ज़ीओलाइट्स कैसे परमाणु संलयन की ट्रिटियम कमी को हल कर सकते हैं

न्यूक्लियर फ्यूजन, जो बहुत हल्के तत्वों को लेता है और उन्हें भारी तत्वों में मिलाता है, सिद्धांततः ऊर्जा उत्पादन का मूलतः श्रेष्ठ तरीका है।

यह भारी तत्वों का उपयोग नहीं करता और नाभिकीय विखंडन की तरह रेडियोधर्मी कचरा नहीं उत्पन्न करता, और यह सौर और पवन जैसी नवीकरणीय ऊर्जा की तुलना में अधिक स्थिर और पूर्वानुमानित है।

न्यूक्लियर फ्यूजन वास्तव में वह शक्ति है जो ब्रह्मांड को चलाती है, प्रत्येक तारा एक विशाल न्यूक्लियर फ्यूजन रिएक्टर है। हर सेकंड, सूर्य 600 मिलियन टन हाइड्रोजन उपभोग करता है. संदर्भ के लिए, इसका मतलब है कि सूर्य हर 70,000 साल में पृथ्वी के सम्पूर्ण द्रव्यमान के बराबर हाइड्रोजन उपभोग करता है।

इसलिए, यदि हम पृथ्वी पर इसका केवल एक छोटा भाग दोहराने में सफल हों, तो हम लगभग असीमित ऊर्जा स्रोत तक पहुँच सकते हैं।

यूरेनियम या थोरियम, जो अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं, के विपरीत, हाइड्रोजन ब्रह्मांड में उपलब्ध सभी पदार्थ का 74% है। वास्तविकता में, यदि मानव सभ्यता हमारी वर्तमान ऊर्जा खपत से 1,000 गुना अधिक उपयोग भी करे, तो भी ईंधन खत्म नहीं होगा।

सभी फ्यूजन विधियाँ समान नहीं हैं

हालाँकि, हाइड्रोजन के विभिन्न समस्थानिकों के आधार पर न्यूक्लियर फ्यूजन करने के कई तरीके हैं। समस्थानिक एक परमाणु में न्यूट्रॉनों की संख्या से भिन्न होते हैं:

• न्यूट्रॉन के बिना हाइड्रोजन को प्रोटियम कहा जाता है।
• एक न्यूट्रॉन वाले हाइड्रोजन को ड्यूटेरियम कहा जाता है।
• दो न्यूट्रॉन वाले हाइड्रोजन को ट्रिटियम कहा जाता है।

स्रोत: GeeksforGeeks

उदाहरण के लिए, यदि ईंधन उपलब्धता मुख्य चिंता है, तो ड्यूटेरियम-ड्यूटेरियम फ्यूजन सबसे उपयुक्त विकल्प है, क्योंकि ड्यूटेरियम सभी हाइड्रोजन का 0.025% बनाता है और पृथ्वी के संसाधनों से (भारी पानी बनाकर) इसे अलग करना अपेक्षाकृत आसान है।

दुर्भाग्यवश, ड्यूटेरियम-ड्यूटेरियम फ्यूजन को होने के लिए बहुत अधिक तापमान की आवश्यकता होती है, लगभग ~400-500 मिलियन °C (लगभग 720-900 मिलियन °F) तक, जिससे संभावित भविष्य के व्यावसायिक फ्यूजन रिएक्टरों में इसे कुशलतापूर्वक करना कठिन हो जाता है।

तुलना में, ड्यूटेरियम-ट्रिटियम फ्यूजन को केवल ~100–150 मिलियन °C की आवश्यकता होती है, जिससे यह शुद्ध ऊर्जा उत्पादन के साथ फ्यूजन प्राप्त करने के लिए मुख्य शोध विकल्प बन जाता है। यही कारण है कि ड्यूटेरियम-ट्रिटियम फ्यूजन को मुख्य अंतर्राष्ट्रीय परियोजनाओं जैसे ITER के लिए चुना गया और कई निजी न्यूक्लियर फ्यूजन कंपनियों द्वारा General Fusion जैसे। (GFUZ )

इन योजनाओं की एक समस्या यह है कि ट्रिटियम हाइड्रोजन का सबसे दुर्लभ समस्थानिक है। जबकि यह कुछ हद तक कॉस्मिक किरणों से स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है, व्यावसायिक उत्पादन मुख्यतः न्यूक्लियर फिशन रिएक्टरों के भीतर लिथियम-6 पर न्यूट्रॉन बमबारी द्वारा या भारी-जल मॉडरेटेड रिएक्टरों जैसे CANDU डिज़ाइनों में उपउत्पाद के रूप में किया जाता है, जहाँ ड्यूटेरियम न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है।

