പുതിയ ഊർജസ്രോതസ്സുകളെപ്പറ്റി യുകെ റഥർഫോർഡ്‌ ആപ്പിൾട്ടൽ ലാബോറട്ടിയിലെ (നൊവൽ ആക്‌സിലേറേറ്റർ
സയൻസ്‌ ആൻഡ്‌ ആപ്ലിക്കേഷൻസ്‌) സെന്റർ ലേസർ ഫെസിലിറ്റി പ്രൊഫസറും പ്ലാസ്‌മാ ആക്സിലറേറ്റർ ഡിവിഷൻ തലവനുമായ ഡോ. രാജീവ്‌ പാട്ടത്തിൽ എഴുതുന്നു
വർധിച്ചുവരുന്ന ഊർജാവശ്യങ്ങൾക്കായി സൂര്യനടക്കമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾക്കുള്ളിൽ നടക്കുന്നതുപോലെയുള്ള ഊർജോൽപ്പാദനം ഭൂമിയിൽ സാധ്യമാകുമോ? ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ദ്രവ്യത്തെ പ്ലാസ്മയാക്കി മാറ്റി ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ വഴി ഊർജം പുറത്തുവിടുന്ന കൊച്ചുസൂര്യന്മാരെ ലാബുകളിൽ സൃഷ്ടിക്കണം. വിസ്‌മയകരമായ പരീക്ഷണമാണ്‌ ഇത്. ഭാവിയുടെ നിലനിൽപ്പിന്‌ ആവശ്യമായ ശുദ്ധ ഊർജത്തിന്റെ ഉൽപ്പാദനത്തിലേക്കാണ്‌ ഈ പരീക്ഷണമെത്തുക.
കലിഫോർണിയ നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റിയിലെ ഗവേഷകർ ഇക്കാര്യത്തിൽ ഒരുചുവട്‌ മുന്നോട്ടുവച്ചത്‌ അടുത്ത ദിവസങ്ങളിലാണ്‌. ഈ രംഗത്തെ വലിയൊരു കുതിപ്പായി ഈ പരീക്ഷണ വിജയത്തെ കാണണം. എങ്കിലും ഇനിയും ഏറെ മുന്നേറാനുണ്ട്‌.
പതിറ്റാണ്ടുകളായി അവർ നടത്തുന്ന ഗവേഷണത്തിനൊടുവിൽ ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷനിലെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം കൈവരിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. അതീവശക്തിയുള്ള ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ദ്രവ്യത്തെ 100 ദശലക്ഷം ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലകളിലേക്ക് ഉയർത്തി പ്ലാസ്മയാക്കി മാറ്റുന്ന രീതിയിലാണ്‌ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇപ്പോൾ വിജയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌.
"ഇഗ്നിഷൻ’ എന്ന ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനം സ്വയം ജ്വലിച്ച്, നിക്ഷേപിക്കുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ഊർജം പുറത്തുവിടുന്ന ഈ അവസ്ഥ. ലോകത്ത് ആദ്യമായാണ് ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കുന്ന ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷനിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടത്. പരിധിയില്ലാത്ത, കാർബണും റേഡിയോ ആക്ടീവ് മാലിന്യങ്ങളും ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാത്ത ഒരു ഊർജസ്രോതസ്സിലേക്ക്‌ എത്തുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയെ ഇത് എത്രത്തോളം വർധിപ്പിക്കും? ആ ലക്ഷ്യത്തിലെത്താൻ ശാസ്ത്രലോകത്തിനു മുന്നിലുള്ള കടമ്പകൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
ഇവയ്‌ക്ക്‌ ഉത്തരം ലഭിക്കാൻ ഫ്യൂഷൻ എനർജിയെക്കുറിച്ചും ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഫ്യൂഷനുണ്ടാക്കുന്നതിനെപ്പറ്റിയും ചില കാര്യങ്ങൾ അറിയേണ്ടതുണ്ട്.
എന്തുകൊണ്ട് ഫ്യൂഷൻ
‘അളവറ്റ ശുദ്ധ ഊർജം’ എന്ന ലക്ഷ്യത്തിലേക്കുള്ള ഏറ്റവും നല്ല മാർഗമാണ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ. സൂര്യൻ ഉൾപ്പെടെയുള്ള എല്ലാ നക്ഷത്രങ്ങളുടെയും ഊർജസ്രോതസ്സ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷനാണ്. നക്ഷത്രങ്ങൾക്കുള്ളിലേക്ക് പോകുന്തോറും ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തിന്റെ സ്വാധീനംകൊണ്ട് അവയ്ക്കുള്ളിലെ താപനില ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രിയായി ഉയരും. ഇതുമൂലം അവയ്ക്കുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങൾ വിഘടിച്ച് ദ്രവ്യത്തിന്റെ നാലാമത്തെ അവസ്ഥയായ പ്ലാസ്മയായി മാറുന്നതിലാണ് ഇത് തുടങ്ങുന്നത്. ഈ ഉയർന്ന ചൂടിൽ നക്ഷത്രങ്ങൾക്കുള്ളിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ വേർപിരിഞ്ഞ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളിൽ - പ്രോട്ടോണുകൾ - കൂട്ടിയിടിക്കുകയും ഇവ ന്യൂക്ലിയർ ബലങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ ഹീലിയം ആകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനത്തിൽ മിച്ചംവരുന്ന ദ്രവ്യത്തിന്റെ മാസ് ഊർജമായി മാറുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ. നമുക്ക്‌ അറിയാവുന്ന ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിലെ ഊർജത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും വരുന്നത് ഇങ്ങനെയാണ്.
