चीन का परमाणु संलयन रिएक्टर घनत्व सीमा को पार करता है, संलयन ऊर्जा को बढ़ाता है

चीनी रिएक्टर ने ग्रीनवाल्ड सीमा से परे स्थिर प्लाज्मा घनत्व प्राप्त किया, जिससे संलयन ऊर्जा की संभावनाओं को बढ़ावा मिला।

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चीन का परमाणु संलयन रिएक्टर घनत्व सीमा को पार करता है, संलयन ऊर्जा को बढ़ाता है

Photo by Mauro Romero

त्वरित संशोधन

EAST reactor achieved: 1.3x to 1.65x Greenwald density limit

Density reached: 5.6 × 10^19 particles per cubic metre

Density increase: 65% higher than normal

Techniques used: ECRH, gas pressure adjustment

Divertor temperature drop: 1.1 million to 0.7-0.8 million °C

महत्वपूर्ण तिथियां

January 1 - Paper published in Science Advances2021 - PWSO theory developed

महत्वपूर्ण संख्याएं

65% - Density increase1.3x to 1.65x - Greenwald limit achieved5.6 × 10^19 - Particles per cubic metre density

दृश्य सामग्री

परीक्षा के दृष्टिकोण

GS Paper III: Science and Technology - Developments and their applications and effects in everyday life

Connects to energy security, sustainable development, and international collaborations in science

Potential question types: Statement-based, analytical questions on the feasibility of fusion energy

विस्तृत सारांश देखें

सारांश

चीन में वैज्ञानिकों ने टोकामक रिएक्टर में ग्रीनवाल्ड घनत्व सीमा को पार करके परमाणु संलयन में एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। हेफ़ेई में EAST फ्यूजन रिएक्टर ने सीमा के 1.3x से 1.65x घनत्व पर स्थिर प्लाज्मा प्राप्त किया, जो स्व-स्थायी संलयन प्रतिक्रियाओं को प्राप्त करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। यह इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस हीटिंग (ECRH) का उपयोग करके और गैस के दबाव को समायोजित करके पूरा किया गया, जिससे एक कूलर डायवर्टर और कम टंगस्टन संदूषण हुआ। प्रयोगों में 5.6 × 10^19 कण प्रति घन मीटर तक घनत्व पहुंचा, जो रिएक्टर की सामान्य क्षमता से 65% अधिक है। ये परिणाम प्लाज्मा-दीवार स्व-संगठन (PWSO) सिद्धांत के साथ संरेखित हैं, जो टोकामक में घनत्व सीमा का विस्तार करने और फ्रांस में ITER जैसी संलयन ऊर्जा प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए एक व्यावहारिक मार्ग का सुझाव देता है।

पृष्ठभूमि

नियंत्रित परमाणु संलयन की खोज 20वीं सदी के मध्य में शुरू हुई, जो लगभग असीमित, स्वच्छ ऊर्जा के वादे से प्रेरित थी। शुरुआती प्रयासों में प्लाज्मा भौतिकी को समझना और उपयुक्त परिरोधन विधियों का विकास करना शामिल था। टोकामक, एक टोरॉइडल (डोनट के आकार का) उपकरण जो प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है, एक प्रमुख डिजाइन के रूप में उभरा। प्रमुख मील के पत्थर में 1950 और 60 के दशक में सोवियत संघ में पहले टोकामक का विकास, और बाद में प्लाज्मा हीटिंग और निदान में प्रगति शामिल है। ग्रीनवाल्ड सीमा की अवधारणा, जो टोकामक में प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम प्लाज्मा घनत्व को परिभाषित करती है, उच्च-घनत्व प्लाज्मा के कारण होने वाले व्यवधानों को समझने और कम करने के लिए स्थापित की गई थी। दशकों से, दुनिया भर में कई टोकामक बनाए और संचालित किए गए हैं, जिनमें से प्रत्येक ने संलयन प्लाज्मा व्यवहार की हमारी समझ में योगदान दिया है और प्राप्त करने योग्य प्लाज्मा मापदंडों की सीमाओं को आगे बढ़ाया है। इन प्रयोगों ने धीरे-धीरे प्लाज्मा परिरोधन, तापमान और घनत्व में सुधार किया है, जिससे ITER जैसे बड़े और अधिक उन्नत संलयन उपकरणों का मार्ग प्रशस्त हुआ है।

