ज्ञानमित्र | ज्ञानविज्ञान | फाल्गुन १७, २०७५
हिमांचल प्रदेशको कुल्लु—मनाली जिल्लाको व्यास नदी पारी एउटा दुर्गम मनोरम गाउँ शारटीमा बिताएका चार महीनाको स्मरण ताजा बन्ने कारण छ ।
आज लेख्न गइरहेको विषयवस्तुसंग यस स्मरणको कुनै साइनो नभए पनि एउटा कुरा बिर्सनु हुन्न,‘सबै सम्बन्ध र साइनो हुन त मानसिक नै’ ! विश्वास गरे जीवनका सबै संयोग, ‘सम्बन्ध र अपनत्वका सूत्रधार’ र अविश्वास गरे (यो पनि विश्वास नै हो) परिपक्व भएका सम्बन्ध एवं आत्मीय अपनत्व पनि टिक्न सक्दैन ।
यो आलेख भविष्यको ऊर्जा श्रोत विषयक हो । भर्खरै पत्रपत्रिकामा तपाईहरुले पढ्नु भयो होला, चीन कृतिम सूर्य बनाउन अग्रसर भएको छ । यस आलेखको प्रारम्भ आफ्नो शारटी प्रवासको एउटा घटनाबाट गर्ने रुचि जागृत भयो । 
जर्मन महिला मित्र हालिनाले किचेनको निरीक्षण उपरान्त मसंँग सोधिन, हामीसंग पकाउने सामाग्री त छ तर पकाउने कसरी ? किचेनमा पकाउने कुनै उपकरण र ‘इनर्जी’ छैन ।
आश्रम प्रवन्धक स्वामी सुर्येन्दु पुरीले मलाई आश्रममा ग्यास चुल्हो, सिलिण्डर, स्टोभ, केरोसिन आयल सबैको प्रचुर स्टक भएको अग्रिम जानकारी दिनु भएको थियो ।
किचेनमा गएर मैले मित्रलाई ग्यास चुल्हो बालेर देखाएँ र स्टोभ पनि बालेर देखाँए । उनले अचम्म मान्दै भनिन् , ‘आई ह्याभ नेभर सिन इट बिफोर’ ।
नाभिकीय विखण्डनबाट प्राप्त इनर्जी एक किसिमले विष सरह नै हो । कारण यो प्रक्रिया ‘रेडियो एक्टिभ’ तत्वबाट मात्र संचालित हुन सक्छ । विज्ञानले यसको विकल्प खोज्ने क्रममा पुनः सूर्यलाई नै हेर्यो । सूर्यमा कुन प्रक्रियाले त्यत्रो इनर्जी उत्पादन हुन्छ । विज्ञानले त्यो थाहा पाएपछि त्यै प्रक्रियाबाट पृथ्वीमा इनर्जी उत्पादन गर्ने तिर आफ्नो ध्यान केन्द्रित गर्यो ।
के तपाईलाई लाग्छ मेरो मित्र झुटो बोलिरहेकी थिइन वा नाटक गरी रहेकी थिइन !? होइन, उनी जन्मिँदा उनको घर—परिवार—समाजबाट यी ‘कुकिंग सिस्टम’ विस्थापित भइसकेका थिए । प्रयोग गर्नु त टाढा
उनले आफ्नो जीवनमा यी ‘कुकिंग सिस्टम’ देखेकी पनि थिइनन् ।
ऊर्जा (इनर्जी)
यो तथ्य स्पष्ट प्रमाणित भइसकेको छ, सबै कुरा चाहे त्यो टाढाको सूर्य होस, तपाई हुनुहोस वा तपाईको चारैतिरका जुनसुकै वस्तु हुन ती सबै ‘इनर्जी’ले बनेका हुन । विज्ञानका प्रयोगशालामा द्रव्यमानबाट -MASS_ इनर्जी र इनर्जीबाट द्रव्यमान भएका वस्तु बन्न सक्छन भन्ने तथ्य प्रमाणित भइसकेको छ । ब्रम्हाण्डको विज्ञानसम्मत दार्शनिक व्याख्या गर्ने हो भने, ‘सारा विश्व ब्रम्हाण्ड नै इनर्जीले ग्रहण गर्ने अपरिमित स्वरुप र संरचनाले प्रकट हुने एवं पुनः ती निर्मित संरचना इनर्जीमा रुपान्तरण हुने खेल हो’ भन्न सकिन्छ । र यस सारा खेलमा ‘इनर्जी’ एक रत्ति पनि थपघट हुँदैन ।
