বিজ্ঞানের খবর: কৃত্রিম সূর্য তৈরির কারখানা

প্রিয়জনদের শেয়ার করুন
294 বার লেখাটি পঠিত হয়েছে ~~~
 

 

কদিন আগে একটা কথা রটেছিল যে নিউক্লীয় সংযোজনের উপযোগী প্রথম পারমাণবিক চুল্লি (নিউক্লিয়ার ফিউশন রিয়াক্টর) নাকি তৈরি করে ফেলল চীন। বাকি সব দেশকে টেক্কা দিয়ে। তাতে অনেকে বেশ ভয় পেল। হাজার হলেও চীন দেশের থেকে উৎস অনেক কিছুকেই ঠিক বিশ্বাস করা যায় না। তার উপর আবার গত বছরটা যা গেলো! 

 

কিন্তু যাহা রটে, তাহা সবসময় ঘটে না। এটাও তাই। তাই ভাবলাম এখানে পৃথিবীর বুকে কৃত্রিম সূর্য তৈরির গল্পটা একটু বলি। 

 

১। এই কৃত্রিম সূর্য ব্যাপারটা আসলে কি? 

 

প্রথমে জানতে হবে যে সূর্য কি করে এত শক্তি তৈরি করে। এক কথায় বললে, নিউক্লীয় সংযোজন। মানে একাধিক হালকা নিউক্লীয়াস একসাথে মিশে একটা ভারি নিউক্লীয়াস তৈরি করার সময় সেই নিউক্লীয় সংযোজনের শুরুর পদার্থগুলো এবং শেষের পদার্থগুলোর মধ্যে যে ভরের তফাত থাকে, সেটা আইনস্টাইনের সেই বিখ্যাত সূত্র E = mc সমীকরণ অনুযায়ী শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এবার এই রকম কিছু একটা পৃথিবীতে করতে পারলে ভালই হবে। প্রায় অফুরন্ত শক্তির উৎস পাওয়া যাবে। এটাই হল কৃত্রিম সূর্য তৈরি করার পেছনে ভাবনাটা।  

 

রিয়াক্টর-এ একটি ডিউটেরিয়াম এবং একটি ট্রিটিয়াম পরমাণুর সংযোজনের ফলে উৎপন্ন হয় একটি হিলিয়াম পরমাণু এবং একটি উচ্চ গতিশক্তি সম্পন্ন নিউট্রন কণা। রিয়াক্টর-এর বাইরের দেওয়ালে থাকে লিথিয়াম-এর তৈরি পুরু চাদর, যা কিনা এই নিউট্রন কণার সাথে বিক্রিয়া করে উৎপন্ন করে ট্রিটিয়াম এবং হিলিয়াম। এই ট্রিটিয়াম পুনরায় জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয় ওই রিয়াক্টর-এ। অন্যদিকে নিউট্রন-এর গতিশক্তি শোষণ করে প্রচণ্ড গরম হয়ে যায় লিথিয়াম চাদর, এরপর এই চাদরকে জল বা অন্য কোনো উপাদান (ভারী জল) দ্বারা শীতল করা হয়। এবং সেই উষ্ণ জল বাষ্পায়িত করে উৎপন্ন হয় বিদ্যুৎ শক্তি। মানে কয়লা পুড়িয়ে জল না ফুটিয়ে, নিউক্লীয় সংযোজনের থেকে নির্গত তাপশক্তি দিয়ে জল ফোটানো হল। 

 

২। এটার কি দরকার আছে? 

 

সভ্যতার আদি যুগ থেকেই মানুষ প্রকৃতির বিভিন্ন শক্তিকে নিজের প্রয়োজনে ব্যবহার করতে শিখেছে। কিন্তু শিল্প বিপ্লবের হাত ধরে ভূ-গর্ভে থাকা খনিজ সম্পদকে জ্বালানি রূপে ব্যবহার আমাদের অনেক ক্ষতিও করেছে। দূষণ বেড়েছে, তার সাথে সাথে ফুসফুসের রোগ, এমনকি ক্যানসার বেড়েছে। তাছাড়া পৃথিবীর তাপমাত্রা বেড়েই চলেছে, যার অনেক সুদূরপ্রসারী খারাপ প্রভাব থাকবে। অথচ যে কোনও কাজেই তো শক্তি লাগে, এবং জন সংখ্যার বৃদ্ধির সাথে সাথে শক্তির চাহিদা বাড়বে বই কমবে না। তাই যদি পৃথিবীর বুকে সূর্যের মতন নিউক্লীয় সংযোজন করে শক্তি উৎপাদন করা যায়, তাহলে দূষণ মুক্ত শক্তি উৎপাদন করা সম্ভব হবে। 

 

৩। এটা করতে বাধা কোথায়? কেন এটা এতদিন করা হয়নি?

