JET : स्वस्त आणि प्रदूषणरहित वीज निर्मितीच्या दिशेने शास्त्रज्ञांना मोठं यश

न्युक्लिअर फ्युजन प्रत्यक्षात विकसित करण्यात म्हणजे ताऱ्यांना शक्ती देणारी ऊर्जा निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेमध्ये मोठं यश मिळाल्याचं युरोपातील शास्त्रज्ञांनी स्पष्ट केलं आहे.

युकेमधील JET प्रयोगशाळेनं हायड्रोजनच्या दोन प्रकारांना एकत्र करून ऊर्जा निर्माण करण्याच्या प्रमाणाचा त्यांचा स्वतःचाच जागतिक विक्रम मागे टाकला आहे.

या प्रयोगाच्या माध्यमातून पाच सेकंदांमध्ये 59 मेगाज्युएल ऊर्जा (11 मेगावॅट वीज) निर्माण झाली.

अशाच प्रकारच्या प्रयोगांमधून 1997 मध्ये जे यश मिळवलं होतं, त्याच्या दुपटीपेक्षा अधिक हे प्रमाण आहे.

ही काही फार मोठ्या प्रमाणावर मिळालेली ऊर्जा नाही. ही ऊर्जा केवळ 60 किटली पाणी उकळण्यासाठी पुरेशी ठरेल एवढी आहे. पण यामुळे फ्रान्समध्ये तयार होत असलेल्या आणखी मोठ्या फ्युजन रिअॅक्टर (अणुभट्टी)च्या डिझाईनचं प्रमाणीकरण करण्यासाठी ते महत्त्वाचं ठरणार आहे.

"JET मधील प्रयोगांमुळं आम्ही फ्युजन ऊर्जेच्या दिशेनं आणखी एक पाऊल टाकलं आहे. आम्ही आमच्या उपकरणांच्या आतमध्ये एक छोटासा तारा तयार करू शकतो आणि तो त्याठिकाणी पाच सेकंद राहून त्याच्या सर्वोच्च पातळीचं काम करू शकतो, हे आम्ही दाखवून दिलं आहे. त्यामुळं आम्हाला एका नव्या क्षेत्रात प्रवेश मिळू शकतो," असं रिअॅक्टर लॅबचे ऑपरेशन्स प्रमुख डॉ. जो मिलनेस यांनी सांगितलं.

दक्षिण फ्रान्समध्ये असलेल्या ITER ला जगभरातील सरकारांचा पाठिंबा आहे. त्यात युरोपीयन संघातील देश, अमेरिका, चीन आणि रशिया यांचा समावेश आहे. या शतकाच्या उत्तरार्धात न्युक्लिअर फ्युजनच्या माध्यमातून स्वस्त वीज उपलब्ध होणं शक्य असल्याच्या दिशेनं हे अखेरचं पाऊल असल्याची शक्यता आहे.

अशा प्रकारच्या ऊर्जा प्रकल्पांमुळं भविष्यात कोणत्याही प्रकारचे हिरतगृह वायू निर्माण होणार नाहीत. तर केवळ अत्यंत कमी प्रमाणामध्ये रेडिओअॅक्टिव्ह (किरणोत्सर्गी) कचरा तयार होईल.

"आम्ही नुकत्याच केलेल्या प्रयोगातून योग्य परिणाम मिळायला हवे. तसं झालं नाही तर ITER ला त्यांचं ध्येय गाठता येईल की नाही, याची चिंता असेल, असं JET चे सीईओ प्रा. इयान चॅपमन म्हणाले.

"यावर अनेक गोष्टी अवलंबून होत्या. आम्ही जे काही यश मिळवलं आहे ते लोकांच्या बुद्धीमत्तेच्या आणि वैज्ञानिक दृष्टीकोनाच्या जोरावर मिळवलं आहे," असं त्यांनी बीबीसी बरोबर बोलताना सांगितलं.

अणू केंद्रकांचं विभाजन करण्याऐवजी ते एकत्र आणून त्यामाध्यमातून ऊर्जा निर्माण केली जाऊ शकते, या तत्वावर फ्युजन काम करतं. सध्या असलेल्या अणुऊर्जा केंद्रांमध्ये अशाच प्रकारच्या म्हणजे विभाजन करून ऊर्जा निर्माण करण्याच्या तत्वावर काम चालतं.

सूर्याच्या अगदी मध्यभागी प्रचंड गुरुत्वाकर्षण दबावामुळं जवळपास 10 दशलक्ष सेल्सिअसच्या तापमानात ते घडत असतं. पृथ्वीवर असलेल्या अत्यंत कमी दबावामध्ये फ्युजजनसाठी तापमान हे खूप जास्त असं गरजेचं असेल, ते म्हणजे 100 दशलक्ष सेल्सिअसपेक्षाही अधिक.

एवढ्या प्रचंड उष्णेतेच्या संपर्कात येऊ शकेल असं कोणत्याही प्रकारचं साहित्य (मटेरियल) सध्या उपलब्ध नाही. त्यामुळे प्रयोगशाळेत फ्युजन यशस्वी करण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी एक उपाय शोधून काढला. त्यात अत्यंत उष्ण वायू अथवा प्लाझ्मा हा डोनटच्या आकाराच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये धरला जातो.

ऑक्सफर्डशायरमधील कुलहॅम याठिकाणी असलेल्या जेईटी मध्ये जवळपास 40 वर्षांपासून फ्युजनच्या या क्षेत्रात अग्रेसर आहे. तर गेल्या 10 वर्षांपासून त्यांनी ITER साठी काम करायला सुरुवात केली आहे.

