Thursday, February 4, 2021

कृत्रिम सूर्य ( Fusion Reactor )

#कुतूहल #curiosity

#artificialsun
#fusionreactor
#sun

काही दिवसांपूर्वी खरं तर डिसेंबरमध्ये एक बातमी आली होती की चीनने कृत्रिम सूर्य बनवला आहे. चीनच्या आकाशात आता स्वतःचा सूर्य झळकणार, चीनची ताकद शतपटीने वाढणार वगैरे अशा बातम्या - माहिती पुढे आल्या होत्या. कृत्रिम सूर्य म्हणजे काय ? याने नेमकं काय साध्य होणार आहे ? आकाशात एक सूर्य असतांना दुसरा सूर्य बनवण्याचा खटाटोप कशासाठी अशा अनेक प्रश्नांची उत्तरे या लेखाच्या माध्यमातून देण्याचा प्रयत्न करत आहे.

सगळ्यात आधी आपला सूर्य म्हणजे काय ते समजून घेऊया. सूर्याचा परिघ हा सुमारे १३ लाख ९० हजार किमी एवढा आहे. १३ लाख पृथ्वी मावतील एवढा सूर्य मोठा आहे. सूर्यावर ७३ टक्के हायड्रोजन, २५ टक्के हेलियम आणि २ टक्के ऑक्सीजन, कार्बन, नियॉन, लोह अशी मुलद्रव्ये आहेत. 

सुर्य का झळकतो - उष्णता फेकतो ? सूर्याच्या गर्भामध्ये ( गाभा - सूर्याच्या आकाराच्या २५ टक्के ) चार हायड्रोजनचे अणु हे एकत्र येत हेलियमचा एक अणू हा एका विशिष्ट वातावरणात तयार होतो. हे होत असतांना मोठ्या प्रमाणात उर्जा फेकली जाते. ही ऊर्जा सौर कण, सौर ज्वाला, प्रकाश, उ्ष्णता, किरणोत्सार अशा विविध स्वरुपात सर्व बाजूंनी फेकली जाते. यापैकी काही ऊर्जा ही आपल्या पृथ्वीवर पोहचते. सूर्यावरील या उलाढालीमुळे प्रचंड प्रभाव असलेले चुंबकीय क्षेत्रही तयार होते. या सर्वांचा एकत्रित प्रभाव हा सूर्यापासून कित्येक अब्ज किलोमीटर एवढ्या अंतरापर्यंत जाणवतो. ही प्रक्रिया सूर्यावर होतांना कोट्यावधी टन हायड्रोजनवर प्रत्येक सेकंदाला प्रक्रिया होत असते हे लक्षात घेतलं पाहिजे. तेव्हा अगदी तपशीलात न जाता सूर्य कसा असतो ते तुम्हाला सांगितलं. 

सुर्याच्या गाभ्यात चार हायड्रोजन अणु एकत्र येत हेलियमचा अणु तयार होणे ही प्रक्रिया खुप क्लिष्ट आहे. या प्रक्रियेला Fusion reaction म्हणतात. वर उल्लेख केला होता की ही प्रक्रिया विशिष्ट वातावरणात होते. तर विशिष्ट वातावरण म्हणजे काय तर अतिशय जास्त तापमान आणि प्लाझ्माची उपस्थिती, अत्यंत ताकदवान असं चुंबकीय प्रभाव क्षेत्र. 

सूर्यावर ही प्रक्रिया होते ती एकप्रकारे अनियंत्रित प्रक्रियाच आहे. हायड्रोजन अणु बॉम्ब किंवा Fusion Bomb हा याच तत्वावर आधारीत असतो. दोन अणु एकत्र येत एक मोठा ( जड ) अणु तयार होत असतांना मोठ्या प्रमाणात उर्जा तयार होणं.  

आता या Fusion reaction प्रक्रियेवर नियंत्रण ठेवत ही प्रक्रिया अणु भट्टीत - Fusion Reactor मध्ये केली तर ? तर यामधून मोठी ऊर्जा मिळेल ज्याद्वारे वीज निर्मिती करणे शक्य होईल. सर्वात महत्ताचे म्हणजे अणु भट्टीसाठी आवश्यक असणारे 'युरेनियम' हे मुलभूत किरणोत्सारी मुलद्रव्य पृथ्वीवर अत्यंत मर्यादीत प्रमाणात उपलब्ध आहे. Fusion reaction साठी आवश्यक असणारे हायड्रोजन हे मुलद्रव्य विपुल प्रमाणात उपलब्ध आहे किंवा मोठ्या प्रमाणात सहज तयार करता येतो. थोडक्यात जर  Fusion reaction मुळे - Fusion Reactor द्वारे तयार होणारी ऊर्जा उपलब्ध झाली तर सर्व पृथ्वीला पुरुन उरेल एवढी वीजनिर्मिती करता येणे शक्य आहे. विशेष म्हणजे सध्याच्या अणुभट्ट्याांच्या तुलनेत Fusion Reactor मध्ये तयार होणारा किरणोत्सार किंवा किरणोत्सारी पदार्थ हा अत्यंत कमी आहे. त्यामुळे अणु भट्टी वापरतांना किरणोत्सारी पदार्थांची विल्हेवाट ही प्रमुख समस्याच हद्दपार होणार आहे. 

