ഒരു സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ സാങ്കേതികവിദ്യയായ ടോകമാക്, ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഊർജ്ജത്തിന്റെ വാണിജ്യവൽക്കരണത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു. എന്നാൽ നമ്മുടെ മലിനീകരണ പ്രശ്നങ്ങൾക്കുള്ള ഉത്തരമാകുമോ അത്?
ഫോസിൽ ഇന്ധന വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ അമിതമായ പുറന്തള്ളലിന് കാരണമായി വിമർശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് ഹരിതഗൃഹ പ്രഭാവത്തിനും ആഗോളതാപനത്തിനും കാരണമായി. ഒരു പരിഹാരമെന്ന നിലയിൽ, പരിസ്ഥിതിയെ മലിനമാക്കാത്ത പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ സജീവമായി ഗവേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അത്തരമൊരു സ്രോതസ്സാണ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഊർജ്ജം. രണ്ടോ അതിലധികമോ ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകൾ ഒരുമിച്ച് ഒരു പുതിയ ന്യൂക്ലിയസ് സൃഷ്ടിക്കുമ്പോഴാണ് ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ സംഭവിക്കുന്നത്. പിണ്ഡം നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനാൽ വലിയ അളവിൽ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്ന ഈ പ്രക്രിയയെ 'ഫ്യൂഷൻ എനർജി' എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
വളരെയധികം ഊർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഈ പ്രക്രിയയെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു ഉറവിടത്തിൻ്റെ പ്രധാന ഉദാഹരണമാണ് സൂര്യൻ. ഹൈഡ്രജൻ ന്യൂക്ലിയസുകളെ സംയോജിപ്പിച്ച് ഊർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കാൻ സൂര്യൻ ഉയർന്ന താപനിലയും ഉയർന്ന മർദ്ദവും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ ഊർജ്ജം വളരെ വലുതാണ്, സസ്യങ്ങളിൽ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്താനും ഭൂമിയിലെ നിരവധി ജീവജാലങ്ങളെ ചൂടാക്കാനും ഇത് മതിയാകും. ഈ പ്രകൃതി വിസ്മയം മനുഷ്യരെ പ്രചോദിപ്പിച്ചു, അതേ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് ഭൂമിയിൽ പകർത്താൻ ഞങ്ങൾ കഠിനമായി പരിശ്രമിച്ചു.
ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഊർജത്തിൻ്റെ ഉപയോഗത്തിന് വളരെ ഉയർന്ന താപനിലയും മർദ്ദവും ആവശ്യമാണ്. ഈ വ്യവസ്ഥകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന്, പ്രത്യേക പാത്രങ്ങളും സാങ്കേതികവിദ്യകളും ആവശ്യമാണ്. "കൃത്രിമ സൂര്യൻ്റെ" ഒരു പാത്രമായി ഇതിനെ കരുതുന്നത് എളുപ്പമാണ്. അതിനാൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ടോകാമാക് എന്ന പുതിയ തരം പാത്രം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.
ഒറ്റനോട്ടത്തിൽ ടോകമാക് ഒരു ഡോണട്ട് പോലെ തോന്നുമെങ്കിലും, അതിനുള്ളിൽ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഒരു ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് വിധേയമായി ഒരു കൃത്രിമ സൂര്യനെ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അത് സൃഷ്ടിക്കുന്ന അൾട്രാ-ഹൈ താപനിലയുടെയും അൾട്രാ-ഹൈ മർദ്ദത്തിന്റെയും അവസ്ഥ എങ്ങനെ നിലനിർത്താമെന്ന് അതിന്റെ ഡോണട്ട് ആകൃതിയിൽ മറഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ടോകമാക്കിൽ ഡോനട്ട് ആകൃതിയെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയുള്ള സർപ്പിളാകൃതിയിലുള്ള വയറുകളുണ്ട്, ആ വയറുകളിൽ വൈദ്യുതി പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, സർപ്പിളത്തിനുള്ളിൽ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം രൂപം കൊള്ളുന്നു - ടോകമാക്കിന്റെ ആകൃതി - ഇത് ടോകമാക്കിനുള്ളിലെ താപനിലയും മർദ്ദവും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കൃത്രിമ സൂര്യനെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനുള്ളിൽ കുടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ലളിതമായ ചെമ്പ് വയർ പോലുള്ള സാധാരണ വയറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാ-ഹൈ താപനിലയും മർദ്ദവും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയില്ല, കാരണം വയറിന്റെ പ്രതിരോധവും അത് സൃഷ്ടിക്കുന്ന താപവും അമിതമായ അളവിൽ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുകയാണെങ്കിൽ ടോകമാക്കിന് പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഇത് നികത്താൻ, പ്രതിരോധമില്ലാത്തതും അതിനാൽ താപം സൃഷ്ടിക്കാത്തതുമായ ഒരു പ്രത്യേക മെറ്റീരിയൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച വയറുകൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ടോകമാക്കിന്റെ താക്കോൽ ഇതാണ്.
