দ্য রেস ফর লেজার-চালিত ফিউশন এনার্জি হিট আপ - খবর

আগস্ট 2022-এ, যখন লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাব (LLNL) ন্যাশনাল ইগনিশন ফ্যাসিলিটি (NIF) এর বিজ্ঞানীদের দল একটি শট ছুঁড়েছিল যা লেজার শক্তির 1.9 MJ সহ ফিউশন শক্তির 1.35 মেগাজুল (MJ) ফলন অর্জন করেছিল, এটি একটি দীর্ঘস্থায়ী বার্নিং বার্নিং সংকেত{3}}।

পরবর্তীতে একই বছর আরেকটি জড় ফিউশন (ওরফে লেজার-চালিত ফিউশন) পরীক্ষার সময়, বিজ্ঞানীরা 2.05 MJ লেজার শক্তির সাথে 3.15 MJ ফিউশন শক্তির ফলন অর্জন করেন এবং ইগনিশন অর্জন করেন। এটি একটি থার্মোনিউক্লিয়ার ফিউশন বিক্রিয়া ছিল যা ল্যাবের মধ্যে তৈরি হয়েছিল-এবং এটি 2030 বা 2040 এর দশকের মধ্যে গ্রিডে কার্বন-মুক্ত লেজার-চালিত ফিউশন শক্তি স্থাপন করার জন্য একটি বিশ্বব্যাপী দৌড় শুরু করেছিল।

"এটি একটি টার্নিং পয়েন্ট ছিল যখন NIF প্রথম সফলভাবে দেখিয়েছিল যে জড়তা ফিউশন সম্ভব ছিল, এবং কী হল সঠিক ধরণের জ্বালানী-ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম-এবং লেজার ব্যবহার করে এটিকে কম্প্রেস এবং ফিউজ করে লাভ তৈরি করা (প্রয়োগ করার চেয়ে বেশি শক্তি)" বলেছেন আরিয়ানা গ্লিসন, ডেনসিয়েন্ট ডিরেক্টরস ডিএসএলএসি-এর স্টাফ ডিরেক্টর। বিজ্ঞান বিভাগ। "এটি একটি তারার জ্বালানিকে-একটি সেকেন্ডের ভগ্নাংশের জন্য একটি পরীক্ষাগারে টিকিয়ে রাখার মতো।"

ফিউশনের জন্য লেজার আর্কিটেকচার অগ্রগতি

NIF 1990-এর দশকে নির্মিত হয়েছিল এবং সেই সময়ের লেজার প্রযুক্তি বৈশিষ্ট্যযুক্ত। "আমরা 1990 এর দশকের তুলনায় এখন অনেক বেশি দক্ষতার সাথে লেজার তৈরি করি। আমাদের প্রযুক্তি এমন একটি পর্যায়ে অগ্রসর হয়েছে যেখানে আমাদের পুনরাবৃত্তি হারে অত্যন্ত দক্ষ লেজার থাকতে পারে যেগুলি প্রতি সেকেন্ডে অনেকগুলি শট ফিউশন-এর জন্য প্রয়োজন," গ্লেনজার বলেছেন৷ "আশ্চর্যের বিষয় হল, আইফোনের ভিতরের মাইক্রোচিপগুলি লেজার প্রযুক্তি দিয়ে তৈরি করা হয় যা আসলে লেজার ফিউশন প্রোগ্রাম থেকে বেরিয়ে এসেছে। এটি ছিল লেজার ফিউশনের প্রথম বাণিজ্যিক সাফল্য।"

ফিউশন সম্প্রদায়ের মধ্যে, লেজার প্রযুক্তি ধীরে ধীরে পুরানো স্থাপত্যগুলি থেকে দূরে সরে যাচ্ছে যা অতীতে কাজ করেছিল-ফ্ল্যাশল্যাম্প-পাম্প করা বা ফ্ল্যাশল্যাম্প-ভিত্তিক লেজারগুলি ছিল "খুব শক্তিশালী ওয়ার্কহরস," গ্লিসন বলেছেন৷ "কিন্তু আমাদের আরও দক্ষ দরকার, তাই আমরা ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার (DPSSLs) ব্যবহার করছি।"

এর মানে হল DPSSL লেজারের জন্য সাপ্লাই চেইন তৈরি করা দরকার, কারণ প্রত্যেকেই প্রয়োজনীয় পরীক্ষার জন্য IFE স্ট্যান্ডার্ড লেজার প্ল্যাটফর্মের দিকে যাচ্ছে। "ফাইবার-কাপল্ড লেজার হল আলোকে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে সরানোর একটি পদ্ধতি, যা টেলিকম দ্বারা সর্বব্যাপী ব্যবহৃত হয়, কিন্তু ফিউশন সম্প্রদায় বর্তমান প্রজন্মের লেজার আর্কিটেকচারের সুবিধা নেওয়ার চেষ্টা করে এবং আমরা আরও বড় লেজার তৈরি করি কিভাবে জিনিসগুলিকে ঠান্ডা করা যায় সে সম্পর্কে আমাদের আরও সচেতন হতে হবে। এটি কোম্পানিগুলির জন্য একটি উদ্ভাবন স্থান," Gleason বলেছেন।