 

যে কোনো পরমাণু তৈরি হয় মূলত একটি নিউক্লিয়াস এবং তার বাইরে ইলেকট্রন নিয়ে। আবার নিউক্লিয়াসের মধ্যে থাকে নিস্তড়িৎ নিউট্রন কণা এবং ধনাত্মক আধান যুক্ত প্রোটন কণা। আমরা জানি যে, সম আধান পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, তাই দুটি নিউক্লীয়াসকে একে অপরের কাছে নিয়ে আসা খুব কঠিন। তাহলে নিউক্লীয় সংযোজনের উপায়? সমাধান হলো যে, প্রথমে বাইরে থেকে বিপুল পরিমাণ শক্তি দিতে হবে, যাতে এই বিকর্ষণ বল অতিক্রম করে ওই দুটি নিউক্লিয়াস সংযোজিত হতে পারবে। তার ফলে অনেক বেশি শক্তি উৎপাদন হবে। সূর্যের প্রচণ্ড মাধ্যাকর্ষণ শক্তির দরুণ নিউক্লীয় সংযোজনের অনুকূল অবস্থা সৃষ্টি হয় (পর্যাপ্ত তাপমাত্রা, চাপ ইত্যাদি)। কিন্তু পৃথিবীতে এই পরিস্থিতি তৈরি করা সহজ একেবারেই নয়। কোয়ান্টাম বলবিদ্যা অনুসারে হিসেব করা যায় যে বাইরে থেকে কতটা তাপ শক্তি দিলে নিউক্লীয় সংযোজনের সম্ভাবনা বাড়বে। কিন্তু এই শক্তি প্রদান করতে যে উষ্ণতার প্রয়োজন পড়বে তার মান প্রায়  ১৫ কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস (সূর্যের কেন্দ্রের  তাপমাত্রার থেকে অন্তত ১০ গুণ বেশি!)। আর প্রতিবন্ধকতা ঠিক এখানেই, কিভাবে পৃথিবীতে সম্ভব এই ব্যাপক উষ্ণতা সৃষ্টি করা! উপরন্তু ওই ব্যাপক উষ্ণতায় পৌছনোর অনেক আগেই আমাদের চেনা সব থেকে কঠিন পদার্থগুলোও তো গলে যাবে, পুড়ে যাবে বা বাষ্পায়িত হয়ে যাবে। তাহলে এই কৃত্রিম সূর্য ধরে রাখব কিসে? এই নিউক্লীয় সংযোজনের জন্যে পারমাণবিক চুল্লির (নিউক্লিয়ার ফিউশন রিয়াক্টর) পাত্রটা বানাব কি করে?  

 

৪। তাহলে কি উপায়? 

 

আসলে, ওই ব্যাপক উষ্ণতায় এই নিউক্লীয় সংযোজনের জ্বালানি (ডিউটিরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম) নিজেদের অবস্থার পরিবর্তন করে ফেলে। তাদের সমস্ত পরমাণু থেকে ইলেকট্রন বেরিয়ে যায়, তৈরি হয় পদার্থের চতুর্থ অবস্থা— প্লাস্মা! এবার মজা হল যে, যেহেতু প্লাস্মা নিস্তড়িৎ নয়, তাই বাইরে থেকে চুম্বক দিয়ে সেটা খানিকটা হলেও নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এই প্লাস্মার বিভিন্ন ধর্মকেই কাজে লাগাচ্ছে বিজ্ঞানীরা। এইভাবে ১৫ কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস প্লাস্মাকে নিউক্লীয় সংযোজনের পারমাণবিক চুল্লির দেয়ালের থেকে দূরে রাখবে ওই শক্তিশালী চুম্বক। আবার, সোজা একটা পাইপ নিযে এক দিক দিয়ে প্লাস্মা ঢোকালে, অন্য দিক দিয়ে তা বেরিয়ে যাবে, তাই বিজ্ঞানীরা অনেক ভেবেচিন্তে একটা যন্ত্র বানালেন যেটা দেখতে টায়ারের মতন। তার মধ্যে সেই টায়ারের টিউবের মতন করে থাকবে ১৫ কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস প্লাস্মা। সেখানে ঘুরপাক খাবে প্লাস্মা। বড় বৃত্ত বরাবর (টোরয়ডাল) টায়ারের তো শেষ নেই। আর ছোট বৃত্ত বরাবর (পোলয়ডাল) টায়ারের দেয়াল ছোঁবে না চুম্বকের জন্যে। এইরকম যন্ত্রকে বলে টোকামাক। রুশ দেশে এটি প্রথম আবিষ্কার হয়। 