मनुष्य स्वयं पनि इनर्जीकै रुप भए पनि उसलाई आफ्ना खेल संचालनका निमित्त थप इनर्जीको आवश्यक्ता प¥यो । मनुष्य जति जति उन्नत र प्रविधि सम्पन्न बन्दै गयो उसको इनर्जीको आवश्यक्ता त्यत्तिकै मात्रामा बढ्दै गयो । यस बढ्दो मागलाई पूरा गर्न उसले इनर्जी प्राप्तिका अनेकौं उपाय खोज्यो । कुनै जमानामा उसको आवश्यक्ता दाउरा बालेर पनि पूरा भयो, स्टीम इन्जिनले पनि धान्यो, कोइला लगायत खनिज तेलले पनि मनग्य सहयोग गरे । हाइड्रो इलेक्ट्रिकको पनि भरपूर उपयोग भयो । ठूल्ठूला बाँध बनाएर एकै ठाउँबाट हजारौं मेगावाट विद्युत् उत्पादन गर्ने प्रविधि विकसित भए । ‘विंड इनर्जी’ ‘सोलार इनर्जी’ को प्रयोग पनि मानिसले गरेकै छन ।
विज्ञानले यति सबैले नपुगेर परमाणु विखण्डन -NEUCLEAR FISSION_ बाट पनि इनर्जीको अभाव पूरा गर्ने दिशामा सफलता पायो । १९५० को दशकमा प्रारम्भ भएको ‘न्युक्लियर फिजन’ बाट विश्वमा उपयोग हुने कुल इनर्जीको झण्डै ११ प्रतिशत उत्पादन हाल भइरहेको ‘वल्र्ड न्युक्लियर एशोशियसन’ ले जनाएको छ । एशोशिएसनका अनुसार ३० देशमा रहेका झण्डै ४५० ‘न्युक्लियर रियक्टर’ यस प्रविधिबाट इनर्जी उत्पादन गरिरहेका छन । निकट भविष्यमै निर्माणाधीन थप ६० वटा ‘रियक्टर’ संचालनमा आउन गइरहेका छन । र विभिन्न देशले १५० भन्दा बढी ‘रियक्टर’ बनाउने योजना बनाई सकेका छन । यी सबै संचालनमा आएपछि वर्तमान विश्वको ‘इनर्जी डिमाण्ड’ को झण्डै आधा उत्पादन यस प्रविधिले थेग्नेछ । 
परमाणु सलयन रिएक्टरकाे भित्री संरचना
तर विश्वभरी इनर्जीको माग क्षण क्षणमा बढिरहेको छ । सन २०१७ मा विश्वभरी लगभग २५५७० टेरावाट प्रतिघण्टा विद्युत उत्पादन भएको थियो । झट्ट सुन्दा तपाईलाई यो बढी लागे पनि तपाईले सुनेकै कुरा हो नेपाल र हाम्रो छिमेकी देश भारतमा अझै पनि विद्युतको हाहाकार छ । विद्युत् उत्पादन २०१७ को तुलनामा दोब्बर बनाए पनि ‘डिमाण्ड’ पूरा हुने छेउछाउ पनि पुग्न सकिंदैन । एक नजर हेरौं विश्वमा विद्युत् उत्पादन कसरी भइरहेको छ ।
