$42 ملین کی سرمایہ کاری! امریکی محکمہ توانائی نے 3 بڑے لیزر فیوژن ریسرچ سینٹرز بنائے

جمعرات کو مقامی وقت کے مطابق، امریکی محکمہ توانائی نے اعلان کیا کہ وہ بنیادی جڑی فیوژن توانائی (IFE) سائنس اور ٹیکنالوجی کو آگے بڑھانے اور مستقبل کے پاور پلانٹس میں چھوٹے لیزر سے چلنے والے تھرمونیوکلیئر دھماکوں کو استعمال کرنے کی امید میں تین تحقیقی مراکز بنا رہا ہے۔
کیلیفورنیا میں لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری (LLNL)، کولوراڈو اسٹیٹ یونیورسٹی، اور نیو یارک اسٹیٹ میں یونیورسٹی آف روچیسٹر میں واقع تین مراکز چار سالوں میں مجموعی طور پر $42 ملین کا اشتراک کریں گے۔ اس میں سے، لیورمور اور کولوراڈو اسٹیٹ کے لیے ہر ایک $16 ملین، اور یونیورسٹی آف روچیسٹر کے لیے $10 ملین - DOE کے فیوژن انرجی سائنس بجٹ کا ایک چھوٹا سا حصہ - جو اس سال نصف بلین ڈالر سے زیادہ ہے۔
اسکاٹ ہسو، DOE کے چیف فیوژن کوآرڈینیٹر، نے کہا کہ تینوں مراکز میں مستقبل کی تحقیق "کسی بھی جڑی فیوژن سسٹم کے لیے درکار بنیادی ٹیکنالوجیز پر زیادہ توجہ مرکوز کرے گی۔
توانائی دو چھوٹے ایٹموں، عام طور پر ہائیڈروجن کو ایک بڑے ایٹم میں ملا کر پیدا کی جاتی ہے۔ یہ عمل، جسے "فیوژن" کہا جاتا ہے، سورج اور دیگر ستاروں کے لیے توانائی کا ذریعہ ہے۔ اگر کنٹرول شدہ جوہری فیوژن کو زمین پر دوبارہ پیدا کیا جا سکتا ہے، تو یہ زمین کو گرم کرنے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ یا طویل عرصے تک رہنے والا تابکار فضلہ پیدا کیے بغیر وافر توانائی پیدا کرے گا۔
آج تک، زیادہ تر فیوژن انرجی ریسرچ، اور زیادہ تر ڈیپارٹمنٹ آف انرجی کے فیوژن سائنس بجٹ نے ایسے ری ایکٹرز پر توجہ مرکوز کی ہے جو طاقتور مقناطیسی فیلڈز کو سپر ہیٹڈ ہائیڈروجن پر مشتمل کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں جب تک کہ نیوکلی ٹکرانے اور یکجا نہ ہو جائیں۔ لیکن لیورمور کی نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (این آئی ایف) میں پچھلے سال کیے گئے ایک کامیاب تجربے میں ایک مختلف نقطہ نظر پر زور دیا گیا تھا - انفرادی ہائیڈروجن ذرات پر طاقتور لیزرز کو گولی مار کر ان کے ایٹموں کو ایک ساتھ نچوڑنا اور فیوژن کا چمک پیدا کرنا۔
LLNL نے آج تک چار بار NIF میں فیوژن اگنیشن حاصل کیا ہے۔ تازہ ترین 2.2 میگاجولز (MJ) توانائی کو اگنیشن ہدف پر فائر کرکے حاصل کیا گیا، جس سے 3.4 MJ فیوژن توانائی پیدا ہوئی۔ NIF کو فیوژن انرجی جنریشن کے لیے پروٹو ٹائپ کے طور پر ڈیزائن نہیں کیا گیا تھا۔ 1992 میں جوہری تجربے کے خاتمے کے بعد سے، یہ بنیادی طور پر امریکی جوہری ہتھیاروں کو برقرار رکھنے میں مدد کے لیے استعمال ہوتا رہا ہے۔ پچھلے تجربات میں، NIF سائنس کے تجربے نے ایک لیزر پلس کو ہائیڈروجن ایندھن والے گولے میں فائر کیا۔ ایک عملی پاور پلانٹ کو لیزر پلس کو 10 بار فی سیکنڈ کی فریکوئنسی پر بار بار فائر کرنے کی ضرورت ہوگی، ہر نبض کے ساتھ ایندھن کی نئی گولی ڈالی جائے گی۔
