නූතන මානව සංස්කෘතිය මුහුණ දෙන විශාලතම අභියෝගය වන්නේ පාරිසරික හානියකින් තොරව අපගේ ශීඝ්රයෙන් වර්ධනය වන බලශක්ති අවශ්යතා සපයා ගැනීමයි. ගෝලීය උණුසුම ඉහළ යාම, ෆොසිල ඉන්ධන ක්ෂය වීම සහ පාරිසරික දූෂණය හමුවේ ලෝකය තිරසාර විකල්ප සොයමින් සිටී. මෙහිදී විද්යාඥයින්ගේ මෙන්ම ගෝලීය ආයෝජකයින්ගේ අවධානය දැඩි ලෙස යොමු වී ඇත්තේ අපගේ සූර්යයා ඇතුළු තාරකා බලගන්වන ස්වාභාවික ක්රියාවලිය පෘථිවිය මත ප්රතිනිර්මාණය කිරීම කෙරෙහිය. මෙම තාක්ෂණය හරහා ලැබෙන න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය අනාගතයේ අපගේ බලශක්ති හිඟයට ස්ථිර සහ ආරක්ෂිත විසඳුමක් ලබා දීමට සමත් වනු ඇතැයි විශ්වාස කෙරේ.
මෑත වසරවලදී ලෝරන්ස් ලිවර්මෝර් ජාතික රසායනාගාරය (Lawrence Livermore National Laboratory) වැනි ප්රමුඛ පර්යේෂණාගාර මගින් අත්කර ගෙන ඇති ඓතිහාසික ජයග්රහණ හේතුවෙන්, දශක ගණනාවක් පුරා විද්යා ප්රබන්ධයකට පමණක් සීමා වී තිබූ න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය භාවිතයට ගැනීම දැන් සැබෑ වාණිජමය යථාර්ථයක් බවට පත්වෙමින් තිබේ.
න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය පිළිබඳ මූලික භෞතික විද්යාත්මක පදනම
අප එදිනෙදා අසන න්යෂ්ටික විඛණ්ඩනය (Nuclear Fission) මගින් සිදුවන්නේ භාර පරමාණුක න්යෂ්ටීන් (උදාහරණ ලෙස යුරේනියම්) කුඩා කොටස් වලට වෙනස් කරමින් ශක්තිය නිපදවීමයි. නමුත් න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය උත්පාදනය වන්නේ ඊට හාත්පසින්ම වෙනස් ක්රියාවලියකිනි. එහිදී සිදුවන්නේ හයිඩ්රජන් වැනි සැහැල්ලු පරමාණුක න්යෂ්ටි දෙකක් අධික උෂ්ණත්වයක් සහ පීඩනයක් යටතේ එකිනෙක ගැටී හීලියම් වැනි වඩා භාර න්යෂ්ටියක් බවට පත්වීමයි.
මෙම ක්රියාවලියේදී අයින්ස්ටයින්ගේ E = mc2 සුප්රසිද්ධ සමීකරණයට අනුව, විලයනයට ලක්වන න්යෂ්ටිවල මුළු ස්කන්ධයෙන් කොටසක් අතිවිශාල ශක්ති ප්රමාණයක් බවට පරිවර්තනය වේ. හයිඩ්රජන් සමස්ථානික වන ඩියුටීරියම් (Deuterium) සහ ට්රිටියම් (Tritium) අතර සිදුවන මෙම ප්රතික්රියාවෙන් ලැබෙන න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය ෆොසිල ඉන්ධන මගින් ලබන ශක්තිය මෙන් මිලියන ගණනක් බලවත් වන අතරම, විකිරණශීලී අපද්රව්ය අවම මට්ටමක පවත්වා ගනී. සූර්යයා අභ්යන්තරයේ පවතින අතිවිශාල ගුරුත්වාකර්ෂණ පීඩනය නිසා මෙම ක්රියාවලිය ඉබේම සිදුවුවද, පෘථිවිය මතදී මෙය සිදු කිරීමට නම් සෙල්සියස් අංශක මිලියන 100 ත් 150 ත් අතර අධික උෂ්ණත්වයක් ලබා දීමට සිදුවේ.
න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය ලබාගැනීමේ අභියෝග සහ අතීත තාක්ෂණික බාධක
1950 ගණන්වල පටන් විද්යාඥයින් න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය නිපදවා ගැනීමට උත්සාහ කළද, ඒ සඳහා පැවැති තාක්ෂණික බාධා අතිමහත් විය. ප්රධානතම අභියෝගය වූයේ සෙල්සියස් අංශක මිලියන 50 කට වඩා වැඩි උෂ්ණත්වයක පවතින ප්ලාස්මා (Plasma) තත්ත්වයේ පවතින පදාර්ථය කිසිදු භෞතික මෙවලමක නොගෑවෙන සේ රඳවා තබා ගැනීමයි. ප්ලාස්මා යනු පරමාණුවලින් ඉලෙක්ට්රෝන ගැලවී ගිය ධන සහ සෘණ අංශු සහිත වායුමය තත්ත්වයකි.