कोइलाबाट — ३९.३ प्रतिशत , ग्यासबाट — २२.९ प्रतिशत, तेलबाट — ४.१ प्रतिशत, हाइड्रोबाट — १६ प्रतिशत, न्युक्लियरबाट — १०.६ प्रतिशत, सौर्य र पवनबाट — ४.९ प्रतिशत, जिओथर्मल र अन्यबाट — २.२ प्रतिशत
यसमध्ये कोइला, ग्यास र तेलबाट बन्ने विद्युतको मानवताले ठूलो मूल्य चुकाउनु परिरहेको छ । र विस्तारै पृथ्वीमा यिन्को उपलब्धता पनि घट्दै गइरहेको छ । हाल भइरहेको विद्युत् उत्पादनमा दुई तिहाई विद्युत् यिनै श्रोतबाट प्राप्त भइरहेको प्रमाणित छ । विज्ञानले यिन्को विकल्प नखोजी उपाय छैन ।
सौर्य र हावाबाट प्राप्त हुने विद्युतमा अहिले नै भर पर्ने तकनीक विकसित भएको छैन । तर सुदूर भविष्यको विकल्प सौर्य उर्जा नै हुन्छ भन्नुमा अत्युक्ति हुन्न ।
‘हाइड्रो इलेक्ट्रिसिटी’का पनि आफ्ना सीमाना छन । विश्वको बढ्दो विद्युत् ‘डिमाण्ड’ यसबाट पूर्ति गर्न सकिंदैन । विज्ञानसंग विद्युतको मागअनुसार उच्च उत्पादन गर्ने विकल्प दुइटा मात्र छन— परमाणु विखंडन -NUCLEAR FISSION_ र परमाणु संलयन -NUCLEAR FUSSION_
परमाणु विखण्डन:
माथि कतै भनिएको छ, आज विश्वको झण्डै ११ प्रतिशत विद्युत् उत्पादन यसै प्रक्रियाले भइरहेको छ । विखण्डनको अर्थ टुट्नु हो । विज्ञानमा रुचि भए यो अप्ठेरो विषय नै होइन र तपाईको रुचि यदि विज्ञानमा छ भने अन्य विषयले आकर्षण गर्दैन ।
विखण्डनलाई यसरी बुझ्नुस जब कुनै भारी वस्तु टुट्छ, टुटेका दुइटा भाग जोड्दा तपाईले त्यो द्रव्यमान पाउनु हुन्न जुन द्रव्यमान वस्तु सिंगो हुँदा थियो । कम्ती हुन गएको द्रव्यमान कहाँ गयो ? हजुर यो इनर्जीमा परिणत भयो । नाभिकीय विखण्डनबाट ऊर्जा उत्पादनको सारा ‘फण्डा’ यति नै हो ।
माथि उदाहरण वस्तुको दिइएकोमा ‘नाभिकीय विखण्डन’ प्रक्रिया परमाणु स्तरमा हुने गर्छ ।
चलनचल्तीमा रहेका ‘न्युक्लियर रियक्टर’ मा यूरेनियम तथा प्लुटोनियम जस्ता भारी ‘रेडियोएक्टिभ’ धातु प्रयोग गरेर ऊर्जा उत्पादन गरिन्छ ।
९२ U २३५ + १ न्युट्रन प्रहार → ५६Ba१३९ ± ३६Kr९५± ३ न्युट्रान + २०० MEV (मेगाइलेक्ट्रोन भोल्ट)
युरेनियम परमाणुको एउटा ‘न्युक्लियस’ टुटेर बेरियम र क्रिप्टान बनाउँछन । यसका साथै ३ वटा न्युट्रन र २ सय ‘मेगा इलेक्ट्रोन भोल्ट इनर्जी’ प्राप्त हुन्छ ।
प्राप्त भएका ३ वटा न्युट्रनले अभिक्रियामा पुनः भाग लिएर प्राप्तिलाई ३ गुना बढाई दिन्छन । भन्नुको अर्थ अब ९ वटा न्युट्रन र ६०० मेगाइलेक्ट्रोन भोल्ट इनर्जी प्राप्त हुन्छ । ९न्युट्रन बाट २७, २७ बाट ८१, ८१ बाट २४३ न्युट्रन प्रक्रिया निरन्तर चलिरहन्छ । परमाणु बमको सिद्धान्त पनि यही नै हो । नागासाकीमा खसालिएको बममा जम्मा १ किलो युरेनियम प्रयोग भएको थियो ।