 

৫। যন্ত্র আছে, তো যন্ত্রনা কোথায়? 

 

ব্যাপারটা হল যে এই প্লাস্মা খুব ক্ষণস্থায়ী। চোখ সরালেই যেমন দুধ উথলে পড়ে, গরম তেলে নুন-হলুদ মাখানো মাছ ছাড়লেই যেমন করে তেলের বিন্দু ছেটে, সেরকম পান থেকে চুন খসলেই, প্লাস্মা ভারসাম্য হারিয়ে এঁকে বেঁকে পাগলা ষাঁড়ের মতন সেই টায়ারের মতন পাত্রের দেয়ালে ধাক্কা মারে। ভীষণ ক্ষতি করে দেয়ালের, এবং নিজেও ঠাণ্ডা হয়ে মরে যায়।  

 

অনেক কাঠখড়, সময়, অর্থ পুড়িয়ে, মাথার চুল পাকিয়ে এবং ঘাম পায়ে ফেলে কয়েক দশক ধরে গবেষণা করে বিজ্ঞানীরা বার করেছেন যে, ৩টে জিনিষ একসাথে দরকার নিউক্লীয় সংযোজনের পারমাণবিক চুল্লি বানাতে। ভেতরে প্লাস্মার শুধু তাপমাত্রাই নয়, তার ঘনত্বও বাড়াতে হবে, এবং সেই উচ্চ তাপমাত্রায়, উচ্চ ঘনত্ব সম্পন্ন প্লাস্মাকে ওইরকম অবস্থায় নিয়ন্ত্রিত করে রাখতে হবে যতক্ষণ না পর্যাপ্ত পরিমাণ শক্তি উৎপন্ন হচ্ছে। মানে অনেকটা ট্রায়াথালন-এর মতন ভাবতে পারেন যে দৌড়, সাঁতার এবং সাইকেল এর ৩টেরই সময় যোগ করে পদক পাবে কিনা, সেটা বিচার হয়। এইরকম ভাবে এখানে আবার ৩টে জিনিষের গুণফল (প্লাস্মা তাপমাত্রা, প্লাস্মা ঘনত্ব, এবং স্থায়িত্বের সময়কাল) একটা সুনির্দিষ্ট সংখ্যার থেকে বেশি হলে, তবেই আমরা পারব কৃত্রিম সূর্য বানাতে। বিজ্ঞানী লাওসন-এর নামে এটাকে বলা হয় লাওসন নির্ণায়ক (https://en.wikipedia.org/wiki/Lawson_criterion#Extension_into_the_%22triple_product%22)। এটা করাই এখন বিজ্ঞানী ও প্রযুক্তিবিদদের কাছে শেষ চ্যালেঞ্জ।

 

৬। এর মধ্যে চীন নিয়ে রটনার ঘটনাটার ঘনঘটাটা ঠিক কি?

 

মজা হচ্ছে যে পৃথিবীতে বিভিন্ন জায়গায় আলাদা আলাদা টোকামাক বানিয়ে গবেষকরা বিভিন্ন রকম বিজ্ঞান নিয়ে গবেষণা করছেন। কেউ বাড়াচ্ছেন তাপমাত্রা, কেউ বাড়াচ্ছেন ঘনত্ব, আবার কেউ দেখছেন কি করে প্লাস্মার ধর্ম নিয়ে গবেষণা করে বাড়ানো যায় তার স্থায়িত্ব।  

 

