ऊर्जा
कोल्ड फ्यूजन: क्या गर्म प्लाज़्मा के बिना स्वच्छ ऊर्जा का सपना संभव है?
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क्या परमाणु संलयन केवल गर्म संलयन ही है?
परमाणु संलयन ऊर्जा अनुसंधान के प्रमुख लक्ष्यों में से एक है। इससे संचालन के दौरान कार्बन उत्सर्जन के बिना बड़ी मात्रा में ऊर्जा मिल सकती है। हालांकि, सभी संलयन विधियाँ पूरी तरह रेडियोधर्मी अपशिष्ट से मुक्त नहीं होतीं: कुछ में न्यूट्रॉन उपकरणों को सक्रिय कर सकते हैं और ट्रिटियम का प्रबंधन भी आवश्यक होता है। हाइड्रोजन ब्रह्मांड में प्रचुर है, लेकिन उपयोगी संलयन ईंधन और उसे तैयार करने की लागत चुनी गई प्रतिक्रिया पर निर्भर करती है।
व्यावहारिक संलयन ऊर्जा प्राप्त करना अत्यंत कठिन है। प्रमुख प्रयोगों में ईंधन को करोड़ों से दस करोड़ डिग्री तक गर्म करना, पर्याप्त घनत्व हासिल करना और उसे पर्याप्त समय तक सीमित रखना आवश्यक होता है। पृथ्वी पर प्रयोगशाला में अपनाई जाने वाली परिस्थितियाँ तारों के केंद्र की परिस्थितियों से हूबहू समान नहीं होतीं।
इसके लिए अत्यधिक गर्म प्लाज़्मा को शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों से नियंत्रित किया जा सकता है, या तीव्र लेज़र स्पंदों से ईंधन को संपीड़ित किया जा सकता है। कुछ प्रयोगों ने ईंधन तक पहुँचाई गई ऊर्जा से अधिक संलयन ऊर्जा उत्पन्न की है, लेकिन संपूर्ण विद्युत संयंत्र के स्तर पर शुद्ध ऊर्जा लाभ और लगातार उपयोगी बिजली उत्पादन अलग, कठिन चुनौतियाँ हैं।
स्रोत: IEEE
परमाणु संलयन की तकनीकी चुनौतियों और ऊर्जा आपूर्ति में इसकी संभावित भूमिका पर हमारे लेख “परमाणु संलयन — भविष्य का स्वच्छ ऊर्जा समाधान?” में विस्तार से चर्चा की गई है।
लेकिन अगर परमाणु संलयन विभिन्न परिस्थितियों में, सामग्री विज्ञान, दुर्लभ धातुओं और रसायन विज्ञान के माध्यम से, उच्च‑शक्ति वाले प्लाज़्मा भौतिकी के बजाय हो सके तो क्या होगा?
बिना बड़े गर्म प्लाज़्मा के संलयन करने की संभावना “कोल्ड फ्यूजन” अनुसंधान को प्रेरित करती रही है, लेकिन इसके प्रमुख दावे विवादास्पद और अप्रमाणित रहे हैं। 2024 में Nature Portfolio की पत्रिका Scientific Reports में “ड्यूटेरियमयुक्त टाइटेनियम पाउडर के ध्वनिक कैविटेशन के दौरान न्यूट्रॉन उत्सर्जन का अवलोकन” प्रकाशित हुआ। यह शोध मुख्य पत्रिका Nature में नहीं छपा था, और प्रकाशन अपने आप में कोल्ड फ्यूजन की पुष्टि नहीं करता।
कोल्ड फ्यूजन का इतिहास
1989 में स्टैनली पॉन्स और मार्टिन फ्लेशमैन ने कोल्ड फ्यूजन हासिल करने का दावा किया था। अन्य प्रयोगशालाएँ उन निष्कर्षों को विश्वसनीय रूप से दोहरा नहीं सकीं। इससे प्रयोगों की गुणवत्ता, निष्कर्षों और वैज्ञानिक व्यवहार पर गंभीर प्रश्न उठे।
