ભારતનું કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધન: સ્વચ્છ ઉર્જાના ભવિષ્ય તરફ એક કદમ

Artificial Sun India ISRO Research: ભારત સ્વચ્છ અને અખૂટ ઉર્જા સ્ત્રોતોની શોધમાં સક્રિયપણે કાર્ય કરી રહ્યું છે. આ દિશામાં એક મહત્વપૂર્ણ પહેલ કૃત્રિમ સૂર્ય (Artificial Sun) પરનું સંશોધન છે. કૃત્રિમ સૂર્યનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય પૃથ્વી પર સૂર્ય જેવી પ્રક્રિયા દ્વારા ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાનો છે, જેને ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન (Nuclear Fusion) કહેવામાં આવે છે. આ ટેકનોલોજીમાં અસીમ અને સ્વચ્છ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા રહેલી છે, જે ભવિષ્યની ઉર્જા જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે એક આશાસ્પદ વિકલ્પ બની શકે છે.

ભારત સહિત 30 દેશોના આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિકો વૈશ્વિક પરમાણુ ફ્યુઝન કાર્યક્રમના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટે વિશ્વના સૌથી શક્તિશાળી ચુંબકને ભેગા કરવા માટે તૈયાર છે. આ સિસ્ટમનો અંતિમ ઘટક, સેન્ટ્રલ સોલેનોઇડ, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં વિકસાવવામાં આવ્યો છે અને તેનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. તેનું એસેમ્બલી કામ હાલમાં ચાલી રહ્યું છે.

વારંવાર વિલંબિત ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર (ITER) પ્રોજેક્ટનો ઉદ્દેશ્ય અત્યંત ઊંચા તાપમાને પરમાણુઓને એકબીજા સાથે અથડાવીને સ્વચ્છ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવાનો છે.

દક્ષિણ ફ્રાન્સમાં મુખ્ય મથક ધરાવતા અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, ચીન, જાપાન, રશિયા અને યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા સમર્થિત ITER ને એક અદ્રશ્ય ચુંબકીય બળ બનાવવાની જરૂર છે જે સુપરહીટેડ પ્લાઝ્મા કણોને મર્યાદિત કરે છે જે એકસાથે ભળીને ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

ITER ના જનરલ ડિરેક્ટર પીટ્રો બારાબાસ્ચીએ કહ્યું કે, તે વાઇનની બોટલની અંદર બીજી બોટલ જેવું છે. અલબત્ત, બોટલ કરતાં વાઇન વધુ મહત્વપૂર્ણ છે, પરંતુ વાઇનને અંદર મૂકવા માટે તમારે બોટલની જરૂર છે.

ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન એ પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા બે હળવા ન્યુક્લી, સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમના આઇસોટોપ્સ, ભેગા થઈને એક ભારે ન્યુક્લીઅસ બનાવે છે, જે મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ એ જ પ્રક્રિયા છે જે સૂર્ય અને અન્ય તારાઓને શક્તિ આપે છે.

ITER ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે કરશે. પ્લાઝ્મા બનાવવા માટે તેમને 15 કરોડ ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, જે સૂર્યના મુખ્ય ભાગ કરતાં 10 ગણું વધુ ગરમ હોય છે.

ગરમ પ્લાઝ્માને શક્તિશાળી સુપરકન્ડક્ટિંગ ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને ટોકામેક, ડોનટ આકારના ચેમ્બરની અંદર રાખવામાં આવે છે. આ પ્લાઝ્માને દિવાલોને સ્પર્શતા અને ઠંડુ થતા અટકાવે છે.

ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન: ટોકામેકની અંદર, ન્યુક્લી વચ્ચે હાઇ-સ્પીડ અથડામણ ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓનું કારણ બને છે, જે ઉચ્ચ-ઊર્જા ન્યુટ્રોન મુક્ત કરે છે. આ ચુંબક મૂળ રૂપે 2021 માં પૂર્ણ થવાનું હતું, પરંતુ તેમાં ઘણો વિલંબ થયો છે. બારાબાસ્કીએ કહ્યું કે “કટોકટી” હવે પૂરી થઈ ગઈ છે અને ITERના ઇતિહાસમાં સૌથી ઝડપી ગતિએ બાંધકામ ચાલી રહ્યું છે. પ્લાઝ્મા ઉત્પાદન કરવાની યોજના ધરાવતા આ પ્રોજેક્ટનો પ્રારંભિક તબક્કો 2033 માં શરૂ થશે.

ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનમાં રોકાણ વધી રહ્યું છે, હાલમાં ડઝનબંધ પહેલો ચાલી રહી છે. ઘણા ખાનગી સ્ટાર્ટ-અપ્સે કહ્યું છે કે તેઓ એક દાયકાની અંદર વ્યાપારી પરમાણુ રિએક્ટર બનાવી શકે છે. ભારત 2005 માં આ પ્રોજેક્ટમાં જોડાયું હતું અને તેના બાંધકામનો એક ભાગ રહ્યું છે. ભારત આ પ્રોજેક્ટને સામગ્રી, વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અને નાણાકીય યોગદાન દ્વારા સમર્થન આપી રહ્યું છે.

