যুক্তরাজ্য ও জাপানের শীর্ষস্থানীয় পারমাণবিক ফিউশন প্রযুক্তি বিকাশকারী টোকামাক এনার্জি জাপানের জ্বালানি উদ্ভাবন কৌশলের অংশ হয়ে উঠেছে।
জাপানের সরকারি সংস্থা, কর্পোরেশন এবং একাডেমিক ও বৈজ্ঞানিক প্রতিষ্ঠানের সাথে বেশ কয়েক বছর ধরে সম্পর্ক গড়ে তোলার পর, টোকামাক এনার্জি ফেব্রুয়ারিতে টোকিওতে একটি সহায়ক সংস্থা প্রতিষ্ঠা করে এবং এপ্রিলে টোকিও মেট্রোপলিটন সরকার থেকে “সবুজ রূপান্তর” পুরষ্কার জিতে নেয়।
টোকামাক এনার্জি ২০০৯ সালে যুক্তরাজ্য এর পারমাণবিক শক্তি কর্তৃপক্ষের একটি স্পিন-অফ হিসাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। যুক্তরাজ্য এর প্রায় দশটি ফিউশন প্রযুক্তি বিকাশকারীর মধ্যে, এটি বাণিজ্যিকীকরণের সবচেয়ে কাছের হিসাবে বিবেচিত হয়, যদিও এটি কমপক্ষে এক দশক দূরে বলে মনে হয়।
টোকামাক এনার্জিকে যুক্তরাজ্য সরকারের STEP (শক্তি উৎপাদনের জন্য স্ফেরিক্যাল টোকামাক) উদ্যোগে ইঞ্জিনিয়ারিং অংশীদারের ভূমিকার জন্য সংক্ষিপ্ত তালিকাভুক্ত করা হয়েছে, যার লক্ষ্য নটিংহ্যামশায়ারে একটি ফিউশন শক্তি পাইলট প্ল্যান্ট তৈরি করা।
২০১৯ সালে, টোকামাক এনার্জি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে একটি সহায়ক সংস্থা প্রতিষ্ঠা করে। মার্কিন জ্বালানি বিভাগের মাইলস্টোন ভিত্তিক ফিউশন ডেভেলপমেন্ট প্রোগ্রামের অংশ হিসেবে, এটি ২০৩০-এর দশকে নেট শক্তি উৎপাদন প্রদর্শনের লক্ষ্যে একটি গোলাকার টোকামাক-ভিত্তিক ফিউশন পাইলট প্ল্যান্ট ডিজাইন করছে।
টোকামাক এনার্জি জেনারেল অ্যাটমিক্স, প্রিন্সটন প্লাজমা ফিজিক্স ল্যাবরেটরি, লস আলামোস, ওক রিজ এবং স্যান্ডিয়া জাতীয় পরীক্ষাগার এবং ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথেও কাজ করে।
টোকামাক এনার্জির সবচেয়ে বিশিষ্ট জাপানি অংশীদাররা হলেন তার এবং তারের প্রস্তুতকারক ফুরুকাওয়া ইলেকট্রিক, উপাদান প্রযোজক এবং সিস্টেম ইন্টিগ্রেটর কিয়োটো ফিউশনিয়ারিং, ট্রেডিং কোম্পানি সুমিতোমো কর্পোরেশন এবং টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়।
টোকামাক এনার্জি জাপানের FAST (ফিউশন বাই অ্যাডভান্সড সুপারকন্ডাক্টিং টোকামাক) ফিউশন পাওয়ার ডেভেলপমেন্ট প্রকল্পেরও অংশ, যা জাপান, যুক্তরাজ্য, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং কানাডার শিল্প ও একাডেমিক বিশেষজ্ঞদের একত্রিত করে।
টোকামাক এনার্জি দুটি প্রযুক্তিতে বিশেষজ্ঞ: কমপ্যাক্ট গোলাকার টোকামাক ফিউশন রিঅ্যাক্টর এবং উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টিং (HTS) চুম্বক যা এটিকে কার্যকর করে তোলে।