इस विवाद ने अवधारणा की प्रतिष्ठा को गहरा नुकसान पहुँचाया। क्षेत्र में ऐसे अपुष्ट दावे भी सामने आए जिनके प्रस्तावक अपने प्रयोगों को सहकर्मी समीक्षा और स्वतंत्र वैज्ञानिक जाँच के लिए उपलब्ध नहीं कराते थे।
फिर भी कुछ शोधकर्ता कम-ऊर्जा परमाणु अभिक्रियाएँ (LENR), संघनित पदार्थ परमाणु विज्ञान (CMNS) और रासायनिक रूप से सहायक परमाणु अभिक्रियाएँ (CANR) जैसे नामों के तहत संबंधित संभावनाओं की जाँच करते रहे हैं।
2020 के दशक में इन दावों की अधिक कठोर वैज्ञानिक जाँच में नई रुचि दिखी। अमेरिकी ऊर्जा विभाग की एजेंसी ARPA-E ने 2023 में LENR अनुसंधान परियोजनाओं के लिए अनुदान घोषित किए। इससे अलग, NASA के शोधकर्ताओं ने 2020 में धातु की क्रिस्टलीय जालिका में संलयन संबंधी परिणाम प्रकाशित किए थे।
NASA की विधि को “लैटिस कन्फाइनमेंट फ्यूजन” कहा जाता है। इसे कोल्ड फ्यूजन का प्रमाण मानना उचित नहीं है। धातु की जालिका अपेक्षाकृत ठंडी रह सकती है, लेकिन बाहरी विकिरण और कणों की टक्करों से कुछ ड्यूटेरियम नाभिक अत्यधिक ऊर्जावान बनाए जाते हैं।
इससे पता चलता है कि संलयन का अध्ययन केवल बड़े प्लाज़्मा उपकरणों तक सीमित नहीं है। हालांकि, यह निष्कर्ष पारंपरिक कोल्ड फ्यूजन के दावों को स्वतः सही नहीं ठहराता।
कोल्ड फ्यूजन के दो मुख्य सिद्धांत
धातु‑आधारित फ्यूजन
1989 में पॉन्स और फ्लेशमैन द्वारा अपनाई गई विधि में ड्यूटेरियम को पैलेडियम जैसी धातु में समाहित किया गया था। अन्य संबंधित शोध में एर्बियम और टाइटेनियम जैसी धातुओं की जालिकाओं में ड्यूटेरियम को सीमित करने का अध्ययन भी किया गया है। इन विभिन्न प्रयोगों के ऊर्जा स्रोत और तंत्र समान नहीं हैं।
प्रस्तावित विचार यह है कि धातु में समाहित हाइड्रोजन समस्थानिकों के नाभिक एक-दूसरे के निकट आ सकें और किसी प्रक्रिया से संलयन की संभावना बढ़े। केवल धातु की जालिका का फैलना या सिकुड़ना पर्याप्त संलयन होने का स्थापित प्रमाण नहीं है।
भौतिकविदों की प्रमुख आपत्ति यह रही है कि धनावेशित नाभिक एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। इस बाधा को पार करने और उपयोगी दर से संलयन कराने के लिए उपयुक्त ऊर्जा तथा प्रतिक्रिया की परिस्थितियाँ चाहिए।
बबल फ्यूजन
एक अन्य प्रस्ताव में तरल के भीतर बुलबुलों के ढहने से संलयन होने की संभावना की जाँच की जाती है। अल्ट्रासाउंड से बनने वाले बुलबुलों पर आधारित इस विचार को कभी-कभी सोनोफ्यूजन कहा जाता है।
परिकल्पना यह है कि बुलबुलों के ढहने से बनने वाली आघात तरंगें ऊर्जा को बहुत छोटे क्षेत्र में केंद्रित कर सकती हैं। लेकिन इससे संलयन के लिए पर्याप्त परिस्थितियाँ बनती हैं या नहीं, यह प्रयोगों से सिद्ध करना आवश्यक है; इसे लेज़र संलयन के समकक्ष नहीं मान सकते।
कैविटेशन शक्तिशाली यांत्रिक प्रभाव पैदा कर सकता है। उदाहरण के लिए, बार-बार ढहते बुलबुले नाव के प्रोपेलर की धातु की सतह को क्षतिग्रस्त कर सकते हैं।
स्रोत: Britannica