കൽക്കരി, പെട്രോളിയം ഗ്യാസ് തുടങ്ങിയ ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങൾ കത്തിച്ച് ഊർജമുണ്ടാക്കുന്നതിനേക്കാൾ നാല് ദശലക്ഷം മടങ്ങ് കൂടുതൽ ഊർജമാണ് തത്തുല്യ അളവിലുള്ള ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനങ്ങളിൽനിന്ന് ലഭിക്കുന്നത്. മാത്രവുമല്ല, മറ്റ് ഊർജോൽപ്പാദന രീതികളെപ്പോലെ കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തിന് കാരണമായേക്കാവുന്ന ഹരിതഗൃഹ വാതകങ്ങളോ ഇന്നുള്ള ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന റേഡിയോ ആക്ടീവ് മാലിന്യമോ ഒന്നും ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷനിൽ ഉണ്ടാകുന്നില്ല. അതായത് ദ്രവ്യത്തെ നേരിട്ട് ഊർജമാക്കി മാറ്റുന്നതുകൊണ്ട് നൂറുശതമാനം ശുദ്ധമായ ഊർജസ്രോതസ്സാണ്‌ ഇതെന്ന്‌ അർഥം. ഹൈഡ്രജനു പകരം അതിന്റെ ഐസോടോപ്പുകളായ, ഒരു ന്യൂട്രോണുള്ള ഡ്യൂട്ടീരിയവും രണ്ട് ന്യൂട്രോണുള്ള ട്രിഷിയവും ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ ഫ്യൂഷൻ റിയാക്‌ഷൻ. ഇവയാകട്ടെ ഭൂമിയിൽ സുലഭമായുള്ളതോ ഫ്യൂഷൻ റിയാക്ടറുകളിൽത്തന്നെ പെട്ടെന്ന് സൃഷ്ടിച്ചെടുക്കാവുന്നതോ ആണ്. ഏകദേശം ആറു ദശലക്ഷം വർഷത്തേക്ക് ഫ്യൂഷൻ പ്ലാന്റുകൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനാവശ്യമായ ഇന്ധനം ഭൂമിയിൽ ഉണ്ടെന്നാണ് കണക്കാക്കുന്നത്‌. അതായത്, അടുത്ത കാലത്തൊന്നും ഇത് തീർന്നുപോകുമെന്ന്‌ പേടിക്കേണ്ടതില്ല. പക്ഷേ, ഇതിനൊരു മറുവശവുമുണ്ട്‌.
വെല്ലുവിളികൾ
ഫ്യൂഷനിൽനിന്ന് ഊർജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കണമെങ്കിൽ നക്ഷത്രങ്ങൾക്കുള്ളിൽ നടക്കുന്ന പ്രക്രിയകളെ നിയന്ത്രിതമായ രീതിയിൽ ഭൂമിയിൽ പുനഃസൃഷ്ടിക്കണം. 1950കൾ മുതൽ ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ലബോറട്ടറികളിൽ ഉണ്ടാക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ശ്രമം തുടങ്ങിയിരുന്നു. പ്രധാനമായും രണ്ടു സമീപനമാണ് ഫ്യൂഷൻ എനർജിക്ക് ലോകമെമ്പാടും പിന്തുടരുന്നത്. ഒന്ന്: ശക്തമായ കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ചൂടുള്ളതും കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയുള്ളതുമായ പ്ലാസ്മ നിലനിർത്തുന്ന മാഗ്നെറ്റിക് കൺഫൈൻമെന്റ്‌ ഫ്യൂഷൻ. രണ്ട്: വളരെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലേക്ക് ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനത്തെ അമർത്തിവച്ച്‌ അതിന്റെ താപനില കൂട്ടി ഫ്യൂഷൻ സാധ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെന്റ്‌ ഫ്യൂഷൻ. മാഗ്നെറ്റിക് കൺഫൈൻമെന്റ്‌ ഫ്യൂഷൻ തുടർച്ചയായി കത്തുന്ന തീ പോലെയാണെങ്കിൽ ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെന്റ്‌ ഫ്യൂഷൻ വളരെ ചുരുങ്ങിയ സമയത്തേക്ക് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ആന്തരിക ജ്വലന എൻജിൻ (internal combustion engine)പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
ഇനേർഷ്യൽ ഫ്യൂഷനിൽ മാഗ്നെറ്റിക് ഫ്യൂഷനിലേതുപോലെ സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞ പ്ലാസ്മയെ കുറെനേരം നിലനിർത്തി ഫ്യൂഷൻ റിയാക്‌ഷനുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിനു പകരം ചെറിയ സമയത്തേക്കുമാത്രമാണ് ഫ്യൂഷൻ ഉണ്ടാകുന്നത്. എങ്കിലും ഉയർന്ന സാന്ദ്രത കാരണം ഇതിൽനിന്ന് കിട്ടുന്ന ഊർജത്തിന് കുറവൊന്നുമുണ്ടാകില്ല. പക്ഷേ, ഫ്യൂഷൻ ഇന്ധനത്തെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലേക്ക് എത്തിക്കാൻ - ഉള്ളിലേക്കുള്ള അതിശക്തമായ സ്ഫോടനം - ആവശ്യമാണ്. അതീവശക്തിയുള്ള ലേസറുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ സ്ഫോടനം സാധ്യമാക്കുന്നത്‌.