तर यस प्रक्रियामा बाँकी रहेको ‘वेस्ट मेनेजमेण्ट’ गर्ने उपाय छैन । र संसारमा युरेनियमको पनि ‘स्टक’ सीमित नै छ । थोरियम Thorium_ जुन सबैभन्दा बढी भारतसंग उपलब्ध छ । त्यसलाई विखण्डन गराएर इनर्जी प्राप्त गर्नु अझै झण्झटिलो छ । भारतको नरेन्द्र मोदी सरकारले थोरियम आधारित संयन्त्र स्थापना गर्ने प्रयास गरी रहेको छ ।
परमाणु विखण्डनबाट प्राप्त हुने इनर्जी निश्चय नै अत्यन्त जोखिमयुक्त छ । तर बढ्दो इनर्जीको मागलाई पूरा गर्न सबै देशले चाहेर नचाहेर भएपनि यसको प्रयोग गरी राखेका छन ।
परमाणु सलयन रिएक्टरकाे भित्री संरचना
जोखिमको विकल्प के ? :
तपाई विश्वास गर्नुस वा नगर्नुस यो ध्रुवसत्य हो, मानिसले ऊर्जाको श्रोतको रुपमा जानेको पहिलो श्रोत सूर्य नै हो, आगो बाल्नुभन्दा धेरै नै पहिला । सूर्य त्यो बेला पनि मानव आकर्षणको केन्द्रविन्दु थियो, आज पनि छ र भोलि पनि रहने छ ।
नाभिकीय विखण्डनबाट प्राप्त इनर्जी एक किसिमले विष सरह नै हो । कारण यो प्रक्रिया ‘रेडियो एक्टिभ’ तत्वबाट मात्र संचालित हुन सक्छ । विज्ञानले यसको विकल्प खोज्ने क्रममा पुनः सूर्यलाई नै हेर्यो । सूर्यमा कुन प्रक्रियाले त्यत्रो इनर्जी उत्पादन हुन्छ । विज्ञानले त्यो थाहा पाएपछि त्यै प्रक्रियाबाट पृथ्वीमा इनर्जी उत्पादन गर्ने तिर आफ्नो ध्यान केन्द्रित गर्यो ।
जसरी नाभिकीय विखण्डनमा एउटा भारी ‘न्युक्लियस’ टुटेर इनर्जी प्राप्त हुन्छ । सूर्यमा यसको उल्टो हुन्छ । हाइड्रोजनका दुइटा ‘आइसोटोप’ जुटेर हीलियम निर्माण गर्छन र अथाह इनर्जी उत्पादन हुन्छ । जुन अर्बौं वर्षदेखि हामीलाई प्राप्त भइरहेको छ । सूर्यमा विखण्डन होइन संलयन हुन्छ ।
नाभिकीय संलयन -NUCLEAR FUSION_M
सूर्य हाइड्रोजन ग्यासले भरी भराउ छ । सूर्यमा हाइड्रोजनका दुइटा ‘आइसोटोप’ जोडिएर हीलियम भन्ने तत्वको निर्माण हुन्छ । र यस प्रक्रियामा अत्यधिक इनर्जी निष्कासित हुन्छ ।
१H२ ±१H२ → २He४ ± १ न्युट्रन + १७.६ MEV इनर्जी
नाभिकीय संलयन भनेको दुइटा हल्का तत्व मिलेर एउटा भारी तत्वको निर्माण हुनु हो । माथि सूत्रमा हाइड्रोजनका दुइटा ‘आइसोटोप’ १H२ (ड्युटेरियम) र १H३ (ट्राइटियम) मिलेर २He$ (हीलियम) बनाउँछन र ‘रिलीज’ हुन्छ एउटा न्युट्रन र १७.६ मेगा इलेक्ट्रिक भोल्ट इनर्जी । उत्सर्जित भएको न्युट्रन पुनः अभिक्रियामा भाग लिन्छ । र यो प्रक्रिया सतत चली रहन्छ । हाइड्रोजन बम नाभिकीय संलयनबाट नै बनाइन्छ । स्मरण रहोस परमाणु बमको तुलनामा हाइड्रोजन बम एक हजार गुना शक्तिशाली हुन्छ ।
