న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్: భూమిపై మరొక సూర్యుడు

శిలాజ ఇంధనాలను వాడటం వలన భూవాతావరణం పెరిగి తద్వారా అది వాతావరణ మార్పులకు దారితీస్తున్నది. వాతావరణ మార్పులను నివారించుటకు వివిధ దేశాలు పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయ ఇంధన వినియోగంపై పెద్దస్థాయిలో పరిశోధనలు చేస్తున్నాయి. ఇందులో భాగంగా ఇటీవల కాలంలో అనేక దేశాలు ‘కేంద్రక సంలీన’ చర్య (న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్) ద్వారా పర్యావరణ అనుకూల శక్తిని ఉత్పత్తి చేయాలని భారతదేశంతో సహా మరికొన్ని దేశాలు గత కొన్ని సంవత్సరాలుగా పరిశోధనలు చేస్తున్నాయి. సూర్యుని కాంతి శక్తి భూగోళం అంతటికీ నిరంతరం లభించే ఒక శక్తివనరు.

సూర్యుడు నిరంతరం శక్తిని కాంతి రూపంలో వెలువరించడానికి ముఖ్య కారణం ‘కేంద్రక సంలీన’ చర్య. కాగా, కేంద్రక సంలీన చర్య అనేది రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పరమాణు కేంద్రకాలు కలిసి ఒకే ఒక్క భారీ కేంద్రకం ఏర్పడి, శక్తిని విడుదల చేసే చర్య. సూర్యునిలో జరిగేది హైడ్రోజన్ పరమాణువుల కేంద్రక సంలీన చర్య. ప్రయోగశాలలో ఇదే రకమైన హైడ్రోజన్ పరమాణువుల కేంద్రక సంలీన చర్యను హైడ్రోజన్ పరమాణువు మరొక రూపాలు (ఐసోటోపులు) అయిన డ్యూటెరియం, ట్రిటియంను వినియోగించి చేస్తారు. సూర్యుడిలో జరిగే ఈ చర్యను ప్రయోగశాలలో నిర్వహించడం అంటే భూమిపై ‘కృత్రిమ సూర్యుడు’ను సృష్టించడంతో సమానం. కేంద్రక సంలీన చర్య జరగడానికి అధిక ఉష్ణోగ్రతలు సుమారు 150 మిలియన్ డిగ్రీ సెంటిగ్రేడ్అవసరం. కేంద్రక సంలీన చర్య పూర్తయిన తర్వాత తిరిగి రెట్టించిన పరిమాణంలో శక్తి విడుదల అవుతుంది. ఈ శక్తిని విద్యుత్ ఉత్పత్తికి, ఇతర మానవుని అవసరాలకు వినియోగించుకుంటారు.

చైనా ప్రపంచ రికార్డు

జనవరి20, 2025 నాడు, చైనా ‘కృత్రిమ సూర్యుడు’ గా పిలిచే అధునాతన ఎక్స్‌‌‌‌‌‌‌‌పెరిమెంటల్ అడ్వాన్స్‌‌‌‌‌‌‌‌డ్ సూపర్‌‌‌‌‌‌‌‌ కండక్టింగ్ టోకామాక్ (EAST) రియాక్టర్, కేంద్రక సంలీన చర్యలో అత్యంత కీలకం అయిన ‘ప్లాస్మాస్థితి’ స్థిరత్వం కోల్పోకుండా 1,066 సెకన్ల అంటే 17 నిమిషాల 7 సెకండ్లు పాటు ప్లాస్మాస్థితిని నిలకడగా ఉంచినది. ఇదొక ప్రపంచ రికార్డు. 2023లో ఈ రియాక్టర్ సాధించిన 400 సెకండ్ల రికార్డు కంటే ఇది గణనీయమైన పెరుగుదల. ప్లాస్మాస్థితి అనేది అయనీకరణం చెందిన పరమాణువులు లేదా అణువులు (ధన, బుణావేశ అయానులు) అత్యధిక శక్తిని కలిగి ఉన్న స్థితి. కేంద్రక సంలీన రియాక్టర్ యందు హైడ్రోజన్ వాయువును అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేడి చేయడం ద్వారా ప్లాస్మాస్థితిని సృష్టిస్తారు. ప్లాస్మాస్థితిని ఎక్కువ వ్యవధి నిలకడగా ఉంచటం అనేది కేంద్రక సంలీన చర్యలో గొప్ప విజయం.