अल्ट्रासाउंड से बने बुलबुलों के ढहने पर प्रकाश निकलने की घटना को सोनोल्यूमिनेसेंस कहते हैं। इसमें क्षणिक रूप से बहुत ऊँचे स्थानीय तापमान बन सकते हैं, जो कुछ परिस्थितियों में सूर्य की सतह के तापमान से भी अधिक होते हैं।
हालांकि, सूर्य की सतह से अधिक तापमान होना अपने आप में परमाणु संलयन का प्रमाण नहीं है। आवश्यक तापमान, घनत्व और ऊर्जा परिरोधन अवधि प्रतिक्रिया पर निर्भर करते हैं; सूर्य की सतह पर उसका ऊर्जा-उत्पादक संलयन नहीं होता।
बबल फ्यूजन भी धातु-जालिका आधारित कोल्ड फ्यूजन की तरह विवादास्पद रहा है, और इसके कुछ प्रमुख दावों की कड़ी आलोचना हुई है। 2013 में इससे जुड़ी बहस फिर उभरी:
2013 में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी के अभिलेखों पर आधारित एक रिपोर्ट ने, विवादित टेबलटॉप संलयन प्रयोग के विरुद्ध 2002 में प्रस्तुत कुछ निष्कर्षों पर प्रश्न उठाए।
रिपोर्टर के अनुसार, अभिलेखों में ऐसे संकेत भी थे जो रुसी ताल्यारखान सहित कुछ विवादित शोधकर्ताओं के पक्ष में जा सकते थे। यह रिपोर्ट संलयन के दावे की स्वतंत्र प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं थी।
फिर भी, 2013 की चर्चा से विश्वसनीय रूप से दोहराया जा सकने वाला व्यावहारिक संलयन ऊर्जा स्रोत स्थापित नहीं हुआ, और यह विचार विवादित बना रहा।
2024 की खोज
2024 में अमेरिका की Maximus Energy Corporation के अध्यक्ष मैक्स फोमिचेव-जामिलोव ने ऊपर उल्लिखित एकल-लेखक शोधपत्र Scientific Reports में प्रकाशित किया।
यह कंपनी परमाणु भौतिकी प्रयोगों के लिए उपकरण बेचने में विशेषज्ञ है, जैसे न्यूट्रॉन डिटेक्टर, गामा डिटेक्टर, एक्स‑रे स्पेक्ट्रोमीटर, डिजिटल पल्स प्रोसेसर, मल्टी‑चैनल एनालाइज़र और स्पेक्ट्रोस्कोपी सॉफ़्टवेयर।
मई 2024 में प्रकाशित शोध में, ड्यूटेरियमयुक्त टाइटेनियम पाउडर और भारी पानी की सूक्ष्म बूँदों को खनिज तेल में मिलाकर ध्वनिक कैविटेशन के दौरान न्यूट्रॉन संकेत मिलने की रिपोर्ट दी गई। इसे भारी पानी के बुलबुलों और सामान्य टाइटेनियम का साधारण मिश्रण कहना सही नहीं होगा।
लेखक की परिकल्पना धातु की जालिका में समाहित ड्यूटेरियम और कैविटेशन से बनने वाले जेटों की संभावित भूमिका को जोड़ती है।
लेखक के अनुसार, प्रयोग कई बार दोहराया गया और सबसे लंबे लगातार प्रयोग में न्यूट्रॉन उत्पादन 1.5 घंटे तक बना रहा।
उनकी परिकल्पना है कि कैविटेशन जेटों की यांत्रिक क्रिया से टाइटेनियम जालिका में समाहित ड्यूटेरियम के नाभिकों का संलयन हो सकता है। उन्होंने अन्य संभावित न्यूट्रॉन स्रोतों को खारिज नहीं किया है।
लैटिस कोल्ड सोनोफ्यूजन की जाँच
शोध में पृष्ठभूमि की तुलना में अधिक न्यूट्रॉन गणना दर्ज होने की रिपोर्ट है: चरम गणना दर “10,000 गुना से अधिक” बताई गई। संकेत उन परिस्थितियों में मिले जब द्वितीयक ध्वनिक तरंगों के रचनात्मक व्यतिकरण से कुछ हजार psi के तीखे दबाव शिखर बन रहे थे। यह गणना दर ऊर्जा उत्पादन या संलयन की स्वतंत्र पुष्टि नहीं है।