টোকামাক হলো এমন একটি যন্ত্র যা চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে একটি ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম প্লাজমাকে আবদ্ধ করে এবং তাদের একসাথে জোর করে সংযুক্ত করে। ১৯৮০-এর দশকে, টোকামাক এনার্জির প্রতিষ্ঠাতাদের একজন, যুক্তরাজ্যের পদার্থবিদ অ্যালান সাইকস প্রমাণ করেছিলেন একটি কম্প্যাক্ট গোলাকার নকশা পুরানো ডোনাট-আকৃতির নকশার চেয়ে বেশি দক্ষ, স্থিতিশীল এবং সাশ্রয়ী। গোলাকার নকশা এখন বিশ্বব্যাপী মান। সাইকস ছিলেন ST40 গোলাকার টোকামাকের প্রধান ডিজাইনার।
টোকামাক একটি রাশিয়ান শব্দ, যা “চৌম্বকীয় কয়েল সহ টোরয়েডাল চেম্বার” বাক্যাংশ থেকে উদ্ভূত একটি সংক্ষিপ্ত রূপ। এই ধারণাটি রাশিয়ান (সোভিয়েত) পদার্থবিদ ওলেগ ল্যাভরেন্টিয়েভ, আন্দ্রেই শাখারভ এবং ইগর ট্যাম ১৯৫০ এবং ১৯৫১ সালে তৈরি করেছিলেন।
এরপর থেকে টোকামাক প্রযুক্তি বিশ্বজুড়ে ছড়িয়ে পড়েছে, যুক্তরাজ্য, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং জাপান ফিউশন শক্তির বাণিজ্যিকীকরণের জন্য চীন, ইইউ, রাশিয়া, ভারত এবং দক্ষিণ কোরিয়ার সাথে প্রতিযোগিতা করছে।
২০২৩ সালের জানুয়ারিতে, টোকামাক এনার্জি ফুরুকাওয়া ইলেকট্রিক এবং তার মার্কিন সহযোগী প্রতিষ্ঠান সুপারপাওয়ারের সাথে একটি চুক্তি স্বাক্ষর করে, যার অধীনে জাপানিরা টোকামাকের ফিউশন পাইলট প্ল্যান্টে চুম্বকের জন্য কয়েকশ কিলোমিটার এইচটিএস টেপ সরবরাহ করবে।
“এইচটিএস চুম্বক,” তিনটি কোম্পানি জানিয়েছে, “গোলাকার টোকামাক ডিভাইসের কম খরচে, বাণিজ্যিক পরিচালনা এবং বিশ্বব্যাপী স্থাপনার জন্য একটি অপরিহার্য সহায়ক। জ্বালানিকে সীমাবদ্ধ রাখার জন্য এগুলি অপরিহার্য, যা ১০০ মিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রায় পৌঁছায়। টোকামাক এনার্জি এবং ফুরুকাওয়া ইলেকট্রিক গ্রুপ যথাক্রমে এইচটিএস চুম্বক নকশা এবং সুপারকন্ডাক্টিং তারের উন্নয়নের ক্ষেত্রে শীর্ষস্থানীয়।”
২০২৪ সালের নভেম্বরে, ফুরুকাওয়া ঘোষণা করেছিল যে তারা টোকামাক এনার্জিতে প্রায় ১০ মিলিয়ন পাউন্ড (১৩.৫ মিলিয়ন মার্কিন ডলার) বিনিয়োগ করেছে, যা জাপানে তাদের প্রথম কৌশলগত বিনিয়োগকারী হয়ে উঠেছে।
এটি লন্ডন-ভিত্তিক একটি সংস্থা ইস্ট এক্স ভেঞ্চার্সের নেতৃত্বে ১০০ মিলিয়ন পাউন্ড সিরিজ সি তহবিল রাউন্ডের অংশ ছিল, যা “উচ্চ-বৃদ্ধি, বিশ্ব-স্কেল সম্ভাবনা সহ প্রাথমিক পর্যায়ের, বিজ্ঞান-নেতৃত্বাধীন সংস্থাগুলিতে বিনিয়োগ করে” এবং লন্ডন-ভিত্তিক নেদারল্যান্ডসের মালিকানাধীন তহবিল লিঙ্গোটো ইনভেস্টমেন্ট ম্যানেজমেন্টের যৌথ নেতৃত্বে ছিল।
এই তহবিল তার এইচটিএস চৌম্বক ব্যবসার সম্প্রসারণ এবং কোম্পানির ফিউশন পাইলট প্ল্যান্টের চলমান কাজকে সমর্থন করবে। টোকামাক এনার্জি অন্যান্য বেসরকারি বিনিয়োগকারীদের পাশাপাশি যুক্তরাজ্য ও মার্কিন সরকারের কাছ থেকেও মূলধন সংগ্রহ করেছে।
কিয়োটো ফিউশনিয়ারিং জাপান ও বিদেশে টোকামাক এনার্জি এবং অন্যান্য বেসরকারি ও সরকারি খাতের ক্লায়েন্টদের কাছে জাইরোট্রন সরবরাহ করে। ২০১৯ সালের অক্টোবরে কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয় থেকে বেরিয়ে আসা এটি ছিল জাপানের প্রথম ফিউশন এনার্জি স্টার্টআপ।