प्लाझ्मा तयार करण्यासाठी फ्रान्सच्या प्रयोगशाळेचं प्राधान्य असलेलं इंधन हे हायड्रोजनचे ड्युटेरियम आणि ट्रिटियम या दोन प्रकारांचं किंवा समस्थानिकांचं मिश्रण असेल.

JET ला 80 क्युबीक मीटर टोरोडियल जहाजासाठीचं या समस्थानिकांबरोबर योग्य कार्यक्षमतेनं काम करेल असं चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यास सांगण्यात आलं होतं.

1997 मधील विक्रमी प्रयोगांसाठी JET नं कार्बनचा वापर केला होता. पण कार्बन किरणोत्सर्गी असलेलं ट्रिटीनियम शोषून घेतं. त्यामुळं नव्या चाचण्यांसाठी जहाजांच्या नव्या भिंती बांधण्यासाठी बेरिलियम आणि टिटॅनियम यांचा वापर केला जात आहे. ते 10 पट कमी शोषणारे धातू आहेत.

त्यानंतर JET च्या शास्त्रज्ञांच्या टीमला या वातावरणामध्ये योग्य पद्धतीनं कार्य करावं यासाठी त्यांच्या प्लाझ्मामध्ये बदल करावे लागतील.

"हा एक अत्यंत चांगला परिणाम समोर आला आहे. कारण आतापर्यंतच्या इतिहासातील कोणत्याही साधनांच्या फ्युजन प्रतिक्रियांमधून सर्वाधिक ऊर्जा मिळवण्यात यातून यश आलं आहे," असं द स्टार बिल्डर्स: न्यूक्लियर फ्यूजन अँड द रेस टू पॉवर द प्लॅनेटचे लेखक डॉ. आर्थर ट्युरेल यांनी म्हटलं आहे.

"हा महत्त्वाचा परिणाम आहे. कारण प्लाझ्मा किमान 5 सेकंदासाठी स्थिर झाला होता. हा फार जास्त वेळ वाटत नसला तरी, अणुच्या टाईमस्केलचा विचार करता ही वेळ खूप जास्त आहे. कारण नंतर पाच सेकंदांवरून पाच मिनिटांपर्यंत किंवा पाच तास आणि त्यापेक्षाही अधिक काळापर्यंत पोहोचणं हे अगदी सोपं आहे."

जेईटी हे सध्या सुरू राहू शकत नाही. कारण त्याचे तांब्याचे इलेक्ट्रोमॅग्नेट खूप गरम होतात. ITER साठी अंतर्गत थंड केलेले सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट वापरले जातील.

प्रयोगशाळेत फ्युजन प्रतिक्रियांसाठी वापरली जाणारी ऊर्जा ही त्यातून निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेपेक्षा अधिक आहे. जेईटीमध्ये असे प्रयोग करण्यासाठी 500 मेगावॅटच्या दोन फ्लायव्हील्सचा वापर केला जातो.

मात्र, प्लाझ्माची संख्या वाढवून भविष्यामध्ये ही तूट भरून निघेल यासाठीचे पुरेसे पुरावे आहेत. ITER चे टोरॉयडल व्हेसलचे प्रमाण हे JET च्या दहापट असेल. फ्रान्सच्या या प्रयोगशाळेत मोठं काही तरी हाती लागेल अशी आशा आहे. त्यानंतर तयार होणाऱ्या व्यावसायिक वीज प्रकल्पांमध्ये केवळ वाढ दिसायला हवी जी वीजेच्या ग्रीड्समध्ये पुरवण्यास कामी येईल.

ही एक मोठी प्रक्रिया आहे आणि लक्षणीय बाब म्हणजे JET मध्ये काम करणारे 300 किंवा त्यापेक्षा अधिक शास्त्रज्ञांमध्ये जवळपास एक चतुर्थांश हे त्यांच्या करिअरच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यात आहेत. त्यांना संशोधनाची ही मशाल योग्यप्रकारे पुढे न्यावी लागेल.

"फ्युजनसाठी खूप काळ लागतो, ते गुंतागुंतीचं आहे आणि कठिण आहे. त्यामुळं आपल्याकडे एका पिढीकडून दुसऱ्या पिढीपर्यंत संशोधन पुढं नेणारे शास्त्रज्ञ, तंत्रज्ञ आणि तांत्रिक कर्मचारी आहेत, याची आपल्याला खात्री बाळगावी लागेल," असं तिशीतील डॉ. अथिना कप्पोटू म्हणाल्या.

मात्र, अजूनही अनेक तांत्रिक आव्हानं कायम आहेत. युरोपात युरोफ्युजन कन्सोर्टियमद्वारे हे काम सुरू आहे. त्यात संपूर्ण युरोपासह, स्वित्झरलँड आणि युक्रेनमधील जवळपास 5000 विज्ञान आणि अभियांत्रिकी तज्ज्ञांचा समावेश आहे.

युकेदेखील सहभागी आहे. ITER मध्ये त्यांचा पूर्ण सहभागासाठी त्यांना युरोपीयन संघातील काही विज्ञान उपक्रमांशी संलग्न व्हावं लागेल. गेल्या काही काळात ते यापासून दूर राहिले आहेत. विशेषतः ब्रेक्झिटवरील मतभेद आणि उत्तर आयर्लंडबरोबरच्या संबंधांमुळं त्यात अडथळे आले होते.

JET 2023 नंतर बंद होण्याची शक्यता आहे तर ITER 2025 किंवा त्यानंतर लवकरच प्लाझ्मा प्रयोग करायला सुरुवात करू शकते.