આ વર્ષે ફેબ્રુઆરીમાં ફ્રાન્સની યાત્રા પૂર્ણ કરતા પહેલા પ્રધાનમંત્રી મોદીએ ITER સુવિધાની મુલાકાત લીધી હતી. આ પ્રવાસ દરમિયાન ફ્રાન્સના રાષ્ટ્રપતિ ઇમેન્યુઅલ મેક્રોન પણ તેમની સાથે હતા, અને બંને નેતાઓએ સુવિધાના વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરો સાથે મુલાકાત કરી અને વાત કરી.

ભારતમાં કૃત્રિમ સૂર્ય પરનું સંશોધન મુખ્યત્વે ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્લાઝમા રિસર્ચ (IPR), ગાંધીનગર અને રાજા રામન્ના સેન્ટર ફોર એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજી (RRCAT), ઇન્દોર એમ બે સંસ્થાઓ દ્વારા કરવામાં આવી રહ્યું છે.

ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્લાઝમા રિસર્ચ (IPR), ગાંધીનગર

ગુજરાતના ગાંધીનગરમાં આવેલી ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્લાઝમા રિસર્ચ (IPR) ભારતના કૃત્રિમ સૂર્ય કાર્યક્રમનું કેન્દ્ર છે. આ સંસ્થા છેલ્લા ઘણા વર્ષોથી ફ્યુઝન ઉર્જા પર સઘન સંશોધન કરી રહી છે અને તેણે આ ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ હાંસલ કરી છે. IPR દ્વારા સંચાલિત મુખ્ય પ્રોજેક્ટ્સમાં આદિત્ય (Aditya), આદિત્ય-યુ (Aditya-U) અને એસએસટી-1 (SST-1) સમાવેશ થાય છે.

આદિત્ય (Aditya): આ ભારતનું પ્રથમ ટોકામાક (Tokamak) છે, જે એક ચુંબકીય સંયંત્ર છે જેનો ઉપયોગ પ્લાઝમાને નિયંત્રિત કરવા અને ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. આદિત્ય પ્રોજેક્ટ 1990 ના દાયકામાં શરૂ થયો હતો અને ત્યારથી તે ફ્યુઝન સંશોધનમાં મહત્વપૂર્ણ યોગદાન આપી રહ્યો છે. આદિત્યએ ઉચ્ચ તાપમાનવાળા પ્લાઝમાને સફળતાપૂર્વક ઉત્પન્ન કર્યો છે અને તેની સ્થિરતા તેમજ નિયંત્રણ પર સંશોધન ચાલુ છે.

આદિત્ય-યુ (Aditya-U): આ આદિત્યનું એક અપગ્રેડેડ વર્ઝન છે, જેમાં વધુ શક્તિશાળી હીટિંગ સિસ્ટમ અને ડાયગ્નોસ્ટિક્સ છે. આદિત્ય-યુનો ઉદ્દેશ્ય લાંબા સમય સુધી ઉચ્ચ તાપમાનવાળા પ્લાઝમાને જાળવી રાખવાનો અને ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ માટે વધુ અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ બનાવવાનો છે. આ પ્રોજેક્ટ ભારતના ફ્યુઝન સંશોધનને આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે વધુ સ્પર્ધાત્મક બનાવવામાં મદદરૂપ થઈ રહ્યો છે.

એસએસટી-1 (SST-1): આ ભારતનું સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકામાક છે. સુપરકન્ડક્ટિંગ મેગ્નેટનો ઉપયોગ પ્લાઝમાને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે, જે ઓછી ઉર્જા વપરાશ સાથે લાંબા સમય સુધી પ્લાઝમાને જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે. એસએસટી-1 નો ઉદ્દેશ્ય સતત કામગીરી માટે ફ્યુઝન રિએક્ટરની ટેકનોલોજી વિકસાવવાનો છે. આ પ્રોજેક્ટ ભારતના ફ્યુઝન ઉર્જાના ભવિષ્ય માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

રાજા રામન્ના સેન્ટર ફોર એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજી (RRCAT), ઇન્દોર

ઇન્દોરમાં આવેલું રાજા રામન્ના સેન્ટર ફોર એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજી (RRCAT) પણ ભારતના કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. આ સંસ્થા ફ્યુઝન રિએક્ટરમાં ઉપયોગ થતી અદ્યતન ટેકનોલોજીઓ, જેમ કે ઉચ્ચ શક્તિવાળા લેસર અને પાર્ટિકલ બીમ ઇન્જેક્ટર વિકસાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આ ટેકનોલોજીઓ પ્લાઝમાને ગરમ કરવા અને ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે જરૂરી છે.