এই নিয়ে সারা বিশ্বে চলছে অক্লান্ত পরিশ্রম। নব্বই-এর দশকে জার্মানির “অ্যাসডেক্স” নামে এরকমই পুরনো একটা যন্ত্রকে চীনের বিজ্ঞানীরা নতুন করে বানিয়ে ২০০০ সালে চালু করে এইচ এল – ২ এ (HL-2A) টোকামাক নামে। সেটা চলেছে ২০১৮ পর্যন্ত। তারপর আরও কিছু অত্যাধুনিক যন্ত্রপাতি বসিয়ে আরও আধুনিক গবেষণা করার জন্যে গত দুবছর ধরে কাজ করে আবার এই ২০২০-র শেষে শুরু করে এইচ এল – ২ এম (HL-2M) টোকামাক নাম দিয়ে। এটা প্লাস্মার স্থায়িত্ব এবং ধর্ম নিয়ে গবেষণামূলক যন্ত্র। যদিও ওঁরা ১৫ কোটি ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রাতে পৌঁছবে হয়ত, কিন্তু এটা ঠিক নিউক্লীয় সংযোজনের উপযোগী প্রথম পারমাণবিক চুল্লি (নিউক্লিয়ার ফিউশন রিয়াক্টর) নয়। কারণ সেটা করার মতন ক্ষমতা এখনও এইচ এল – ২ এম-এর নেই। যদিও কিছু চীন দেশের সাংবাদিক দেশাত্মবোধক পরিচয় দিতে এটাকে “কৃত্রিম সূর্য” বলে খবরের কাগজে ছাপছে। কিন্তু ওখানকার বিজ্ঞানীরা সেরকম বলছেন না। বুঝতেই পারছেন, এটা হল বিজ্ঞানীদের ভাষা আর সাংবাদিকদের ভাষার তফাৎ। 

 

এবার প্রশ্নও তুলতেই পারেন যে এটা বলছি কি করে। আসলে এই যন্ত্রটা আছে চীনের ছেংডু (Chengdu) প্রদেশে, দক্ষিণ-পশ্চিম পদার্থবিজ্ঞান ইন্সটিটিউটে (SWIP: South Western Institute of Physics)। এবার মজার ব্যাপারটা হল যে ওই গবেষণাগারের ডিরেক্টর ডঃ জু মিন, আমাদের সান ডিয়েগোর গবেষণাগারেই কাজ করতেন (২০০৫–২০১২)। আমরা বছর তিনেক একসাথে কাজ করেছি (২০১০–২০১২)। তখন ওই এইচ এল – ২ এ যন্ত্রটাতেই আমাদের কিছু কাজ ছিল। সান ডিয়েগোতে কিছু বিশেষ ধরনের যন্ত্রপাতি বানিয়ে চীনে পাঠানো হত ওটা দিয়ে নতুন পরীক্ষামূলক কাজ করার জন্যে। ২০১৩ তে ডঃ জু মিন ছেংডু ফিরে যান। কিন্তু উনি এখনও মাঝে মাঝে সান ডিয়েগো আসেন, তাই এই গল্পটা শুনেছি ওনারই মুখ থেকে।  

 

৭। চীন ছাড়া অন্য দেশে এই কাজ হচ্ছে না? 

 

তবে শুধু চীন-ই না, বিশ্বের নানা দেশেই চলছে পারমাণবিক সংযোজন বিক্রিয়া থেকে নিয়ন্ত্রিত উপায়ে বিদ্যুৎ শক্তি তৈরির বিস্তর গবেষণা। এই ব্যাপারে আমেরিকা যুক্তরাষ্ট্র, রাশিয়া, জার্মানি, ইংল্যান্ড, স্পেন, ইতালি, ফ্রান্স, ক্যানাডা, ব্রাজিল, অস্ট্রেলিয়া, জাপান, দক্ষিন কোরিয়া-র মত দেশের পাশাপাশি ভারতবর্ষও এই গবেষণাতে অগ্রণী ভূমিকা গ্রহণ করেছে। আসুন দেখে নেওয়া যাক এমনই দুটি প্রকল্পের কথা (প্রথমটি এখন বৃহত্তম টোকামাক, আর অন্যটি তৈরি হলে বৃহত্তম টোকামাক হবে):

 