ലേസർ ബീമുകൾകൊണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ഐസോടോപ്പുകൾ അടങ്ങിയ ഒരു കാപ്സ്യൂളിനെ സൂര്യന്റെ മധ്യഭാഗത്തുള്ളതിനേക്കാൾ സാന്ദ്രതയിലേക്കും താപനിലയിലേക്കും അതീവ മർദത്തിൽ ഫ്യൂഷനുണ്ടാക്കുന്ന ഇനേർഷ്യൽ കൺഫൈൻമെന്റ്‌ ഫ്യൂഷന്റെ ഒരു വകഭേദമാണ് നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റിയിൽ ഉപയോഗിച്ചത്‌. ഈ ഉയർന്ന ചൂടിൽ ഡ്യൂട്ടീരിയവും ട്രിഷിയവും വിഘടിച്ച് അവയുടെ ന്യൂക്ലിയസുകൾ കൂട്ടിയിടിച്ച് ഹീലിയമായി മാറുമ്പോൾ അധികം വരുന്ന എനർജി ന്യൂട്രോണുകൾ വഴി ബഹിർഗമിക്കുന്നു. ഇന്ധന കാപ്സ്യൂളിനെ പൊതിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഹോൾറോം എന്ന സ്വർണ സിലിണ്ടറിനകത്താണ് ലേസർ ബീമുകൾ കേന്ദ്രീകരിച്ച്‌ പ്ലാസ്മയുണ്ടാക്കുന്നത്.
സങ്കീർണമായ സാങ്കേതികവിദ്യകളെല്ലാം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന പരീക്ഷണശാലയാണ്‌ നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റി. 10 നിലയുള്ളതും മൂന്ന് ഫുട്ബോൾ മൈതാനങ്ങളുടെ വലുപ്പമുള്ളതുമാണിത്‌.
ശരിക്കും പരിഹാരമായോ
നാഷണൽ ഇഗ്നിഷൻ ഫെസിലിറ്റിയിലെ ലേസർ വളരെ പഴയ സാങ്കേതികവിദ്യ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഇവയ്‌ക്ക്‌ കാര്യക്ഷമത കുറവാണ്‌. സെമികണ്ടക്ടർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആധുനിക ഹൈ-പവർ ലേസറുകൾക്ക് 20 ശതമാനം കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. ഏറ്റവും നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ലേസർ-ഡ്രൈവ് ഫ്യൂഷൻ ടാർഗെറ്റുകൾക്ക് നൂറുശതമാനത്തിലേറെ നേട്ടമുണ്ടാക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ. ലേസറുകൾ നേരിട്ടുപയോഗിച്ച് കാപ്സ്യൂളിൽ അതിശക്തമായ സ്ഫോടനം ചെയ്യിക്കാൻ കഴിഞ്ഞാൽ കാര്യക്ഷതകൂട്ടാം.
ഫ്യൂഷൻ പവർ ഹൗസിലേക്കുള്ള ദൂരം
വലിയ സാങ്കേതിക, സാമ്പത്തിക വെല്ലുവിളികൾ ഇനിയും ബാക്കിയുണ്ടെങ്കിലും ഫ്യൂഷനിൽനിന്ന് പരിധിയില്ലാത്ത ശുദ്ധമായ ഊർജമെന്ന ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുന്നതിൽനിന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമങ്ങൾ തടയുന്നില്ല എന്നാണ് പരീക്ഷണഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്. എന്നാൽ, അന്തിമ ഫലത്തിനായി ഇനിയും ഏറെ ദൂരം പോകേണ്ടതുണ്ടെന്നത്‌ യാഥാർഥ്യം. ഈ ദൂരം വേഗത്തിൽ മറികടക്കാൻ ശാസ്‌ത്രലോകത്തിന്‌ കഴിയുമെന്നതിൽ സംശയമില്ല.
ദേശാഭിമാനി വാർത്തകൾ ഇപ്പോള്‍ വാട്സാപ്പിലും ടെലഗ്രാമിലും ലഭ്യമാണ്‌.
വാട്സാപ്പ് ചാനൽ സബ്സ്ക്രൈബ് ചെയ്യുന്നതിന് ക്ലിക് ചെയ്യു..
ടെലഗ്രാം ചാനൽ സബ്സ്ക്രൈബ് ചെയ്യുന്നതിന് ക്ലിക് ചെയ്യു..