ભારતના કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધનની પ્રગતિ

ભારતે કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધનમાં છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરી છે. IPR અને RRCAT ના વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરોએ ટોકામાક અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકામાક જેવા અદ્યતન સંયંત્રો ડિઝાઇન અને વિકસાવ્યા છે. આ સંયંત્રોએ ઉચ્ચ તાપમાનવાળા પ્લાઝમાને સફળતાપૂર્વક ઉત્પન્ન કર્યો છે અને તેની લાક્ષણિકતાઓનો અભ્યાસ કરવામાં મદદ કરી છે.

પ્લાઝમા કન્ટેનમેન્ટ: ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોએ ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને પ્લાઝમાને નિયંત્રિત કરવામાં અને તેને રિએક્ટરની દિવાલોને સ્પર્શતા અટકાવવામાં સફળતા મેળવી છે. આ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા માટે અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે.

પ્લાઝમા હીટિંગ: ભારતે પ્લાઝમાને જરૂરી કરોડો ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાન સુધી ગરમ કરવા માટે વિવિધ પદ્ધતિઓ વિકસાવી છે, જેમાં રેડિયો ફ્રીક્વન્સી હીટિંગ અને ન્યુટ્રલ બીમ ઇન્જેક્શનનો સમાવેશ થાય છે.

ડાયગ્નોસ્ટિક્સ: પ્લાઝમાના તાપમાન, ઘનતા અને સ્થિરતાને માપવા માટે અત્યાધુનિક ડાયગ્નોસ્ટિક સાધનો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આ સાધનો ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ કરે છે.

આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગ

ભારત આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર (ITER) પ્રોજેક્ટનો પણ એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે. ITER વિશ્વના સાત સભ્ય દેશો ચીન, યુરોપિયન યુનિયન, ભારત, જાપાન, રશિયા, દક્ષિણ કોરિયા અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ વચ્ચેનો સહયોગી પ્રોજેક્ટ છે, જે ફ્રાન્સમાં વિશ્વનો સૌથી મોટો ટોકામાક બનાવી રહ્યો છે. ભારત ITER માટે ક્રાયોસ્ટેટ જેવા મહત્વપૂર્ણ ઘટકોનું ઉત્પાદન કરી રહ્યું છે અને ભારતીય વૈજ્ઞાનિકો ITER ના સંશોધનમાં સક્રિયપણે યોગદાન આપી રહ્યા છે.

ભવિષ્યની સંભાવનાઓ અને પડકારો

કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધનમાં ભારતની પ્રગતિ સ્વચ્છ ઉર્જાના ભવિષ્ય માટે ઘણી આશા જગાવે છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનમાં અખૂટ અને સ્વચ્છ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા છે, જે પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ અને ગ્લોબલ વોર્મિંગની સમસ્યાઓને હલ કરવામાં મદદરૂપ થઈ શકે છે. જો કે, આ ટેકનોલોજીને વ્યવહારિક સ્તરે લાવવામાં હજુ ઘણા પડકારો છે, જેમાં લાંબા સમય સુધી પ્લાઝમાની સ્થિરતા જાળવવી અને ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયામાંથી ઉત્પન્ન થતી ઉર્જાને કાર્યક્ષમ રીતે બહાર કાઢવાનો સમાવેશ થાય છે.

ભારત આ પડકારોનો સામનો કરવા માટે સઘન સંશોધન અને વિકાસના પ્રયાસો કરી રહ્યું છે. IPR અને RRCAT ના વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરો આ ક્ષેત્રમાં નવી ટેકનોલોજીઓ અને ઉકેલો વિકસાવવા માટે સતત કાર્યરત છે. આ ઉપરાંત, ITER જેવા આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગી પ્રોજેક્ટ્સ પણ ભારતના સંશોધકોને વિશ્વના શ્રેષ્ઠ વૈજ્ઞાનિકો સાથે કામ કરવાની અને અદ્યતન જ્ઞાન અને ટેકનોલોજી મેળવવાની તક પૂરી પાડે છે.

ભારતનું કૃત્રિમ સૂર્ય સંશોધન સ્વચ્છ ઉર્જાના ભવિષ્ય માટે એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્લાઝમા રિસર્ચ (IPR) અને રાજા રામન્ના સેન્ટર ફોર એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજી (RRCAT) જેવી સંસ્થાઓ દ્વારા કરવામાં આવી રહેલું સઘન સંશોધન ભારતના ફ્યુઝન ઉર્જાના ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપી રહ્યું છે.

આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગ અને દેશના વૈજ્ઞાનિકોની મહેનતથી ભવિષ્યમાં ભારત કૃત્રિમ સૂર્ય ટેકનોલોજીમાં મોટી સફળતા હાંસલ કરી શકે છે, જે દેશની ઉર્જા જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવામાં અને પર્યાવરણને બચાવવામાં મદદરૂપ સાબિત થશે. કૃત્રિમ સૂર્ય પરનું સંશોધન ભલે લાંબી અને પડકારજનક પ્રક્રિયા હોય, પરંતુ તેની સંભાવનાઓ અસીમ છે અને ભારત આ દિશામાં મક્કમતાથી આગળ વધી રહ્યું છે.