یہ لیزرز NIF کے لیزرز سے زیادہ طاقتور، زیادہ قابل اعتماد، اور زیادہ توانائی کے حامل ہونے چاہئیں۔ ہائیڈروجن ایندھن کے اہداف سستے اور تیاری میں آسان ہونے چاہئیں۔ ایک پاور پلانٹ کو لاکھوں چھروں کی مستقل فراہمی کی ضرورت ہوگی۔ نیا تحقیقی مرکز ان رکاوٹوں کو دور کرنے میں مدد کرے گا۔
کرمر اکلی، جو حکومت کے Inertial Fusion Energy Sciences پروگرام کا انتظام کرتے ہیں، نے کہا کہ DOE کو بہت سی درخواستیں موصول ہوئیں، اور ججوں کے ایک پینل نے Livermore، Rochester اور Colorado State کا انتخاب کیا۔ جیتنے والے پروگراموں میں سے ہر ایک میں دیگر یونیورسٹیوں، قومی لیبارٹریوں اور نجی کمپنیوں کے ساتھ تعاون شامل تھا۔
ڈاکٹر اکلی نے کہا، "اپنے میدان میں روشن ترین ذہنوں کو اکٹھا کریں تاکہ آپ جدت کو مزید تیز کر سکیں اور جڑی فیوژن توانائی کے کچھ چیلنجوں کو حل کر سکیں۔"
یونیورسٹی آف روچیسٹر سینٹر کے اہم مقاصد میں سے ایک نئی قسم کی لیزر کی جانچ کرنا ہے جسے براہ راست ہائیڈروجن ایندھن پر فائر کیا جا سکتا ہے۔ یہ طریقہ لیورمور میں NIF تجربے میں استعمال ہونے والے طریقہ سے زیادہ توانائی کا موثر ہے۔ لیکن اگر لیزر میں چھوٹی تبدیلیاں عدم استحکام پیدا کرتی ہیں، تو وہ فیوژن میں رکاوٹ بن سکتی ہیں۔
اس عدم استحکام کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے اگر لیزر طول موج کی ایک حد پر پھیلتا ہے۔ یونیورسٹی آف روچسٹر کے سائنس دان اس نقطہ نظر پر برسوں سے کام کر رہے ہیں، جسے ڈائریکٹ ڈرائیو کہا جاتا ہے، اور مرکز سے ملنے والی تحقیقی فنڈز کو تجربات کے لیے استعمال کیا جائے گا تاکہ یہ جانچا جا سکے کہ آیا کوئی نئی ہائی پاور لیزر اس مسئلے پر قابو پا سکتی ہے۔ یہ ڈائریکٹ ڈرائیو پروگرام کا راستہ کھولتا ہے۔
کولوراڈو اسٹیٹ سنٹر مختلف جڑی فیوژن تصورات کے لیے تجویز کردہ لیزرز کی ایک قسم کا مطالعہ کرے گا اور ایندھن کے اہداف کے لیے مختلف ڈیزائنوں کی جانچ کرے گا۔ کارمین مینونی، الیکٹریکل اور کمپیوٹر انجینئرنگ کے پروفیسر جنہوں نے مرکز کی تجویز کی قیادت کی، نے کہا کہ وہ لیزر آپٹیکل کوٹنگز کے لیے نئے مواد کا مطالعہ کریں گی تاکہ وہ پائیدار، اعلی توانائی والے لیزر حملوں کا بہتر طور پر مقابلہ کر سکیں۔
لیورمور نیشنل لیبارٹری (LLNL) کے ایک پلازما طبیعیات دان ٹیمی ما نے کہا کہ مرکز کی توجہ NIF کے ذریعے استعمال ہونے والے بالواسطہ ڈرائیو کے نقطہ نظر سے آگے بڑھے گی اور حقیقی پاور پلانٹ کی تعمیر کے لیے درکار مسائل کو حل کرنا شروع کر دے گی۔ "یہ صرف اتنا نہیں ہے کہ آپ کے پاس ایک ہدف ہے اور آپ اسے مارتے ہیں اور توانائی پیدا کرتے ہیں۔"
ابتدائی تحقیق کو اس بات پر روشنی ڈالنے میں مدد ملنی چاہئے کہ کون سے نقطہ نظر سب سے زیادہ امید افزا ہیں۔ ڈاکٹر ٹامی ما کے مطابق، "ان جوابات کو تلاش کرنے کے لیے سرمایہ کاری کافی نہیں ہوگی، لیکن میں سمجھتا ہوں کہ چار سال کے اختتام پر، ہم ریاست ہائے متحدہ امریکہ کے لیے واقعی ایک مکمل مظاہرہ کرنے کے لیے ایک امید افزا راستہ چارٹ کر سکتے ہیں۔ پیمانے کا پائلٹ پلانٹ۔"
امریکی وزیر توانائی جینیفر ایم گران ہولم نے کہا، "فیوژن توانائی کا استعمال اکیسویں صدی کے سب سے بڑے سائنسی اور تکنیکی چیلنجوں میں سے ایک ہے۔ ہمیں اب یقین ہے کہ فیوژن توانائی نہ صرف ایک امکان ہے، بلکہ انتہائی امید افزا ہے۔ ان مراکز کے سائنسدان کھیل کو تبدیل کرنے اور سیارے کو بچانے والی پیش رفت میں سب سے آگے رہیں۔"
