সুপারকন্ডাক্টর টোকামাক কি ফিউশন শক্তি দিয়ে পরিবেশ দূষণ সমাধান করতে পারে?

টোকামাক, একটি সুপারকন্ডাক্টর প্রযুক্তি, পারমাণবিক ফিউশন শক্তির বাণিজ্যিকীকরণকে ত্বরান্বিত করছে। কিন্তু এটি কি আমাদের দূষণ সমস্যার সমাধান হতে পারে?

জীবাশ্ম জ্বালানি বিদ্যুৎ উৎপাদন কার্বন ডাই অক্সাইডের অত্যধিক নির্গমনের জন্য সমালোচিত হয়েছে, যা গ্রিনহাউস প্রভাব সৃষ্টি করেছে এবং বিশ্ব উষ্ণায়নকে ত্বরান্বিত করেছে। সমাধান হিসেবে, পরিবেশ দূষণকারী নয় এমন নবায়নযোগ্য শক্তির উৎসগুলি সক্রিয়ভাবে গবেষণা করা হচ্ছে। এরকম একটি উৎস হল পারমাণবিক ফিউশন শক্তি। পারমাণবিক ফিউশন হল যখন দুই বা ততোধিক পারমাণবিক নিউক্লিয়াস একত্রিত হয়ে একটি নতুন নিউক্লিয়াস তৈরি করে। এই প্রক্রিয়াটি ভর হ্রাসের কারণে প্রচুর পরিমাণে শক্তি নির্গত করে, যাকে 'ফিউশন শক্তি' বলা হয়।
সূর্য একটি উৎসের একটি প্রধান উদাহরণ যা এই প্রক্রিয়াটিকে প্রচুর পরিমাণে শক্তি উত্পাদন করতে ব্যবহার করে। সূর্য হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসকে একত্রিত করে শক্তি তৈরি করতে উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপ ব্যবহার করে। এই শক্তি এতটাই বিশাল যে এটি উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ শক্তি এবং পৃথিবীতে অনেক জীবন্ত জিনিসকে উষ্ণ রাখতে যথেষ্ট। এই প্রাকৃতিক বিস্ময় মানুষকে অনুপ্রাণিত করেছে, এবং আমরা পৃথিবীতে এই একই শক্তির উৎসকে প্রতিলিপি করার জন্য কঠোর পরিশ্রম করেছি।
পারমাণবিক ফিউশন শক্তি ব্যবহারের জন্য অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপের শর্ত প্রয়োজন। এই শর্তগুলি পূরণ করার জন্য, বিশেষায়িত জাহাজ এবং প্রযুক্তি প্রয়োজন। এটি একটি "কৃত্রিম সূর্যের" জন্য একটি পাত্র হিসাবে চিন্তা করা সহজ। তাই বিজ্ঞানীরা টোকামাক নামে একটি নতুন ধরনের জাহাজ তৈরি করেছেন।
টোকামাক প্রথম নজরে দেখতে ডোনাটের মতো, কিন্তু এর ভেতরে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি একটি কৃত্রিম সূর্য তৈরির জন্য একটি পারমাণবিক ফিউশন বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। অতি-উচ্চ তাপমাত্রা এবং অতি-উচ্চ চাপের পরিস্থিতি কীভাবে বজায় রাখা যায় তা এর ডোনাটের আকারে লুকিয়ে আছে। টোকামাকের সর্পিল আকৃতির তার রয়েছে যা ডোনাটের আকৃতিকে ঘিরে রাখে এবং যখন সেই তারগুলিতে বিদ্যুৎ প্রয়োগ করা হয়, তখন সর্পিলের ভিতরে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয় - টোকামার আকৃতি - যা টোকামাকের ভিতরে তাপমাত্রা এবং চাপ বাড়ায় এবং কৃত্রিম সূর্যকে চৌম্বক ক্ষেত্রের ভিতরে আটকে রাখে। তবে, সাধারণ তার, যেমন সাধারণ তামার তার ব্যবহার করে অতি-উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপ তৈরি করা সম্ভব নয়, কারণ তারের প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং এটি যে তাপ উৎপন্ন করে তা টোকামাকের পক্ষে কাজ করা অসম্ভব করে তোলে যদি এটি অতিরিক্ত পরিমাণে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করে। এর ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য, আমাদের একটি বিশেষ উপাদান দিয়ে তৈরি তার ব্যবহার করতে হবে যার কোনও প্রতিরোধ নেই এবং তাই কোনও তাপ উৎপন্ন করে না। এটি টোকামাকের মূল চাবিকাঠি।