चूंकि ट्रिटियम की आधा‑जीवन केवल 12 वर्ष है, यह भी जल्दी क्षय हो जाता है। आज, वैश्विक उत्पादन केवल 2 किलोग्राम (4.4 पाउंड) प्रति वर्ष है, और गैर‑सैन्य ट्रिटियम का कुल वैश्विक भंडार केवल 20 से 30 किलोग्राम है।

यह एक समस्या है, क्योंकि एक एकल व्यावसायिक 1,000 MW न्यूक्लियर फ्यूजन पावर प्लांट को चलाने के लिए प्रति वर्ष 55 किलोग्राम से अधिक ट्रिटियम की आवश्यकता होगी।

उत्पादन में वृद्धि संभवतः फ्यूजन ब्रीडिंग ब्लैंकेट्स की तकनीक के माध्यम से होगी, जहाँ न्यूक्लियर फ्यूजन उत्पन्न न्यूट्रॉनों को पकड़कर अपना स्वयं का ट्रिटियम ईंधन बनाता है।

स्रोत: RiconEducativo

हालाँकि, किसी विशिष्ट फ्यूजन प्रतिक्रिया के दौरान न्यूक्लियर रिएक्टर में केवल लगभग 2% ईंधन उपभोग होता है, और इसलिए, निरंतर पुनर्चक्रण के साथ समस्थानिक पृथक्करण आवश्यक है।

वर्तमान पृथक्करण विधियाँ व्यावसायिक सेटिंग में जहाँ प्रति वर्ष सैकड़ों किलोग्राम या यहाँ तक कि टन‑टनों ट्रिटियम का उत्पादन, फ़िल्टरिंग, शुद्धिकरण और रिएक्टर में पुनः‑इंजेक्ट करना आवश्यक है, पर्याप्त कुशल या सस्ती नहीं हो सकतीं।

फ्यूजन रिएक्टरों के लिए ट्रिटियम की शुद्धिकरण

नई ट्रिटियम पृथक्करण विधियों की खोज

क्रायोजेनिक डिस्टिलेशन हाइड्रोजन और ड्यूटेरियम के स्थिर समस्थानिकों को अलग करने की स्थापित विधि है। हालांकि, यह तकनीक फ्यूजन रिएक्टर प्रक्रियाओं में अपेक्षित विभिन्न संरचनाओं की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त नहीं है।

एक वैकल्पिक तरीका माइक्रोपोरोस सामग्री जैसे मेटल‑ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स (MOFs) या ज़ीओलाइट्स का उपयोग करना है, जैसा कि इस अध्ययन में दिखाया गया है।

यह विधि दो तंत्रों पर निर्भर करती है:

• काइनेटिक क्वांटम सिविंग (KQS), जहाँ विभिन्न समस्थानिकों के प्रभावी कण आकार अलग‑अलग होते हैं, जिससे भारी समस्थानिक का प्राथमिक adsorption होता है।
• रासायनिक अभिरुचि क्वांटम सिविंग (CAQS), जहाँ विभिन्न समस्थानिक अलग‑अलग adsorption एन्थैल्पी प्रदर्शित करते हैं, जिससे विभिन्न बंधन प्रतिक्रियाएँ होती हैं।

अब तक, पृथक्करण कारकों को मुख्यतः सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी किया गया है।

ट्रिटियम पृथक्करण के लिए, तत्व की उच्च रेडियोधर्मिता के कारण माइक्रोपोरोस सामग्री की संरचनात्मक स्थिरता विशेष रूप से अच्छी होनी चाहिए। इसलिए शोधकर्ताओं ने ज़ीओलाइट्स पर ध्यान केंद्रित किया है।

ज़ीओलाइट और ट्रिटियम

इस अध्ययन में उपयोग की गई सामग्री ज़ीओलाइट टाइप Y है। फौजासाइट खनिज परिवार का हिस्सा, ये ज़ीओलाइट्स एलुमिनोसिलिकेट खनिज हैं जिनमें सोडियम, मैग्नीशियम और कैल्शियम की मात्रा बदलती रहती है। उन्होंने विभिन्न विकिरण डोज़ के तहत संरचनात्मक लचीलापन और ट्रिटियम के प्रति सहनशीलता प्रदर्शित की है।

