ભારત સ્વચ્છ અને લાંબા ગાળે ટકાઉ ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન ઊર્જા તરફ ઝડપથી આગળ વધી રહ્યું છે. ગુજરાતમાં આવેલા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્લાઝમા રિસર્ચ (IPR) ખાતે ભારતના ફ્યુઝન સંશોધન ક્ષેત્રે મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધિ હાંસલ કરવામાં આવી છે. SST-1 ટોકામાક રિએક્ટર પર એક અતિશક્તિશાળી ગાયરોટ્રોન સફળતાપૂર્વક કાર્યરત કરવામાં આવ્યું છે. આ નવા ઉપકરણની ફ્રિક્વન્સી 82.6 ગીગાહર્ટ્ઝ છે અને તે 400 કિલોવોટની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ ટેક્નોલોજીનો હેતુ ટોકામાકની અંદર રહેલા અતિ ગરમ પ્લાઝમાને વધુ અસરકારક રીતે ગરમ કરવાનો અને તેને લાંબા સમય સુધી સ્થિર રાખવાનો છે. ફ્યુઝન ઊર્જા મેળવવા માટે પ્લાઝમાનું તાપમાન અત્યંત ઊંચું હોવું જરૂરી છે. આ દિશામાં ભારતે વર્ષોથી સંશોધન કર્યું છે અને હવે નવા ગાયરોટ્રોનના સફળ સંચાલનથી આ સંશોધનને વધુ વેગ મળવાની આશા છે.
SST-1 એટલે સોનું નથી, પરંતુ ભારતનું સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકામાક ફ્યુઝન રિએક્ટર છે. તેને એવી પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યું છે, જેમાં સૂર્યની જેમ પરમાણુઓને જોડીને ઊર્જા મેળવવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવે છે. સૂર્યમાં હાઇડ્રોજનના પરમાણુઓ અત્યંત ઊંચા તાપમાન અને દબાણ હેઠળ ફ્યુઝ થઈને હિલિયમ બનાવે છે અને આ પ્રક્રિયામાં મોટી માત્રામાં ઊર્જા બહાર પડે છે. પૃથ્વી પર આવી પ્રક્રિયા ઊભી કરવી અત્યંત મુશ્કેલ છે, કારણ કે અહીં સૂર્ય જેટલું દબાણ કુદરતી રીતે ઉપલબ્ધ નથી. તેથી વૈજ્ઞાનિકો અત્યંત ઊંચા તાપમાન અને શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રોની મદદથી પ્લાઝમાને નિયંત્રિત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.
ભારતમાં કરવામાં આવેલા ફ્યુઝન પ્રયોગોમાં પ્લાઝમાનું તાપમાન 20 કરોડ ડિગ્રી સેલ્સિયસથી પણ વધારે નોંધાયું છે. આ તાપમાન સૂર્યના કેન્દ્રના તાપમાન કરતાં અનેક ગણું વધારે છે. જોકે અહીં એક મહત્વની વાત એ છે કે ‘આર્ટિફિશિયલ સૂર્ય’નો અર્થ એવો નથી કે પૃથ્વી પર ખરેખર સૂર્ય બનાવવામાં આવ્યો છે. આ શબ્દનો ઉપયોગ સૂર્યમાં થતી ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રક્રિયા જેવી પ્રક્રિયાને પૃથ્વી પર પ્રયોગશાળામાં ઊભી કરવાના પ્રયાસ માટે થાય છે. નવું ગાયરોટ્રોન આ સમગ્ર પ્રક્રિયામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે. ગાયરોટ્રોન એક ખાસ પ્રકારનું ઉપકરણ છે, જે ખૂબ ઊંચી ફ્રિક્વન્સીની માઇક્રોવેવ ઊર્જા પેદા કરે છે. આ ઊર્જાને ટોકામાકની અંદર રહેલા પ્લાઝમા સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે. માઇક્રોવેવ ઊર્જા પ્લાઝમામાં પહોંચ્યા બાદ તેને વધુ ગરમ કરવામાં મદદ કરે છે.
SST-1માં અગાઉ 42 ગીગાહર્ટ્ઝની સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો. હવે 82.6 ગીગાહર્ટ્ઝનું નવું ગાયરોટ્રોન કાર્યરત થતાં પ્લાઝમા હીટિંગની ક્ષમતામાં વધારો થશે. તેની 400 કિલોવોટની શક્તિ વૈજ્ઞાનિકોને ફ્યુઝન પ્રયોગો દરમિયાન પ્લાઝમાને જરૂરી તાપમાન સુધી પહોંચાડવામાં અને તેને નિયંત્રિત રાખવામાં મદદ કરશે. ફ્યુઝન સંશોધનમાં માત્ર ખૂબ ઊંચું તાપમાન મેળવવું જ પૂરતું નથી. સૌથી મોટો પડકાર એ છે કે આટલા ઊંચા તાપમાનવાળા પ્લાઝમાને લાંબા સમય સુધી સ્થિર કેવી રીતે રાખવું. સામાન્ય પદાર્થો માટે કરોડો ડિગ્રી સેલ્સિયસનું તાપમાન કલ્પના બહારનું છે. તેથી પ્લાઝમાને કોઈ ભૌતિક પાત્રમાં રાખી શકાતું નથી. ટોકામાકમાં શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને પ્લાઝમાને દિવાલોથી દૂર રાખવામાં આવે છે.
