آگ میں کافی ایندھن شامل کرنا

Newswise — کنٹرول برقرار رکھتے ہوئے ہم آگ میں کتنا ایندھن ڈال سکتے ہیں؟

استعاراتی طور پر، یہ ایک ٹیم کا سوال ہے۔ امریکی محکمہ توانائی کا پرنسٹن پلازما فزکس لیبارٹری (PPPL) حال ہی میں خود سے پوچھ رہی ہے۔

اب، انہیں یقین ہے کہ ان کے پاس ایک خاص منظر نامے کا جواب ہے۔ فیوژن سے توانائی کو پاور گرڈ تک پہنچانا یہ سب لیب کے کام کا ایک حصہ ہے۔

ایک پر مشتمل برتن کی اندرونی سطح کو کوٹنگ کرنے کا وعدہ ظاہر کرنے والے حالیہ نتائج پر تعمیر کرنا امتزاج پلازما مائع لتیم میں، محققین نے پلازما کے کنارے کے ٹھنڈا ہونے اور بعض عدم استحکام کے غیر متوقع ہونے سے پہلے پلازما کے کنارے پر غیر چارج شدہ یا غیر جانبدار ذرات کی زیادہ سے زیادہ کثافت کا تعین کیا ہے۔ فیوژن پلازما کے کنارے پر غیر جانبدار ذرات کی زیادہ سے زیادہ کثافت جاننا ضروری ہے کیونکہ یہ محققین کو یہ احساس دلاتا ہے کہ فیوژن ری ایکشن کو کیسے اور کتنا بڑھایا جائے۔

تحقیق، جو ایک میں نمایاں ہے۔ نیا کاغذ میں جوہری انشقاقفیوژن پلازما برتن کے اندر ان کے تجربات سے مشاہدات، عددی نقالی اور تجزیہ شامل ہیں ٹوکامک-تجربہ”>لیتھیم ٹوکامک تجربہ-بیٹا (LTX-ب)۔

LTX کا منفرد ماحول-ب

LTX-ب دنیا بھر میں بہت سے فیوژن ویسلز میں سے ایک ہے جو مقناطیسی فیلڈز کا استعمال کرتے ہوئے پلازما کو ڈونٹ کی شکل میں رکھتا ہے۔ اس طرح کے برتن کے طور پر جانا جاتا ہے ٹوکامکس. یہ کیا بناتا ہے ٹوکامک خاص بات یہ ہے کہ اس کی اندرونی دیواریں تقریباً مکمل طور پر لتیم میں لیپت ہوسکتی ہیں۔ یہ بنیادی طور پر دیوار کے رویے کو تبدیل کرتا ہے، کیونکہ لیتھیم پلازما سے نکلنے والے ہائیڈروجن ایٹموں کی بہت زیادہ فیصد کو برقرار رکھتا ہے۔ لتیم کے بغیر، کہیں زیادہ ہائیڈروجن دیواروں سے اچھل کر پلازما میں واپس آجائے گی۔ 2024 کے اوائل میں، تحقیقی ٹیم نے یہ اطلاع دی۔ ہائیڈروجن کے لیے کم ری سائیکلنگ ماحول پلازما کے بالکل کنارے کو گرم رکھتا ہے۔پلازما کو مزید مستحکم بنانا اور پلازما کے بڑے حجم کے لیے جگہ فراہم کرنا۔

"ہم یہ ظاہر کرنے کی کوشش کر رہے ہیں کہ لیتھیم کی دیوار ایک چھوٹے فیوژن ری ایکٹر کو فعال کر سکتی ہے، جو زیادہ طاقت کی کثافت میں ترجمہ کرے گا،” کہا۔ رچرڈ مجیسکیPPPL میں ایک مینیجنگ پرنسپل ریسرچ فزیکسٹ اور LTX کے سربراہب. بالآخر، یہ تحقیق دنیا کو درکار سرمایہ کاری مؤثر فیوژن پاور سورس میں ترجمہ کر سکتی ہے۔

اب، LTX-ب ٹیم نے اضافی نتائج شائع کیے ہیں جو پلازما کے ایندھن اور اس کے استحکام کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتے ہیں۔ خاص طور پر، محققین نے LTX کے اندر پلازما کے کنارے پر غیر جانبدار ذرات کی زیادہ سے زیادہ کثافت پائی۔ب اس سے پہلے کہ کنارے ٹھنڈا ہونے لگے، ممکنہ طور پر استحکام کے مسائل کا باعث بنے۔ محققین کا خیال ہے کہ وہ پلازما کے کنارے پر کثافت کو اپنی نئی متعین کردہ سطح 1 x 10 سے نیچے رکھ کر بعض عدم استحکام کے امکانات کو کم کر سکتے ہیں۔¹⁹ m^-3. یہ پہلی بار ہے کہ ایل ٹی ایکس کے لیے اس طرح کی سطح قائم کی گئی ہے۔باور یہ جاننا کہ لیتھیم کو ثابت کرنے کے ان کے مشن میں یہ ایک بڑا قدم ہے کہ ایک اندرونی دیوار کوٹنگ کے لیے ایک بہترین انتخاب ہے۔ ٹوکامک کیونکہ یہ ان کے پلازما کو ایندھن بنانے کے بہترین طریقوں کی طرف رہنمائی کرتا ہے۔

