित फ्यूज़न में ईंधन पेलेट कोई साधारण उपभोग्य पुर्जा नहीं है। यह पूरी प्रक्रिया के सबसे कठिन हिस्सों में से एक है। फ्यूज़न स्टार्टअप Inertia Enterprises का कहना है कि उसने पेलेट को भरने और उसके भीतर जमे हुए ईंधन की परत बनाने की प्रक्रिया को नए सिरे से तैयार किया है। इसके तहत पूरा ड्यूटेरियम–ट्रिटियम (D–T) टार्गेट करीब 2–3 घंटे में बनाया जा सकता है, जबकि क्रिस्टल-वृद्धि का चरण लगभग 30 मिनट में पूरा होता है—National Ignition Facility (NIF) में यही काम एक हफ्ते तक ले सकता है। 135

इस दावे का महत्व किसी नए प्रयोग के बजाय औद्योगिक निर्माण से जुड़ा है। Inertia, NIF जैसे प्रयोगों के लिए बनाए जाने वाले धीमे, महंगे और अत्यधिक कस्टम पेलेट को भविष्य में लगातार बनाए जा सकने वाले उत्पाद में बदलना चाहती है। हालांकि कंपनी ने अपनी प्रक्रिया की हर इंजीनियरिंग जानकारी सार्वजनिक नहीं की है। इसलिए सबसे स्पष्ट रूप से समर्थित दावा उत्पादन समय में कमी का है, न कि व्यावसायिक स्तर पर उत्पादन का स्वतंत्र रूप से सत्यापित प्रदर्शन।

ये ईंधन पेलेट बनाना इतना मुश्किल क्यों है?

लेज़र फ्यूज़न का टार्गेट एक गोलाकार हीरे के खोल से बना होता है। इसके भीतर D–T गैस और उसके चारों ओर जमे हुए D–T ईंधन की बेहद समान परत होती है। बाद में इस टार्गेट को सोने के एक खोल, जिसे होलराउम कहा जाता है, के अंदर रखा जाता है। होलराउम लेज़र ऊर्जा को एक्स-रे में बदलता है, जो ईंधन को अत्यधिक दबाव से संकुचित करती हैं।

इस प्रक्रिया में आकार और परतों की एकरूपता निर्णायक होती है। गोलाकार संरचना में मामूली असमानता भी संपीड़न को बिगाड़ सकती है और इग्निशन रोक सकती है। 17

NIF में ऐसे टार्गेट बनाने में एक हफ्ता या उससे अधिक समय लग सकता है और इसकी लागत बहुत अधिक होती है। NIF का काम प्रयोगों के लिए टार्गेट बनाना है, न कि उस निरंतर आपूर्ति को तैयार करना जो बिजली पैदा करने वाले फ्यूज़न प्लांट को चाहिए होगी। 1

Inertia ने क्या बदला?

कंपनी के अनुसार, बदलाव उन चरणों पर केंद्रित है जिनमें सबसे अधिक समय लगता था—टार्गेट को ईंधन से भरना और एक समान जमे हुए ईंधन-क्रिस्टल की परत तैयार करना। Inertia का कहना है कि उसने क्रिस्टल-वृद्धि का समय घटाकर करीब 30 मिनट कर दिया है और एक पूरे पेलेट का चक्र लगभग 2–3 घंटे तक ले आई है। 35

इसका अर्थ यह नहीं है कि पेलेट का गोलाकार और सटीक होना अब महत्वहीन हो गया है। कंपनी का लक्ष्य ऐसी निर्माण प्रणाली तैयार करना है जो तेज उत्पादन के साथ कुछ अधिक विविधता सह सके। Inertia के अनुसार, उसका प्रस्तावित लेज़र NIF के मौजूदा लेज़र से लगभग चार गुना शक्तिशाली होगा। इससे टार्गेट में मौजूद छोटी-मोटी खामियों के बावजूद प्रदर्शन के लिए अतिरिक्त गुंजाइश मिल सकती है। 39

