لیزر-سے چلنے والی فیوژن انرجی ہیٹس اپ کی دوڑ

اگست 2022 میں، جب لارنس لیورمور نیشنل لیب (LLNL) نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (NIF) میں سائنسدانوں کی ٹیم نے ایک گولی چلائی جس نے 1.35 میگاجولز (MJ) فیوژن انرجی کی پیداوار لیزر انرجی کے ساتھ 1.9 MJ حاصل کی، یہ ایک لمبا بریک تھرو فیوژن بریک تھرو تھا۔

اسی سال بعد میں ایک اور جڑواں فیوژن (عرف لیزر- سے چلنے والے فیوژن) کے تجربے کے دوران، سائنسدانوں نے 2.05 MJ لیزر توانائی کے ساتھ فیوژن انرجی کی 3.15 MJ کی پیداوار حاصل کی اور اگنیشن حاصل کیا۔ یہ ایک تھرمونیوکلیئر فیوژن ری ایکشن تھا جسے لیب کے اندر بنایا گیا تھا-اور اس نے 2030 یا 2040 کی دہائی تک کاربن-مفت لیزر-سے چلنے والی فیوژن توانائی کو گرڈ پر ڈالنے کی عالمی دوڑ کا آغاز کیا۔

"یہ ایک اہم موڑ تھا جب NIF نے پہلی بار کامیابی کے ساتھ دکھایا کہ جڑواں فیوژن ممکن ہے، اور کلید میں صحیح قسم کا ایندھن-ڈیوٹیریم-ٹریٹیم-اور لیزرز کا استعمال کر کے اس کو کمپریس اور فیوز کر کے نفع پیدا کیا جا رہا ہے (داخل کرنے سے زیادہ توانائی)،" اریانا گلیسن، ڈی ایس ایل اے سی کے سٹاف کے ڈائریکٹر ڈینیئنسٹ اور سٹاف ڈائرکٹر کا کہنا ہے۔ سائنس ڈویژن۔ "یہ ایک لیبارٹری کے اندر صرف ایک سیکنڈ کے ایک حصے کے لیے-ایک ستارے کے ایندھن کو برقرار رکھنے کے مترادف ہے۔"

اگست 2022 میں، جب لارنس لیورمور نیشنل لیب (LLNL) نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (NIF) میں سائنسدانوں کی ٹیم نے ایک گولی چلائی جس نے 1.35 میگاجولز (MJ) فیوژن انرجی کی پیداوار لیزر انرجی کے ساتھ 1.9 MJ حاصل کی، یہ ایک لمبا بریک تھرو فیوژن بریک تھرو تھا۔

اسی سال بعد میں ایک اور جڑواں فیوژن (عرف لیزر- سے چلنے والے فیوژن) کے تجربے کے دوران، سائنسدانوں نے 2.05 MJ لیزر توانائی کے ساتھ فیوژن انرجی کی 3.15 MJ کی پیداوار حاصل کی اور اگنیشن حاصل کیا۔ یہ ایک تھرمونیوکلیئر فیوژن ری ایکشن تھا جسے لیب کے اندر بنایا گیا تھا-اور اس نے 2030 یا 2040 کی دہائی تک کاربن-مفت لیزر-سے چلنے والی فیوژن توانائی کو گرڈ پر ڈالنے کی عالمی دوڑ کا آغاز کیا۔

"یہ ایک اہم موڑ تھا جب NIF نے پہلی بار کامیابی کے ساتھ دکھایا کہ جڑواں فیوژن ممکن ہے، اور کلید میں صحیح قسم کا ایندھن-ڈیوٹیریم-ٹریٹیم-اور لیزرز کا استعمال کر کے اس کو کمپریس اور فیوز کر کے نفع پیدا کیا جا رہا ہے (داخل کرنے سے زیادہ توانائی)،" اریانا گلیسن، ڈی ایس ایل اے سی کے سٹاف کے ڈائریکٹر ڈینیئنسٹ اور سٹاف ڈائرکٹر کا کہنا ہے۔ سائنس ڈویژن۔ "یہ ایک لیبارٹری کے اندر صرف ایک سیکنڈ کے ایک حصے کے لیے-ایک ستارے کے ایندھن کو برقرار رکھنے کے مترادف ہے۔"

