వజ్రంతో మీ ఇంటికి కావాల్సిన విద్యుత్ ఎలా వస్తుంది?

అది డిసెంబరు 5 అర్ధరాత్రి 1.03 అవుతోంది. కాలిఫోర్నియాలోని నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ (ఎన్ఐఎఫ్)లో ఒక చిన్న డైమండ్ ఫ్యూయల్ క్యాప్సుల్‌తో కూడిన సిలెండర్‌పై 192 బీమ్ లేజర్ల కాంతిని పరిశోధకులు ప్రసరింపచేశారు.

శక్తిమంతమైన లేజర్ కాంతి ఆ సిలెండర్‌ను అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతలు, ఒత్తిడికి గురిచేసింది. దీంతో ఇక్కడ కేంద్రక సంలీన ప్రక్రియలు (న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్) మొదలయ్యాయి. ఇలాంటి చర్యలే సూర్యుడిపై అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతలకు కారణం అవుతున్నాయి.

లారెన్స్ లివర్‌మోర్ నేషనల్ లేబరేటరీ (ఎల్ఎల్ఎన్ఎల్)లో భాగమైన ఎన్ఐఎఫ్ ఇదివరకు కూడా ఇలాంటి పరిశోధనలు చేపట్టింది. కానీ, ఈసారి న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ నుంచి విడుదలైన ఎనర్జీ.. లేజర్లు పనిచేసేందుకు ఉపయోగించిన శక్తి కంటే ఎక్కువగా వచ్చింది.

న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ టెక్నాలజీపై దశాబ్దాల నుంచీ శాస్త్రవేత్తలు పనిచేస్తున్నారు. ఏదో ఒక రోజు దీని నుంచి మన అవసరాలకు సరిపడినంత, కార్బన్ ఉద్గారాలులేని విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయొచ్చని పరిశోధకులు భావిస్తున్నారు.

దీనికి కాస్త సమయం పట్టొచ్చు. దీని కోసం ప్రసుతం అభివృద్ధి చేస్తున్న టెక్నాలజీని మరింత మెరుగుపరచాల్సి ఉంటుంది.

ప్రస్తుతం ఎన్ఐఎఫ్ పరిశోధనలో మిరియాల పరిమాణంతో కృత్రిమంగా అభివృద్ధి చేసిన డైమండ్ క్యాప్సుల్స్ కీలకంగా పనిచేస్తున్నాయి. వీనిలోనే ఇంధనాన్ని నింపుతున్నారు.

న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ చర్యలు జరగడంలో గోళాకారంలోని ఈ క్యాప్సుల్స్ ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తున్నాయి. అత్యంత సున్నితత్వంతో ఎలాంటి కలుషితాలకు తావులేకుండా వీటిని తయారుచేస్తున్నారు. ఎందుకంటే చిన్న లోపమున్నా న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ చర్యలు దెబ్బతింటాయి.

వీటి అభివృద్ధిపై జర్మనీలోని ఫ్రీబర్గ్‌కు చెందిన డైమండ్ మెటీరియల్స్ కంపెనీ ఏళ్లపాటు కృషిచేసింది.

‘‘చాలా కచ్చితత్వంతో ఆ క్యాప్సుల్స్‌ను తయారుచేయాల్సి ఉంటుంది’’అని డైమండ్ మెటీరియల్స్ సంస్థకు చెందిన క్రిస్టోఫ్ వైల్డ్ చెప్పారు. సంస్థ మేనేజింగ్ డైరెక్టర్ ఎకార్డ్ వార్నర్‌తో కలిసి ఆయన ఈ టెక్నాలజీ కోసం కృషి చేస్తున్నారు.

‘‘ఎలాంటి కలుషితాలు, లోపాలు, బొడిపెలు లేకుండా చూసేందుకు మేం లారెన్స్ లివర్‌మూర్‌తో కలిసి పనిచేస్తున్నాం’’అని వైల్డ్ వివరించారు.

‘‘కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్’’గా పిలిచే విధానంలో 25 మందితో కూడిన డైమండ్ మెటీరియల్స్ పరిశోధకుల బృందం కృత్రిమంగా ఈ డైమండ్ క్యాప్సుల్స్‌ను తయారుచేస్తోంది.