पृथ्वीमा पनि हाइड्रोजनको वृहत उपलब्धता छ । सूर्यमा भइरहेको संलयन प्रक्रिया पृथ्वीमा गर्ने हो भने बढ्दो उर्जाको मागलाई यथाशक्य पूर्ति गर्न सकिन्छ ।
केही दिन पहिला मीडियामा यस्तो समाचार आएको थियो, ‘चीनले कृतिम सूर्य बनाउने’ । मेरा विज्ञानप्रेमी पाठकलाई जानकारी दिउँ चीनको सूर्य बनाउने दावी भनेको ‘न्युक्लियर फ्युजन रिएक्टर’ निर्माण गर्नु हो।
पृथ्वीमा नाभिकीय संलयन (माने जोड्नु), नाभिकीय विखण्डन (माने तोड्नु) भन्दा धेरै जटिल र महँगो प्रक्रिया हो । हामी मानिसलाई पनि त जोड्नु भन्दा तोड्नु नै सजिलो लाग्छ हाम्रा जुनसुकै दैनिक गतिविधिमा ।
पृथ्वीमा स्थापित हुने नाभिकीय संलयन रिएक्टरमा सूर्यमा हुने प्रक्रिया नै अवलम्वन गरिन्छ । संलयन पदार्थको चौथो अवस्था ‘प्लाज्मा’ स्तरमा घटित हुन्छ । पदार्थको त्यो अवस्था जहाँ अत्यन्त तापका कारण इलेक्ट्रन मुक्त हुन पुगुन र प्रोटन संयुक्त भएर अर्को तत्वको निर्माण गरुन । र प्रोटनको द्रव्यमान इनर्जीमा रुपान्तरित होस । हजुर यी सबै परिकल्पना आइन्सटाइनकै सानो सूत्र E = MC२ बाट साकार हुन आएका हुन ।
३५ देशको संयुक्त लगानी (अमेरीका, रुस, चीन, भारत, यूरोपियन यूनियन, जापान, कोरिया, फ्रान्स) मा स्थापित ‘इन्टरनेशनल थर्मो न्युक्लियर, एक्सपेरिमेण्ट रिएक्टर प्रोजेक्ट’ -ITER_ यस प्रक्रियाबाट इनर्जी उत्पादन सफल बनाउन दशकौं देखी प्रयासरत छ । एक पटक यो प्रक्रिया सफल भएपछि पृग्वीमा जताततै सानासाना सूर्य बनाइनेछन । यसबाट प्राप्त हुने इनर्जी को अन्दाजी यसरी गर्नुस, तपाईले एक पौंड हाइड्रोजनबाट त्यति इनर्जी प्राप्त गर्नुहुन्छ जति इनर्जी प्राप्त गर्न ५ हजार बैरेल तेल अथवा ३५ लाख पौंड कोइला प्रयोग गर्नु पर्छ ।
आलेखको प्रारम्भमा जर्मन मित्र हालिनाको उल्लेख तपाईलाई अब न्याय संगत लाग्छ होला । किनकि आउँदो ५० वर्षमा हामी अहिले इनर्जी प्राप्तिका जुन रुप हेरीरहेका छौं ती सबै विस्थापित हुनेछन । सन २०७५ मा जन्मिने बालकले पेट्रोल, डिजेलबाट गाडी कुदेको देख्न पाउने छैन । कोइला र ग्यासको प्रयोग पनि देख्न पाउने छैन । हाइड्रो इलेक्ट्रिक नै विस्थपित हुन सक्छ ।