इस मामले में, उन्होंने सिल्वर एटम जोड़े ताकि वह ट्रिटियम के adsorption के लिए साइट बन सके, जो एक हाइड्रोजन मिश्रण में है, जैसा कि एक न्यूक्लियर फ्यूजन रिएक्टर उत्पन्न करेगा।

सामग्री की ट्रिटियम adsorption क्षमता को मापने के लिए, उन्होंने  थर्मल डीसॉर्प्शन स्पेक्ट्रोस्कोपी (TDS) का उपयोग किया, जिसमें इच्छित अणु तापमान बढ़ने पर क्रमशः मुक्त होता है।

अध्ययन ने प्रयोगात्मक रूप से उन हाइड्रोजन समस्थानिक मिश्रणों के लिए पूर्वानुमानित पृथक्करण कारकों को प्रदर्शित किया, जिनमें ट्रिटियम शामिल है।

महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रणाली ने कोई प्रोटियम (“बेसिक” हाइड्रोजन) उत्पन्न नहीं किया, जिससे लगभग शुद्ध ड्यूटेरियम‑ट्रिटियम मिश्रण प्राप्त हुआ।

स्रोत: Nature Communications

इसके अतिरिक्त, विभिन्न समस्थानिकों का उपयोग करके हाइड्रोजन परमाणुओं को H2 अणुओं में मिलाने की प्रक्रिया लगभग नगण्य थी। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि बहुत अधिक स्तरों से बाद में शुद्ध करना बहुत कठिन मिश्रण बन सकता था।

“सभी गैस मिश्रणों के लिए, समस्थानिक विनिमय द्वारा हेटेरोन्यूक्लियर आयसोतोपोलॉजेस (HD, HT, DT) का निर्माण कुल adsorbed मात्रा की तुलना में बहुत छोटा पाया गया”

एक विश्वसनीय विधि

शोधकर्ताओं ने यह भी जांचा कि क्या सिल्वर एटम विकिरण, विशेष रूप से बीटा विकिरण से प्रभावित होते हैं। 4 घंटे के एक्सपोज़र के बाद, डीसॉर्प्शन स्पेक्ट्रा में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं पाया गया। समग्र रूप से, यह संकेत देता है कि ज़ीओलाइट लैटिस में आयनीकरण का स्तर सिल्वर आयनों को इलेक्ट्रॉन ट्रांसफ़र के लिए बहुत कम है।

इस अध्ययन द्वारा किया गया एक और महत्वपूर्ण प्रगति यह है कि आवश्यक तापमान तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो एक अपेक्षाकृत सस्ता और सरल उत्पाद है।

तुलना में, पारंपरिक क्रायोजेनिक डिस्टिलेशन को शून्य के निकट तापमान की आवश्यकता होती है, जो महंगा और बहुत ऊर्जा‑गहन है।

जैसे ही न्यूक्लियर फ्यूजन रिएक्टर शुद्ध ऊर्जा उत्पादन के करीब आते हैं, कोई भी चरण जो कम ऊर्जा की मांग करता है, संपूर्ण प्रक्रिया को ऊर्जा‑सकारात्मक और व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने में मदद करता है।

इसी प्रकार, उपयोग किए गए ज़ीओलाइट की विकिरण प्रतिरोधकता भविष्य में नियमित उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है, जहाँ समान adsorbent सामग्री को हफ्तों, महीनों या यहाँ तक कि वर्षों तक बार‑बार उपयोग करना पड़ेगा, बिना मरम्मत या प्रतिस्थापन की आवश्यकता के।

न्यूक्लियर फ्यूजन में निवेश

General Fusion

13 जुलाई^th, 2026 को, General Fusion ने इतिहास रचा क्योंकि वह पहली न्यूक्लियर फ्यूजन कंपनी थी जिसने अपना IPO किया, अपने प्रतिस्पर्धी और ट्रम्प‑समर्थित TAE Technologies को कई महीनों से पीछे, अपने स्वयं के IPO से पहले.