“জাইরোট্রন,” কোম্পানিটি ব্যাখ্যা করে, “একটি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন গরম করার যন্ত্র যা মূলত প্লাজমা ইগনিশন, ইলেকট্রন গরম করার এবং প্লাজমা অস্থিরতা দমনের জন্য ব্যবহৃত হয়। জাতীয় প্রতিষ্ঠান, একাডেমিয়া এবং নির্মাতাদের দ্বারা সংগৃহীত প্রযুক্তিগুলিকে একত্রিত করে কিয়োটো ফিউশনিয়ারিং জাইরোট্রনকে বাণিজ্যিকীকরণ করেছে, যার মধ্যে রয়েছে ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট ফর কোয়ান্টাম সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (QST) এবং সুকুবা বিশ্ববিদ্যালয়।”
সুমিতোমো কর্পোরেশনের টোকামাক এনার্জির সাথে একটি সহযোগিতা চুক্তি রয়েছে যার লক্ষ্য একটি ফিউশন এনার্জি সাপ্লাই চেইন স্থাপন এবং বাণিজ্যিক ফিউশন পাওয়ার প্ল্যান্ট বাস্তবায়ন করা। এটি অন্যান্য শিল্প খাতে টোকামাক এনার্জির প্রযুক্তির সম্ভাব্য প্রয়োগগুলিও তদন্ত করছে।
টোকামাক এনার্জির প্লাজমা ফিজিক্সের সিনিয়র টেকনিক্যাল অ্যাডভাইজার, ইউইচি তাকাসে, টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা এবং জটিলতা বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের প্রাক্তন অধ্যাপক।
মে মাসে, টোকামাক এনার্জির সিইও ওয়ারউইক ম্যাথিউস এবং স্ট্র্যাটেজিক পার্টনারশিপের পরিচালক রস মরগান সরকারি কর্মকর্তা, শিল্প কোম্পানি এবং বিনিয়োগকারীদের সাথে দেখা করতে জাপান সফর করেন।
টোকিওতে তাদের অফিসে এক সাক্ষাৎকারে, তারা বলেন জাপানিদের সাথে আস্থার স্তর অনেক বেশি এবং সম্পর্ক গড়ে তোলার জন্য যে সময় এবং প্রচেষ্টা ব্যয় করা হয় তা তাদের ফিউশন শক্তির বাণিজ্যিকীকরণের জন্য প্রয়োজনীয় দীর্ঘমেয়াদী সহযোগিতা নেভিগেট করতে সক্ষম করবে।
রোলস রয়েসে ২৪ বছরের ক্যারিয়ারের পর ম্যাথিউস ২০২৩ সালের জানুয়ারিতে টোকামাক এনার্জিতে যোগদান করেন। জাপানে কোম্পানির সহায়ক সংস্থা প্রতিষ্ঠার প্রচেষ্টার নেতৃত্বদানকারী মরগান ১৯৯৬ সালে যুক্তরাজ্যের জাতীয় ফিউশন পরীক্ষাগার কুলহাম সেন্টার ফর ফিউশন এনার্জিতে তার কর্মজীবন শুরু করেন।
এই বছরের ২০শে মে, নিক্কেই ব্যবসায়িক সংবাদপত্র জানিয়েছে জাপান সরকার তাদের ফিউশন এনার্জি ইনোভেশন স্ট্র্যাটেজি সংশোধন করার পরিকল্পনা করছে যাতে ২০৩০-এর দশকে বিশ্বের প্রথম ফিউশন এনার্জি পাইলট প্ল্যান্ট পরীক্ষা করার জন্য একটি রোডম্যাপ অন্তর্ভুক্ত করা যায়।
২০২৩ সালের জুনে তৎকালীন প্রধানমন্ত্রী ফুমিও কিশিদার মন্ত্রিসভা কর্তৃক অনুমোদিত এই কৌশলটিতে ফিউশন এনার্জিকে “পরবর্তী প্রজন্মের শক্তির উৎস হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে যা একই সাথে শক্তি সমস্যা এবং বিশ্বব্যাপী পরিবেশগত সমস্যা উভয়ই সমাধান করতে পারে”, একই সাথে জাপানের শক্তি নিরাপত্তা নিশ্চিত করা হয়েছে।
এটি উল্লেখ করে যে, ফিউশন এনার্জির নিম্নলিখিত সুবিধা রয়েছে:
- কার্বন নিরপেক্ষতা (কোনও কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত হয় না),
- প্রচুর জ্বালানি [সমুদ্রের জলে পাওয়া হাইড্রোজেন আইসোটোপ ডিউটেরিয়াম এবং লিথিয়াম থেকে উৎপাদিত ট্রিটিয়াম],
- সহজাতভাবে নিরাপদ (জ্বালানি বা বিদ্যুৎ সরবরাহ বন্ধ হয়ে গেলে পারমাণবিক বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়), এবং
- পরিবেশ সংরক্ষণ (বিদ্যমান প্রযুক্তি দিয়ে প্রক্রিয়াজাতকরণ করা যেতে পারে এমন তেজস্ক্রিয় বর্জ্যের নিম্ন স্তর)।
যে দেশের জীবাশ্ম জ্বালানির উল্লেখযোগ্য মজুদ নেই, তাদের জন্য ফিউশন প্রযুক্তি বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ, “যেহেতু জ্বালানি আধিপত্য জ্বালানি সম্পদের অধিকারী দেশগুলি থেকে প্রযুক্তির অধিকারী দেশগুলিতে স্থানান্তরিত হবে, তাই জ্বালানি নিরাপত্তা নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠবে।”
এই বিষয়টি মাথায় রেখে, তৎকালীন বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি নীতি প্রতিমন্ত্রী সানাই তাকাইচি “ফিউশন শক্তির শিল্পায়ন” করে ব্যবসায়িক সুযোগ তৈরির প্রয়োজনীয়তার উপর জোর দিয়েছিলেন। টোকামাক এবং এর জাপানি অংশীদাররা ঠিক এটাই করছে।
টোকামাক এনার্জির এইচটিএস ম্যাগনেটিক্স ব্যবসাটি টিই ম্যাগনেটিক্স নামে কোম্পানির মধ্যে একটি পৃথক বিভাগ হিসাবে সংগঠিত, যার লক্ষ্য কেবল ফিউশন শক্তির জন্যই নয়, ডেটা সেন্টারের মধ্যে দক্ষ বিদ্যুৎ সঞ্চালন, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি, ভূমিতে, জলে, বায়ুতে এবং মহাকাশে, চিকিৎসা এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণার জন্য এইচটিএস প্রযুক্তির শীর্ষস্থানীয় সরবরাহকারী হওয়া।
ধারণাটি হল এমন একটি বাণিজ্যিক ব্যবসা গড়ে তোলা যা ফিউশন এনার্জি এখনও বিকাশের অধীনে থাকাকালীন নিজস্ব উপায়ে অর্থ প্রদান করে। টোকামাক এনার্জি “দশ বছরেরও বেশি সময় ব্যয় করেছে এবং ৫০ মিলিয়ন ডলারেরও বেশি অতি-উচ্চ ফিল্ড এইচটিএস প্রযুক্তি বিকাশ করেছে যা শক্তিশালী, নিভানোর জন্য নিরাপদ, সুরক্ষিত, স্কেলেবল এবং সাশ্রয়ী।”
“‘নিভানোর’ কী এবং আমরা কীভাবে আমাদের এইচটিএস চুম্বকগুলিকে এর বিরুদ্ধে রক্ষা করব?” বিষয়ের উপর প্রিন্সিপাল ম্যাগনেট ইঞ্জিনিয়ার গ্রেগ ব্রিটলসের একটি উপস্থাপনা এখানে দেখুন।
অবাক হওয়ার কিছু নেই যে এটি কোম্পানিকে মূলধন সংগ্রহ করতে সাহায্য করেছে। সাম্প্রতিক তহবিল রাউন্ড সম্পর্কে মন্তব্য করতে গিয়ে, লিঙ্গোটো ইনোভেশন স্ট্র্যাটেজির ব্যবস্থাপনা অংশীদার এবং সিআইও জেমস অ্যান্ডারসন বলেছেন: “আমরা মনে করি কোম্পানিটি চিত্তাকর্ষকভাবে বিকাশ এবং স্কেলিং করছে এবং বিশেষ করে উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট প্রযুক্তিতে এর বিশ্বব্যাপী নাগালের প্রশংসা করি।”