LTX میں-بفیوژن کو دو طریقوں سے ایندھن دیا جاتا ہے: کنارے سے ہائیڈروجن گیس کے پف اور غیر جانبدار ذرات کی بیم کا استعمال۔ محققین اس بات کو بہتر بنا رہے ہیں کہ ایک بہترین پلازما بنانے کے لیے دونوں طریقوں کو کس طرح استعمال کیا جائے جو مستقبل کے فیوژن ری ایکٹرز میں طویل عرصے تک فیوژن کو برقرار رکھے اور پاور گرڈ کے لیے اسے عملی بنانے کے لیے کافی توانائی پیدا کرے۔

پورے پلازما میں یکساں درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے طریقے

طبیعیات دان اکثر اس کے کنارے کے درجہ حرارت کا اس کے بنیادی درجہ حرارت سے موازنہ کرتے ہیں تاکہ یہ اندازہ لگایا جا سکے کہ اس کا انتظام کرنا کتنا آسان ہوگا۔ وہ ان نمبروں کو گراف پر پلاٹ کرتے ہیں اور لکیر کی ڈھلوان پر غور کرتے ہیں۔ اگر اندرونی کور اور بیرونی کنارے کا درجہ حرارت تقریباً ایک جیسا ہے تو لائن تقریباً فلیٹ ہے، اس لیے وہ اسے فلیٹ درجہ حرارت کا پروفائل کہتے ہیں۔ اگر بیرونی کنارے کا درجہ حرارت اندرونی کور کے درجہ حرارت سے نمایاں طور پر کم ہو تو سائنس دان اسے چوٹی کا درجہ حرارت پروفائل کہتے ہیں۔

"ٹیم نے پلازما کے کنارے سے باہر غیر جانبدار ذرات کی زیادہ سے زیادہ کثافت کا تعین کیا جو اب بھی فلیٹ کنارے درجہ حرارت کی پروفائل کی اجازت دیتا ہے۔ کنارے پر نیوٹرلز کی اس تعداد سے آگے بڑھنے سے یقینی طور پر آپ کے کنارے کا درجہ حرارت گر جائے گا، اور آپ درجہ حرارت کی چوٹی والے پروفائل میں ختم ہو جائیں گے،” کہا۔ سنتانو بنرجی۔پی پی پی ایل میں اسٹاف ریسرچ فزیکسٹ اور نئے پیپر پر لیڈ مصنف۔

"وہی غیر جانبدار کثافت عدم استحکام کی دہلیز ہے جسے پھاڑنے کے طریقوں کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اس کثافت سے آگے، پھاڑنے کے طریقے غیر مستحکم ہوتے ہیں، پلازما کو خطرہ لاحق ہوتے ہیں اور اگر بے قابو رہ گئے تو فیوژن ری ایکشن کو روک سکتے ہیں۔”

اگر عدم استحکام بہت زیادہ ہو جائے تو، فیوژن ردعمل ختم ہو جائے گا. پاور گرڈ کو سپورٹ کرنے کے لیے، محققین فیوژن پلازما کو منظم کرنے کے بہترین طریقے تلاش کر رہے ہیں تاکہ ردعمل مستحکم ہو۔

بنرجی اور مجیسکی نے کاغذ پر کئی دوسرے محققین کے ساتھ کام کیا، بشمول پی پی پی ایل ڈینس بوائل، انوراگ مان، نیٹ فیرارو، جارج ولکیرون بیل اور ماریو پوڈیسٹا۔ (بیل ریٹائر ہو گیا ہے اور پوڈیسٹا اب Ecole Polytechnique Fédérale de Lousanne کے سوئس پلازما سینٹر کے ساتھ ہے۔)

منصوبے پر کام جاری ہے۔ پی پی پی ایل انجینئر ڈیلن کورل اس سمت کو بہتر بنا رہا ہے جس میں نیوٹرل بیم، جو پلازما کو گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، میں انجکشن لگایا جاتا ہے۔ ٹوکامک. "ہم بنیادی طور پر اس کے لیے ایک نئی بندرگاہ بنا رہے ہیں،” کورل نے کہا۔ وہ LTX کا 3D ماڈل استعمال کرتا ہے۔ببیم کی مختلف رفتار کی جانچ کرنا یہ یقینی بنانے کے لیے کہ شہتیر سامان کے کسی دوسرے حصے سے نہیں ٹکرائے گا، جیسے کہ پلازما کی پیمائش کے لیے استعمال ہونے والے اوزار۔ کورل نے کہا کہ "بہترین زاویہ تلاش کرنا ایک چیلنج رہا ہے، لیکن مجھے یقین ہے کہ ہمیں اب یہ مل گیا ہے،” کورل نے کہا۔

امریکی محکمہ توانائی نے ایوارڈ نمبر DE-AC02-09CH11466, DE-SC0019006, DE-AC0500OR22725 اور DE-SC0019239 کے تحت اس تحقیق کو فنڈ فراہم کیا۔

میں