కేంద్రక సంలీన చర్య శక్తి ఉత్పత్తిలో భారత్ పాత్ర

ఇంటర్నేషనల్ థర్మోన్యూక్లియర్ ఎక్స్‌‌‌‌‌‌‌‌పెరిమెంటల్ రియాక్టర్ (ఐ.టి.ఈ.ఆర్) అనేది ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద కేంద్రక సంలీన చర్య రియాక్టర్‌‌‌‌‌‌‌‌. ఇది దక్షిణ ఫ్రాన్స్‌‌‌‌‌‌‌‌లో ఉంది. ఈ రియాక్టర్ నిర్మాణం, పరిశోధనలకు దోహదపడే ఏడు సభ్య దేశాలలో భారతదేశం ఒకటి. ఈ సభ్యదేశాలు యూరోపియన్ యూనియన్, చైనా, జపాన్, రష్యా, దక్షిణ కొరియా, యునైటెడ్ స్టేట్స్. 2005 నుంచి అభివృద్ధిలో ఉన్న ఈ ప్రాజెక్ట్, ప్రపంచంలోని అతిపెద్ద అంతర్జాతీయ సైన్స్ సౌకర్యాలలో ఒకటిగా అవతరిస్తోంది. ఇది 2039 నాటికి డ్యూటెరియం -ట్రిటియం కేంద్రక సంలీన చర్యలను ప్రారంభించి తద్వారా 500 MW శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇటీవలి కేంద్రక సంలీన చర్య శక్తి ఉత్పత్తిలో సాధించిన పురోగతి ఈ శక్తి పట్ల ఆసక్తిని పెంచినాయి. ఇంటర్నేషనల్ అటామిక్ ఎనర్జీ ఏజెన్సీ నిర్వహించే ఫ్యూజన్ డివైస్ ఇన్ఫర్మేషన్ సిస్టమ్ డేటాబేస్ ప్రకారం, దాదాపు 30 దేశాలలో మొత్తం 163 కేంద్రక సంలీన రియాక్టర్లు ప్రస్తుతం ఉన్నాయి మరియు ఈ సంస్థ 2023 నివేదిక ప్రకారం, ఈ రంగంలో పనిచేస్తున్న ప్రైవేట్ కంపెనీలు 2023 సంవత్సరం $6.2 బిలియన్ల పెట్టుబడులను ఆకర్షించాయి. 10 కంటే ఎక్కువ దేశాలలో కనీసం 43 ఇటువంటి కంపెనీలు పనిచేస్తున్నాయి. అమెరికాకు చెందిన హెలియన్ కంపెనీ, 2028 నాటికి 50 మెగావాట్ల విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసి మైక్రోసాఫ్ట్‌‌‌‌‌‌‌‌కు అందిస్తామని హామీ ఇచ్చింది. కేంద్రక సంలీన చర్య ద్వారా వాణిజ్య విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించిన మొదటి సంస్థగా అవతరించాలని ఈ కంపెనీ లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.

‘కేంద్రక సంలీనం’ ద్వారా తయారు అయ్యే విద్యుత్తు, ‘అణు విద్యుత్’ కన్నా పూర్తిగా పర్యావరణ అనుకూలమైనది. కారణం ‘కేంద్రక సంలీనం’ చర్యకు అవసరమైన ముడిపదార్థం హైడ్రోజన్ను, నీటి నుంచి సంగ్రహిస్తారు. భూమిపై నాలుగింట మూడు వంతుల నీరు ఉన్నది. కాబట్టి, కావలసినంత హైడ్రోజన్
దొరుకుతుంది. హైడ్రోజన్ ఒక పునరుత్పాదక సహజ వనరు. కేంద్రక సంలీన చర్యలో ఎటువంటి వాయు కాలుష్యం, పర్యావరణ హానికరమైన వ్యర్థ పదార్థాలు ఏర్పడవు. హైడ్రోజన్ కేంద్రక సంలీన చర్యలో అనేక ప్రయోజనాలు కలిగిఉన్న పర్యావరణ అనుకూల ‘హీలియం’ వాయువు ఉత్పనంగా ఏర్పడుతుంది. అణు విద్యుత్ ఉత్పత్తి ‘కేంద్రక విచ్ఛిత్తి’ చర్య ద్వారా అవుతుంది.

ఈ చర్యలో పర్యావరణానికి హానికరమైన రేడియోధార్మిక ఉత్పన్నాలు ఏర్పడతాయి. అదేవిధంగా ‘కేంద్రక విచ్ఛిత్తి’ చర్యకు అవసరమైన ముడిపదార్థం యురేనియం-235 ను మైనింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా భూమి నుండి సంగ్రహిస్తారు. ఈ మైనింగ్ ప్రక్రియలో రేడియోధార్మిక పదార్థాలు వాతావరణంలోకి విడుదలవుతాయి. అదేవిధంగా యురేనియం-235 పునరుత్పాదకత లేని సహజ వనరు. అణు విద్యుత్తు కేవలం వాతావరణంలోనికి హరిత వాయువులను విడుదల చేయదు. గాలి కాలుష్యాన్ని ఏర్పరచదు. కానీ ఇతరత్రా అనేక పర్యావరణ సమస్యలు ‘అణు విద్యుత్’ తయారీలో ఉన్నాయి. ప్రపంచ టెక్నాలజీ రంగంలో కీలకపాత్ర వహిస్తున్న'ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్' వలె 'ఆర్టిఫిషియల్ సూర్యుడు' రాబోయే కాలంలో వాతావరణ మార్పులను నివారించటంలో, పర్యావరణ పరిరక్షణలో కీలకపాత్ర వహించనున్నాడు.