હૈદરાબાદ: વિશ્વની બે મુખ્ય સમસ્યાઓ, ગ્લોબલ વોર્મિંગ અને ઊર્જાની અછતનો ચમત્કારિક ઉકેલ શોધવાની દિશામાં માનવ બુદ્ધિ એક મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્ન પર પહોંચી ગઈ છે. ગ્રહ પર ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન (nuclear fusion in stars)ની અનુભૂતિ તરફ એક ઐતિહાસિક ક્ષણ ખુલી છે, જે તારાઓને પ્રકાશ આપે છે. દાયકાઓથી વૈજ્ઞાનિકોના પ્રયાસોથી આ શક્ય બન્યું છે. સંશોધકોએ ફ્યુઝન ઇગ્નીશન (fusion ignition) નામનું મહત્ત્વનું સીમાચિહ્ન હાંસલ કર્યું હતું. ફ્યુઝન ઇગ્નીશન એ બિંદુ છે કે, જ્યાં પરમાણુ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા સ્વ ટકાઉ બને છે. આ ત્યારે થાય છે, જ્યારે પ્રતિક્રિયા દ્વારા આપવામાં આવતી ઉર્જા ગરમ થાય છે.
ફ્યુઝન શું છે: (what is nuclear fusion in stars) ફ્યુઝન એ એવી પ્રક્રિયા છે જે સૂર્ય અને તારાઓને શક્તિ આપે છે. સૂર્ય અને અન્ય તારાઓમાં ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન દ્વારા ઊર્જા છોડવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન એ એવી પ્રક્રિયા છે કે જેના દ્વારા બે હળવા અણુ ન્યુક્લી ભેગા થઈને એક જ ભારે એક બનાવે છે. હળવા હાઇડ્રોજન પરમાણુ ભારે તત્વ હિલીયમ બનાવવા માટે ભેગા થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ અને ગરમીના રૂપમાં અપાર ઉર્જા બહાર આવે છે. આ સૌર પ્રકાશ અને ગરમીનો સ્ત્રોત છે. પરંતુ 2 સરખા અણુઓને જોડવાનું ખૂબ મુશ્કેલ છે. તેમની પાસે સમાન ચાર્જ છે. જેમ કે, બેટરીમાં 2 ચાર્જ થયેલ ધાર એકબીજાને ભગાડે છે. આ પણ મળતા નથી. તેઓ અસામાન્ય સંજોગોમાં મળે છે.
ફ્યુઝન પ્રક્રિયા: સૂર્યના કેન્દ્રમાં પ્રચંડ તાપમાન (લાખો ડિગ્રી સેલ્સિયસ) અને દબાણ (પૃથ્વીના વાતાવરણ કરતાં 100 અબજ ગણા વધારે)ને કારણે ત્યાં ફ્યુઝન શક્ય છે. સૂર્યના અસાધારણ ગુરુત્વાકર્ષણ બળને કારણે આવી પરિસ્થિતિઓ કુદરતી રીતે સર્જાઈ હતી. ફ્યુઝન પ્રક્રિયાઓ અત્યંત ગરમ પ્લાઝમામાં થાય છે. તેમાં ચાર્જ થયેલ આયનો અને મુક્તપણે ફરતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેના ગુણધર્મો ઘન, પ્રવાહી અને વાયુથી અલગ છે. (what is released through nuclear fusion in stars)
ફ્યુઝન ઇગ્નીશન: કેલિફોર્નિયા, યુએસએમાં આવેલી લોરેન્સ લિવરમોર નેશનલ લેબની નેશનલ ઇગ્નીશન ફેસિલિટી (NIF)ના સંશોધકોએ આ મહિનાની 5મી તારીખે 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન' નામનું મહત્ત્વનું સીમાચિહ્ન હાંસલ કર્યું હતું. ફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં ખર્ચ કરતાં વધુ ઊર્જાના ઉત્પાદનને 'ફ્યુઝન ઇગ્નીશન' કહે છે.
પ્રયોગ: NIF માં, ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ ધરાવતું ઇંધણ એક કેપ્સ્યુલમાં મૂકવામાં આવે છે. આ માટે 192 લેસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ બીમ 10 મિલિયન ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ગરમ કરવામાં અને પૃથ્વીના વાતાવરણ કરતાં 100 અબજ ગણું વધારે દબાણ લાવવામાં સક્ષમ છે. જ્યારે લેસર બીમ કેપ્સ્યુલને અથડાવે છે ત્યારે એક્સ રે ઉત્પન્ન થાય છે. તેઓએ બળતણને લાખો ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાન અને ભારે દબાણને આધિન કર્યું. પરિણામે ટૂંકા ગાળા માટે તારામાં અસ્તિત્વમાં હોય તેવી પરિસ્થિતિઓ શોધી કાઢવામાં આવી છે.
ફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં મુક્ત થતી ઊર્જા: આ પ્રયોગ પછી વૈજ્ઞાનિકોએ ફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં મુક્ત થતી ઊર્જા અને લેસર દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી ઊર્જાના ગુણોત્તરની તપાસ કરી. આને 'ગેઈન' કહેવાય. જો તે 1 કરતા વધારે હોય, તો લેસરો દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઉર્જા કરતાં વધુ ઊર્જા ફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં છોડવામાં આવે છે. એનઆઈએફમાં બળતણ પર 20 લાખ જૌલની ઊર્જા સાથે લેસર લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા. આ બધું એક સેકન્ડના અબજમાં થયું. પરિણામે 30 લાખ જૌલ ઉર્જા છોડવામાં આવી હતી. એટલે કે, લાભ 1.5 છે. આમ વપરાશ કરતા વધુ ઉર્જા ઉત્પન્ન થયાનો રેકોર્ડ ક્યારેય નથી. (what is fusion in chemistry )
ફ્યુઝન પ્રક્રિયાના પરિણામ: NIF પ્રયોગમાં, વટાણાના બીજ કરતાં ઓછું બળતણ વપરાયું હતું. આનાથી ઉત્પન્ન થતી ઉર્જા ચા ઉકાળવા માટે વપરાતી 15-20 કીટલીઓને ગરમ કરવા માટે પૂરતી છે. ફ્યુઝન પ્રક્રિયા હાલમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતા ન્યુક્લિયર ફિશન રિએક્ટરથી અલગ છે. ફિશન રિએક્ટરમાં અણુઓ તૂટી જાય છે. આ પ્રક્રિયામાં જોખમી કિરણોત્સર્ગી પદાર્થો છોડવામાં આવશે. તેમને સેંકડો વર્ષો સુધી સુરક્ષિત જગ્યાએ સંગ્રહિત કરવા પડશે. ફ્યુઝનમાં ઉત્પન્ન થતો કચરો ઓછો કિરણોત્સર્ગી હોય છે. તેઓ ઝડપથી બગડે છે. તેલ અને ગેસ જેવા અશ્મિભૂત ઇંધણ, જે ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જન કરે છે. તેનો ઉપયોગ ફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં થતો નથી. તે હિલીયમનું ઉત્સર્જન કરે છે. તે બિન ઝેરી નિષ્ક્રિય વાયુ છે.
ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન ટકાવી રાખવામાં મુશ્કેલી: ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન શરૂ કરવામાં અને ટકાવી રાખવામાં મુશ્કેલી. તે નિયંત્રણ બહાર જવાની શક્યતા નથી. તેમાં 'સ્વ નિયમનકારી મિકેનિઝમ'નો સમાવેશ થાય છે. જો ક્રિયાને નિયંત્રિત કરી શકતા નથી, તો મશીન તેને બંધ કરી દેશે. જો ક્રિયા બંધ થઈ જાય, તો પ્લાઝ્મા ખૂબ જ ઝડપથી તેની ઊર્જા ગુમાવે છે. કોઈપણ નુકસાન થાય તે પહેલા રિએક્ટર બંધ થઈ જાય છે. (nuclear fusion in stars )
તારીઓમાં થતી ફ્યુઝન પ્રક્રિયા: વર્ષ 1950ના દાયકાથી 50 થી વધુ દેશોના વૈજ્ઞાનિકો પૃથ્વી પર તારાઓમાં થતી ફ્યુઝન પ્રક્રિયાને સમજવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. તેઓ કહે છે કે આનાથી મોટા પ્રમાણમાં પર્યાવરણને અનુકૂળ વીજળી ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. જો કે, પૃથ્વી પર એટલું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નથી જેટલું તે સૂર્ય પર છે. તેથી અહીં ફ્યુઝન બનાવવા માટે સૂર્ય કરતા વધુ તાપમાન જરૂરી છે. મુખ્યત્વે વૈજ્ઞાનિકો ફ્યુઝનમાં ઇંધણ તરીકે ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ જેવા હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનો ઉપયોગ કરે છે. આ બંનેને મળવા માટે 10 મિલિયન ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાન અને ભારે દબાણ જરૂરી છે. ફ્યુઝન દ્વારા ઉત્પાદિત પ્લાઝમાએ ચુંબકીય દળોને નિયંત્રિત કરવું જોઈએ. આ પ્રવૃત્તિને લાંબા સમય સુધી ટકાવી રાખવી પણ મુશ્કેલ છે. વૈજ્ઞાનિકો એક પછી એક આ મુશ્કેલીઓ દૂર કરી રહ્યા છે.
ઘણા બધા ફાયદા: સૌર અને પવન ઊર્જાથી વિપરીત ફ્યુઝન અનુકૂળ હવામાન પરિસ્થિતિઓ પર આધારિત નથી. આ અભિગમનો વ્યાપક ઉપયોગ કરીને દેશ વર્ષ 2050 સુધીમાં 'નેટ ઝીરો' ઉત્સર્જન સ્તર હાંસલ કરી શકે છે. પરમાણુ વિભાજનની તુલનામાં ફ્યુઝન પ્રતિ કિલો બળતણ 4 ગણી વધુ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તે જ રીતે તેલ અથવા કોલસાની સરખામણીમાં 40 લાખ ગણી વધુ ઊર્જા એકસાથે મેળવી શકાય છે. ફ્યુઝન પ્રક્રિયાઓમાં વપરાતા ઇંધણ પૃથ્વી પર વિપુલ પ્રમાણમાં છે. ડ્યુટેરિયમ દરિયાના પાણીમાંથી સસ્તામાં ઉત્પાદન કરી શકાય છે.