പ്രതിരോധശേഷിയില്ലാത്ത വസ്തുക്കൾ നിലവിലുണ്ടോ? അതെ, അവ നിലവിലുണ്ട്. തീർച്ചയായും, പ്രത്യേക വ്യവസ്ഥകളിൽ മാത്രം, എന്നാൽ പൂജ്യം പ്രതിരോധം ഉള്ള വസ്തുക്കൾ ഉണ്ട്: "സൂപ്പർ കണ്ടക്ടറുകൾ". ക്രയോജനിക് താപനില പോലെയുള്ള വളരെ താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ചില ഘട്ടങ്ങളിൽ പ്രതിരോധം പൂജ്യത്തിലേക്ക് താഴുന്ന ഒരു വസ്തുവാണ് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റർ. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് വയറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്, ടോകാമാക് വയറുകൾക്ക് ചുറ്റും മൈനസ് 269 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് ഉള്ള ദ്രാവക ഹീലിയം ഒഴുകുന്നു. ക്രയോജനിക് താപനിലയിൽ സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിൻ്റെ താപനില നിലനിർത്തുക എന്നതാണ് ഈ ദ്രാവക ഹീലിയത്തിൻ്റെ ലക്ഷ്യം.
ക്രയോജനിക് താപനിലയിൽ ഒരു സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിന് പൂജ്യം പ്രതിരോധം ഉണ്ടാകുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? കാരണം, താപനില ഒരു നിശ്ചിത ബിന്ദുവിനു താഴെയാകുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ജോടിയാക്കുകയും ഊഷ്മാവിൽ കാണാത്ത സ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ആ പോയിൻ്റിനെ "ക്രിട്ടിക്കൽ ടെമ്പറേച്ചർ" എന്നും ജോഡികളെ "കൂപ്പർ ജോഡി" എന്നും വിളിക്കുന്നു. വൈദ്യുതപരമായി, നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോൺ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഒരു ലാറ്റിസിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആകർഷണം ഇലക്ട്രോണിൻ്റെ പാതയുടെ ദിശയിലേക്ക് ലാറ്റിസിനെ ചെറുതായി ചരിഞ്ഞ് നിർത്തുന്നു. അതിനുമുമ്പ് കടന്നുപോയ ഇലക്ട്രോണിനെക്കാൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജിനെ തുടർന്ന് വരുന്ന ഇലക്ട്രോണിനെ കൂടുതൽ സ്വാധീനിക്കും. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു ജോഡി ഉണ്ടാക്കുന്നു.
രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു കൂപ്പർ ജോഡി രൂപപ്പെടുകയും ഒരു കണിക പോലെ പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അവ "ഓറിയൻ്റഡ്" ആയി മാറുന്നു. മുമ്പ്, വ്യക്തിഗത ഇലക്ട്രോണുകൾ "ദിശയിലുള്ള" എന്നതിലുപരി "സമമിതി" ആയിരുന്നു, കാരണം അവയെല്ലാം വ്യത്യസ്ത ദിശകളിലേക്ക് നീങ്ങി, എന്നാൽ ഒരു കൂപ്പർ ജോഡി രൂപീകരിച്ചതിന് ശേഷം, എല്ലാ കൂപ്പർ ജോഡികൾക്കും ഒരു ദിശയിലേക്ക് ഒഴുകാൻ ആഗ്രഹമുണ്ട്, അതിനാൽ എല്ലാ ഇലക്ട്രോണുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നത് പോലെയാണ്. അവ ഒരൊറ്റ പിണ്ഡമായിരുന്നു. ഇതേ ഓറിയൻ്റഡ് കൂപ്പർ ജോഡികൾ എന്തെങ്കിലും തടസ്സങ്ങൾ നേരിട്ടാലും ഒഴുകുന്നത് തുടരും, അതായത് വൈദ്യുത പ്രതിരോധം പൂർണ്ണമായും ഇല്ലാതാകുന്നു. ഇക്കാരണത്താൽ, ഒരു നിർണായക താപനിലയേക്കാൾ താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ, പ്രതിരോധം ഇല്ലാതാകുന്നു, ശക്തമായ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.
ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ എനർജിയിൽ സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകൾ എങ്ങനെ പ്രധാന ഘടകമാണെന്ന് ഇതുവരെ നമ്മൾ കണ്ടു. ഏതാനും ദശാബ്ദങ്ങൾക്കുള്ളിൽ, ഉയർന്ന നിർണായക താപനിലയുള്ള സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകൾ വികസിപ്പിക്കുകയും സൂപ്പർകണ്ടക്ടർ സാങ്കേതികവിദ്യ കൂടുതൽ പുരോഗമിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ന്യൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ ഊർജ്ജം വാണിജ്യവത്കരിക്കപ്പെടും, കൂടാതെ ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ആളുകൾക്ക് പരിസ്ഥിതിയെ മലിനമാക്കാതെ ശുദ്ധവും പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതുമായ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ പ്രയോജനങ്ങൾ ആസ്വദിക്കാൻ കഴിയും. ഈ കാഴ്ചപ്പാട് സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നതിൽ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന നിരവധി ഗവേഷണ പദ്ധതികളും ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഈ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റങ്ങൾ ഭാവി തലമുറകൾക്ക് മെച്ചപ്പെട്ട പരിസ്ഥിതിക്കും സുസ്ഥിര ഊർജത്തിനും വഴിയൊരുക്കും.