नवीनतम घटनाक्रम

हाल के वर्षों में संलयन अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति देखी गई है, विशेष रूप से उच्च प्लाज्मा तापमान और लंबे समय तक परिरोधन समय प्राप्त करने में। दक्षिण कोरिया में KSTAR और जापान में JT-60SA सहित कई प्रायोगिक सुविधाओं ने आशाजनक परिणाम दिखाए हैं। सामग्री विज्ञान में प्रगति भी महत्वपूर्ण है, जिसमें प्लाज्मा-सामना करने वाली सामग्री विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया गया है जो संलयन रिएक्टरों में अत्यधिक गर्मी और कण प्रवाह का सामना कर सकती है। इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस हीटिंग (ECRH) और न्यूट्रल बीम इंजेक्शन (NBI) जैसी उन्नत हीटिंग और करंट ड्राइव तकनीकों का विकास अनुसंधान का एक प्रमुख क्षेत्र बना हुआ है। आगे देखते हुए, ध्यान शेष चुनौतियों का समाधान करने पर है, जैसे कि प्लाज्मा अस्थिरता और डायवर्टर हीट लोड, ताकि निरंतर, उच्च प्रदर्शन वाले संलयन प्लाज्मा प्राप्त किए जा सकें। ITER परियोजना एक केंद्रीय फोकस बनी हुई है, जिसका उद्देश्य संलयन ऊर्जा की वैज्ञानिक और तकनीकी व्यवहार्यता का प्रदर्शन करना है। ITER से परे, अनुसंधान संलयन ऊर्जा विकास के दृष्टिकोण में विविधता लाने के लिए स्टेलरेटर और जड़त्वीय परिरोधन संलयन जैसी वैकल्पिक संलयन अवधारणाओं की भी खोज कर रहा है।

बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQ)

1. परमाणु संलयन के संबंध में निम्नलिखित कथनों पर विचार करें: 1. परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है जो सूर्य और अन्य तारों को शक्ति प्रदान करती है। 2. पृथ्वी पर निरंतर परमाणु संलयन प्राप्त करने के लिए अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है। 3. टोकामक प्रायोगिक उपकरण हैं जिन्हें संलयन अनुसंधान के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके प्लाज्मा को सीमित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उपरोक्त कथनों में से कौन सा/से सही है/हैं?

A.केवल 1 और 2
B.केवल 2 और 3
C.केवल 1 और 3
D.1, 2 और 3

उत्तर देखें

सही उत्तर: D

तीनों कथन सही हैं। परमाणु संलयन तारों का ऊर्जा स्रोत है, पृथ्वी पर चरम स्थितियों की आवश्यकता होती है, और टोकामक संलयन अनुसंधान के लिए उपयोग किए जाने वाले प्राथमिक उपकरण हैं।

2. परमाणु संलयन अनुसंधान के संदर्भ में, ग्रीनवाल्ड सीमा क्या है?

A.टोकामक रिएक्टर में प्राप्त करने योग्य अधिकतम तापमान।
B.प्लाज्मा परिरोधन के लिए आवश्यक न्यूनतम चुंबकीय क्षेत्र शक्ति।
C.टोकामक में स्थिर रूप से बनाए रखा जा सकने वाला अधिकतम प्लाज्मा घनत्व।
D.संलयन प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा इनपुट।

उत्तर देखें

सही उत्तर: C

ग्रीनवाल्ड सीमा अधिकतम प्लाज्मा घनत्व है जिसे टोकामक रिएक्टर में स्थिर रूप से बनाए रखा जा सकता है। इस सीमा से अधिक होने पर प्लाज्मा व्यवधान हो सकता है।

3. प्लाज्मा तापमान बढ़ाने के लिए निम्नलिखित में से कौन सी हीटिंग विधि आमतौर पर टोकामक रिएक्टरों में उपयोग की जाती है?

A.रासायनिक दहन
B.इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस हीटिंग (ECRH)
C.भूतापीय ऊर्जा
D.सौर तापीय हीटिंग

उत्तर देखें

सही उत्तर: B

इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस हीटिंग (ECRH) टोकामक रिएक्टरों में प्लाज्मा को परमाणु संलयन के लिए आवश्यक अत्यधिक उच्च तापमान तक गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक सामान्य विधि है।

4. ITER परियोजना के संबंध में निम्नलिखित कथनों पर विचार करें: 1. ITER का उद्देश्य संलयन ऊर्जा की वैज्ञानिक और तकनीकी व्यवहार्यता का प्रदर्शन करना है। 2. ITER जापान में स्थित है। 3. ITER प्लाज्मा परिरोधन के लिए टोकामक डिजाइन का उपयोग करता है। उपरोक्त कथनों में से कौन सा/से सही है/हैं?

A.केवल 1 और 2
B.केवल 2 और 3
C.केवल 1 और 3
D.1, 2 और 3

उत्तर देखें

सही उत्तर: C

कथन 1 और 3 सही हैं। ITER का उद्देश्य संलयन ऊर्जा की व्यवहार्यता का प्रदर्शन करना है और टोकामक डिजाइन का उपयोग करता है। ITER फ्रांस में स्थित है, जापान में नहीं।