ஃப்யூஷன் பற்றவைப்பு ஒரு யதார்த்தமாகிறது; லாரன்ஸ் ஆய்வகத்தில் அடையப்பட்ட ஆற்றல் முறிவு

லாரன்ஸ் லிவர்மோர் தேசிய ஆய்வகத்தின் (LLNL) விஞ்ஞானிகள் அணுக்கரு இணைவுத் தூண்டலையும் ஆற்றல் சமநிலையையும் அடைந்துள்ளனர். 2022 டிசம்பர் 5 ஆம் தேதி ^, ஆய்வுக் குழு லேசர்களைப் பயன்படுத்தி ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கரு இணைவுச் சோதனையை நடத்தியது. அப்போது, ​​குளிரூட்டப்பட்ட இலக்கு அறையில் இருந்த ஒரு சிறிய எரிபொருள் உருண்டைக்கு 192 லேசர் கற்றைகள் 2 லட்சம் ஜூல்களுக்கும் அதிகமான புற ஊதா ஆற்றலைச் செலுத்தி, ஆற்றல் சமநிலையை அடைந்தது. அதாவது, அந்த அணுக்கரு இணைவுச் சோதனையானது, அதனை இயக்குவதற்கு லேசர் வழங்கிய ஆற்றலை விட அதிக ஆற்றலை உற்பத்தி செய்தது. பல பத்தாண்டுகால கடின உழைப்பிற்குப் பிறகு, வரலாற்றில் முதன்முறையாக இந்த திருப்புமுனை எட்டப்பட்டுள்ளது. இது அறிவியலில் ஒரு மைல்கல் ஆகும். மேலும், நிகர-பூஜ்ஜிய கார்பன் பொருளாதாரத்தை நோக்கிய எதிர்காலத்திற்கான தூய்மையான அணுக்கரு இணைவு ஆற்றலின் வாய்ப்பு, பருவநிலை மாற்றத்தை எதிர்த்துப் போராடுதல் மற்றும் தேசியப் பாதுகாப்பிற்காக அணு ஆயுதச் சோதனைகளை நாடாமல் அணு ஆயுதத் தடுப்பைப் பேணுதல் ஆகியவற்றில் இது குறிப்பிடத்தக்க தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது. முன்னதாக, 2021 ஆகஸ்ட் 8 ஆம் தேதி ^, ஆய்வுக் குழு அணுக்கரு இணைவுத் தூண்டலின் தொடக்க நிலையை எட்டியிருந்தது. அந்தச் சோதனையானது, இதற்கு முந்தைய எந்தவொரு அணுக்கரு இணைவுச் சோதனையையும் விட அதிக ஆற்றலை உற்பத்தி செய்திருந்தது, ஆனால் ஆற்றல் சமநிலை எட்டப்படவில்லை. 2022 டிசம்பர் 5 ^ஆம் தேதி நடத்தப்பட்ட சமீபத்திய பரிசோதனையானது, ஆற்றல் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கரு இணைவைப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதற்கான கருத்தாக்கச் சான்றை வழங்கும் வகையில், ஆற்றல் செலவினத்தில் சமநிலையை எட்டியுள்ளது. இருப்பினும், இணைவு ஆற்றலின் நடைமுறை வணிகப் பயன்பாடு இன்னும் வெகு தொலைவில் இருக்கலாம்.

^{ஐன்ஸ்டீனின் நிறை-ஆற்றல் சமச்சீர் சமன்பாடான E= MC²- இன் படி,} அணுக்கரு வினைகள், இழக்கப்பட்ட நிறையின் அளவிற்குச் சமமான பெரும் அளவிலான ஆற்றலை அளிக்கின்றன. அணு எரிபொருளின் (யுரேனியம்-235 போன்ற கதிரியக்கத் தனிமங்கள்) அணுக்கருக்கள் சிதைவடைவதை உள்ளடக்கிய பிளவு வினைகள், தற்போது மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வதற்காக அணு உலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், செர்னோபில் நிகழ்வில் தெளிவாகத் தெரிவது போல, அணுக்கருப் பிளவு அடிப்படையிலான உலைகள் அதிக மனித மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அபாயங்களைக் கொண்டுள்ளன. மேலும், அவை அப்புறப்படுத்துவதற்கு மிகவும் கடினமான, மிக நீண்ட அரை ஆயுட்காலம் கொண்ட அபாயகரமான கதிரியக்கக் கழிவுகளை உருவாக்குவதில் பெயர் பெற்றவையாகும்.