এক্সাইমার লেজারগুলি একটি মাধ্যম হিসাবে গ্যাস ব্যবহার করে এবং "নির্দেশিত-শক্তি অস্ত্রের জন্য ডিপার্টমেন্ট অফ ডিফেন্স (DoD) এর সাথে একটি শক্তিশালী ইতিহাস রয়েছে," গ্লিসন বলেছেন৷ "এটি একটি ফিউশন ধারণার ভিত্তিও। এক্সাইমার লেজারগুলির সাথে দুর্দান্ত অগ্রগতি সাধিত হচ্ছে, যা কয়েক দশকের পদার্থবিদ্যা এবং অধ্যয়নের উপর দাঁড়িয়ে আছে। আমরা এমন একটি শক্তিশালী লেজার-সম্ভবত একটি ছোট পদচিহ্নের মধ্যে বা আরও ভাল দক্ষতার জন্য অগ্রগতি করছি। আপনি কীভাবে এত বড় লেজার কাঠামোকে শীতল করবেন? এটি এমন জায়গা যা গোপন কোম্পানিগুলি তাদের নিজস্ব বিকাশ করতে পারে।"

স্টারফায়ার এবং RISE ফিউশন হাব

লেজার চালিত ফিউশন শক্তিকে বাণিজ্যিকীকরণ করতে STARFIRE ফিউশন হাব LLNL, SLAC সহ নেতৃত্বে রয়েছে। এর ফোকাস উচ্চ-লক্ষ্য ডিজাইন, টার্গেট ম্যানুফ্যাকচারিং, এবং ডিপিএসএসএল। সদস্য এমআইটি অন্তর্ভুক্ত; ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলে; ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, লস এঞ্জেলেস; ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, সান দিয়েগো; ওকলাহোমা বিশ্ববিদ্যালয়; রচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়; টেক্সাস A&M; Fraunhofer Institute for Laser Technology; লিভারমোর ল্যাব ফাউন্ডেশন; ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি; সাভানা নদী জাতীয় গবেষণাগার; ফোকাসড এনার্জি ইনক.; সাধারণ পরমাণু; লিওনার্দো ইলেকট্রনিক্স ইউএস; লংভিউ ফিউশন এনার্জি সিস্টেমস ইনকর্পোরেটেড; TRUMPF; এবং Xcimer Energy Corp.

দলটির SLAC-এ লেজার ল্যাবগুলিতে অ্যাক্সেস রয়েছে, তাই তাদের ক্যাপসুল পদার্থ বা ফিউশন ফুয়েল অনুসন্ধান ও জিজ্ঞাসাবাদ করার জন্য, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে একমাত্র এক্স-রে মুক্ত-ইলেক্ট্রন লেজার (XFEL) Linac কোহেরেন্ট লাইট সোর্স (LCLS) ব্যবহার করার সুযোগ রয়েছে৷ এটি 120 Hz এ কাজ করে, কিন্তু শীঘ্রই মেগাহার্টজে কাজ করবে।

"আমরা SLAC-তে আমাদের পরীক্ষায় একবারে দুটি লেজার ব্যবহার করি। একটি দীর্ঘ-পালস লেজার নমুনায় শকওয়েভ নিয়ে আসে, এবং তারপর আমাদের পদার্থবিজ্ঞানের মডেলগুলিকে উন্নত করার জন্য ক্ষুদ্রতম দৈর্ঘ্য এবং সময় স্কেলে কী ঘটছে তা দেখার জন্য আমরা LCLS দিয়ে এটি পরীক্ষা করি," বলেছেন গ্লিসন৷ "আমাদের পদার্থবিদ্যার মডেলটি সঠিক কিনা তা বেঞ্চমার্কের জন্য আপেলের সাথে আপেলের তুলনা করতে হবে। এটি শুধুমাত্র জাতীয় ল্যাবগুলির জন্য কী প্রয়োজন তা বোঝায় না, বরং বেসরকারী সংস্থাগুলিকে তাদের ধারণার কিছু অংশ কাজ করবে কিনা তা অনুমান করার একটি উপায়ও দেয় (উদাহরণস্বরূপ, তারা কীভাবে তাদের লক্ষ্য সম্পৃক্ততাকে অনুকরণ করছে)। এবং আমরা বিভিন্ন লাসারের প্ল্যাটফর্মে আমাদের অ্যাক্সেস এবং অ্যাক্সেসের মাধ্যমে তাদের এই গুরুত্বপূর্ণ ডেটা সরবরাহ করছি।"