मग एवढं सगळं असतांना Fusion Reactor का तयार केले जात नाहीत ? तर Fusion reaction - ही प्रक्रिया नियंत्रित करणे हे अत्यंत आव्हानात्मक आहे. 

त्यातच ही प्रक्रिया होण्यासाठी विशिष्ट परिस्थिती तयार करणे हे अत्यंत आव्हानात्मक आहे. उच्च तापमान - प्लाझ्माचे वातावरण - अतिशय शक्तिशाली चुंबकीय परिस्थिती ही एका अणु भट्टी एवढ्या कमी जागेत निर्माण करणे हे तांत्रिकदृष्ट्या अत्यंत अवघड आणि खार्चिक आहे. 

अशा प्रकारच्या अणुभट्टीवर एका देशाने काम करणे हे खर्चिक दृष्ट्या कठीण आहे. म्हणनूच अमेरिका, युरोपियन युनियन, चीन, भारत, रशिया, जपान, दक्षिण कोरीया हे देश आर्थिक सहाय्य करत International Thermonuclear Exprimental Reactor - ITER हा ( नमुना ) प्रकल्प राबवत आहे. यामध्ये आणखी ३५ देश तांत्रिक सहाय्य करत आहेत. या प्रकल्पाच्या उभारणीची सुरुवात दक्षिण फ्रान्समध्ये झाली असून या प्रकल्पाचा खर्च ६५ अब्ज डॉलर्स ( म्हणजे सध्याच्या चलनानुसार ४ लाख ७५ हजार कोटी रुपयांच्या ) घरात आहे. थोडक्यात जगातील सर्व प्रमुख देश एकत्र येत या तंत्रावर काम करत आहेत आणि एक प्रायोगिक अणु भट्टी तयार करण्याचा प्रयत्न करत आहेत. यावरुन समजा हे तंत्रज्ञान केवढं कठिण आहे ते.    

अर्थात अमेरिका, चीन हे आर्थिकदृष्ट्या दादा देश त्यांच्या देशांत स्वतंत्ररित्याही काम करत आहेत.     

Fusion Reactor संकल्पनेवर १९२० पासून आत्तापर्यंत चर्चा, आराखडे, प्रत्यक्ष काम केले जात असलं तरी पुर्णपणे नियंत्रित - दिर्घकाळ चालणारी - सातत्याने ऊर्जा देणारी यशस्वी अशी अणु भट्टी - Fusion Reactor अजुनही कोणीही बनवू शकलेलं नाही. जर हे शक्य झालं तर जगातील वीजेचा प्रश्न सुटेल. खरंच ? कारण अनेक चांगल्या गोष्टी या जगांत असतात मात्र त्याचा दुरउपयोग किंवा दुसऱ्यावर प्रभाव टाकण्यासाठी वापर होतो. तेव्हा माहिती नाही पुढे काय होईल ते.   

डिसेंबरमध्ये ( म्हणे ) चीनने नेमके हेच करुन दाखवलं आहे. हाच तो चीनचा कृत्रिम सूर्य. ५०० मेगावॅट वीज निर्मितीची Fusion Reactor तंत्रज्ञान असलेली अणु भट्टी चीनने कार्यान्वित केली आहे. चीनच्या पोलादी पडद्यामुळे अर्थात याबद्दल खरं खोटं माहिती नाही. अर्थात चीनही अशा breakthrough गोष्टीबद्दल जगाला लगेच ओरडून थोडीच सांगेल का ?

अर्थात या तंत्रज्ञानावर होणारा खर्च लक्षात घेता मिळणारी वीज किती महाग असेल हाही एक मोठा चर्चेचा विषय आहे. असं खर्चिक तंत्रज्ञान बाळगणं हे सर्वांना परवडणारे आहे का ? अशा खर्चित प्रकल्पांच्या तुलनेत सौर ऊर्जेवर वगैरे का काम करु नये......असे काही प्रश्न विचारले जात आहेत.

Fusion Reactor - कृत्रिम सूर्य ( नियंत्रित सूर्य ) ही संकल्पना सोप्या शब्दात सांगण्याचा हा एक प्रयत्न होता. 
 
Fusion Reactor वर विपुल माहिती ही इंटरनेटवर उपलब्ध आहे. विविध माहितीपटसुद्धा आहेत. या विषयाबद्दल अधिक माहिती व्हावी यासाठी काही लिंक शेयर करत आहे......        

https://www.youtube.com/watch?v=Cb8NX3HiS4U 

https://www.youtube.com/watch?v=LJZvFlo0iNs

https://www.youtube.com/watch?v=mZsaaturR6E

https://www.youtube.com/watch?v=JCpWPJrH7TA

No comments:

Post a Comment

चेर्नोबिल अणुभट्टी अपघाताची 35 वर्षे

एखाद्या अपघातामुळे जगामध्ये उलथापालथ होते का ? मानवी चुकीचे सर्वोच्च - टोकाचे उदाहरण कोणते असू शकते ? एखाद्या अपघातामुळे मुळ सिद्धांतावर आ...