How close are we to powering the world with nuclear fusion? - George Zaidan

Translator: Diti Mistry Reviewer: Shivanshi Rohatgi

In the time it takes to snap your fingers,

आपको उंगलियों की चुटकी बजाने के समय में,

the Sun releases enough energy to power our entire civilization for 4,500 years.

सूर्य इतनी ऊर्जा छोड़ता है जो हमारी पूरी सभ्यता

को 4,500 वर्षों तक बिजली देने के लिए पर्याप्त है।

So naturally, scientists and engineers have been working to build

तो स्वाभाविक रूप से, वैज्ञानिक और इंजीनियर यहाँ पृथ्वी पर

a miniature star here on Earth... to plug into our power grid.

एक लघु तारा बना रहे हैं...

हमारे पावर ग्रिड में लगाने के लिए।

And the thing is, we already kind of have.

और बात यह है कि, हमारे पास यह पहले से ही है।

It just doesn’t look like a tiny star floating in a lab.

यह किसी प्रयोगशाला में तैरते हुए एक छोटे तारे की तरह नहीं दिखता है।

तारे लगभग समझ से बाहर के कणों से बने होते हैं,

The stars are made of an almost incomprehensible number of particles,

which gravity compresses into a super dense core.

जिन्हें गुरुत्वाकर्षण संकुचित करके एक अति घने कोर में बदल देता है।

This core is hot and dense enough to force atomic nuclei together,

यह कोर इतना गर्म और घना होता है कि परमाणु नाभिक एक साथ मिल जाते हैं,

forming larger, heavier nuclei in a process known as fusion.

जिससे फ्यूजन नामक प्रक्रिया में बड़े, भारी नाभिक बनते हैं।

The reverse process, where one atom splits into two, is called fission.

विपरीत प्रक्रिया जिसमें एक परमाणु दो भागों में विभाजित हो जाता है

इससे विखंडन कहा जाता है।

In both processes, the mass of the end products is slightly less

दोनों प्रक्रियाओं में, अंतिम उत्पादों का द्रव्यमान प्रारंभिक परमाणुओं

than the mass of the initial atoms.

के द्रव्यमान से थोड़ा कम होता है।

But that lost mass doesn’t disappear—

लेकिन वह खोया हुआ द्रव्यमान गायब नहीं होता है -

it’s converted to energy according to Einstein’s famous equation.

यह आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण के अनुसार ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

And since c² is such a massive number,

और चूंकि c² इतनी बड़ी संख्या है

both fission and fusion generate a lot of energy.

इसलिए विखंडन और संलयन दोनों ही बहुत अधिक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

Fusion in our Sun mostly produces helium nuclei.

हमारे सूर्य में संलयन से ज्यादातर हीलियम नाभिक उत्पन्न होता है।

In the most common pathway, two protons fuse to form a deuterium nucleus,

सबसे आम रास्ते में, दो प्रोटॉन फ्यूज होकर एक ड्यूटेरियम न्यूक्लियस बनाते हैं,

which then fuses with another proton to form a helium-3 nucleus,

जो फिर दूसरे प्रोटॉन के साथ मिलकर हीलियम-3 न्यूक्लियस बनाता है,

which then fuses with another helium-3 nucleus to form a helium-4 nucleus.

फिर दूसरे हीलियम-3 न्यूक्लियस के साथ मिलकर हीलियम-4 न्यूक्लियस बनाता है।

But there’s a catch— that first step is incredibly rare.

लेकिन एक समस्या यह है कि पहला कदम अविश्वसनीय रूप से दुर्लभ है।

Only 1 in 100 septillion collisions between protons

प्रोटॉन के बीच 100 में से केवल 1 सेप्टिलियन टकराव के

results in a deuterium nucleus.

होने पर न्यूक्लियस बनता है।

In the Sun this isn’t a problem because there are so many protons

सूर्य में यह कोई समस्या नहीं है क्योंकि इतने प्रोटॉन होते हैं

that even a reaction this rare happens all the time.

कि ऐसी दुर्लभ प्रतिक्रिया भी हर समय होती है.

But on Earth, researchers rely on a more easily reproducible reaction,

लेकिन पृथ्वी पर, शोधकर्ता अधिक आसानी से प्रजनन योग्य प्रतिक्रिया पर भरोसा करते हैं

where a deuterium nucleus fuses with a tritium nucleus

जहां एक ड्यूटेरियम न्यूक्लियस ट्रिटियम न्यूक्लियस के

to form a helium-4 nucleus and a neutron.

साथ मिलकर हीलियम-4 न्यूक्लियस और न्यूट्रॉन बनाता है.

We’ve actually been doing reactions like this one inside particle accelerators

हम असल दशक से पार्टिकल एक्सेलेरेटर के अंदर इस तरह की प्रतिक्रियाएं

since the 1930s.

1930 से कर रहे है

But these accelerators are not designed to harness the energy this reaction releases.

लेकिन इन त्वरक को इस प्रतिक्रिया से निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग करने के लिए

डिज़ाइन नहीं किया गया है।

इसके बजाय, इनका उपयोग विभिन्न वैज्ञानिक और सैन्य उद्देश्यों

Rather, they’re used to generate neutrons

for a variety of scientific and military purposes.

के लिए न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

Whereas if we want to use fusion to produce limitless energy,

जबकि अगर हम असीमित ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए फ़्यूज़न का उपयोग करना चाहते हैं,

तो हमें एक ऐसे उपकरण की आवश्यकता होगी, जो निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग कर सके,

we’d need a device that can harness the energy released,

channel enough of that energy back into the device to keep the reaction going,

प्रतिक्रिया को जारी रखने के लिए

उस ऊर्जा की पर्याप्त मात्रा को वापस डिवाइस में प्रवाहित कर सके,

and then send the rest out to our power grid.