இயற்கையில், நமது சூரியனைப் போன்ற நட்சத்திரங்களில், ஹைட்ரஜனின் சிறிய அணுக்கருக்கள் ஒன்றிணையும் அணுக்கரு இணைவுதான் ஆற்றல் உருவாக்கத்தின் பொறிமுறையாகும். அணுக்கருப் பிளவைப் போலல்லாமல், அணுக்கரு இணைவு நிகழ்வதற்கு, அணுக்கருக்கள் ஒன்றிணைய மிக அதிக வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் தேவைப்படுகின்றன. இந்த மிக அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்திற்கான தேவை சூரியனின் மையப்பகுதியில் பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது, அங்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்களின் இணைவுதான் ஆற்றல் உருவாக்கத்தின் முக்கிய பொறிமுறையாகும். ஆனால், இந்த உச்சகட்ட நிலைமைகளை பூமியில் ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆய்வகச் சூழலில் மீண்டும் உருவாக்குவது இதுவரை சாத்தியமாகவில்லை. இதன் விளைவாக, அணுக்கரு இணைவு உலைகள் இன்னும் நடைமுறைக்கு வரவில்லை. (பிளவு சாதனத்தைத் தூண்டுவதன் மூலம் உருவாக்கப்படும் உச்சகட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் நிகழும் கட்டுப்பாடற்ற வெப்ப அணுக்கரு இணைவுதான் ஹைட்ரஜன் ஆயுதத்தின் பின்னணியில் உள்ள கொள்கையாகும்).

ஹைட்ரஜனை ஹீலியமாக இணைவதன் மூலம் நட்சத்திரங்கள் தங்கள் ஆற்றலைப் பெறுகின்றன என்று 1926 ஆம் ஆண்டில் முதன்முதலில் பரிந்துரைத்தவர் ஆர்தர் எடிங்டன். அணுக்கரு இணைவுக்கான முதல் நேரடி செயல்விளக்கம் 1934 இல் ஆய்வகத்தில் டூட்டிரியத்தை ஹீலியமாக இணைத்ததை ரதர்ஃபோர்ட் காண்பித்தார், மேலும் செயல்பாட்டின் போது "ஒரு மகத்தான விளைவு உருவாக்கப்பட்டது" என்பதைக் கவனித்தார். வரம்பற்ற தூய்மையான ஆற்றலை வழங்குவதற்கான அதன் மிகப்பெரிய ஆற்றலைக் கருத்தில் கொண்டு, பூமியில் அணுக்கரு இணைவைப் பிரதிபலிக்க உலகெங்கிலும் உள்ள விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களால் ஒருங்கிணைந்த முயற்சிகள் உள்ளன, ஆனால் அது ஒரு மேல்நோக்கிய பணியாக இருந்தது.

அதிதீவிர வெப்பநிலைகளில், எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருக்களிலிருந்து பிரிக்கப்பட்டு, அணுக்கள் நேர்மறை அணுக்கருக்கள் மற்றும் எதிர்மறை எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட அயனியாக்கப்பட்ட வாயுவாக மாறுகின்றன. இதை நாம் பிளாஸ்மா என்று அழைக்கிறோம், இது காற்றை விட பத்து லட்சத்தில் ஒரு பங்கு குறைவான அடர்த்தியைக் கொண்டது. இது அணுக்கரு இணைவுக்கான சூழலை மிகவும் நிலையற்றதாக ஆக்குகிறது. கணிசமான அளவு ஆற்றலை அளிக்கக்கூடிய அத்தகைய சூழலில் அணுக்கரு இணைவு நடைபெற, மூன்று நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்பட வேண்டும்; மிக அதிக வெப்பநிலை இருக்க வேண்டும் (இது உயர் ஆற்றல் மோதல்களைத் தூண்டக்கூடும்), போதுமான பிளாஸ்மா அடர்த்தி இருக்க வேண்டும் (மோதல்களின் நிகழ்தகவை அதிகரிக்க), மற்றும் (விரிவடையும் தன்மை கொண்ட) பிளாஸ்மா, இணைவை சாத்தியமாக்கும் வகையில் போதுமான காலத்திற்கு கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும். இது, சூடான பிளாஸ்மாவைக் கட்டுப்படுத்தவும் அடக்கவும் தேவையான உள்கட்டமைப்பு மற்றும் தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்துவதை முக்கிய மையமாக ஆக்குகிறது. ITER-இன் டோகாமாக் விஷயத்தில் உள்ளது போல, பிளாஸ்மாவைக் கையாள வலுவான காந்தப்புலங்களைப் பயன்படுத்தலாம். பிளாஸ்மாவின் நிலைமக் கட்டுப்பாடு என்பது மற்றொரு அணுகுமுறையாகும், இதில் கனமான ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகள் நிரப்பப்பட்ட உறைகள் உயர் ஆற்றல் லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தி உள்வெடிப்பு செய்யப்படுகின்றன.

NIF-இன் லாரன்ஸ் லிவர்மோர் தேசிய ஆய்வகத்தில் (LLNL) நடத்தப்பட்ட அணுக்கரு இணைவு ஆய்வுகளில், லேசர்-இயக்க உள்வெடிப்பு நுட்பங்கள் (நிலைமத் தடுப்பு அணுக்கரு இணைவு) பயன்படுத்தப்பட்டன. அடிப்படையில், டியூட்டீரியம் மற்றும் டிரிட்டியம் நிரப்பப்பட்ட மில்லிமீட்டர் அளவிலான கலன்கள், எக்ஸ்-கதிர்களை உருவாக்கும் உயர்-சக்தி லேசர்களைக் கொண்டு உள்வெடிப்பு செய்யப்பட்டன. கலன் வெப்பமடைந்து பிளாஸ்மாவாக மாறுகிறது. பிளாஸ்மா உள்நோக்கி முடுக்கிவிடப்பட்டு, தீவிர அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை நிலைகளை உருவாக்குகிறது. அப்போது, ​​கலனில் உள்ள எரிபொருட்கள் (டியூட்டீரியம் மற்றும் டிரிட்டியம் அணுக்கள்) இணைந்து, ஆற்றலையும் ஆல்பா துகள்கள் உட்பட பல துகள்களையும் வெளியிடுகின்றன. வெளியிடப்பட்ட துகள்கள் சுற்றியுள்ள பிளாஸ்மாவுடன் வினைபுரிந்து அதை மேலும் வெப்பமாக்குகின்றன. இது மேலும் அணுக்கரு இணைவு வினைகளுக்கும், அதிக 'ஆற்றல் மற்றும் துகள்கள்' வெளியீட்டிற்கும் வழிவகுக்கிறது. இவ்வாறு, அணுக்கரு இணைவு வினைகளின் ஒரு சுய-நிலைத்த சங்கிலி ('அணுக்கரு இணைவுத் தீப்பற்றல்' என அழைக்கப்படுகிறது) உருவாகிறது.

அணுக்கரு இணைவு ஆராய்ச்சி சமூகம், பல தசாப்தங்களாகத் தன்னைத்தானே நிலைநிறுத்திக்கொள்ளும் ஒரு அணுக்கரு இணைவு வினையான 'அணுக்கரு இணைவுத் தூண்டலை' அடைய முயற்சி செய்து வருகிறது. 2021 ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் 8 ஆம் தேதி ^, லாரன்ஸ் ஆய்வகக் குழு 'அணுக்கரு இணைவுத் தூண்டலின்' வாசலை எட்டியது; அதனை அவர்கள் 2022 ஆம் ஆண்டு டிசம்பர் 5 ஆம் தேதி அடைந்தனர். ^இந்த நாளில், பூமியில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கரு இணைவுத் தூண்டல் ஒரு நிஜமாகியது – இது அறிவியலில் எட்டப்பட்ட ஒரு மைல்கல்!

***