আরেকটি হাব, RISE, SLAC এবং কলোরাডো স্টেট ইউনিভার্সিটির নেতৃত্বে রয়েছে এবং এতে কর্নেল ইউনিভার্সিটি, ইউনিভার্সিটি অফ ইলিনয়, টেক্সাস এএন্ডএম, লস অ্যালামোস ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি, নেভাল রিসার্চ ল্যাবরেটরি এবং প্রাইভেট কোম্পানির বিশেষজ্ঞরা জড়িত রয়েছে ড্রাইভার

"সকলেরই একটি বিশ্বাসযোগ্য পদ্ধতি আছে," গ্লেনজার বলেছেন। "কিন্তু এটি এমন নয় যে একটি কোম্পানি এটি সব ঘটানোর চেষ্টা করে-এটি একটি সম্প্রদায় এবং একটি দেশব্যাপী ফিউশন হাব৷ গবেষকরা প্রযুক্তিগুলিকে এগিয়ে নেওয়ার চেষ্টা করছেন এবং আমরা 2030 এর দশকের মধ্যে গবেষণা এবং প্রযুক্তির ফাঁকগুলি বন্ধ করার চেষ্টা করার জন্য একে অপরের কাছ থেকে শিখছি।"

Glenzer প্রায়ই বিনিয়োগকারীদের দ্বারা জিজ্ঞাসা করা হয় কোন ফিউশন কোম্পানি সমর্থন. "কিছু লেজার কোম্পানি প্রতিরক্ষা স্থানের মধ্যে ড্রোন গুলি করার জন্য লেজার সরবরাহ করে অনেক আগে অর্থ উপার্জন করতে পারে," তিনি বলেছেন। "কিন্তু বিনিয়োগকারীরা এই ধারণাটি সত্যিই পছন্দ করেন না কারণ তারা এমন একটি বাজার চান যা শুধুমাত্র ফিউশন এবং বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। তারা আসলে চায় এই কোম্পানিগুলো ফিউশন তৈরি করুক যাতে তারা বিদ্যুৎ বিক্রি করতে পারে। এটা সত্যিই আকর্ষণীয় যে তারা ফিউশন ঘটানোর দিকে কতটা মনোযোগী।"

ফিউশন সম্প্রদায় "ফিউশন কোম্পানীর জন্য সরবরাহ চেইন প্রয়োজনীয়তা সম্পর্কে খুব সচেতন যে শুধুমাত্র তাদের ডেমো পাইলট পরিকল্পনাগুলি তৈরি করার জন্যই নয় কিন্তু তারপরে দীর্ঘ-চুল্লির বহর থাকতে পারে," বলেছেন গ্লিসন৷ "এটি একটি বহুমুখী পদ্ধতির পরিপ্রেক্ষিতে যেখানে আমরা কাঁচামালের উৎস করতে পারি, এবং তারপরে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র জুড়ে তৈরি উপাদানগুলি একটি গার্হস্থ্য সরবরাহ শৃঙ্খল স্থাপন করতে পারি। এটি মূল বিষয়।"

ফিউশন পাইলট প্ল্যান্টের জন্য 2030 বা 2040?

2030 এর দশকে গ্রিডে লেজার চালিত ফিউশন স্থাপনের কাছাকাছি যাওয়ার জন্য সর্বজনীন-ব্যক্তিগত অংশীদারিত্ব এবং তহবিল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

"আমাদের ভূমিকা হল প্রাথমিকভাবে ফিউশন শিল্প/বেসরকারী সংস্থাগুলির প্রয়োজনীয় সমালোচনামূলক প্রযুক্তিকে সমর্থন করা এবং উপহাস করা," গ্লিসন বলেছেন৷ "কিন্তু কিছু কোম্পানি বলে যে তারা 2030 এর দশকে এটি হবে বলে আশা করে।"

মার্কিন শক্তি বিভাগ 2030 এর একটি লক্ষ্য নির্ধারণ করেছে। "এর মানে হল আমরা সমস্ত প্রযুক্তি এবং গবেষণা প্রযুক্তির ফাঁকগুলি বন্ধ করতে চাই, কিছু 2030 এর দশকের মাঝামাঝি, এবং তারপর একটি পাইলট প্ল্যান্ট তৈরি করতে চাই," গ্লেনজার বলেছেন৷ "এটা আসলে কত টাকা বিনিয়োগ করা হয়েছে তার উপর নির্ভর করে, কিন্তু 2030-এর দশকের শেষের দিকে বা 2040-এর দশকের প্রথম দিকে একটি পাইলট প্ল্যান্ট আশা করা বাস্তবসম্মত।"