शैलियों की परिभाषा
स्टेलरेटर
वेंडेलस्टाइन 7-X
2015, 17 दिसंबर
आखिरकार, जर्मनों ने 19 लंबे वर्षों के बाद इस तकनीकी भयानक यंत्र के निर्माण को पूरा कर लिया है, जिसे स्टेलरेटर कहा जाता है। दिसंबर के शुरुआत में, इस यंत्र ने पहला प्लाज्मा उत्पन्न किया, जो आईटीईआर से कई दशक पहले था। निश्चित रूप से, मेरी वेबसाइट के दर्शकों ने मुझसे इस यंत्र के बारे में कई प्रश्न किए हैं।
इस परियोजना को जन्म देने में 19 वर्ष लगे और एक मिलियन घंटे काम की आवश्यकता हुई। इसमें 20 तली वाली कुंडलियाँ और 50 अतली वाली कुंडलियाँ हैं। इस अंतर का क्या कारण है? जब हम इन कुंडलियों में चुंबकीय क्षेत्र बनाना चाहते हैं, तो हमें उनमें बहुत उच्च धारा प्रवाहित करनी होती है, जो बारह हजार एम्पीयर तक पहुँच सकती है। लेकिन जब हम एक कुंडली में उच्च धारा प्रवाहित करते हैं, तो उस पर अभिकेंद्रीय बल लगते हैं, जो उसे गोलाकार आकृति देने की ओर धकेलते हैं। इस बल के कारण कुंडली फट सकती है। जर्मन स्टेलरेटर के लिए आकृति बहुत जटिल है,
इसलिए ऐसी कुंडलियों की आवश्यकता थी जो न केवल गोलाकार, बल्कि विकृत भी हों:
इतनी जटिल आकृति क्यों? यदि आप मैंने यूट्यूब पर स्थापित पांच वीडियो देखें, तो टोकामक के मूल सिद्धांत वहाँ प्रस्तुत किए गए हैं। यह अंद्रेई सखारोव और आर्टसिमोविच के शीतल विचार से उत्पन्न हुआ है। यदि हम एक टोरॉइडल कमरे को नियमित रूप से व्यवस्थित गोलाकार कुंडलियों से लैस करें, तो चुंबकीय क्षेत्र मशीन के अक्ष के पास अधिक तीव्र होगा, जहाँ कुंडलियाँ एक-दूसरे के सबसे करीब होंगी। प्लाज्मा के न्यूनतम चुंबकीय क्षेत्र वाले क्षेत्रों की ओर जाने की प्रवृत्ति होती है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र प्लाज्मा को कमरे के बाहर की ओर धकेलने की कोशिश करेगा। टोकामक एक प्रारंभिक समाधान है। मशीन के अक्ष के साथ व्यवस्थित सोलेनॉइड के माध्यम से, जो धीरे-धीरे बढ़ता है (आईटीईआर में 13 टेस्ला तक पहुँचेगा), जो परीक्षण कमरे में डूबा हुआ है, हम प्लाज्मा में एक प्रेरित धारा उत्पन्न करते हैं जो प्लाज्मा में गोलाकार रूप से बंद हो जाती है। यह धारा खुद एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, जिसे पोलॉइडल कहा जाता है, जो कमरे को घेरने वाली कुंडलियों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के साथ मिलकर एक स्पाइरल आकृति बनाता है।
चूंकि आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के चारों ओर घूमने की प्रवृत्ति रखते हैं, वे इन रेखाओं का अनुसरण करेंगे। इससे प्लाज्मा को कमरे के केंद्र में रखने में सहायता मिलेगी। दूसरा समाधान, 1950 के दशक में अमेरिकी लाइमन स्पिट्जर द्वारा प्रस्तावित, एक स्टेलरेटर बनाना था। वेंडेलस्टाइन X-7 एक स्टेलरेटर है:
पीले रंग में मशीन का कमरा, नीले रंग में बहुत सारी कुंडलियाँ। इसके डिजाइन के दौरान जर्मन स्टेलरेटर के कमरे के आकार और उसकी कुंडलियों के डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए कंप्यूटर पर बहुत सारे गणना की गई थीं। इसके लिए विशाल मात्रा में काम और एक मिलियन घंटे काम की आवश्यकता हुई।
क्यों स्टेलरेटर को टोकामक के बजाय चुना गया? टोकामक (और आईटीईआर में) मुख्य बाधा अचानक विघटन के संभावना है। कमरे के अंदर "प्लाज्मा धारा" (आईटीईआर में 15 मिलियन एम्पीयर) को एक छोटे से सांप के रूप में कल्पना किया जा सकता है जो अपनी पूंछ को काट रहा है। सरल शब्दों में, विघटन इस धारा के घुमाव के तरीके के टूटने के समान है। फिर सांप अपनी पूंछ छोड़ देता है और दीवार पर जाकर चबाता है। आईटीईआर में इस "काटने" की धारा 11 मिलियन एम्पीयर के बराबर आंकी गई है।
कारण: एमएचडी अस्थिरता। और बदतर बात यह है कि चुंबकीय क्षेत्र के विकृत होने के साथ-साथ चारों ओर तीव्र ग्रेडिएंट भी होते हैं, जो आवेशित कणों को त्वरित करते हैं: मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों को। इन इलेक्ट्रॉनों की गति प्रकाश की गति के करीब पहुँच जाती है, और उन्हें बहुत अधिक ऊर्जा मिलती है। एक निश्चित गति के बाद वे आयनों के साथ लगभग अंतरक्रिया नहीं करते हैं। इन्हें फिर अलग इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। लेकिन "पहाड़ी प्रभाव" के कारण वे अन्य इलेक्ट्रॉनों को भी त्वरित करते हैं। आईटीईआर में यह एक बहुत बड़ा गुणक प्रभाव है।
एक स्टेलरेटर में ऐसी घटनाएँ नहीं होती हैं। इसका अर्थ यह नहीं है कि अन्य अस्थिरताएँ नहीं हो सकती हैं। केवल प्रयोग ही इस प्रश्न का उत्तर देगा। आधे शताब्दी से अधिक समय से प्लाज्मा यंत्रों ने बहुत सारी बुरी आशंकाएँ दी हैं, इसलिए धीरे-धीरे आगे बढ़ना अनिवार्य है।
जर्मन यंत्र में चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता