جوہری توانائی: پھٹے ہوئے ستارے زمین پر جوہری فیوژن کو کھولنے کی کلید رکھتے ہیں

شمالی کوریا ایٹمی ہتھیاروں کی تعمیر کے دعوے کے بعد حالیہ مہینوں میں عالمی جوہری خطرہ بڑھ گیا اور صدر ڈونلڈ ٹرمپ کے ملک کے خطرناک رہنما کے خلاف خطرہ۔ بڑھتی ہوئی کشیدگی کی وجہ سے بھی قیامت کے دن کی گھڑی آدھی رات کے قریب منتقل ہوگئی۔

تاہم ، دنیا کو تباہ کرنے اور ہمارے وجود کو خطرہ بنانے کی صلاحیت کے باوجود ، ایٹمی توانائی میں کرہ ارض کی اہم توانائی کی ضروریات کو حل کرنے کی صلاحیت بھی موجود ہے۔

حالیہ برسوں میں ، تکنیکی کمپنیوں میں پیش قدمی اور سپر کنڈکٹرز جیسی چیزوں کی ہماری سمجھ بوجھ کی وجہ سے ، نجی کمپنیوں کی بڑی تعداد ریسرچ بینڈ واگن میں کود پڑی ہے۔ گوگل نے حال ہی میں توانائی کے پیچیدہ مسائل کے حل کے ل an الگورتھم تیار کرنے کے لئے جوہری فیوژن ماہرین کے ساتھ مل کر کام کیا ہے ، اور ایم آئی ٹی نے حال ہی میں کہا ہے کہ صرف 15 سالوں میں ایٹمی فیوژن گرڈ پر پڑ سکتا ہے۔

ابھی حال ہی میں سائنس دانوں کا خیال ہے کہ انھوں نے دھماکہ خیز ستاروں کو دیکھ کر ایٹمی فیوژن کے اسرار میں سے ایک پردہ کھول دیا ہے۔ ٹیم ، سےیونیورسٹی آف مشی گن کے سینٹر برائے لیزر تجرباتی آسٹرو فیزیکل ریسرچ گروپ نے اس بات پر غور کیا کہ سوپرنووا کے دوران ماد mixے کے مرکب میں حرارت کس طرح کا کردار ادا کرتی ہے۔ جب روشنی کا نقطہ اس وقت پیدا ہوتا ہے جب ایک ستارہ اپنی زندگی کے اختتام کو پہنچ جاتا ہے اور پھٹ پڑتا ہے۔ ان دھماکوں سے بڑی مقدار میں توانائی نکلتی ہے ، کسی صورت میں ہمارے اپنے سورج سے زیادہ اپنی پوری زندگی کو ختم کردیتے ہیں۔

خلا میں فیوژن کے اس طرح کے رد عمل میں حرارت کے کردار سے بڑے پیمانے پر نظرانداز کیا گیا ہے اور سائنس دان جوہری توانائی کی پیشرفتوں کو آگے بڑھانے میں مدد کرنے کے لئے زمین پر اس طرح کے رد عمل کی نقل کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔ لیب کی حالت میں آئرن ، کاربن ہیلیئم ، اور ہائیڈروجن سمیت مختلف عناصر کے ساتھ مختلف پلازماوں کو ملا کر ، محققین یہ قائم کرنے میں کامیاب ہوگئے ہیں کہ توانائی میں بہاؤ گرمی کو بڑھنے اور گرنے کا سبب بنتا ہے ، جس کا اس کا ایک خاص اثر پڑتا ہے کہ عناصر اس کے ساتھ مل جاتے ہیں پلازما پچھلے تجربات میں ، اس طرح سے اس پر غور نہیں کیا گیا ہے ، اور آخر کار جوہری فیوژن کو زمین پر مزید پائیدار بنانے کی کلید ہوسکتی ہے۔ تحقیق میں شائع کیا گیا ہے فطرت مواصلات.

جوہری توانائی کیا ہے؟

اگرچہ جوہری طاقت انسانوں کو تقریبا لامحدود توانائی فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے ، لیکن جوہری توانائی کے پیچھے کی جانے والی طبیعیات میں تخیل کے لحاظ سے کچھ چھوٹے چھوٹے ذرات کے درمیان تعامل شامل ہوتا ہے۔ کائنات کے ہر ایٹم کے مرکز میں پروٹان اور نیوٹران کا ایک چھوٹا سا مجموعہ ہے جسے نیوکلئس کہتے ہیں۔ نیوکلئس میں پروٹون اور نیوٹران کی تعداد اس بات کا تعین کرتی ہے کہ ایٹم کونسا عنصر ہے ، اور مرکز اس ایٹم کے بڑے پیمانے پر ہوتا ہے۔

نیوکلئس کے اندر ، طبیعیات میں چار بنیادی قوتوں میں سے ایک پرٹون اور نیوٹران ایک دوسرے کے ساتھ جکڑے ہوئے ہیں ، جسے مضبوط طاقت کہا جاتا ہے۔ جیسا کہ اس کے نام سے پتہ چلتا ہے ، مضبوط طاقت ان چاروں میں سب سے مضبوط ہے ، لیکن یہ صرف تھوڑی دوری میں ہی کام کرتی ہے - جیسے نیوکلئس کے اندر۔ دوسرے ہیںکشش ثقل ، برقی ، اور کمزور۔ اس ویڈیو میں اختلافات کو بیان کیا گیا ہے ، اور وہ ہمارے پر کس طرح اثر انداز ہوتے ہیں:

جوہری بنیادی طور پر خالی جگہ ہے۔ اگر ایٹم کسی فٹ بال اسٹیڈیم کا حجم ہوتا تو ، نیوکلئس تقریبا a اس کے وسط میں مکھی کا سائز ہوتا۔ ایٹم کا دوسرا حص theہ بادل کے الیکٹروان جوہری کے مرکز کے گرد چکر لگاتا ہے ، لیکن مضبوط قوت کا اطلاق الیکٹرانوں پر نہیں ہوتا ہے۔ اس کے بجائے وہ برقی مقناطیسی قوتوں کے پابند ہیں ، کیونکہ ان پر منفی چارج ہوتا ہے جبکہ نیوکلئس مثبت چارج ہوتا ہے۔

عام طور پر اگر بات کی جائے تو ، ایٹمی طبیعیات میں ایک مرکز بنانا یا توڑنا شامل ہوتا ہے۔ یہ دونوں ایسے عمل ہیں جن کے ذریعے تھوڑا سا بڑے پیمانے پر ضائع ہوجاتا ہے ، اور ان سے بڑی مقدار میں توانائی نکلتی ہے۔

ایٹمی طاقت اتنا اہم کیوں ہے؟

1950 کی دہائی سے ، طبیعیات دان اس عمل کی نقل کرنے کی کوشش کر رہے ہیں جو ہائڈروجن ایٹم کے فیوژن کو ہیلیئم پر قابو کرکے سورج کو طاقت بخشتا ہے۔ اس طاقت کو استعمال کرنے کی کلید یہ ہے کہ پلازما نامی ہائیڈروجن گیس کی انتہائی گرم گیندوں کو اس وقت تک محدود رکھنا ہے جب تک کہ فیوژن کے رد عمل سے نکلنے والی توانائی کی مقدار اس میں ڈالنے سے زیادہ کے برابر نہیں ہوجاتی ہے۔ اس نکتے کو توانائی کے ماہرین بریکین کہتے ہیں اور ، اگر یہ کر سکتے ہیں حاصل کیا جاتا ہے ، یہ ایک تکنیکی پیشرفت کی نمائندگی کرے گا اور صفر کاربن توانائی کا لامحدود اور وافر وسیلہ فراہم کرسکتا ہے۔

آپ کو ممکنہ طور پر آئن اسٹائن کی مشہور مشہور مساوات E = mc ^ 2 سے آگاہی ہوگی۔ اس میں بتایا گیا ہے کہ جب تھوڑا سا بڑے پیمانے پر ضائع ہوجاتا ہے تو جاری کی جانے والی توانائی کی مقدار روشنی کے مربع کی رفتار سے کئی گنا بڑھ جانے کے برابر ہے۔ روشنی کی رفتار ایک بہت بڑی تعداد ہے۔

متعلقہ ملاحظہ کریں روس کے تیرتے ہوئے چرنوبل نیوکلیئر پاور پلانٹ نے ابھی ابھی فراڈے چیلنج کا آغاز کیا ہے: حکومت بیٹری کی ٹکنالوجی میں برطانیہ کو قائد اعظم بنانے میں 246 ملین ڈالر کی سرمایہ کاری کرے گی نیوکلیئر بم نقشہ سے یہ پتہ چلتا ہے کہ آپ جوہری حملے سے بچنے کے کتنے امکان رکھتے ہیں ترشیل کیا ہے؟ برطانیہ کے جوہری روک تھام نے چرنوبل اور فوکوشیما کی آفات کی وضاحت کی: جب انسان چلے جاتے ہیں تو ایٹمی اخراج کے علاقوں کا کیا ہوتا ہے؟

کسی بھی عنصر کا سب سے چھوٹا نیوکلئس صرف ایک پروٹون سے بنا ہوتا ہے ، جو ہائیڈروجن ایٹموں میں پایا جاتا ہے۔ ہائڈروجن ، ہیلیم ، لیتھیم اور بیریئیلیم کے ساتھ ساتھ کائنات میں سب سے ہلکے عناصر ہیں مطلب یہ ہے کہ ان کی تشکیل کے ل much زیادہ توانائی کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ روشنی عناصر کائنات کے بالکل آغاز میں ہی قائم ہوئے تھے ، جب پروٹون اور نیوٹران ایک دوسرے کے ساتھ جکڑے جانے کے ل enough قریب تین منٹ پرانا اور ٹھنڈا تھا۔ یہ ایک وجہ ہے کہ ہائیڈروجن پلازما کو زمین پر جوہری توانائی نکالنے کے بہترین ذریعہ کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔

ان پہلے چار عناصر کے بعد کائنات نے ایک دیوار سے ٹکرا دی۔ متواتر جدول میں اگلے 88 عناصر کے ل More مزید توانائی کی ضرورت تھی ، تاکہ ایک دوسرے کو اپنے مثبت الزامات سے پیچھے ہٹاتے ہوئے پروٹانوں پر قابو پاسکیں ، اور اس کے لئے جوہری فیوژن کو عملی جامہ پہنانا ہوگا۔

تو جوہری فیوژن کیا ہے؟

ہمارے آس پاس کی ہر چیز ستارے کے اندر پیدا ہوئی تھی۔ ستارے ہائیڈروجن سے شروع ہوتے ہیں ، جس سے وہ مل کر نچوڑ لیتے ہیں جس سے ہیلیم بن جاتا ہے۔ یہ عمل جاری ہے ، توانائی کو جاری کرتا ہے اور ستارے کو گرم کرتا ہے۔

یہ ایک رد عمل ہے ، ہائیڈروجن کو بطور ایندھن استعمال کرتے ہوئے ، سائنس دان اور ٹیمیں ان لوگوں کو پسند کرتی ہیںٹی اے ای ٹیکنالوجیزجوہری فیوژن طاقت کے حصول کے لئے نقالی کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔ جب ڈیٹوریم اور ٹریٹیم نیوکلئ - جو ہائیڈروجن میں پایا جاسکتا ہے - فیوز ، وہ ہیلیم نیوکلئس ، ایک نیوٹران اور بہت ساری توانائی تشکیل دیتے ہیں۔

جب بزرگ طومار 6 سامنے آرہے ہیں

چونکہ نیوکلیئر فیوژن کو رد عمل کا آغاز کرنے کے لئے بھاری مقدار میں توانائی کی ضرورت ہوتی ہے ، لہذا اس عمل کو زمین پر نقل کرنا مشکل ثابت ہوا ہے۔ فیوژن ری ایکٹر میں جمع ہونے کے لoms ایٹم حاصل کرنے کے ل. اس میں لگ بھگ دباؤ اور درجہ حرارت تقریبا million 150 ملین ڈگری درکار ہوتا ہے۔

جب کوئی ستارہ ہمارے سورج کی اساس کا سائز ہائیڈروجن (اس کے ایندھن کا منبع) سے ختم ہوجاتا ہے تو وہ مرنا شروع ہوجاتا ہے۔ مرنے والا ستارہ سرخ دیو میں پھیلتا ہے اور ہیلیم ایٹموں کو فیوز کرکے کاربن جوہری تیار کرنا شروع کرتا ہے۔ ایٹمی جلانے کی مزید سیریز میں بڑے ستارے آکسیجن سے لے کر آئرن تک بھاری عنصر تشکیل دے سکتے ہیں۔ لوہے سے زیادہ بھاری کوئی بھی چیز ایک سپرنووا میں تخلیق ہوتی ہے ، بڑے پیمانے پر ستارے کی زندگی کے اختتام پر دیوہیکل دھماکہ۔

نیوکلیئر فیوژن کا جوہری جوش و خروش سے کیا تعلق ہے؟

جوہری طاقت ، جیسا کہ ہم اسے زمین پر جانتے ہیں ، ایک مختلف جوہری ردعمل کا استعمال کرتے ہیں ، جسے فِشن کہتے ہیں۔

جب عناصر پھیلنا شروع کردیں ، جیسے یورینیم یا پلوٹونیم ، نیوکلئس کے اندر مزید پروٹان اور نیوٹران رکھے ہوئے ہوں تو ، ان کو نیوٹران سے مار کر چھوٹے عناصر میں توڑنا ممکن ہے۔ اس کے نتیجے میں بڑے پیمانے پر تبدیلی آتی ہے اور بڑی مقدار میں توانائی جاری ہوتی ہے۔

مسئلہ رد عمل کے نام نہاد بعد کی مصنوعات میں ہے۔ یہ مادے انتہائی تابکار ہیں ، جو ان کو ناقابل یقین حد تک خطرناک بنا دیتے ہیں اور ایٹمی توانائی کا سب سے اہم نقصان یہ ہے۔

تابکار فضلہ کو ناقابل یقین حد تک احتیاط سے سنبھالنا پڑتا ہے اور فی الحال ہمارے پاس اس سے چھٹکارا حاصل کرنے کا بہترین طریقہ اسے گہری زیر زمین دفن کررہا ہے۔ لیکن یہ ایٹمی ری ایکٹرز کو خطرناک مقامات بنا دیتا ہے ، اور ایسی آفات جن میں تابکار فضلہ خارج ہوا ہے اس کے سنگین نتائج برآمد ہوئے ہیں ، جیسے 1986 میں چرنوبل میں ہونے والی تباہی اور فوکوشیما۔

کون سی کمپنیاں جوہری فیوژن پر کام کر رہی ہیں؟

کے ساتھ

نجی کمپنی کامن ویلتھ فیوژن سسٹم کے ساتھ کام کرتے ہوئے ، ایم آئی ٹی کے محققین نے حال ہی میں اعلی درجہ حرارت کے سپرکنڈکٹرز کا استعمال کرتے ہوئے فیوژن تجربات اور پاور پلانٹس کی ایک نئی نسل وضع کی۔ اگرچہ ابھی تک اس کا ادراک نہیں ہونا ہے ، اس شراکت کا مقصد ایک کمپیکٹ آلہ تیار کرنا ہے جس کو SPARC کہتے ہیں۔

ایک بار سپر کنڈکٹنگ برقی مقناطیسی کے لئے اسپارک تیار کیا گیا ہے ، جس کی توقع آئندہ تین سالوں میں ہوگی ، اسپارک ان کو 100 ملین واٹ ، یا 100 میگا واٹ (میگاواٹ) ، فیوژن پاور پیدا کرنے میں استعمال کرے گا۔ اگرچہ یہ اس حرارت کو بجلی میں تبدیل نہیں کرے گا ، لیکن یہ اتنا ہی بجلی پیدا کرے گا جتنا ایک چھوٹا شہر استعمال کرتا ہے - پلازما کو گرم کرنے کے لئے دو بار سے بھی زیادہ ، بالآخر پہلی بار فیوژن سے ہی ایک مثبت خالص توانائی پیدا کرتا ہے۔ اگر کامیاب ہوتا ہے تو ، اس سے فیوژن پاور پلانٹ کا ایک مکمل پیمانے پر پروٹو ٹائپ بنانے میں مدد مل سکتی ہے اور صرف 15 سالوں میں دنیا کو ایٹمی فیوژن کی راہ پر گامزن کر سکتا ہے۔

گوگل

یہ تحقیق گوگل اور کے ذریعہ کئے جانے والے کام سے آگے ہےٹی اے ای ٹیکنالوجیز، جو خود کو دنیا کی سب سے بڑی نجی فیوژن کمپنی کہتی ہے ، اور اس کی دیو آئنائزڈ پلازما مشین C2-U۔ گوگل نے ایک الگورتھم بنایا تھا جس میں پلازما طبیعیات میں تجربات کو تیز کرنے کے لئے ڈیزائن کیا گیا تھا اور ٹرائی الفا انرجی کا حتمی مقصد ، اسی طرح سی ایف ایس کی طرح ، فیوژن پر مبنی کمرشل پاور پلانٹ کی تعمیر کرنا ہے۔ یہ جتنی تیزی سے تجربات کو مکمل کرسکتی ہے ، اس مقصد کو حاصل کرنے اور تیز اور سستی سے دنیا کو زیادہ پائیدار ، صاف توانائی کے وسائل کی طرف لے جاسکتی ہے۔

پڑھیں اگلا: جوہری حملے سے بچ جانا

برطانیہ کے جوہری توانائی اتھارٹی کے سی ای او پروفیسر ایان چیپ مین ، نیوکلیئر فیوژن میں نجی شعبے کی بڑھتی ہوئی تحقیقات داؤ پر لگنے والے بڑے انعام کی عکاسی کرتی ہیں۔ کہا .

اس طرح کے تجربات انجام دینے کے لئے ، پلازما - گیس کے انتہائی گرم گیندوں کو طویل عرصے تک قید رکھنے کی ضرورت ہے۔ٹی اے ای ٹیکنالوجیزکہا جاتا ہے کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے ان پلازما کو محدود فیلڈ الٹ ترتیب جس میں توانائی کے اضافے کے ساتھ ساتھ مزید مستحکم ہونے کی پیش گوئی کی جاتی ہے ، دوسرے طریقوں کے برعکس جہاں پلازما آپ کو گرم کرتے ہو اس پر قابو پانا مشکل ہوتا ہے۔

ٹی اے ای ٹیکنالوجیز ’سی -2 یو ان تجربات کو اس حد تک آگے بڑھاتا ہے کہ اتنے مختصر وقت میں پلازما کو اتنی چھوٹی جگہ میں پیدا کرنے اور قید کرنے کے لئے کتنی برقی طاقت کا استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اس کی ترتیبات کو بہتر بنانا (مشین میں ایک ہزار سے زیادہ بٹن ہیں) اور پلازما کے سلوک کو منظم کرنا ایک پیچیدہ مسئلہ ہے اور یہی وہ مقام ہے جہاں گوگل کا آپٹومیٹرسٹ الگورتھم آتا ہے۔

بطور گوگل کے سینئر اسٹاف سافٹ ویئر انجینئر ٹیڈ بلٹز وضاحت کرتا ہے ، C-2U مشین ہر آٹھ منٹ میں پلازما شاٹ چلاتی ہے اور ہر رن میں C-2U کے ویکیوم میں پلازما کے دو چرخے تیار کرنا شامل ہیں۔ پلازما کی بڑی ، زیادہ گرم اور کتائی ہوئی گیند بنانے کے ل These ، اس بلاب کو 600،000 میل فی گھنٹہ سے زیادہ کی رفتار سے ایک ساتھ توڑ دیا جاتا ہے۔

اگلا پڑھیں: الگورتھم کیا ہے؟ ؟

اس کے بعد پلازما کی گیند غیر جانبدار ہائیڈروجن جوہری سے بنے ہوئے ذرہ بیم سے مستقل طور پر ٹکرائی جاتی ہے تاکہ اسے گھومتا رہے۔ مقناطیسی فیلڈز اسپننگ بال کو 10 ملی سیکنڈ تک روکتا ہے۔ گوگل کا الگورتھم انسانی طبیعیات دانوں کو حل کے ساتھ پیش کرنے کے لئے الیکٹرانوں کے خلا اور استحکام کے معیار کی ترتیبات کی تعداد سے لے کر تمام پیرامیٹرز لیتا ہے۔