और फिर बाकी को हमारे पावर ग्रिड में भेज सके।

And for that job, we need a nuclear fusion reactor.

और इस काम के लिए, हमें न्यूक्लियर फ़्यूज़न रिएक्टर की ज़रूरत है।

Like a particle accelerator, a reactor would generate helium nuclei and neutrons.

एक कण त्वरक की तरह, एक रिएक्टर हीलियम नाभिक और न्यूट्रॉन उत्पन्न करेगा।

But that reaction would happen in a superhot core

लेकिन यह प्रतिक्रिया एक सुपरहॉट कोर में होगी

and the resulting neutrons would shoot outward

और परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन बाहर की ओर

to heat up a layer of lithium metal.

निकलकर लिथियम धातु की एक परत को गर्म कर देंगे।

That heat would then boil water,

उस गर्मी के बाद पानी उबलने लगता था,

generating steam to run turbines and produce electricity.

जिससे टर्बाइन चलाने के लिए भाप बनती थी और बिजली का उत्पादन होता था।

Meanwhile, the helium nuclei would stay in the core

इस बीच, हीलियम नाभिक कोर में ही रहता था

and slam into other nuclei to keep the reaction going—

और अन्य नाभिकों से टकराता था, ताकि प्रतिक्रिया जारी रहे-

and the electricity flowing.

और बिजली प्रवाहित रहे।

This tech has many practical challenges,

इस तकनीक में कई व्यावहारिक चुनौतियां हैं,

including how to confine a swirling mass of million-degree matter.

जिसमें शामिल है कि मिलियन-डिग्री पदार्थ के एक चक्करदार द्रव्यमान को

कैसे सीमित किया जाए।

But the biggest hurdle is achieving what's called ignition.

लेकिन सबसे बड़ी बाधा वह हासिल करना है जिसे इग्निशन कहा जाता है।

An energy technology is only commercially viable

ऊर्जा प्रौद्योगिकी तभी व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होती है,

if it puts out more energy than it uses.

जब वह अपनी उपयोग की तुलना में अधिक ऊर्जा छोड़ती है

And a fusion reactor needs a lot of energy to get the core hot enough

और एक फ़्यूज़न रिएक्टर को बहुत अधिक ऊर्जा की जरुरत है ताकि कोर को फ़्यूज़न

for fusion to occur.

के लिए पर्याप्त गर्म किया जा सके।

So there’s a tipping point:

तो एक महत्वपूर्ण बिंदु है:

a moment when the fuel is hot enough to start the reaction

एक ऐसा क्षण जब ईंधन इतना गर्म होता है कि प्रतिक्रिया शुरू हो सके

and release more energy than is needed to reach and maintain that temperature.

और उस तापमान तक पहुँचने

और उसे बनाए रखने के लिए आवश्यकता से अधिक ऊर्जा निकल सके।

This is ignition.

यह प्रज्वलन है।

Stars reach ignition under the force of huge amounts of gravity,

तारे भारी मात्रा में गुरुत्वाकर्षण बल के तहत प्रज्वलन तक पहुँचते हैं,

but this approach is impossible on Earth

लेकिन पृथ्वी पर यह दृष्टिकोण असंभव है

since you’d need thousands of times the mass of, well, the entire Earth.

क्योंकि आपको, पूरी पृथ्वी के द्रव्यमान का हजारों गुना अधिक की आवश्यकता होगी।

So researchers typically rely on vast arrays of lasers,

इसलिए शोधकर्ता आमतौर पर लेज़रों की विशाल सरणियों,

or methods that combine magnets with high energy particles

या ऐसी विधियों पर भरोसा करते हैं, जो मैग्नेट को आपके माइक्रोवेव ओवन

or electromagnetic waves similar to those in your microwave oven.

के समान उच्च ऊर्जा कणों

या विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ जोड़ती हैं।

In 2022, scientists at the US National Ignition Facility

2022 में, यूएस नेशनल इग्निशन फैसिलिटी के वैज्ञानिकों ने पहली बार इग्निशन का

demonstrated ignition for the first time ever,

प्रदर्शन किया, जिसमें 192 लेज़रों

using 192 lasers to heat deuterium and tritium to 100 million degrees.

का उपयोग करके ड्यूटेरियम और ट्रिटियम को 100 मिलियन डिग्री तक गर्म किया गया।

While this was a huge step forward,

हालांकि यह एक बहुत बड़ा कदम था, लेकिन

we’re still a ways off from a self-sustaining, long-running reactor

हम अभी भी एक आत्मनिर्भर, लंबे समय तक चलने वाले रिएक्टर से दूर हैं,

that produces more energy than it uses.

जो जितना उपयोग करता है उससे कहीं अधिक ऊर्जा का उत्पादन करता है।

But once operational, these relatively small reactors could power a city

चालू होने के बाद, ये अपेक्षाकृत छोटे रिएक्टर ईंधन के सिर्फ दो पिकअप ट्रकों से

of a million people for a year with just two pickup trucks of fuel.

एक साल के लिए दस लाख लोगों के शहर को बिजली दे सकते थे।

Today, you’d have to burn roughly 3 million tons of coal

आज, आपको इतनी ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए लगभग 3 मिलियन टन कोयले

to produce that much energy.

को जलाना होगा।

That is the promise of fusion:

फ्यूजन का यही वादा है:

limitless, on-demand energy with almost no emissions.

असीमित, ऑन-डिमांड ऊर्जा जिसमें लगभग कोई उत्सर्जन नहीं है।

True star power, right here on Earth.

यथार्थ स्टार पॉवर, यहीं पृथ्वी पर।