فیوژن کے لیے لیزر فن تعمیر ترقی کرتا ہے۔

NIF 1990 کی دہائی میں بنایا گیا تھا اور اس میں اس وقت کی لیزر ٹیکنالوجی موجود تھی۔ "ہم 1990 کی دہائی کے مقابلے میں اب بہت زیادہ مؤثر طریقے سے لیزرز بناتے ہیں۔ ہماری ٹیکنالوجی نے اس مقام پر ترقی کی ہے جہاں ہمارے پاس اعادہ کی شرحوں پر انتہائی موثر لیزرز ہو سکتے ہیں جن کی ہمیں فی سیکنڈ میں فیوژن-کئی شاٹس کی ضرورت ہے،" گلینزر کہتے ہیں۔ "دلچسپ بات یہ ہے کہ آئی فونز کے اندر موجود مائیکرو چپس لیزر ٹیکنالوجی کے ساتھ تیار کی گئی ہیں جو دراصل لیزر فیوژن پروگرام سے نکلی ہیں۔ یہ لیزر فیوژن کی پہلی تجارتی کامیابی تھی۔"

گلیسن کا کہنا ہے کہ فیوژن کمیونٹی کے اندر، لیزر ٹیکنالوجی آہستہ آہستہ پرانے فن تعمیرات سے دور ہو رہی ہے جو ماضی میں کام کرتے تھے-فلیش لیمپ-پمپڈ یا فلیش لیمپ-کی بنیاد پر لیزر "ایک بہت مضبوط ورک ہارس" تھے۔ "لیکن ہمیں زیادہ موثر کی ضرورت ہے، اس لیے ہم ڈائیوڈ-پمپڈ ٹھوس-اسٹیٹ لیزرز (DPSSLs) استعمال کر رہے ہیں۔"

اس کا مطلب ہے کہ DPSSL لیزرز کے لیے سپلائی چین کو بنانے کی ضرورت ہے، کیونکہ ہر کوئی مطلوبہ ٹیسٹ کے لیے IFE معیاری لیزر پلیٹ فارم کی طرف بڑھ رہا ہے۔ "فائبر-کپلڈ لیزرز روشنی کو ایک جگہ سے دوسری جگہ منتقل کرنے کا ایک طریقہ ہے، جسے ٹیلی کام کے ذریعے ہر جگہ استعمال کیا جاتا ہے، لیکن جیسا کہ فیوژن کمیونٹی لیزر فن تعمیر کی موجودہ نسل سے فائدہ اٹھانے کی کوشش کرتی ہے اور ہم بڑے لیزر بناتے ہیں ہمیں اس بات کا زیادہ خیال رکھنے کی ضرورت ہے کہ چیزوں کو کیسے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ یہ کمپنیوں کے لیے ایک اختراعی جگہ ہے،" Gleason کہتے ہیں۔

گلیسن کا کہنا ہے کہ Excimer لیزرز گیس کو ایک میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہیں اور "ڈپارٹمنٹ آف ڈیفنس (DoD) کے ساتھ ہدایت یافتہ-توانائی کے ہتھیاروں کی مضبوط تاریخ رکھتے ہیں۔" "یہ فیوژن کے تصور کی بنیاد بھی ہے۔ ایکزائمر لیزرز کے ساتھ بڑی پیش رفت ہو رہی ہے، جو کئی دہائیوں کی طبیعیات اور مطالعات پر قائم ہیں۔ ہم ایسے طاقتور لیزر کے لیے پیش رفت کر رہے ہیں-شاید چھوٹے فٹ پرنٹ کے اندر یا بہتر کارکردگی کے ساتھ۔ آپ اتنے بڑے لیزر ڈھانچے کو کیسے ٹھنڈا کر سکتے ہیں؟ یہ وہ جگہیں ہیں جہاں پرائیویٹ کمپنیاں اپنی اپنی مرضی کے مطابق لیزر تیار کر سکتی ہیں۔"

STARFIRE اور RISE فیوژن حبس

STARFIRE فیوژن ہب کی قیادت LLNL کرتا ہے، SLAC کے ساتھ، لیزر سے چلنے والی فیوژن توانائی کو تجارتی بنانے کے لیے۔ اس کا فوکس زیادہ ہے-ہدف کے ڈیزائن، ٹارگٹ مینوفیکچرنگ، اور DPSSLs حاصل کرنا۔ ممبران میں MIT شامل ہیں؛ کیلیفورنیا یونیورسٹی، برکلے؛ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، لاس اینجلس؛ کیلیفورنیا یونیورسٹی، سان ڈیاگو؛ اوکلاہوما یونیورسٹی؛ روچیسٹر یونیورسٹی؛ ٹیکساس A&M; فرون ہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے لیزر ٹیکنالوجی؛ لیورمور لیب فاؤنڈیشن؛ اوک رج نیشنل لیبارٹری؛ دریائے سوانا نیشنل لیبارٹری؛ فوکسڈ انرجی انکارپوریشن؛ جنرل اٹامکس؛ لیونارڈو الیکٹرانکس یو ایس؛ Longview Fusion Energy Systems Inc. TRUMPF؛ اور Xcimer Energy Corp.

ٹیم کو SLAC میں لیزر لیبز تک رسائی حاصل ہے، لہذا ان کے پاس Linac Coherent Light Source (LCLS) کو استعمال کرنے کا موقع ہے، جو کہ امریکہ میں صرف ایکس-رے فری-الیکٹران لیزر (XFEL) ہے، کیپسول مواد یا فیوژن فیول کی تحقیقات اور پوچھ گچھ کے لیے۔ یہ 120 ہرٹز پر کام کرتا ہے، لیکن جلد ہی میگاہرٹز میں کام کرے گا۔

"ہم SLAC میں اپنے تجربات میں ایک ساتھ دو لیزر استعمال کرتے ہیں۔ ایک لمبا-پلس لیزر نمونے میں جھٹکا لگاتا ہے، اور پھر ہم LCLS کے ساتھ اس کی چھان بین کرتے ہیں کہ ہمارے فزکس ماڈلز کو بہتر بنانے کے لیے سب سے چھوٹے لمبائی اور وقت کے پیمانے پر کیا ہو رہا ہے،" گلیسن کہتے ہیں۔ "ہمیں بینچ مارک کے لیے سیب کا سیب سے موازنہ کرنے کی ضرورت ہے کہ آیا ہمارا طبیعیات کا ماڈل درست ہے۔ یہ نہ صرف قومی لیبز کی ضرورت کی نشاندہی کرتا ہے، بلکہ نجی کمپنیوں کو یہ پیشین گوئی کرنے کا ایک طریقہ بھی فراہم کرتا ہے کہ آیا ان کے تصور کا کچھ حصہ کام کرے گا یا نہیں (مثال کے طور پر، وہ کس طرح اپنے ہدف کی مصروفیت کی تقلید کر رہے ہیں)۔

ایک اور مرکز، RISE، کی قیادت SLAC اور کولوراڈو اسٹیٹ یونیورسٹی کر رہی ہے، اور اس میں کارنیل یونیورسٹی، یونیورسٹی آف الینوائے، ٹیکساس A&M، لاس الاموس نیشنل لیبارٹری، نیول ریسرچ لیبارٹری، اور نجی کمپنیاں-Xcimer Energy Corp.، Blue Laser Fusion، Marvel Fusion a{2} پر مختلف قسم کے جنرل اپروچ کے ماہرین شامل ہیں۔ ڈرائیور

گلینزر کا کہنا ہے کہ "سب کا ایک قابل اعتماد نقطہ نظر ہے۔ "لیکن ایسا نہیں ہے کہ ایک کمپنی یہ سب کچھ کرنے کی کوشش کرتی ہے-یہ ایک کمیونٹی اور ملک گیر فیوژن ہب ہے۔ محققین ٹیکنالوجیز کو آگے بڑھانے کی کوشش کر رہے ہیں اور ہم ایک دوسرے سے سیکھ رہے ہیں کہ 2030 کی دہائی تک تحقیق اور ٹیکنالوجی کے فرق کو ختم کرنے کی کوشش کریں۔"

Glenzer اکثر سرمایہ کاروں کی طرف سے پوچھا جاتا ہے کہ کس فیوژن کمپنی کو واپس کرنا ہے. "کچھ لیزر کمپنیاں دفاعی جگہ کے اندر ڈرون کو مار گرانے کے لیے لیزر فراہم کر کے بہت پہلے پیسہ کما سکتی ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ "لیکن سرمایہ کاروں کو یہ آئیڈیا واقعی پسند نہیں ہے کیونکہ وہ ایسی مارکیٹ چاہتے ہیں جو صرف فیوژن اور بجلی فراہم کرے۔ وہ دراصل یہ چاہتے ہیں کہ یہ کمپنیاں فیوژن بنائیں تاکہ وہ بجلی بیچ سکیں۔ یہ واقعی دلچسپ ہے کہ وہ فیوژن کو انجام دینے پر کتنی توجہ مرکوز کر رہے ہیں۔"

گلیسن کا کہنا ہے کہ فیوژن کمیونٹی "فیوژن کمپنیوں کے لیے سپلائی چین کے تقاضوں سے بہت زیادہ واقف ہے کہ وہ نہ صرف اپنے ڈیمو پائلٹ پلانز بنانے بلکہ اس کے بعد ری ایکٹروں کا ایک طویل مدتی بیڑا حاصل کرنے کے لیے وسائل رکھتے ہوں۔" "یہ ایک کثیر الجہتی نقطہ نظر ہے جہاں ہم خام مال کا ذریعہ کر سکتے ہیں، اور پھر امریکہ بھر میں تیار کردہ اجزاء، گھریلو سپلائی چین قائم کرنے کے لیے۔ یہ کلیدی ہے۔"