જો પ્લાઝમા અસ્થિર થઈ જાય અથવા તેનું તાપમાન ઝડપથી ઘટી જાય તો ફ્યુઝન પ્રક્રિયા અસરકારક રીતે ચાલુ રાખવી મુશ્કેલ બની જાય છે. આ કારણે લાંબા સમય સુધી સ્થિર પ્લાઝમા મેળવવું ફ્યુઝન સંશોધનનું સૌથી મોટું લક્ષ્ય છે. નવું ગાયરોટ્રોન વૈજ્ઞાનિકોને આ દિશામાં વધુ લાંબા અને વધુ અસરકારક પ્રયોગો કરવામાં મદદ કરી શકે છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનને ભવિષ્યની સ્વચ્છ ઊર્જા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ટેક્નોલોજી માનવામાં આવે છે. પરંપરાગત ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટમાં ફિશન પ્રક્રિયા દ્વારા પરમાણુને તોડીને ઊર્જા મેળવવામાં આવે છે, જ્યારે ફ્યુઝનમાં હળવા પરમાણુઓને જોડીને ઊર્જા મેળવવાનો પ્રયાસ થાય છે.
ફ્યુઝન માટે હાઇડ્રોજનના આઇસોટોપ્સનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેમાં ડ્યુટેરિયમ દરિયાના પાણીમાંથી મોટા પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ છે, જ્યારે ટ્રિટિયમ ફ્યુઝન રિએક્ટરમાં ચોક્કસ પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવવાની યોજના હોય છે. આ કારણે ફ્યુઝનને લાંબા ગાળે ઊર્જાનો મોટો અને સંભવિત રીતે ટકાઉ સ્ત્રોત માનવામાં આવે છે. ફ્યુઝનની બીજી મોટી ખાસિયત એ છે કે તેમાં પરંપરાગત ફિશન રિએક્ટરની જેમ લાંબા સમય સુધી રહેતો ઉચ્ચ સ્તરીય રેડિયોએક્ટિવ કચરો પ્રમાણમાં ઓછો રહેવાની સંભાવના છે. જોકે તેનો અર્થ એ નથી કે ફ્યુઝન સંપૂર્ણપણે જોખમમુક્ત છે. ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ માટે પણ જટિલ એન્જિનિયરિંગ, સામગ્રી અને રેડિયેશન સંબંધિત પડકારોનો સામનો કરવો પડશે.
હાલમાં SST-1નો હેતુ વીજળીનું વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન કરવાનો નથી. તે એક સંશોધન રિએક્ટર છે, જેના માધ્યમથી વૈજ્ઞાનિકો ફ્યુઝન પ્લાઝમા, ચુંબકીય નિયંત્રણ અને હીટિંગ ટેક્નોલૉજી અંગેનો અનુભવ મેળવી રહ્યા છે. આ અનુભવ ભવિષ્યમાં વધુ મોટા ફ્યુઝન ઉપકરણો અને પાવર પ્લાન્ટ વિકસાવવા માટે ઉપયોગી બની શકે છે. ભારત માટે આ સિદ્ધિ એટલા માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે ફ્યુઝન ઊર્જા ક્ષેત્રમાં દુનિયાના અનેક દેશો મોટા પ્રમાણમાં સંશોધન કરી રહ્યા છે. ફ્યુઝન ટેક્નોલૉજીને સફળ બનાવવામાં પ્લાઝમા હીટિંગ, લાંબા સમય સુધી સ્થિરતા, સુપરકન્ડક્ટિંગ મેગ્નેટ, રિએક્ટરની સામગ્રી અને ઊર્જા કાઢવાની ટેક્નિક જેવા અનેક ક્ષેત્રોમાં પ્રગતિ જરૂરી છે.
ગુજરાતમાં SST-1 પર નવા ગાયરોટ્રોનનું સફળ સંચાલન આ લાંબી વૈજ્ઞાનિક યાત્રામાં ભારતનું મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. તેનાથી સંશોધકોને વધુ શક્તિશાળી માઇક્રોવેવ હીટિંગ સાથે પ્લાઝમા પર પ્રયોગ કરવાની તક મળશે અને ફ્યુઝન પ્રક્રિયાને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ મળી શકે છે. આગળનો રસ્તો હજુ લાંબો છે. પૃથ્વી પર ફ્યુઝન પ્રક્રિયા શરૂ કરવી અને તેને નિયંત્રિત કરવી એક બાબત છે, પરંતુ તે પ્રક્રિયામાંથી સતત અને વ્યાવસાયિક રીતે ઉપયોગ કરી શકાય તેવી વીજળી મેળવવી અલગ અને વધુ મોટો પડકાર છે. તેના માટે પ્લાઝમાને લાંબા સમય સુધી સ્થિર રાખવો, ઊર્જા ઉત્પાદન માટે જરૂરી પરિસ્થિતિ જાળવવી અને રિએક્ટરની સામગ્રીને અત્યંત કઠિન પરિસ્થિતિઓમાં ટકાવી રાખવી પડશે.
તેમ છતાં ગુજરાતમાં થયેલું આ નવું પ્રયોગ ભારતના ફ્યુઝન સંશોધન માટે મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્ન બની શકે છે. ‘આર્ટિફિશિયલ સૂર્ય’ તરીકે ઓળખાતી આ ટેક્નોલૉજી દ્વારા ભવિષ્યમાં સ્વચ્છ અને ટકાઉ ઊર્જા મેળવવાની દિશામાં ભારત પોતાની ક્ષમતાને વધુ મજબૂત કરી રહ્યું છે. આજે આ રિએક્ટર વીજળી પેદા કરતું નથી, પરંતુ અહીં વિકસતી ટેક્નોલૉજી અને મળતો વૈજ્ઞાનિક અનુભવ આવતીકાલના ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ માટે મહત્વનો પાયો બની શકે છે.