কোন প্রতিরোধের সঙ্গে উপকরণ বিদ্যমান? হ্যাঁ, তারা বিদ্যমান আছে. অবশ্যই, শুধুমাত্র বিশেষ অবস্থার অধীনে, কিন্তু শূন্য প্রতিরোধী উপাদান আছে: "সুপারকন্ডাক্টর"। একটি সুপারকন্ডাক্টর হল এমন একটি উপাদান যার প্রতিরোধ খুব কম তাপমাত্রায়, যেমন ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় কিছু সময়ে শূন্যে নেমে যায়। সুপারকন্ডাক্টিং তারগুলি ব্যবহার করার জন্য, টোকামাক তারের চারপাশে তরল হিলিয়াম প্রবাহিত করে, যা মাইনাস 269 ডিগ্রি সেলসিয়াস। এই তরল হিলিয়ামের উদ্দেশ্য হল সুপারকন্ডাক্টরের তাপমাত্রা ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় রাখা।
তাহলে কেন একটি সুপারকন্ডাক্টরের ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় শূন্য প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকে? কারণ হল যে যখন তাপমাত্রা একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর নিচে নেমে যায়, তখন ইলেকট্রনগুলি জোড়া হয় এবং ঘরের তাপমাত্রায় দেখা যায় না এমন আচরণ প্রদর্শন করে। এই বিন্দুটিকে "গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা" বলা হয় এবং জোড়াগুলিকে "কুপার জোড়া" বলা হয়। বৈদ্যুতিকভাবে, যখন একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন ধনাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রনের একটি জালির মধ্য দিয়ে যায়, তখন ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণ জালিটিকে ইলেকট্রনের পথের দিকে সামান্য কাত করে দেয়। এর আগে যে ইলেকট্রনটি পাস করেছে তার চেয়ে ধনাত্মক চার্জ দ্বারা পরবর্তী ইলেকট্রনটি বেশি প্রভাবিত হবে। এই প্রক্রিয়ায় দুটি ইলেকট্রন একটি জোড়া তৈরি করে।
যখন দুটি ইলেকট্রন একটি কুপার জোড়া তৈরি করে এবং একটি একক কণার মতো আচরণ করে, তখন তারা "অভিমুখী" হয়ে যায়। পূর্বে, পৃথক ইলেকট্রনগুলি "দিকনির্দেশক" না হয়ে "প্রতিসাম্য" ছিল কারণ তারা সকলেই বিভিন্ন দিকে সরেছিল, কিন্তু একটি কুপার জোড়া তৈরি করার পরে, সমস্ত কুপার জোড়া এক দিকে প্রবাহিত হতে চায়, তাই সমস্ত ইলেকট্রন এমন আচরণ করে যেন তারা একটি একক ভর ছিল. এই একই ভিত্তিক কুপার জোড়াগুলি প্রবাহিত হতে থাকবে এমনকি যদি তারা কোন বাধার সম্মুখীন হয়, যার অর্থ বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ সম্পূর্ণরূপে নির্মূল হয়ে যায়। এই কারণে, একটি গুরুতর তাপমাত্রার চেয়ে কম তাপমাত্রায়, প্রতিরোধ ক্ষমতা বাদ দেওয়া হয়, শক্তিশালী বিদ্যুৎ প্রবাহিত হতে দেয়।
এখন পর্যন্ত, আমরা দেখেছি কিভাবে সুপারকন্ডাক্টরগুলি পারমাণবিক ফিউশন শক্তির একটি মূল উপাদান। কয়েক দশকের মধ্যে, যখন উচ্চতর ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর তৈরি হয় এবং সুপারকন্ডাক্টর প্রযুক্তি আরও উন্নত হয়, তখন পারমাণবিক ফিউশন শক্তি বাণিজ্যিকীকরণ করা হবে, এবং সারা বিশ্বের মানুষ পরিবেশকে দূষিত না করে পরিষ্কার, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির সুবিধা উপভোগ করতে সক্ষম হবে। চলমান বেশ কিছু গবেষণা প্রকল্পও এই দৃষ্টিভঙ্গি বাস্তবায়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে। এই প্রযুক্তিগত অগ্রগতি ভবিষ্যত প্রজন্মের জন্য একটি উন্নত পরিবেশ এবং টেকসই শক্তির পথ তৈরি করবে।