১) JET (https://en.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus): জয়েন্ট ইউরোপিয়ান টোরাস প্রোজেক্ট-এর কাজ শুরু হয় ১৯৭৮ সালে ইউনাইটেড কিংডম-এ।  ১৯৯৭ সালে এখানে এখনও পর্যন্ত সব থেকে বেশি পরিমানে (১৬ মেগা ওয়াট) নিয়ন্ত্রিত উপায়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন হয় (যদিও ২৪ মেগা ওয়াট বিদ্যুৎ খরচ হয় যন্ত্রটাকে চালাতে)। 

 

২) ITER (https://en.wikipedia.org/wiki/ITER): ১৯৮৫ সালে তৎকালীন সোভিয়েত ইউনিয়নের উদ্যোগে জাপান, আমেরিকা এবং ইউরোপিয়ান ইউনিয়নের সহায়তায় শুরু হয় ইন্টারন্যাশনাল থার্মোনিউক্লিয়ার এক্সপেরিমেন্টাল রিয়াক্টর-এর চিন্তা ভাবনা। বর্তমানে চীন, ভারতবর্ষ এবং দক্ষিণ কোরিয়াও এই বিশাল প্রকল্পের অঙ্গ। এত বড় প্রকল্প এর আগে পৃথিবীতে হয়নি, যেখানে এত গুলো দেশ জড়িয়ে আছে। এই ইটার-এর লক্ষ্য সেকেন্ডে ৫০ মেগাজুল শক্তি বাইরে থেকে প্রয়োগ করে ৫০০ সেকেন্ডে মেগাজুল শক্তি অর্জন করা! মানে যে পরিমাণ শক্তি বাইরে থেকে দেয়া হবে, তার থেকে অন্তত ১০ গুণ বেশি শক্তি উৎপাদন হবে। এটা চোখে আঙ্গুল দিয়ে দেখিয়ে দেবে যে, হ্যাঁ পারি পৃথিবীতে একটা “কৃত্রিম সূর্য” তৈরি করতে। তবে পুরোটাই গবেষণা সংক্রান্ত কাজের উদ্দেশ্যে। প্রসঙ্গত, এখানে কোনো বিদ্যুৎ উৎপাদন করা হবে না, কারণ আপাতত ইটার-এর সাথে কোন বাষ্প চালিত টার্বাইন যুক্ত করা নেই। তার জন্যে আরেকটি যন্ত্র তৈরি হবার কথা, যার নাম ডেমো (DEMO)।

 

৩) শেষ করার আগে এটা বলা উচিৎ যে আমাদের ভারতবর্ষে ৩ টি পরীক্ষামূলক টোকামাক আছে। দুটি গুজরাটের গান্ধীনগরে এবং একটি কোলকাতাতে, সাহা ইনস্টিটিউট অফ নিউক্লিয়ার ফিসিক্সে (Saha Institute for Nuclear Physics)। 

 

চিত্রসুত্র: www.independent.co.uk, ITER ফেসবুক পেজ।


—————————–

~ কলমে এলেবেলের অতিথি সৈকত চক্রবর্তী ঠাকুর এবং এলেবেলে অর্কব্রত ~

 

 

সৈকত সান দিয়াগোতে ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফর্নিয়ার (UCSD) সেন্টার ফর এনার্জি রিসার্চ-এ (CER) কর্মরত বিজ্ঞানী।

► লেখা ভাল লাগলে অবশ্যই লাইক করুন, কমেন্ট করুন, আর সকলের সাথে শেয়ার করে সকলকে পড়ার সুযোগ করে দিন। 

► এলেবেলেকে ফলো করুন। 

 

 

 

 

 

2 thoughts on “বিজ্ঞানের খবর: কৃত্রিম সূর্য তৈরির কারখানা

  • February 23, 2021 at 5:29 pm
    Permalink

    অত্যন্ত কঠিন বিষয়কে যৎপরোনাস্তি সাবলীলভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে রচনাটিতে। অনেক ধন্যবাদ আর কৃতজ্ঞতা জ্ঞাপন করলাম সেই কারণে।

  • February 28, 2021 at 5:42 pm
    Permalink

    অনেক অনেক ধন্যবাদ প্রফেসর অয়ন দাশগুপ্ত। আপনাদের ভাল লাগাটাই আমাদের প্রাপ্তি।

Leave a Reply

free hit counter
error

লেখা ভালো লেগে থাকলে দয়া করে শেয়ার করবেন।