Inertial Fusion Energy Science and Technology (IFE-star) پروگرام میں ایکسلریٹڈ ریسرچ کے ذریعے مالی اعانت فراہم کرنے والے پروجیکٹس IFE سسٹم کے اجزاء کو آگے بڑھانے کے لیے امریکی محکمہ توانائی کی قومی لیبارٹریز، اکیڈمی اور صنعت کی مہارت اور صلاحیتوں کو اکٹھا کریں گے۔ Inertial confinement fusion ایک معروف فیوژن طریقہ ہے جو گھنے پلازما کو کمپریس اور گرم کرنے کے لیے لیزر یا دیگر ٹیکنالوجیز کا استعمال کرتا ہے۔ IFE- سٹار پروگرام تیار کرے گا: زیادہ حاصل کرنے والے ہدف کے ڈیزائن؛ اعلی کارکردگی کے لیزرز اعلی تکرار کی شرح کے ساتھ؛ اور زندگی سے متعلقہ فیوژن ٹارگٹ فیبریکیشن، ٹریکنگ اور مصروفیت۔ IFE- سٹار پروگرام کو IFE سسٹم کو سپورٹ کرنے کے لیے ٹیکنالوجیز کی ایک وسیع رینج فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، بشمول ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں لیزرز، لیزرز اور لیزرز کا استعمال۔ فنڈڈ پراجیکٹ کا ایک بڑا جزو inertial fusion ایکو سسٹم کا انتظام ہے، جس میں ایک جامع اور متنوع افرادی قوت کی ترقی بھی شامل ہے۔
یونیورسٹی آف روچیسٹر کی لیبارٹری برائے لیزر انرجیٹکس (LLE)، جو اس کے 400 روچیسٹر عملے کے ارکان کے ذریعے چلائی گئی ہے، طویل عرصے سے توانائی، سائنس اور ٹیکنالوجی میں سب سے آگے ہے۔ ابھی پچھلے سال، لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری کے سائنسدانوں نے، LLE کے تعاون سے، توانائی حاصل کرنے کا پہلا سنگ میل حاصل کیا۔
لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری کی نیشنل اگنیشن فیسیلٹی میں پیش رفت کے نتیجے میں، جڑی قید فیوژن نے اور بھی زیادہ دلچسپی اور توجہ حاصل کی ہے۔ IFE-سٹار پروجیکٹ کا مقصد حصہ لینے والی IFE فیوژن کمپنیوں کے متوقع ٹیکنالوجی روڈ میپس میں مشترکہ سائنسی اور تکنیکی خلا کو دور کرنا ہے۔ سائنس کے سنگ میل فیوژن ڈویلپمنٹ پروگرام کے دفتر میں بنیادی تحقیقی ضروریات کی رپورٹ پر IFE ورکشاپ میں بیان کردہ ترجیحی تحقیقی مواقع سے خطاب کرتے ہوئے۔ مسلسل پیش رفت۔ مقناطیسی قید فیوژن کے برعکس، جو طویل عرصے تک پلازما کے جلنے کو برقرار رکھنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، IFE کو دہرائی جانے والی دالوں کی تشکیل کی ضرورت ہوگی۔ ایک مقصد یہ ہے کہ ممکنہ IFE پائلٹ پلانٹس کے لیے درکار کم فائدے، واحد تجربات سے اعلیٰ فائدے، اعلیٰ تکرار کی شرحوں تک جڑی فیوژن کو منتقل کرنے کے لیے درکار سائنس اور ٹیکنالوجی کو تیار کرنا ہے۔
ریاستہائے متحدہ کا محکمہ توانائی IFE-star کے ذریعے ایک وقف پروگرام قائم کر رہا ہے۔ منتخب کردہ پراجیکٹ دنیا کی معروف صلاحیتوں، مہارت، تشخیص، اور سہولیات کی تعمیر اور فائدہ اٹھائے گا، اور IFE-star IFE تحقیق کو بھی نمایاں طور پر وسعت دے گا جسے مشترکہ طور پر DOE ایڈوانسڈ ریسرچ پروجیکٹس ایجنسی فار انرجی (ARPA-E) اور آفس آف سائنس کے ذریعے مالی تعاون فراہم کیا گیا ہے۔ .