फ्यूजन रिएक्टर कैसे काम करते हैं? 5 तथ्य जो आपको जानना चाहिए!

का मुख्य उद्देश्य परमाणु संलयन रिएक्टरों दो प्रकाश नाभिकों के विलय के दौरान जारी ऊष्मा ऊर्जा द्वारा बिजली का उत्पादन करना है। आइए, संलयन रिएक्टरों की कार्यप्रणाली का अध्ययन करें।

  • परमाणु संलयन रिएक्टर आमतौर पर ईंधन के रूप में हाइड्रोजन जैसे ड्यूटेरियम या ट्रिटियम के आइसोटोप का उपयोग करता है।
  • प्रारंभ में, संलयन ईंधन को उच्च निर्वात कक्ष में 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जिसे प्लाज्मा में बदल दिया जाता है।
  • RSI संलयन प्रतिक्रिया बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र या उच्च वैक्यूम पंप द्वारा प्रदान किए गए उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है।
  • इस तरह के दबाव और तापमान के प्रभाव में, प्लाज्मा कक्ष के भीतर ही सीमित हो जाता है और एक भारी नाभिक बनाने के लिए लक्ष्य प्रोटॉन के साथ जुड़ जाता है।
  • संलयन प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा जारी की जाती है, फिर एकत्र की जाती है और ऊर्जा के दूसरे उपयोगी रूप में परिवर्तित की जाती है।

ड्यूटेरियम पानी में मौजूद होता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से एक संलयन ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है। ट्रिटियम स्वाभाविक रूप से नहीं होता है; इस प्रकार, लिथियम का उपयोग ड्यूटेरियम के रूप में किया जाता है परमाणु संलयन के लिए ईंधन. इस पोस्ट में, आइए हम परमाणु संलयन रिएक्टरों की कार्यप्रणाली और ऊर्जा उत्पादन के बारे में रोचक तथ्यों पर चर्चा करें।

फ्यूजन रिएक्टर बिजली कैसे उत्पन्न करते हैं?

परमाणु संलयन रिएक्टर से बिजली का उत्पादन निम्नानुसार होता है ऊर्जा संरक्षण सिद्धांत. आइए हम फ्यूजन रिएक्टरों द्वारा बिजली उत्पादन की प्रक्रिया पर ध्यान दें।

फ्यूजन रिएक्टर दो तरह से बिजली पैदा करते हैं:

  • भाप टर्बाइनों के माध्यम से - इस विधि में, संलयन के दौरान निकलने वाली गर्मी को एकत्र किया जाता है और पानी को शीतलक के रूप में उपयोग करके भाप में परिवर्तित किया जाता है। यह एक बड़ी टर्बाइन के माध्यम से पारित किया जाता है और उन्हें घुमाता है, जिससे बिजली उत्पादन होता है।
  • प्रत्यक्ष रूपांतरण - संलयन के तेजी से बढ़ने वाले नाभिक विद्युत आवेशों को वहन करते हैं। इन शुल्कों को ऊष्मा इंजन का उपयोग करके बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

फ्यूजन रिएक्टर की दक्षता

दक्षता आउटपुट ऊर्जा के इनपुट के अनुपात के लिए जिम्मेदार है जो उपयोगी कार्य में परिवर्तित हो जाती है। आइए हम एक परमाणु संलयन रिएक्टर की दक्षता की जाँच करें।

संलयन रिएक्टर भारी मात्रा में गर्मी पैदा करता है; इस प्रकार, इसकी ताप दक्षता 70% है और बिजली उत्पन्न करने के लिए परमाणु संलयन रिएक्टर की दक्षता 40% है। एक ग्राम संलयन ईंधन उतनी ही ऊर्जा पैदा कर सकता है जितनी कि 10 किलो जीवाश्म ईंधन पैदा कर सकता है, इसलिए यह ऊर्जा उत्पादन के मामले में अधिक कुशल है।

क्या परमाणु संलयन रिएक्टर सुरक्षित हैं?

नाभिकीय संलयन में एक तत्व शामिल होता है जिसका परमाणु क्रमांक 56 से कम होता है। अब, हम देखेंगे कि क्या एक संलयन रिएक्टर सुरक्षित है।

परमाणु संलयन रिएक्टर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए सुरक्षित है क्योंकि यह एक स्व-सीमित प्रक्रिया है, अर्थात, यदि आप प्रतिक्रिया को नियंत्रित नहीं कर सकते हैं, तो रिएक्टर स्वयं बंद हो जाता है। फ्यूजन रिएक्टर का विस्फोट बहुत दुर्लभ है क्योंकि यह चेन रिएक्शन से नहीं गुजरता है, फ्यूजन रिएक्टर में रेडियोधर्मी अपशिष्ट न्यूनतम होता है, इसलिए इसका उपयोग करना सुरक्षित है।

परमाणु संलयन से न तो कोई भारी रेडियोधर्मी तत्व निकलता है और न ही जहरीली गैसें जैसे कार्बन डाइऑक्साइड, या कोई ग्रीनहाउस गैस, इसलिए यह पर्यावरण के लिए सुरक्षित है। परमाणु संलयन रिएक्टर हमेशा सुरक्षित नहीं होते हैं क्योंकि कभी-कभी वे न्यूट्रॉन प्रेरित रेडियोधर्मिता से गुजरते हैं, उच्च-ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन उत्पन्न करते हैं जो इतने सुरक्षित नहीं होते हैं।

छवि: परमाणु संलयन रिएक्टर का योजनाबद्ध आरेख by इवान मेसन(सीसी द्वारा एसए 3.0)

कितने फ्यूजन रिएक्टर हैं.