शोध के निष्कर्ष भाग में सबसे लंबे लगातार न्यूट्रॉन-उत्पादन प्रयोग की अवधि 1.5 घंटे बताई गई है।
प्रयोग अपेक्षाकृत छोटे उपकरणों और उपलब्ध परमाणु मापन यंत्रों पर आधारित है। इससे स्वतंत्र जाँच की संभावना बनती है, लेकिन प्रयोग को विश्वसनीय रूप से दोहराने के लिए विस्तृत विधि, अंशांकन और शोर-नियंत्रण आवश्यक हैं।
स्रोत: Scientific Reports
फोमिचेव-जामिलोव ने अपना कच्चा मापन डेटा और प्रयोग की जानकारी अन्य शोधकर्ताओं को देने की पेशकश की है। ऐसी पारदर्शिता स्वतंत्र जाँच में उपयोगी हो सकती है।
धीमी प्रगति
शोधपत्र में उन प्रयोगों का विवरण भी दिया गया है जिनमें अपेक्षित संकेत नहीं मिले। नकारात्मक परिणामों को दर्ज करना संभावित कारणों और मापन संबंधी समस्याओं की जाँच के लिए महत्वपूर्ण है।
खनिज तेल में केवल ड्यूटेरियम गैस के बुलबुलों का कैविटेशन करने पर, बुलबुले का आकार, दबाव, आवृत्ति और सर्फेक्टेंट बदलने के बावजूद, पृष्ठभूमि से अधिक न्यूट्रॉन नहीं मिले। केवल भारी पानी की बूँदों वाले प्रयोगों में भी ऐसा संकेत नहीं मिला।
इन नकारात्मक परिणामों से पता चलता है कि संकेत हर प्रकार के कैविटेशन प्रयोग में नहीं मिला। ड्यूटेरियमयुक्त टाइटेनियम कणों और भारी पानी की बूँदों को खनिज तेल में साथ मिलाने पर लेखक ने न्यूट्रॉन संकेत दर्ज किए। यह अंतर महत्वपूर्ण है, लेकिन इससे सभी प्रयोगात्मक त्रुटियाँ या वैकल्पिक कारण स्वतः खारिज नहीं हो जाते।
लेखक ने न्यूट्रॉन संकेतों और ध्वनिक उत्तेजना के चालू होने के बीच समय-संबंध भी बताया। इस संबंध के कारण और संभावित हस्तक्षेप की स्वतंत्र जाँच आवश्यक है।
स्रोत: Scientific Reports
शोध के चित्र 7 में, ध्वनिक उत्तेजना शुरू करने से पहले कुल 20 घंटे के पृष्ठभूमि मापन दिखाए गए हैं। उत्तेजना चालू करने पर गणना दर में वृद्धि और बंद करने पर पृष्ठभूमि स्तर की वापसी दर्ज की गई है।
स्रोत: Scientific Reports
लेखक के अनुसार, छह महीनों के दौरान प्रयोग कई बार दोहराए गए। एक ही प्रयोगशाला में पुनरावृत्ति उपयोगी है, लेकिन यह अन्य स्वतंत्र प्रयोगशालाओं की पुष्टि का विकल्प नहीं है।
अभी तक निर्णायक प्रमाण नहीं
प्रकाशित शोधपत्र स्वीकार करता है कि दर्ज किए गए न्यूट्रॉन संकेतों की व्याख्या केवल संलयन से ही हो, यह अभी स्थापित नहीं है।
शोध का दावा ड्यूटेरियमयुक्त टाइटेनियम कणों, भारी पानी और ध्वनिक कैविटेशन की संयुक्त परिस्थितियों में न्यूट्रॉन संकेत दर्ज करने का है। इसे अभी सिद्ध कोल्ड फ्यूजन ऊर्जा स्रोत नहीं कहा जा सकता।
लेखक ने स्पैलेशन जैसे अन्य संभावित न्यूट्रॉन स्रोतों को भी खारिज नहीं किया है। स्पैलेशन में उच्च-ऊर्जा कण की टक्कर से किसी नाभिक से अन्य कण निकलते हैं। इस प्रयोग में ऐसा हुआ था या नहीं, यह भी स्थापित नहीं है।