එක්සත් ජනපදයේ TFTR, එක්සත් රාජධානියේ JET සහ ජපානයේ JT-60 වැනි පර්යේෂණාත්මක ප්රතික්රියාකාරක මගින් යම් යම් ප්රගතීන් අත්කර ගත්තද, ඒ සඳහා වැය කළ ශක්තියට වඩා වැඩි ශක්තියක් ආපසු ලබා ගැනීමට (Net Energy Gain) ඒවා අසමත් විය. ප්ලාස්මාවේ ඇතිවන කැළඹිලි තත්ත්ව, තාපය පිටතට කාන්දු වීම සහ පරමාණුක විකිරණ මගින් ප්රතික්රියාකාරක බිත්තිවලට සිදුවන හානි හේතුවෙන් න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය පෘථිවිය මත නිපදවීම “සදාකාලිකව අනාගතයේ සිදුවන දෙයක්” ලෙස විවේචකයින් හඳුන්වන්නට විය.
තාක්ෂණික විප්ලවය සහ න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය උත්පාදනයට නව මංපෙත්
කෙසේ වෙතත්, 2010 දශකයෙන් පසුව භෞතික විද්යාවේ සහ ද්රව්ය විද්යාවේ (Materials Science) සිදුවූ විප්ලවීය දියුණුව හේතුවෙන් මෙම තත්ත්වය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් විය. විශේෂයෙන්ම, ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක (High-Temperature Superconductors – HTSC) හඳුන්වාදීමත් සමඟ ටෙස්ලා 20 කට වඩා වැඩි ප්රබලතාවයකින් යුත් චුම්බක ක්ෂේත්ර නිර්මාණය කිරීමට විද්යාඥයින්ට හැකි විය. මෙය න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය පාලනය කිරීම සඳහා භාවිත කරන ටෝකමාක් (Tokamak) යන්ත්රවල ප්රමාණය කුඩා කිරීමට සහ ඒවායේ කාර්යක්ෂමතාව තෙගුණ කිරීමට උපකාරී විය.
මීට අමතරව, ප්රතික්රියාකාරකයේ අභ්යන්තර බිත්ති සඳහා කාබන් වෙනුවට ටංස්ටන් (Tungsten) සහ බෙරිලියම් (Beryllium) වැනි ලෝහ ආලේප කිරීම මගින් ට්රිටියම් වායුව කාන්දු වීම අවම කර ගැනීමට හැකි විය. එමෙන්ම, ක්ෂණිකව සිදුවන ප්ලාස්මා බාධාවන් පූර්ව නිගමනය කරමින් ඒවා පාලනය කිරීම සඳහා කෘතිම බුද්ධිය (AI) සහ මැෂින් ලර්නින් (Machine Learning) ඇල්ගොරිතම භාවිත කිරීම මගින් න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය උත්පාදනය කිරීමේ පර්යේෂණ නව මානයකට යොමු වී ඇත.
ලෝරන්ස් ලිවර්මෝර් රසායනාගාරය සහ නවතම වාර්තා
2022 දෙසැම්බර් මාසයේදී ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ ලෝරන්ස් ලිවර්මෝර් ජාතික රසායනාගාරයේ (LLNL) National Ignition Facility – NIF මගින් විද්යා ලෝකය උඩුයටිකුරු කළ සොයාගැනීමක් සිදු කරන ලදී. එහිදී ලේසර්-අවස්ථිති විලයනය (Laser Inertial Fusion) තාක්ෂණය භාවිත කරමින්, ප්රතික්රියාවට ලබා දුන් ශක්තියට වඩා වැඩි ශක්තියක් නිපදවීමට (Ignition) ප්රථම වතාවට විද්යාඥයෝ සමත් වූහ.
මෙම ඓතිහාසික පර්යේෂණයේදී මෙගාජූල් 2.05 ක ලේසර් ශක්තියක් යොමු කරමින් මෙගාජූල් 3.15 ක ශක්ති අස්වැන්නක් ලබා ගැනීමට හැකි විය. පසුව 2024 සහ 2025 වන විට මෙම වාර්තාව තවත් අලුත් කරමින්, මෙගාජූල් 2 ක ලේසර් ශක්ති ආදානයක් සඳහා මෙගාජූල් 8.6 ක දැවැන්ත බලශක්ති අස්වැන්නක් ලබා ගැනීමට ඔවුන් සමත් විය. මෙමගින් පෙනී යන්නේ න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය යනු හුදෙක් සිද්ධාන්තයක් පමණක් නොව, ප්රායෝගිකව ලබාගත හැකි ශක්ති ප්රභවයක් බවයි.
එමෙන්ම චීනයේ EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) ප්රතික්රියාකාරකය මගින් සෙල්සියස් අංශක මිලියන 70 ක උෂ්ණත්වයක පවතින ප්ලාස්මා තත්ත්වයක් තත්පර 1,000 කට වඩා වැඩි කාලයක් පවත්වා ගැනීමට සමත් වීම ද න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය වාණිජකරණය කිරීමේ මාවතේ තවත් විශාල සංධිස්ථානයකි.