ఒక్కో బ్యాచ్‌కు రెండు నెలలు..

20 నుంచి 40 క్యాప్సుల్స్ ఉండే ఒక్కో బ్యాచ్‌ను తయారుచేసేందుకు దాదాపు రెండు నెలల సమయం పడుతోంది. సిలికాన్ కార్బైడ్ కోర్‌ చుట్టూ సూక్ష్మమైన డైమండ్ క్రిస్టల్స్‌ను పొరపొరలుగా ఏర్పాటుచేస్తూ, పాలిషింగ్ చేస్తూ వీటిని తయారుచేస్తున్నారు.

అయితే, అత్యంత అధునాతన పాలిషింగ్ టెక్నాలజీ కూడా వీటి తయారీకి సరిపోవడం లేదు. ఎందుకంటే ఎన్నిసార్లు పాలిషింగ్ చేసినప్పటికీ కొన్ని సార్లు క్యాప్సుల్స్ ఉపరితలం ఎగుడుదిగుడుగా, ఎత్తుపల్లాలతో కనిపించేది.

దీంతో ఎల్ఎల్ఎన్ఎల్ నిపుణులతో కలిసి అత్యంత సున్నితమైన ఉపరితలం గల పాలిషింగ్ టెక్నిక్‌ను పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేశారు.

అయితే, ఒకసారి ఎల్ఎల్ఎన్ఎల్‌కు డైమండ్ క్యాప్సుల్స్ వచ్చిన తర్వాత, వీటిలోని సిలికాన్ కోర్‌ను తొలగిస్తున్నారు. ఆ మధ్యలోని ఖాళీ భాగాన్ని భార లోహాలైన డ్యుటేరియం, ట్రైటియమ్‌లతో నిండిన గ్లాస్ ట్యూబ్‌తో నింపారు. ఇవే కేంద్ర సంలీన చర్యలకు ఇంధనంగా పనిచేస్తాయి.

‘‘ఆ ఫ్యూయల్ పెల్లెట్ చుట్టూ బంగారం, యురేనియం పూత ఉంటుంది’’అని ఎల్ఎల్ఎన్ఎల్‌తో కలిసి పనిచేస్తున్న జనరల్ ఆటామిక్స్‌లోని ఇనర్షియల్ ఫ్యూజన్ టెక్నాలజీ విభాగం వైస్ ప్రెసిడెంట్ మైక్ ఫారెల్ చెప్పారు.

చివరగా దీనిపై అల్యూమినియంతో పూత వేశారు. ఇది న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్‌కు ముందుగా లోపలున్న ఇంధనాన్ని చల్లగా ఉంచేందుకు తోడ్పడుతుంది.

ఈ టెక్నాలజీలో ఆప్టిక్స్ కూడా కీలకమైనవి. ప్రపంచంలోనే అత్యంత శక్తిమంతమైన లేజర్‌ను ఎన్ఐఎఫ్ నడిపిస్తోంది. శక్తిమంతమైన కాంతిని ప్రసరింపచేసినప్పుడు దీనిలోని ఆప్టిక్స్ తరచూ దెబ్బతింటుంటాయి.

1970ల నుంచీ ఆప్టిక్స్ సంస్థలు జైకో కార్పోరేషన్, గ్లాస్‌మేకర్ స్కాట్‌లతో ఎన్ఐఎఫ్ కలిసి పనిచేస్తోంది. ముఖ్యంగా దెబ్బతిన్న భాగాలకు మరమ్మతు చేసేందుకు, వ్యర్థాలను తొలగించేందుకు ఈ సంస్థలు కృషి చేస్తున్నాయి.

డిసెంబరులో విజయవంతంగా ప్రయోగం చేపట్టిన తర్వాత, ఇవే ఫలితాలను పునరావృతం చేయడంతోపాటు టెక్నాలజీని మెరుగు పరిచేసేందుకు వీరంతా కలిసి పనిచేస్తున్నారు.