स्रोत: Springer
इसलिए, प्रतिक्रियाओं का आगे विश्लेषण आवश्यक है, जिसमें अतिरिक्त स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन शामिल हो सकते हैं।
डिज़ाइन में सुधार
विश्वसनीय निष्कर्ष के लिए अन्य शोधकर्ताओं द्वारा स्वतंत्र पुनरावृत्ति, पर्याप्त नियंत्रण प्रयोग और मापन की पुष्टि आवश्यक हैं।
न्यूट्रॉन संकेतों का कारण समझने और किसी संभावित अभिक्रिया का अनुकूलन करने से पहले अधिक प्रयोगात्मक डेटा चाहिए।
सामग्री
शोध के अनुसार, तेल में ड्यूटेरियमयुक्त टाइटेनियम पाउडर का निलंबन कम से कम छह महीने तक अलगाव या खराब होने के विरुद्ध स्थिर रहा। इसका अर्थ रेडियोधर्मी क्षय के विरुद्ध स्थिरता नहीं है।
किसी व्यावहारिक उपयोग पर विचार करने से पहले यह जानना भी आवश्यक होगा कि प्रक्रिया में कौन-सी सामग्री या ईंधन खर्च होता है और कितनी ऊर्जा लगती तथा निकलती है।
लैटिस कोल्ड सोनोफ्यूजन के तंत्र
लेखक की कार्यपरिकल्पना है कि कैविटेशन जेट दर्ज किए गए न्यूट्रॉन संकेतों से संबंधित हो सकते हैं और संभवतः टाइटेनियम में समाहित ड्यूटेरियम को प्रभावित करते हैं।
पहली संभावना में जेट पिस्टन की तरह टाइटेनियम जालिका में समाहित ड्यूटेरियम को संपीड़ित कर सकते हैं। यदि ऐसा है, तो साधारण पानी की बूँदें भी भारी पानी की बूँदों जैसा प्रभाव डाल सकती हैं। यह अभी परिकल्पना है।
दूसरी संभावना में जेटों में ड्यूटेरियम होना आवश्यक हो सकता है और वे ड्यूटेरियमयुक्त लक्ष्य से टकराने वाले आयन-पुंज की तरह काम कर सकते हैं। इस स्थिति में भारी पानी की भूमिका अलग होगी।
इन दोनों संभावनाओं में अंतर करने के लिए और प्रयोग आवश्यक होंगे।
NASA के कार्यों की प्रतिध्वनि?
NASA के वैज्ञानिकों की 2020 में प्रकाशित लैटिस कन्फाइनमेंट फ्यूजन विधि में बाहरी इलेक्ट्रॉन त्वरक से उच्च-ऊर्जा फोटॉन बनाए गए। ये फोटॉन और उनसे उत्पन्न कण धातु में समाहित कुछ ड्यूटेरियम नाभिकों को ऊर्जावान बनाते हैं। यह प्रक्रिया अपने आप में कैविटेशन-आधारित संलयन की पुष्टि नहीं करती।
इस विधि में इलेक्ट्रॉन त्वरक इलेक्ट्रॉनों को टंगस्टन लक्ष्य से टकराता है। टक्कर से उच्च-ऊर्जा फोटॉन बनते हैं, जैसा एक्स-रे उत्पन्न करने में होता है।
ये फोटॉन ड्यूटेरियमयुक्त एर्बियम या टाइटेनियम नमूने तक पहुँचते हैं। पर्याप्त ऊर्जा वाला फोटॉन ड्यूटेरियम नाभिक को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में तोड़ सकता है। उत्पन्न न्यूट्रॉन अन्य ड्यूटेरियम नाभिकों से टकराकर उन्हें ऊर्जा दे सकते हैं।
क्या कैविटेशन बिना कण त्वरक के किसी उपयोगी परमाणु प्रक्रिया को प्रेरित कर सकता है? यह एक शोध प्रश्न है। क्षणिक स्थानीय तापमान की तुलना मात्र से NASA की फोटॉन-प्रेरित प्रक्रिया के समान तंत्र सिद्ध नहीं होता।
स्वच्छ ऊर्जा का समाधान?