यह अंतर महत्वपूर्ण है। तेज़ी से बनाया गया पेलेट तभी उपयोगी होगा जब वह इग्निशन-सक्षम संपीड़न के लिए जरूरी भौतिकी को बनाए रखे। इसलिए Inertia की चुनौती है—NIF की मूल टार्गेट संरचना को छोड़े बिना निर्माण की सटीकता और समय, दोनों को व्यावसायिक स्तर के अनुकूल बनाना। 1

व्यावसायिक फ्यूज़न के लिए उत्पादन गति क्यों मायने रखती है?

व्यावसायिक लेज़र-फ्यूज़न प्लांट को शोध सुविधा की तुलना में बिल्कुल अलग गति से टार्गेट चाहिए होंगे। Inertia की योजना में एक पूर्ण आकार का पावर प्लांट हर सेकंड करीब 10 ईंधन पेलेट इस्तेमाल करेगा। ऐसे में दोहराने योग्य, तेज और बड़े पैमाने का उत्पादन लेज़र तथा रिएक्शन चैंबर जितना ही महत्वपूर्ण हो जाता है। 13

2–3 घंटे का उत्पादन चक्र अपने आप में यह साबित नहीं करता कि कोई कारखाना हर सेकंड 10 पेलेट तैयार कर सकता है। फिर भी यह एक बुनियादी अड़चन पर सीधा प्रहार करता है: बार-बार चलने वाले बिजली संयंत्र को ऐसे टार्गेट पर निर्भर नहीं किया जा सकता जिन्हें हाथ से बनाने में एक हफ्ता लगे।

तेज़ उत्पादन से अधूरे या प्रक्रिया में प्रतीक्षारत पेलेट में फंसे ट्रिटियम की मात्रा भी घट सकती है। ट्रिटियम रेडियोधर्मी और बेहद दुर्लभ है, इसलिए हर उत्पादन चक्र में लगने वाला समय और उससे जुड़ा ईंधन-भंडार कम करना ईंधन प्रबंधन और प्लांट की अर्थव्यवस्था, दोनों के लिए उपयोगी हो सकता है। उपलब्ध रिपोर्टिंग इसे व्यावसायीकरण का तर्क बताती है, लेकिन Inertia के ट्रिटियम भंडार में वास्तविक कमी का मापा हुआ प्रमाण नहीं देती। 11

अहम कदम, लेकिन पावर प्लांट अभी दूर

Inertia का दावा NIF के इग्निशन प्रयोगों और व्यावसायिक प्रणाली के बीच मौजूद एक बड़ी खाई को संबोधित करता है: ऐसे टार्गेट को तेज और लगातार बनाना, जिनकी जरूरत औद्योगिक संचालन में होगी। लेकिन इससे बिजली संयंत्र की बाकी चुनौतियां हल नहीं हो जातीं। इनमें लगातार दोहराव के साथ संचालन, पूरे सिस्टम की दक्षता, टार्गेट की डिलीवरी, ईंधन की आपूर्ति और आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी बिजली उत्पादन शामिल हैं।

इसलिए इसे “व्यावसायिक फ्यूज़न आ गया” कहना सही नहीं होगा। अधिक सटीक निष्कर्ष यह है कि Inertia के अनुसार, उसने एक आवश्यक घटक को बहुत तेजी से बनाने का तरीका विकसित किया है। यदि यह प्रक्रिया बड़े पैमाने पर भी इग्निशन के लिए जरूरी प्रदर्शन बनाए रखती है, तो NIF से प्रेरित फ्यूज़न तकनीक को फैक्ट्री-आधारित उत्पादन के अधिक करीब ला सकती है। कंपनी खुद ईंधन भरने की प्रक्रिया को व्यावसायिक प्लांट तक पहुंचने वाली कई शेष बाधाओं में से एक बताती है। 15