‘‘శాస్త్రవేత్తలు కొత్త కోణంలో ఆలోచించేందుకు ఆ పరిశోధన తోడ్పడింది. న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్‌ను మనం కృత్రిమంగా సృష్టించలేమని అంతా భావించేవారు. లేదా మరో 40 ఏళ్ల తర్వాత అలాంటి టెక్నాలజీ రావొచ్చని అనుకునేవారు. కానీ, డిసెంబరు పరిశోధన అది తప్పని నిరూపించింది’’అని మైక్ ఫారెల్ చెప్పారు.

ఫ్రీబర్గ్‌లో ఈ టెక్నాలజీని మరింత మెరుగుపరిచేందుకు డైమండ్ మెటీరియల్స్ కూడా కృషి చేస్తోంది. ‘‘మా సిబ్బందిలో 20 శాతం మంది పరిశోధనలపైనే పనిచేస్తున్నారు. మా మేనేజింగ్ డైరెక్టర్లలో ఇద్దరు ఫిజిసిస్టులు ఉన్నారు’’అని వైల్డ్ చెప్పారు.

‘‘ఈ పరిశోధన కోసం చాలా వనరులను కేటాయించాల్సి ఉంటుంది. అదే సమయంలో ఉత్పత్తిని కూడా నిర్లక్ష్యం చేయలేం. కాబట్టి మేం మరింత మందిని నియమించుకుంటున్నాం. ఎందుకంటే కంటే నేడు పరిశోధనకు సిబ్బందిని నియమించుకుంటేనే, రేపు ఉత్పత్తులను అందుబాటులోకి తీసుకురాగలం’’అని ఆయన వివరించారు.

ప్రపంచ వ్యాప్తంగా చాలా ప్రాంతాల్లో న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ టెక్నాలజీతో ఒక విద్యుత్ కర్మాగారాన్ని తయారుచేసేందుకు శాస్త్రవేత్తలు కృషి చేస్తున్నారు. అయితే, ఈ కల నిజమయ్యేందుకు మరికొన్ని సంవత్సరాలు పట్టొచ్చు. దీనికి కోట్ల డాలర్ల పెట్టుబడులు కూడా అవసరం.

గత ఏడాది ఎన్ఐఎఫ్ చరిత్రాత్మక ప్రయోగ ఫలితాలతో ఈ పరిశోధనలను ప్రోత్సహించినట్లు అయిందని ఫారెల్ అన్నారు. ‘‘కేంద్ర సంలీన చర్యలు సాధ్యపడతాయని రుజువు చేయడంతో ప్రభుత్వ, కార్పొరేట్ నిధులను సమకూర్చుకోవడం నేడు కాస్త తేలిక అవ్వొచ్చు’’అని ఆయన వివరించారు.

అయితే, న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ పవర్ ప్లాంట్‌ను నిర్మించడంలో ఎదురయ్యే సాంకేతిక పరమైన సవాళ్లను అధిగమించేందుకు భారీగా పెట్టుబడులు అవసరం అవుతాయి. ఎందుకంటే ఫ్యూజన్ ప్రక్రియలను తట్టుకొని నిలబడగలిగే పదార్థాలను కనిపెట్టడం అంత తేలిక కాదు.

నేడు కృత్రిమంగానూ ఫ్యూజన్‌ సాధ్యపడుతుందని రుజువు చేయడంతో, మిగతా పరిశోధనలూ వేగం పుంజుకుంటాయని ఫారెల్ చెప్పారు.

‘‘మొదట మనం ప్రాథమికంగా ఇది సాధ్యపడుతుందని రుజువు చేసినప్పుడు, దీన్ని భిన్న మార్గాల్లో ఉత్పత్తి చేసే పరిశోధనలు కూడా ఊపందుకుంటాయి’’అని ఆయన అన్నారు.

‘‘1903లో మొదట రైట్ బ్రదర్స్ తొలి విమానాన్ని ఎగురవేశారు. అయితే, తొలి సూపర్‌సోనిక్ ఫ్లైట్ 1950ల్లో ఎగిరింది. అంటే 40 ఏళ్లలో ఎంతో పురోగతి వచ్చింది’’అని ఆయన వివరించారు.

ఇవి కూడా చదవండి

(బీబీసీ తెలుగును ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)