यदि न्यूट्रॉन संकेतों की स्वतंत्र पुष्टि भी हो जाए, तब भी उपयोगी संलयन ऊर्जा का प्रश्न अलग रहेगा। इस अध्ययन ने प्रणाली के शुद्ध ऊर्जा लाभ या व्यावहारिक बिजली उत्पादन का प्रदर्शन नहीं किया है।
किसी भी प्रस्तावित संलयन ऊर्जा स्रोत को, केवल प्रतिक्रिया होने से आगे बढ़कर, पूरी प्रणाली में खपत से अधिक उपयोगी ऊर्जा देना और सुरक्षित, विश्वसनीय तथा आर्थिक रूप से व्यवहार्य होना होगा।
फोमिचेव-जामिलोव का प्रयोग प्रयोगशाला की मेज पर समा सकने वाले उपकरणों पर आधारित है। इसके विपरीत, अमेरिका की नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (NIF) 192 शक्तिशाली लेज़र बीमों से लगभग 500 ट्रिलियन वाट की क्षणिक चरम शक्ति केंद्रित कर सकती है। चरम शक्ति को कुल खर्च की गई ऊर्जा या औसत विद्युत खपत नहीं मानना चाहिए।
छोटे उपकरण का अर्थ अपने आप कम ऊर्जा लागत या सकारात्मक ऊर्जा संतुलन नहीं है। इसके लिए सभी ऊर्जा इनपुट और आउटपुट का प्रत्यक्ष मापन चाहिए।
परमाणु संलयन में निवेश
2024 में इस लेख के संदर्भ में, कोल्ड फ्यूजन अप्रमाणित और उच्च वैज्ञानिक जोखिम वाला शोध क्षेत्र था। सामान्य निवेशकों के लिए इससे जुड़े व्यावहारिक ऊर्जा व्यवसायों में सीधे निवेश के विकल्प बहुत सीमित थे।
भारी पानी का अंतरराष्ट्रीय व्यापार अपेक्षाकृत छोटा है। लेख में उद्धृत व्यापार आँकड़ों के अनुसार, इसका वैश्विक व्यापार लगभग 16.1 करोड़ डॉलर था और कनाडा प्रमुख निर्यातकों में था। ये ऐतिहासिक व्यापार आँकड़े कुल वैश्विक उत्पादन के बराबर नहीं हैं। प्रयोगशाला सामग्री का आपूर्तिकर्ता Sigma-Aldrich, Merck KGaA (MRK.DE ) (MRK.DE) का हिस्सा है।
2024 में इस लेख के प्रकाशन के समय, प्रमुख संलयन स्टार्टअप निजी कंपनियाँ थीं। इनमें Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion Systems, TAE Technologies, Zap Energy और NEO Fusion शामिल थीं। यह उस समय की स्थिति है; साथ दिखने वाले बाजार भाव वर्तमान स्थिति दर्शा सकते हैं।
आप Dealroom के समर्पित पृष्ठ पर परमाणु संलयन क्षेत्र की स्टार्ट‑अप सूची देख सकते हैं।
सूचीबद्ध रक्षा और एयरोस्पेस कंपनी Lockheed Martin Corporation (LMT ) ने भी संलयन से संबंधित अनुसंधान और निवेश किए हैं। हालांकि, उसका शेयर खरीदना किसी विशेष संलयन परियोजना में सीधा निवेश नहीं है।
1. Lockheed Martin Corporation
LMT मूल्य चार्ट
2010 के दशक की शुरुआत से लॉकहीड मार्टिन ने कॉम्पैक्ट फ्यूजन रिएक्टर पर काम किया था और 2020 के दशक में इसकी प्रगति को लेकर महत्वाकांक्षी लक्ष्य रखे थे। बाद की रिपोर्टों में परियोजना बंद होने की जानकारी सामने आई; यह व्यावसायिक ऊर्जा संयंत्र नहीं बन सकी।
प्रारंभिक उत्साहपूर्ण घोषणाओं के बाद कंपनी ने परियोजना के बारे में सीमित सार्वजनिक जानकारी दी। इससे उसके तकनीकी परिणामों या परियोजना बंद करने के विशिष्ट कारणों पर निश्चित निष्कर्ष निकालना कठिन है।
फिर भी, कंपनी की उद्यम निवेश शाखा ने 2024 में संलयन-आधारित अंतरिक्ष प्रणोदन विकसित करने वाले स्टार्टअप Helicity Space में निवेश किया।
Helicity Space छोटे संलयन स्पंदों से अंतरिक्षयान को गति देने की तकनीक विकसित कर रही है। वह प्लाज़्मा जेटों और चुंबकीय संपीड़न का अध्ययन करती है। इसे General Fusion की विधि के बिल्कुल समान नहीं मानना चाहिए।