১৯৬৩ সালে ফুরুকাওয়া ইলেকট্রিক তার গবেষণা ও উন্নয়ন প্রচেষ্টার লক্ষ্যবস্তুতে নিম্ন-তাপমাত্রার (পরম শূন্যের কাছাকাছি) অতিপরিবাহীতা তৈরি করে এবং ১৯৭০ সালে একটি যৌগিক সূক্ষ্ম বহু-ফিলামেন্ট পরিবাহী তৈরিতে সফল হয়।
জাপান এর ‘বুকবিহীন পুরুষ’-এর আসল অর্থ
১৯৮৬ সালে, এটি উচ্চ-তাপমাত্রার অতিপরিবাহীতা (HTS) তে পরিণত হয়, তারের গঠন এবং উৎপাদন প্রক্রিয়ায় অগ্রগতি অর্জন করে, যতক্ষণ না ২০১১ সালে, একটি তাপ বিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে বৈদ্যুতিক শক্তি একটি একক অতিপরিবাহী তারের মাধ্যমে প্রেরণ করা যায়।
ফুরুকাওয়া ইলেকট্রিক দ্বারা সরবরাহিত অতিপরিবাহী তার জেনেভার কাছে LHC (লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার) -এ ব্যবহৃত হয়েছিল, যেখানে ইউরোপীয় নিউক্লিয়ার গবেষণা সংস্থা Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), ২০১২ সালে প্রাথমিক হিগস বোসন কণা আবিষ্কার করে।
HTS তার এবং তারগুলি পরিচালনাযোগ্য তাপমাত্রায় শূন্য প্রতিরোধের সাথে বিদ্যুৎ পরিচালনা করে। এগুলি কম্প্যাক্ট এবং বৃহৎ সংক্রমণ ক্ষমতা এবং কম সংক্রমণ ক্ষতি উভয়ই বৈশিষ্ট্যযুক্ত। ফুরুকাওয়ার মতে, HTS কেবল “তামা বা অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করে প্রচলিত কেবলের তুলনায় ট্রান্সমিশন লস ৭৭% পর্যন্ত কমাতে পারে।”
২০১৫ সালে, ফুরুকাওয়া জাপানের নিউ এনার্জি অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল টেকনোলজি ডেভেলপমেন্ট অর্গানাইজেশন (NED) দ্বারা সমর্থিত একটি প্রকল্পে যোগদান করেন যাতে ইয়ামানাশি প্রিফেকচারে একটি বৃহৎ আকারের সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্রের সাথে সংযুক্ত একটি সুপারকন্ডাক্টিং ফ্লাইহুইল পাওয়ার স্টোরেজ সিস্টেম তৈরি করা হয়।
আজ, ফুরুকাওয়া বৈদ্যুতিক বিদ্যুৎ ট্রান্সমিশন, ট্রান্সফরমার, পাওয়ার স্টোরেজ ডিভাইস, বৈদ্যুতিক জেনারেটর, স্মার্ট গ্রিড, বৈদ্যুতিক যানবাহন, জাহাজ চালনা এবং ম্যাগলেভ ট্রেনে HTS প্রযুক্তির বাণিজ্যিক প্রয়োগের সুযোগ দেখতে পান।
স্পষ্টতই, টোকামাক এনার্জির সিইও ম্যাথিউস যেমন উল্লেখ করেছেন, এটি “শুধুমাত্র একটি বিজ্ঞান প্রকল্প নয়”।
২০২২ সালে, টোকামাক এনার্জির ST40 গোলাকার টোকামাক ১০০ মিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াসের বিশ্ব রেকর্ড প্লাজমা তাপমাত্রা স্থাপন করে, যা ফিউশন শক্তির ব্যবহারিক উৎপাদনের জন্য সর্বনিম্ন সীমা। এই তাপমাত্রার উপরে, ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম একত্রিত হতে বাধ্য করা যেতে পারে, হিলিয়াম এবং নিউট্রন তৈরি করে এবং প্রচুর পরিমাণে শক্তি নির্গত করে।
২০২৪ সালে, টোকামাক এনার্জি মার্কিন জ্বালানি বিভাগ এবং যুক্তরাজ্য এর জ্বালানি সুরক্ষা বিভাগ এবং নেট জিরো-এর সহযোগিতায় একটি ST40 আপগ্রেড ঘোষণা করে। জাপানের FAST প্রকল্পে টোকামাক এনার্জির অংশগ্রহণ এটিকে একটি ত্রিপক্ষীয় প্রচেষ্টা করে তোলে।