ایٹمی بم کیسے کام کرتے ہیں؟

امریکہ ایٹمی ہتھیاروں کو تیار کرنے والا پہلا ملک تھا ، اس کے بعد 1949 میں روس نے۔ 2016 تک ، ایک اندازے کے مطابق امریکہ کے پاس تقریبا retired 7000 جوہری وار ہیڈ ہیں ، جن میں ریٹائرڈ ، ذخیرہ اور اسلحہ تعینات ہے۔ کہا جاتا ہے کہ روس کے پاس تقریبا، 7،300 وار ہیڈس ہیں ، فرانس کے پاس 300 کے قریب اور برطانیہ میں 215 ہیں۔ شمالی کوریا ، جو جدید دور کے سب سے اہم جوہری خطرات میں سے ایک کے طور پر دیکھا جاتا ہے ، کے پاس نامعلوم آلات ہیں ، حالانکہ تخمینے میں یہ تعداد 10 کے لگ بھگ ہے۔ .

تمام جوہری ہتھیار اپنے تباہ کن دھماکوں کو پیدا کرنے کے لئے مختلف استعمال کرتے ہیں۔ ابتدائی ہتھیاروں بشمول چھوٹے لڑکے نے WWII کے دوران ہیروشیما پر گرا دیا ، جس کی وجہ سے ایک فیزن چین ری ایکشن شروع کرنے کے لئے درکار ایک اہم ماس پیدا ہوااسی مواد سے بنے ہدف پر کھوکھلی یورینیم 235 سلنڈر فائر کرنا۔

مزید پڑھ: ہائیڈروجن بم کیا ہے؟

اس تکنیک نے حالیہ برسوں میں ترقی کی ہے اور ، جدید دور کے ہتھیاروں میں ، اہم اجزاء اس مواد کی کثافت پر منحصر ہیں۔ یہ ہتھیار یورینیم 235 کے نام نہاد گڑھے یا پلوٹونیم 239 دھات کے گرد کیمیائی دھماکہ خیز مواد پھٹا دیتے ہیں۔ یہ آاسوٹوپز سب سے عام عنصر ہیں جو فیزشن کے ذریعے جانے کے قابل ہیں۔ یورینیم اور پلوٹونیم قدرتی طور پر معدنیات کے ذخائر میں پائے جاتے ہیں ، اگرچہ تھوڑی مقدار میں بھی (یوریئم کے معاملے میں 1٪ سے بھی کم اور پلوٹونیم کے لئے بھی کم) معنیٰ کہ انہیں تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ ایک مہنگا اور وقت طلب عمل ہے اور زیادہ آزادانہ طور پر جوہری بم بنانے میں بنیادی رکاوٹ ہے۔

اگلا پڑھیں: ہائیڈروجن بم اور ایٹم بم کے درمیان کیا فرق ہے؟

سی ڈی آر کی شکل کیسے بنائیں

جدید جوہری دھماکوں میں ، دھماکا اندر کی طرف اڑا دیتا ہے ، جس سے گڑھے میں موجود جوہری ایک ساتھ مل جاتے ہیں۔ ایک بار جب بڑے پیمانے پر بڑے پیمانے پر کامیابی حاصل ہوجائے تو ، نیوٹریان کا استعمال فیزن چین کا رد عمل پیدا کرنے کے لئے کیا جاتا ہے جو بدلے میں ، جوہری دھماکے کو جنم دیتا ہے۔ تھرمونیوئلیئر فیوژن ہتھیار ہائیڈروجن آاسوٹوپس کو باہم دھماکے سے بچانے کے لئے توانائی کا استعمال کرتے ہیں اور مل کر آگ کا گولا بناتے ہیں جو سورج کی طرح گرمی کے درجہ حرارت تک پہنچ جاتا ہے۔