लॉकहीड की पूर्व परियोजना बंद होने से यह साबित नहीं होता कि उसके अप्रकाशित प्रयोगों ने किसी विशेष संलयन डिज़ाइन को अंतिम रूप से असंभव पाया था। ऐसी व्याख्या के लिए सार्वजनिक प्रमाण अपर्याप्त हैं।
स्पंदित संलयन अंतरिक्ष प्रणोदन में उपयोगी हो सकता है, भले ही निरंतर विद्युत उत्पादन के लिए उसकी आवश्यकताएँ अलग हों। हालांकि, Helicity की तकनीक की व्यावहारिक सफलता और समयसीमा अभी अनुसंधान तथा इंजीनियरिंग की प्रगति पर निर्भर हैं।
2. General Fusion
General Fusion संलयन ऊर्जा को निजी क्षेत्र के उद्यम के रूप में विकसित करने वाली कंपनियों में से एक है। यह सरकारी सहयोग और वित्तपोषण भी प्राप्त करती रही है।
कंपनी की स्थापना 2002 में मैग्नेटाइज़्ड टारगेट फ्यूजन (MTF) तकनीक विकसित करने के लिए हुई थी।
General Fusion को उम्मीद है कि MTF उपयोगी संलयन ऊर्जा तक पहुँचने का अपेक्षाकृत कम लागत वाला रास्ता बन सकता है। कंपनी ने 2010 में बड़े पैमाने का कॉम्पैक्ट टोरॉयड प्लाज़्मा इंजेक्टर बनाया और इसके बाद कई अन्य तकनीकी पड़ाव पूरे किए। ये उपलब्धियाँ शुद्ध बिजली उत्पादन के प्रदर्शन से अलग हैं।
स्रोत: General Fusion
2024 में घोषित योजना के अनुसार, कंपनी LM26 में 2025 तक दस करोड़ डिग्री सेल्सियस से अधिक की संलयन परिस्थितियों और 2026 तक वैज्ञानिक ऊर्जा-संतुलन के समतुल्य अवस्था की ओर बढ़ना चाहती थी। वैज्ञानिक ऊर्जा-संतुलन संपूर्ण संयंत्र के शुद्ध विद्युत लाभ के समान नहीं है। 2023 में संपीड़न प्रणाली के लगभग 1/5वें पैमाने के छोटे परीक्षण मॉडल पर भी काम हुआ था; यह पूरा संलयन बिजली संयंत्र नहीं था।
General Fusion ने लगभग दो दशकों में अपने डिज़ाइन की विभिन्न मुख्य तकनीकों को विकसित और अलग-अलग परीक्षण किया है। समेकित प्रणाली से व्यावहारिक संलयन ऊर्जा का प्रदर्शन अगला महत्वपूर्ण कदम है।
स्रोत: General Fusion
2024 में निजी कंपनी के रूप में General Fusion को डिज़ाइन बदलने में बड़े अंतरराष्ट्रीय कार्यक्रमों की तुलना में अधिक लचीलापन मिल सकता था। फिर भी, उसके निर्णय निवेशकों, साझेदारों, आपूर्तिकर्ताओं, नियामकों और तकनीकी सीमाओं से प्रभावित होते हैं।
यह लचीलापन निजी संलयन कंपनियों के प्रति आशावाद का एक कारण है, लेकिन इससे बड़े सरकारी कार्यक्रमों की तुलना में सफलता की गारंटी नहीं मिलती।
3. TAE Technologies
पहले Tri Alpha Energy के नाम से जानी जाने वाली कैलिफोर्निया की TAE Technologies संलयन ऊर्जा तकनीक विकसित करती है। 2024 में वह अपने Norman अनुसंधान प्लेटफॉर्म से आगे बढ़कर छठी पीढ़ी की Copernicus मशीन विकसित कर रही थी।
स्रोत: TAE
TAE कण-पुंजों से प्लाज़्मा में ऊर्जा पहुँचाती है और उसे स्थिर बनाए रखने में मदद करती है। इसे किसी पदार्थ को गाढ़ा करने वाले एजेंट की शाब्दिक प्रक्रिया नहीं समझना चाहिए।
कंपनी Copernicus के पुर्जों के विकास में 3D प्रिंटिंग का भी उपयोग करती है। इससे अलग-अलग डिज़ाइनों को जल्दी आजमाना और समस्याएँ सुलझाना संभव होता है। कंपनी के अनुसार, कुछ पुर्जों का वजन पारंपरिक निर्माण से बनने वाले समकक्षों की तुलना में लगभग आधा किया गया।
स्रोत: TAE