फ्यूजन पावर प्लांट का निर्माण कठिन है क्योंकि उच्च तापमान और दबाव जैसी आवश्यक परिस्थितियों को प्राप्त करना कठिन है। आइए जानते हैं कि कितने फ्यूजन रिएक्टर मौजूद हैं।

ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए केवल दो परमाणु संलयन रिएक्टरों का उपयोग किया जा सकता है। वे हैं

  • चुंबकीय कारावास रिएक्टर
  • जड़त्वीय कारावास रिएक्टर

चुंबकीय कारावास रिएक्टर

चुंबकीय कारावास रिएक्टर ड्यूटेरियम या ट्रिटियम प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। वे उच्च प्लाज्मा दबाव को ऑफसेट करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत करने के लिए प्लाज्मा की विद्युत चालकता का उपयोग करते हैं; इस प्रकार, गर्म प्लाज्मा चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से सीमित कक्ष की दीवारों को छूता रहता है।

जड़त्वीय कारावास रिएक्टर

जड़त्वीय कारावास रिएक्टर छोटे छर्रों के रूप में संलयन ईंधन का उपयोग करते हैं, जो अत्यधिक उच्च ऊर्जा घनत्व के लिए संकुचित होता है और उच्च तापमान पर गर्म होता है। जड़त्वीय बंधन में बहुत कम समय लगता है, और प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों या आयनों की उच्च ऊर्जा किरण संपीड़न करती है।

फ्यूजन रिएक्टर कैसे नहीं पिघलते?

परमाणु रिएक्टर का लाभ यह है कि अत्यधिक उच्च तापमान पर भी पिघलने का कोई खतरा नहीं होता है। आइए हम परमाणु संलयन रिएक्टर के न पिघलने के पीछे का कारण जानें।

प्लाज्मा को सीमित करने के लिए लगाए गए चुंबकीय क्षेत्र के कारण परमाणु संलयन रिएक्टर तापमान के लाख डिग्री तापमान पर भी नहीं पिघलता है। चुंबकीय क्षेत्र प्लाज्मा को ढाल के रूप में घेरता है, इस प्रकार अत्यधिक तापमान का सामना करने के लिए सही गर्मी इन्सुलेशन प्रदान करता है। इस प्रकार रिएक्टर का बाहरी कोर पिघलता नहीं है।

परमाणु संलयन रिएक्टर में, अगर कुछ भी गलत हो जाता है, जैसे चुंबकीय क्षेत्र का टूटना, तो प्लाज्मा एक सेकंड के भीतर ठंडा हो जाता है ताकि उसके पिघलने का खतरा न हो। यह परमाणु संलयन रिएक्टरों के महान लाभों में से एक है।

फ्यूजन रिएक्टरों को कैसे गर्म किया जाता है?

परमाणु संलयन प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान एक आवश्यक मानदंड है। आइए जानते हैं कि आवश्यक तापमान प्राप्त करने के लिए फ्यूजन रिएक्टर को कैसे गर्म किया जाता है।

परमाणु रिएक्टर को शुरू में एक बाहरी विद्युत प्रवाह के माध्यम से गर्म किया जाता है जो उन्हें गति देने के लिए ईंधन नाभिक में पारित किया जाता है। जैसे ही वे गति करना शुरू करते हैं, नाभिक गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं और आपस में टकराते हैं। इन नाभिकों के बीच टकराव से परमाणु संलयन रिएक्टर गर्म हो जाता है।

प्रत्येक टक्कर के कारण उत्पन्न ऊष्मा आवश्यक तापमान तक बढ़ जाती है, जिससे तटस्थ हाइड्रोजन से एक इलेक्ट्रॉन को हटा दिया जाता है और फिर लक्षित नाभिक को प्लाज्मा ईंधन में इंजेक्ट किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप दो हल्के नाभिकों का विलय होकर एक भारी नाभिक का निर्माण होता है।

निष्कर्ष

आइए हम इस पोस्ट को यह कहते हुए समाप्त करें कि एक परमाणु संलयन रिएक्टर सबसे सुरक्षित ऊर्जा जनरेटर है, फिर भी इसे बनाना कठिन है। संलयन रिएक्टर से ऊर्जा का उत्पादन आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा रूपांतरण E=mc का अनुसरण करता है2. दुनिया भर में केवल 20 परमाणु संलयन रिएक्टर बनाए गए हैं।

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