ගෝලීය ආයෝජන සහ න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය වාණිජකරණය
මෙම විද්යාත්මක සොයාගැනීම් සමගම, ලෝක ප්රකට පුද්ගලික අංශයේ ආයෝජකයින් සහ මහා පරිමාණ බලශක්ති සමාගම් න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය වෙනුවෙන් ඩොලර් බිලියන ගණනින් ආයෝජනය කිරීමට ඉදිරිපත්ව සිටිති. ඉතාලි සංස්ථාවක් වන Eni වැනි ප්රමුඛ තෙල් සමාගම් මෙන්ම මයික්රොසොෆ්ට්, ඇමේසන් වැනි තාක්ෂණික යෝධයන්ගේ අරමුදල් සපයන්නන් ද විලයන ආරම්භක සමාගම් (Fusion Startups) කෙරෙහි දැඩි උනන්දුවක් දක්වයි.
2040 ගණන්වල මුල් භාගය වන විට වාණිජමය වශයෙන් ශක්ය න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය ලබාදෙන ප්රථම විදුලි බලාගාරය ජාලගත කිරීමට (Grid Connection) බොහෝ සමාගම් ඉලක්ක කර ඇත. ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය, චීනය, යුරෝපා සංගමය, රුසියාව සහ එක්සත් රාජධානිය අතර ඇති වී තිබෙන මෙම තරඟකාරීත්වය තාක්ෂණික වර්ධනය තවත් වේගවත් කර තිබේ.
අනාගත ලෝකයට න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය මගින් ලැබෙන පරිසර සහ ආර්ථික වාසි
SnowDrop 8Q සහ ක්වොන්ටම් තාක්ෂණය: අනාගත ලෝකය වෙනස් කරන විප්ලවීය පිම්ම
න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය භාවිතයට ගැනීම මගින් මානව වර්ගයාට අත්වන වාසි අසීමිතය:
- කාබන් රහිත බලශක්තිය: මෙම ක්රියාවලියේදී කිසිදු හරිතාගාර වායුවක් පිට නොවන නිසා ගෝලීය දේශගුණික වෙනස්වීම්වලට එරෙහිව සටන් කිරීමට මෙය හොඳම විසඳුමයි.
- අසීමිත ඉන්ධන සම්පත: විලයනය සඳහා අවශ්ය ඩියුටීරියම් සාගර ජලයෙන් ඉතා පහසුවෙන් ලබාගත හැක. ජලය ලීටරයක ඇති ඩියුටීරියම් මගින් පෙට්රෝල් ලීටර් 300 කින් ලබාදෙන ශක්තියට සමාන න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය ප්රමාණයක් නිපදවිය හැක.
- ඉහළ ආරක්ෂාව: න්යෂ්ටික විඛණ්ඩන බලාගාරවල මෙන් පාලනයෙන් තොර වී පිපිරීම් හෝ චර්නොබිල් වැනි අනතුරු සිදු වීමේ අවදානමක් මෙහි නොමැත. ප්ලාස්මාව පාලනය ගිලිහුණු වහාම ප්රතික්රියාව නිරායාසයෙන්ම නතර වේ.
- අවම විකිරණශීලී අපද්රව්ය: මෙමගින් වසර දහස් ගණනක් පවතින හානිකර විකිරණශීලී අපද්රව්ය ජනනය නොවන අතර, හීලියම් වැනි අහිතකර නොවන වායු විමෝචනය වේ.
නිගමනය
දශක ගණනාවක් පුරා භෞතික විද්යාඥයින්ගේ සිහිනයක්ව පැවැති න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය සැබෑ ලෝකයේ විදුලිබල ජාලයන් බලගන්වන දිනය වැඩි ඈතක නොවේ. ලෝරන්ස් ලිවර්මෝර් රසායනාගාරයේ පර්යේෂණ සහ චීනයේ ටෝකමාක් තාක්ෂණයේ ප්රගතිය මගින් පැහැදිලි වන්නේ අප දැනටමත් විලයන යුගයේ දොරටුව අභියස සිටින බවයි.
අනාගතයේදී න්යෂ්ටික විලයන ශක්තිය සාර්ථකව භාවිතයට ගැනීමත් සමඟ පරිසර හිතකාමී, සුරක්ෂිත සහ අසීමිත බලශක්ති ප්රභවයක් මානව වර්ගයා සතු වන අතර, එය ගෝලීය බලශක්ති අර්බුදයට අවසාන විසඳුම ලබා දෙනු ඇත.
මූලාශ්ර
- Nature Journal – Breakthrough in Nuclear Fusion Energy Research: https://www.nature.com/articles/d41586-022-04440-7
- Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) Official Release: https://www.llnl.gov/news/national-ignition-facility-achieves-fusion-ignition
- International Atomic Energy Agency (IAEA) – Fusion Energy Overview: https://www.iaea.org/topics/fusion