2024 में कंपनी का लक्ष्य 2030 के दशक की शुरुआत में एक प्रोटोटाइप बिजली संयंत्र विकसित करना था, जिसे आगे बढ़ाकर व्यावसायिक बिजली उत्पादन तक पहुँचाया जा सके। यह भविष्य की योजना थी, पहले से प्राप्त उपलब्धि या सुनिश्चित समयसीमा नहीं।
मुख्य कार्यकारी अधिकारी मिशेल बिंडरबाउअर के अनुसार, संलयन ऊर्जा उपलब्धता में प्रचुरता का नया दौर ला सकता है।
कंपनी अपने लगभग 25 वर्षों के विकास को तकनीकी उपलब्धियों से जुड़ा वित्तपोषण मॉडल बताती है: अगले निवेश चरणों के लिए निर्धारित शोध और इंजीनियरिंग लक्ष्यों में प्रगति दिखाना महत्वपूर्ण रहा है।
2022 में Google और Chevron (CVX ) सहित निवेशकों ने TAE की 25 करोड़ डॉलर की वित्तपोषण राशि में भाग लिया। Google ने 2014 से कंपनी के साथ सहयोग किया है और कृत्रिम बुद्धिमत्ता तथा गणनात्मक संसाधनों में सहायता दी है।
कंपनी जीवन-विज्ञान तकनीक, विशेषकर बोरॉन न्यूट्रॉन कैप्चर थेरेपी (BNCT), और बैटरी तथा विद्युत गतिशीलता संबंधी ऊर्जा समाधान भी विकसित करती है।
4. Helion
Helion ड्यूटेरियम और हीलियम-3 पर आधारित संलयन ईंधन चक्र विकसित करना चाहती है। यह कई अन्य परियोजनाओं में अपनाई जाने वाली ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्रतिक्रिया से अलग है।
हीलियम-3 दुर्लभ है, इसलिए Helion अपने ड्यूटेरियम-आधारित ईंधन चक्र में इसे उत्पन्न करने की योजना रखती है। इसका व्यावहारिक उत्पादन और पुनः उपयोग कंपनी की तकनीकी चुनौतियों का हिस्सा है; चंद्रमा से खनन करना अनिवार्य विकल्प नहीं है।
Helion प्लाज़्मा बनाकर उसे त्वरित और संपीड़ित करती है। निजी संलयन कंपनियाँ अलग-अलग तकनीकें अपनाती हैं; सभी की विधि समान नहीं है।
Helion की विशेषता प्लाज़्मा से सीधे विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने का लक्ष्य है। इसमें विद्युतचुंबकीय प्रेरण का उपयोग होता है, ताकि ऊर्जा रूपांतरण के लिए केवल भाप और टरबाइन चक्र पर निर्भर न रहना पड़े।
प्रत्यक्ष विद्युत रूपांतरण सफल होने पर कुछ ऊर्जा हानियाँ और बड़े भाप-आधारित उपकरणों की जरूरत कम हो सकती है। हालांकि, वास्तविक दक्षता और लागत पूरे संयंत्र की इंजीनियरिंग पर निर्भर होंगी; उत्पादन दो से तीन गुना बढ़ना स्थापित परिणाम नहीं है।
Helion का अनुमान है कि उसकी प्रस्तावित बिजली तकनीक में ईंधन और संचालन लागत कम, उपलब्धता अधिक तथा पूंजी लागत प्रतिस्पर्धी हो सकती है। कंपनी का कहना है कि सीधे विद्युत रूपांतरण से बड़े भाप टरबाइन, कूलिंग टावर और कुछ अन्य महँगे उपकरणों की जरूरत घट सकती है। ये कंपनी की अपेक्षाएँ हैं, व्यावसायिक संयंत्र में सिद्ध परिणाम नहीं।
Helion की Trenta मशीन, उसकी 6वीं पीढ़ी का प्रोटोटाइप, कंपनी के अनुसार 10,000 से अधिक स्पंद और लगभग दस करोड़ डिग्री सेल्सियस तापमान हासिल कर चुकी थी। इसका अंतिम परीक्षण अभियान पूरा होने के बाद कंपनी ने सातवीं पीढ़ी की मशीन पर ध्यान केंद्रित किया।
स्रोत: Helion
2024 में कंपनी अगली मशीन Polaris विकसित कर रही थी। उसका लक्ष्य अधिक तेज स्पंदों और बेहतर ऊर्जा पुनर्प्राप्ति के साथ संलयन से शुद्ध विद्युत लाभ प्रदर्शित करना था। यह विकास का लक्ष्य था, पहले से सिद्ध उपलब्धि नहीं।
प्रस्तावित Polaris मशीन की लंबाई लगभग 19 मीटर बताई गई थी, जो कुछ बड़े संलयन अनुसंधान उपकरणों से छोटी है। हालांकि, पूरे संयंत्र के सहायक उपकरणों और भवन की आवश्यकताएँ इससे अलग होती हैं।