कुल मिलाकर, General Fusion ने IPO के दौरान निजी निवेशकों से $108 मिलियन जुटाए। कुल मिलाकर, कंपनी कहती है कि IPO के बाद उसके पास लगभग $150 मिलियन नकद है। वर्षों के दौरान, उसने $600 मिलियन से अधिक निजी निवेशकों से जुटाए हैं।

General Fusion उन स्टार्टअप्स में से एक है जो फ्यूजन को सार्वजनिक रूप से वित्त पोषित भौतिकी परियोजना की बजाय निजी क्षेत्र के उद्यम बनाने में अग्रणी है। कंपनी की स्थापना 2002 में Magnetized Target Fusion (MTF) तकनीक विकसित करने के लिए की गई थी।

कंपनी के अनुसार, MTF ऊर्जा‑सकारात्मक फ्यूजन के लिए एक छोटा मार्ग और बहुत कम लागत वाला माना जाता है।

General Fusion 2010 में विश्व में पहली बार एक पावर प्लांट स्केल पर कॉम्पैक्ट टोरॉइड प्लाज़्मा इंजेक्टर बनाया और कमिशन किया और तब से कई और माइलस्टोन हासिल किए हैं।

स्रोत: General Fusion

सिद्धांत रूप में, General Fusion की तकनीकी पसंद उसे लाभ देनी चाहिए, क्योंकि यह फ्यूजन की स्थितियों को बनाए रखने के तकनीकी आवश्यकताओं में मध्यम ऊर्जा संलग्न समय और प्लाज़्मा घनत्व के साथ एक अच्छा समझौता प्रदान करता है।

इन दोनों मेट्रिक्स में से प्रत्येक मुख्य प्रतिस्पर्धी तकनीकों (इनर्शियल कन्फाइनमेंट और मैग्नेटिक कन्फाइनमेंट) के लिए अत्यधिक दिशा में जाता है, जिससे इसे विश्वसनीय और सस्ता बनाना अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है।

स्रोत: General Fusion

यह General Fusion को सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट्स और उच्च‑शक्ति वाले लेज़र से बचने की अनुमति देता है, साथ ही टिकाऊ मशीनों और लागत‑प्रभावी ऊर्जा उत्पादन के लिए मौजूदा सामग्री का उपयोग करने में सक्षम बनाता है।

केवल 133 कर्मचारियों के साथ, General Fusion एक R&D‑और तकनीक‑केन्द्रित स्टार्टअप बना रहता है, जिसने 200,000+ प्लाज़्मा प्रयोग किए हैं और 210 पेटेंट रखे हैं। कंपनी 2020 के अंत तक व्यावसायिक सिस्टम और घटकों का सत्यापन करने और मध्य‑2030 के दशक में व्यावसायिक प्लांट बेचने की योजना बनाती है।

निवेशकों के लिए, General Fusion का तर्क यह है कि यह सबसे उन्नत निजी न्यूक्लियर फ्यूजन कंपनियों में से एक है, कुछ चुनिंदा कंपनियों जैसे Helion, Proxima Fusion, Commonwealth Fusion Systems, और TAE के साथ।

एक बाजार पूंजीकरण $1 बिलियन से कम होने के कारण, यह General Fusion को एक आदर्श “लॉन्ग‑शॉट” निवेश बनाता है, जहाँ IPO इतना जल्दी है कि यदि सब ठीक रहा तो 10x, 100x या उससे भी अधिक लाभ की उम्मीद की जा सकती है।

हालाँकि, निवेशकों को यह भी पता होना चाहिए कि Helion जैसे प्रतिस्पर्धी दावा करते हैं कि वे पहले ही अपनी स्वयं की निर्माण सुविधाएँ बना रहे हैं और क्रमशः 2028 और 2030 तक Microsoft (MSFT ) और OpenAI को कार्यशील पावर प्लांट प्रदान करने की योजना बना रहे हैं।

इसलिए यह भी जोखिम है कि General Fusion पहला हो सकता है, लेकिन साथ ही कई फ्यूजन कंपनियों में से एक भी हो सकता है, क्योंकि तकनीक परिपक्व होती है और व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनती है।

फिर भी, General Fusion एक तकनीकी रूप से प्रभावशाली कंपनी है, जिसने दो दशकों तक लगातार अपने तकनीकी माइलस्टोन को एक के बाद एक हासिल किया, बहुत से लोगों के निजी फ्यूजन कंपनियों को व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य मानने से बहुत पहले। यह एक संभावित बहु‑ट्रिलियन‑डॉलर बाजार है, जिसमें यदि वे इस उच्च लक्ष्य को प्राप्त करते हैं तो एक से अधिक खिलाड़ी निश्चित रूप से हो सकते हैं।

नवीनतम General Fusion (GFUZ) स्टॉक समाचार और विकास

उल्लेखित अध्ययन

^{1. Becker, A., Lippold, H., Liu, J. et al. Tritium separation from gaseous 1,2,3H isotopologue mixtures by selective adsorption on Ag‑exchanged zeolite type Y. Nat Commun 17, 7405 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75930-9}