Fusion power
فیوژن پاور بجلی کی پیداوار کی ایک مجوزہ شکل ہے جو جوہری فیوژن رد عمل سے گرمی کا استعمال کرکے بجلی پیدا کرے گی۔ فیوژن کے عمل میں، دو ہلکے جوہری مرکزے توانائی جاری کرتے ہوئے ایک بھاری مرکزے کی تشکیل کے لیے یکجا ہوتے ہیں۔ اس توانائی کو بروئے کار لانے کے لیے بنائے گئے آلات فیوژن ری ایکٹرز کے نام سے جانے جاتے ہیں۔ فیوژن ری ایکٹروں میں تحقیق 1940 کی دہائی میں شروع ہوئی، لیکن 2023 تک، کوئی بھی آلہ خالص طاقت تک نہیں پہنچا ہے۔ فیوژن کے عمل کے لیے ایندھن اور کافی درجہ حرارت، دباؤ اور قید کے وقت کے ساتھ ایک محدود ماحول کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ پلازما بنایا جا سکے جس میں فیوژن ہو سکتا ہے۔ ان اعداد و شمار کا مجموعہ جس کے نتیجے میں بجلی پیدا کرنے والا نظام بنتا ہے اسے لاسن معیار کہا جاتا ہے۔ ستاروں میں، سب سے عام ایندھن ہائیڈروجن ہے، اور کشش ثقل انتہائی طویل قید کا وقت فراہم کرتی ہے جو فیوژن توانائی کی پیداوار کے لیے درکار حالات تک پہنچتی ہے۔ مجوزہ فیوژن ری ایکٹر عام طور پر بھاری ہائیڈروجن آاسوٹوپس جیسے ڈیوٹیریم اور ٹریٹیئم (اور خاص طور پر دونوں کا مرکب) استعمال کرتے ہیں، جو پروٹیئم (سب سے عام ہائیڈروجن آاسوٹوپ) سے زیادہ آسانی سے رد عمل ظاہر کرتے ہیں، تاکہ وہ کم انتہائی حالات کے ساتھ لاسن معیار کی ضروریات تک پہنچ سکیں۔ زیادہ تر ڈیزائنوں کا مقصد اپنے ایندھن کو تقریبا 100 ملین ڈگری تک گرم کرنا ہے، جو ایک کامیاب ڈیزائن تیار کرنے میں ایک بڑا چیلنج پیش کرتا ہے۔ طاقت کے ذریعہ کے طور پر، فشن کے مقابلے میں نیوکلیئر فیوژن کے کئی ممکنہ فوائد ہیں۔ ان میں آپریشن میں کم تابکاری، کم اعلی سطح کا جوہری فضلہ، ایندھن کی کافی فراہمی، اور حفاظت میں اضافہ شامل ہیں۔ تاہم، درجہ حرارت، دباؤ اور مدت کے ضروری امتزاج کو عملی اور اقتصادی انداز میں پیدا کرنا مشکل ثابت ہوا ہے۔ دوسرا مسئلہ جو عام رد عمل کو متاثر کرتا ہے وہ نیوٹرانوں کا انتظام کرنا ہے جو رد عمل کے دوران خارج ہوتے ہیں، جو وقت کے ساتھ رد عمل چیمبر کے اندر استعمال ہونے والے بہت سے عام مواد کو خراب کرتے ہیں۔ فیوژن کے محققین نے قید کے مختلف تصورات کی تحقیقات کی ہیں۔ ابتدائی زور تین اہم نظاموں پر تھا: زیڈ پنچ، اسٹیلریٹر، اور مقناطیسی آئینہ۔ موجودہ سرکردہ ڈیزائن لیزر کے ذریعے ٹوکامک اور انیرٹیل کنفینمنٹ (آئی سی ایف) ہیں۔ دونوں ڈیزائن بہت بڑے پیمانے پر زیر تحقیق ہیں، خاص طور پر فرانس میں آئی ٹی ای آر ٹوکامک، اور ریاستہائے متحدہ میں نیشنل اگنیشن فیسلٹی (این آئی ایف) لیزر۔ محققین دوسرے ڈیزائنوں کا بھی مطالعہ کر رہے ہیں جو کم مہنگے طریقے پیش کر سکتے ہیں۔ ان متبادلات میں، مقناطیسی ٹارگٹ فیوژن اور انٹریئل الیکٹروسٹیٹک کنفائنمنٹ، اور اسٹیلریٹر کی نئی تغیرات میں دلچسپی بڑھ رہی ہے۔ پس منظر میکانزم فیوژن رد عمل اس وقت ہوتا ہے جب دو یا دو سے زیادہ جوہری مرکزے کافی دیر تک اتنے قریب آتے ہیں کہ ان کو ایک ساتھ کھینچنے والی جوہری قوت برقی مستحکم قوت سے تجاوز کر جاتی ہے جو انہیں الگ کر دیتی ہے، اور انہیں بھاری مرکزوں میں ملا دیتی ہے۔ آئرن-56 سے بھاری مرکزوں کے لیے، رد عمل اینڈوتھرمک ہوتا ہے، جس میں توانائی کے ان پٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ لوہے سے بڑے بھاری مرکزوں میں بہت زیادہ پروٹون ہوتے ہیں جس کے نتیجے میں زیادہ پسپا قوت پیدا ہوتی ہے۔ آئرن-56 سے ہلکے نیوکلیز کے لیے، رد عمل ایکسوتھرمک ہوتا ہے، جب وہ فیوز ہوتے ہیں تو توانائی جاری کرتے ہیں۔ چونکہ ہائیڈروجن کے مرکزے میں ایک ہی پروٹون ہوتا ہے، اس لیے اسے فیوژن حاصل کرنے کے لیے کم سے کم کوشش کی ضرورت ہوتی ہے، اور سب سے زیادہ خالص توانائی کی پیداوار حاصل ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ چونکہ اس میں ایک الیکٹران ہوتا ہے، اس لیے مکمل طور پر آئنائز کرنے کے لیے ہائیڈروجن سب سے آسان ایندھن ہے۔ نیوکلئی کے درمیان پسپا الیکٹروسٹیٹک تعامل مضبوط قوت سے زیادہ فاصلے پر کام کرتا ہے، جس کی حد تقریبا ایک فیمیٹومیٹر ہوتی ہے-جو کہ پروٹون یا نیوٹرون کا قطر ہوتا ہے۔ ایندھن کے ایٹموں کو اتنی حرکی توانائی فراہم کی جانی چاہیے کہ وہ ایک دوسرے کے قریب پہنچ سکیں تاکہ فیوژن شروع کرنے کے لیے مضبوط قوت الیکٹروسٹیٹک ریپلشن پر قابو پا سکے۔ "کولمب رکاوٹ" حرکی توانائی کی وہ مقدار ہے جو ایندھن کے ایٹموں کو کافی قریب منتقل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے۔ ایٹموں کو انتہائی زیادہ درجہ حرارت پر گرم کیا جا سکتا ہے یا اس توانائی کو پیدا کرنے کے لیے پارٹیکل ایکسلریٹر میں تیز کیا جا سکتا ہے۔ ایک ایٹم اپنی آئنائزیشن توانائی سے پہلے گرم ہونے کے بعد اپنے الیکٹرانوں کو کھو دیتا ہے۔ آئن نتیجے میں آنے والے ننگے مرکزے کا نام ہے۔ اس آئنائزیشن کا نتیجہ پلازما ہے، جو آئنوں اور آزاد الیکٹرانوں کا ایک گرم بادل ہے جو پہلے ان سے جڑے ہوئے تھے۔ پلازما برقی طور پر چلنے والے اور مقناطیسی طور پر کنٹرول ہوتے ہیں کیونکہ چارجز الگ ہوتے ہیں۔ یہ گرم ذرات کو محدود کرنے کے لیے کئی فیوژن آلات کے ذریعے استعمال ہوتا ہے۔ کراس سیکشن ایک رد عمل کا کراس سیکشن، جس کی نشاندہی σ کی جاتی ہے، اس امکان کی پیمائش کرتا ہے کہ فیوژن رد عمل ہوگا۔ یہ دونوں مرکزوں کی نسبت رفتار پر منحصر ہے۔ زیادہ رشتہ دار رفتار عام طور پر امکان میں اضافہ کرتی ہے، لیکن بہت زیادہ توانائیوں پر امکان دوبارہ کم ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ پلازما میں، امکان کی تقسیم کا استعمال کرتے ہوئے ذرہ رفتار کی خصوصیت کی جا سکتی ہے۔ اگر پلازما کو تھرمل کیا جاتا ہے، تو تقسیم گوسیئن وکر، یا میکسویل-بولٹزمین کی تقسیم کی طرح نظر آتی ہے۔ اس صورت میں، رفتار کی تقسیم پر اوسط ذرہ کراس سیکشن کا استعمال کرنا مفید ہے۔ یہ حجم کے فیوژن کی شرح میں داخل ہوتا ہے: جہاں: فیوژن کے ذریعے پیدا ہونے والی توانائی ہے، فی وقت اور حجم n پرجاتیوں A یا B کی تعداد کثافت ہے، حجم میں موجود ذرات کا اس رد عمل کا کراس سیکشن ہے، دونوں پرجاتیوں کی تمام رفتاروں پر اوسط v اس فیوژن رد عمل سے خارج ہونے والی توانائی ہے۔ لاسن معیار لاسن معیار ماحول میں ضائع ہونے والی توانائی کے فیوژن رد عمل میں پیدا ہونے والی توانائی کے درمیان توانائی کے توازن پر غور کرتا ہے۔ قابل استعمال توانائی پیدا کرنے کے لیے، کسی نظام کو اپنے نقصان سے زیادہ توانائی پیدا کرنی ہوگی۔ لاسن نے توانائی کا توازن اختیار کیا، جو ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ جہاں: کیا فیوژن سے خالص طاقت فیوژن کی آؤٹ پٹ کو پکڑنے کی کارکردگی ہے فیوژن رد عمل سے پیدا ہونے والی توانائی کی شرح کنڈکشن نقصان ہے کیونکہ توانائی بخش کمیت پلازما سے نکلتی ہے تابکاری نقصان ہوتا ہے کیونکہ توانائی روشنی کے طور پر نکلتی ہے۔ فیوژن کی شرح، اور اس طرح فیوژن، پلازما کے درجہ حرارت اور کثافت پر منحصر ہے۔ پلازما ترسیل اور تابکاری کے ذریعے توانائی کھو دیتا ہے۔ کنڈکشن اس وقت ہوتا ہے جب آئن، الیکٹران، یا نیوٹرل دوسرے مادوں کو متاثر کرتے ہیں، عام طور پر آلہ کی سطح، اور اپنی حرکی توانائی کا ایک حصہ دوسرے ایٹموں میں منتقل کرتے ہیں۔ ترسیل کی شرح بھی درجہ حرارت اور کثافت پر مبنی ہوتی ہے۔ تابکاری وہ توانائی ہے جو بادل کو روشنی کے طور پر چھوڑ دیتی ہے۔ تابکاری درجہ حرارت کے ساتھ ساتھ آئنوں کی کمیت میں بھی اضافہ کرتی ہے۔ فیوژن پاور سسٹم کو ایسے خطے میں کام کرنا چاہیے جہاں فیوژن کی شرح نقصانات سے زیادہ ہو۔ ٹرپل پروڈکٹ: کثافت، درجہ حرارت، وقت لاسن معیار کا استدلال ہے کہ تھرملائزڈ اور نیم غیر جانبدار پلازما رکھنے والی مشین کو اپنے توانائی کے نقصانات پر قابو پانے کے لیے کافی توانائی پیدا کرنی پڑتی ہے۔ کسی دیئے گئے حجم میں خارج ہونے والی توانائی کی مقدار درجہ حرارت کا ایک فعل ہے، اور اس طرح فی ذرہ کی بنیاد پر رد عمل کی شرح، اس حجم کے اندر ذرات کی کثافت، اور آخر میں قید کا وقت، توانائی کے حجم کے اندر رہنے کے وقت کی لمبائی۔ اسے "ٹرپل پروڈکٹ" کے نام سے جانا جاتا ہے: پلازما کی کثافت، درجہ حرارت، اور قید کا وقت۔ مقناطیسی قید میں، کثافت "اچھے خلا" کی ترتیب پر کم ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، آئی ٹی ای آر ڈیوائس میں ایندھن کی کثافت تقریبا ہے، جو ماحولیاتی کثافت کا تقریبا دس لاکھ واں حصہ ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ درجہ حرارت اور/یا قید کا وقت بڑھنا چاہیے۔ فیوژن سے متعلق درجہ حرارت مختلف قسم کے حرارتی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیے گئے ہیں جو 1970 کی دہائی کے اوائل میں تیار کیے گئے تھے۔ جدید مشینوں میں، سب سے بڑا باقی مسئلہ قید کا وقت تھا۔ مضبوط مقناطیسی میدانوں میں پلازما متعدد موروثی عدم استحکام کے تابع ہوتے ہیں، جنہیں مفید مدت تک پہنچنے کے لیے دبایا جانا چاہیے۔ ایسا کرنے کا ایک طریقہ صرف ری ایکٹر کے حجم کو بڑا بنانا ہے، جو کلاسیکی پھیلاؤ کی وجہ سے رساو کی شرح کو کم کرتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ آئی ٹی ای آر اتنا بڑا ہے۔ اس کے برعکس، انیرٹیل کنفینمنٹ سسٹم زیادہ کثافت کے ذریعے مفید ٹرپل پروڈکٹ ویلیوز تک پہنچتے ہیں، اور ان میں قلیل قید کے وقفے ہوتے ہیں۔ این آئی ایف میں، ابتدائی منجمد ہائیڈروجن ایندھن کے بوجھ کی کثافت پانی سے کم ہوتی ہے جو لیڈ کی کثافت سے تقریبا 100 گنا زیادہ ہوتی ہے۔ ان حالات میں، فیوژن کی شرح اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ ایندھن کو الگ کرنے کے لیے رد عمل سے پیدا ہونے والی حرارت کے لیے ایندھن مائیکرو سیکنڈ میں فیوز ہو جاتا ہے۔ اگرچہ این آئی ایف بھی بڑا ہے، یہ اس کے "ڈرائیور" ڈیزائن کا ایک فنکشن ہے، جو فیوژن کے عمل میں موروثی نہیں ہے۔ فیوژن سے پیدا ہونے والی توانائی کو پکڑنے کے لیے متعدد طریقوں کی تجویز پیش کی گئی ہے۔ سب سے آسان ہے کسی سیال کو گرم کرنا۔ عام طور پر ہدف شدہ D-T رد عمل اپنی زیادہ تر توانائی کو تیزی سے حرکت کرنے والے نیوٹرانوں کے طور پر جاری کرتا ہے۔ برقی طور پر غیر جانبدار، نیوٹرون قید کی اسکیم سے متاثر نہیں ہوتا ہے۔ زیادہ تر ڈیزائنوں میں، اسے ری ایکٹر کور کے ارد گرد لیتھیم کے موٹے "کمبل" میں قید کیا جاتا ہے۔ جب ہائی انرجی نیوٹرون سے مارا جاتا ہے تو کمبل گرم ہو جاتا ہے۔ اس کے بعد اسے فعال طور پر ایک کام کرنے والے سیال سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے جو بجلی پیدا کرنے کے لیے ٹربائن کو چلاتا ہے۔ ایک اور ڈیزائن میں نیوٹرانوں کو جوہری فضلے کے کمبل میں فشن ایندھن پیدا کرنے کے لیے استعمال کرنے کی تجویز پیش کی گئی، یہ تصور فشن فیوژن ہائبرڈ کے نام سے جانا جاتا ہے۔ ان نظاموں میں، بجلی کی پیداوار کو فشن کے واقعات سے بڑھایا جاتا ہے، اور روایتی فشن ری ایکٹرز جیسے نظاموں کا استعمال کرتے ہوئے بجلی نکالی جاتی ہے۔ وہ ڈیزائن جو دوسرے ایندھن کا استعمال کرتے ہیں، خاص طور پر پروٹون-بورون اینیوٹرونک فیوژن رد عمل، اپنی توانائی کا بہت زیادہ حصہ چارج شدہ ذرات کی شکل میں جاری کرتے ہیں۔ ان صورتوں میں، ان چارجز کی نقل و حرکت پر مبنی بجلی نکالنے کے نظام ممکن ہیں۔ لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری (ایل ایل این ایل) میں 1980 کی دہائی میں فیوژن ری ایکشن مصنوعات کا براہ راست استعمال کرتے ہوئے وولٹیج کو برقرار رکھنے کے طریقہ کار کے طور پر براہ راست توانائی کی تبدیلی تیار کی گئی تھی۔ اس نے توانائی پر قبضہ کرنے کی 48 فیصد کارکردگی کا مظاہرہ کیا ہے۔ پلازما کا طرز عمل پلازما ایک آئنائزڈ گیس ہے جو بجلی کو چلاتی ہے۔ بلک میں، اسے میگنیٹ ہائیڈروڈائنامکس کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا ہے، جو سیالوں کو کنٹرول کرنے والی نیویئر-اسٹاک مساوات اور مقناطیسی اور برقی شعبوں کے طرز عمل کو کنٹرول کرنے والی میکسویل کی مساوات کا مجموعہ ہے۔ فیوژن پلازما کی کئی خصوصیات کا استحصال کرتا ہے، بشمول: خود کو منظم کرنے والا پلازما برقی اور مقناطیسی شعبوں کو چلاتا ہے۔ اس کی حرکتیں ایسے فیلڈز پیدا کرتی ہیں جو بدلے میں اس پر مشتمل ہو سکتے ہیں۔ ڈائیمیگنیٹک پلازما اپنا اندرونی مقناطیسی میدان پیدا کر سکتا ہے۔ یہ بیرونی طور پر لاگو مقناطیسی میدان کو مسترد کر سکتا ہے، جس سے یہ ڈائیمیگنیٹک بن جاتا ہے۔ مقناطیسی آئینے پلازما کی عکاسی کر سکتے ہیں جب یہ کم کثافت والے میدان سے زیادہ کثافت والے میدان میں منتقل ہوتا ہے۔ : 24 طریقے مقناطیسی قید ٹوکامک: سب سے زیادہ ترقی یافتہ اور اچھی طرح سے مالی اعانت والا نقطہ نظر۔ یہ طریقہ مقناطیسی طور پر محدود ٹورس میں گرم پلازما کو اندرونی کرنٹ کے ساتھ چلاتا ہے۔ مکمل ہونے پر آئی ٹی ای آر دنیا کا سب سے بڑا ٹوکامک بن جائے گا۔ ستمبر 2018 تک دنیا بھر میں ایک اندازے کے مطابق 226 تجرباتی ٹوکامکس یا تو منصوبہ بند، ڈیکومیشن یا آپریٹنگ (50) تھے۔ کروی ٹوکامک: جسے کروی ٹورس بھی کہا جاتا ہے۔ گول شکل کے ساتھ ٹوکامک پر ایک تغیر۔ تار دار: گرم پلازما کے مڑے ہوئے حلقے۔ اسٹیلریٹر بیرونی مقناطیس کا استعمال کرتے ہوئے قدرتی مڑے ہوئے پلازما کا راستہ بنانے کی کوشش کرتا ہے۔ اسٹیلریٹرز کو لیمن اسپٹزر نے 1950 میں تیار کیا تھا اور یہ چار ڈیزائنوں میں تیار ہوا: ٹورسیٹرون، ہیلیوٹرون، ہیلیاک اور ہیلیاس۔ ایک مثال وینڈلسٹین 7-ایکس ہے، جو ایک جرمن ڈیوائس ہے۔ یہ دنیا کا سب سے بڑا تار ہے۔ اندرونی حلقے: اسٹیلریٹر بیرونی مقناطیس کا استعمال کرتے ہوئے ایک مڑا ہوا پلازما بناتے ہیں، جبکہ ٹوکامکس پلازما میں پیدا ہونے والے کرنٹ کا استعمال کرتے ہوئے ایسا کرتے ہیں۔ ڈیزائن کی کئی کلاسیں پلازما کے اندر کنڈکٹر کا استعمال کرتے ہوئے یہ موڑ فراہم کرتی ہیں۔ ابتدائی حسابات سے پتہ چلتا ہے کہ پلازما اور کنڈکٹرز کے لیے سپورٹ کے درمیان تصادم توانائی کو اس سے زیادہ تیزی سے ہٹا دے گا جس سے فیوژن رد عمل اس کی جگہ لے سکتے ہیں۔ جدید تغیرات، بشمول لیوٹیٹڈ ڈائپول ایکسپیریمنٹ (ایل ڈی ایکس)، ایک ٹھوس سپر کنڈکٹنگ ٹورس کا استعمال کرتے ہیں جو ری ایکٹر چیمبر کے اندر مقناطیسی طور پر بلند ہوتا ہے۔ مقناطیسی آئینہ: 1960 کی دہائی میں لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری (ایل ایل این ایل) میں رچرڈ ایف پوسٹ اور ٹیموں نے تیار کیا۔ مقناطیسی آئینے ایک لکیر میں پلازما کی عکاسی کرتے ہیں۔ تغیرات میں ٹینڈم مرر، مقناطیسی بوتل اور بائیکونک کاسپ شامل تھے۔ 1970 اور 1980 کی دہائیوں میں امریکی حکومت نے آئینے کی مشینوں کا ایک سلسلہ بنایا تھا، خاص طور پر ایل ایل این ایل میں۔ تاہم، 1970 کی دہائی کے حسابات میں اندازہ لگایا گیا تھا کہ اس بات کا امکان نہیں تھا کہ یہ کبھی تجارتی طور پر کارآمد ثابت ہوں گے۔ بمپی ٹورس: متعدد مقناطیسی آئینے ٹورائڈل رنگ میں آخر سے آخر تک ترتیب دیے جاتے ہیں۔ کوئی بھی ایندھن کے آئن جو ایک سے نکلتے ہیں وہ پڑوسی آئینے میں محدود ہوتے ہیں، جس سے پلازما کا دباؤ بغیر کسی نقصان کے من مانی طور پر بلند کیا جا سکتا ہے۔ ایک تجرباتی سہولت، ای ایل ایم او بمپی ٹورس یا ای بی ٹی کو 1970 کی دہائی میں اوک رج نیشنل لیبارٹری (او آر این ایل) میں بنایا اور تجربہ کیا گیا تھا۔ فیلڈ-ریورسڈ کنفیگریشن: یہ آلہ پلازما کو ایک خود منظم نیم مستحکم ڈھانچے میں پھنساتا ہے ؛ جہاں ذرہ حرکت ایک اندرونی مقناطیسی میدان بناتی ہے جو پھر خود کو پھنس لیتی ہے۔ اسپیرومیک: فیلڈ کے الٹ ترتیب کی طرح، ایک نیم مستحکم پلازما ڈھانچہ جو پلازما کے خود سے پیدا کردہ مقناطیسی میدان کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا ہے۔ ایک اسپیرومیک میں ٹورائڈل اور پولائڈل دونوں فیلڈز ہوتے ہیں، جبکہ فیلڈ ریورسڈ کنفیگریشن میں ٹورائڈل فیلڈ نہیں ہوتا ہے۔ ڈائنوماک ایک اسفیروماک ہے جو مسلسل مقناطیسی بہاؤ انجکشن کا استعمال کرتے ہوئے تشکیل پاتا ہے اور برقرار رہتا ہے۔ الٹا فیلڈ پنچ: یہاں پلازما ایک رنگ کے اندر منتقل ہوتا ہے۔ اس کا اندرونی مقناطیسی میدان ہوتا ہے۔ اس دائرے کے مرکز سے باہر نکلتے ہوئے مقناطیسی میدان سمت بدل دیتا ہے۔ انٹریئل کنفینمنٹ ان ڈائریکٹ ڈرائیو: لیزر ایک ڈھانچے کو گرم کرتے ہیں جسے ہوہلروم کہا جاتا ہے جو اتنا گرم ہو جاتا ہے کہ یہ ایکس رے لائٹ کو خارج کرنا شروع کر دیتا ہے۔ یہ ایکس رے ایندھن کی گولی کو گرم کرتے ہیں، جس کی وجہ سے یہ ایندھن کو کمپریس کرنے کے لیے اندر کی طرف گر جاتا ہے۔ اس طریقہ کار کو استعمال کرنے والا سب سے بڑا نظام نیشنل اگنیشن فیسیلٹی ہے، جس کے بعد لیزر میگاجول ہے۔ براہ راست ڈرائیو: لیزر براہ راست فیول پیلٹ کو گرم کرتے ہیں۔ لیبارٹری فار لیزر اینرجیٹکس (ایل ایل ای) اور جی ای کے کے او XII سہولیات میں قابل ذکر براہ راست ڈرائیو تجربات کیے گئے ہیں۔ اچھے امپلاشنز کے لیے ایندھن کے چھروں کی ضرورت ہوتی ہے جو ایک کامل شکل کے قریب ہوتے ہیں تاکہ ایک ہم آہنگ اندرونی شاک لہر پیدا ہو جو اعلی کثافت والا پلازما پیدا کرتی ہے۔ تیز اگنیشن: یہ طریقہ دو لیزر بلاسٹ کا استعمال کرتا ہے۔ پہلا دھماکہ فیوژن ایندھن کو دبا دیتا ہے، جبکہ دوسرا اسے بھڑکاتا ہے۔ اس تکنیک نے توانائی کی پیداوار کے لیے مقبولیت کھو دی تھی۔ میگنیٹو-انٹریئل فیوژن یا میگنیٹائزڈ لائنر انٹریئل فیوژن: یہ لیزر پلس کو مقناطیسی پنچ کے ساتھ جوڑتا ہے۔ پنچ کمیونٹی اسے مقناطیسی لائنر انیرٹیل فیوژن کے طور پر حوالہ دیتی ہے جبکہ آئی سی ایف کمیونٹی اسے میگنیٹو انیرٹیل فیوژن کے طور پر حوالہ دیتی ہے۔ آئن بیم: آئن بیم ایندھن کو گرم کرنے کے لیے لیزر بیم کی جگہ لے لیتے ہیں۔ اہم فرق یہ ہے کہ بیم میں کمیت کی وجہ سے رفتار ہوتی ہے، جبکہ لیزرز میں نہیں۔ 2019 تک اس بات کا امکان نہیں ہے کہ آئن بیموں کو مقامی طور پر اور وقت پر کافی حد تک مرکوز کیا جا سکے۔ زیڈ مشین: پتلی ٹونگسٹن تاروں کے ذریعے برقی کرنٹ بھیجتی ہے، انہیں ایکس رے پیدا کرنے کے لیے کافی گرم کرتی ہے۔ بالواسطہ ڈرائیو اپروچ کی طرح، یہ ایکس رے پھر فیول کیپسول کو کمپریس کرتے ہیں۔ مقناطیسی یا برقی پنچز زیڈ پنچ: ایک کرنٹ پلازما کے ذریعے زیڈ سمت میں سفر کرتا ہے۔ کرنٹ ایک مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے جو پلازما کو کمپریس کرتا ہے۔ پنچ انسانی ساختہ کنٹرول فیوژن کا پہلا طریقہ تھا۔ زیڈ پنچ میں موروثی عدم استحکام ہوتے ہیں جو اس کے کمپریشن اور ہیٹنگ کو عملی فیوژن کے لیے بہت کم اقدار تک محدود کرتے ہیں۔ اس طرح کی سب سے بڑی مشین، برطانیہ کا زیٹا، اس قسم کا آخری بڑا تجربہ تھا۔ زیڈ پنچ میں مسائل ٹوکامک ڈیزائن کا باعث بنے۔ گھنے پلازما فوکس ممکنہ طور پر ایک اعلی تغیر ہے۔ تھیٹا پنچ: تھیٹا سمت میں پلازما کالم کے باہر کے ارد گرد ایک موجودہ دائرے۔ یہ پلازما کے مرکز سے نیچے چلنے والے مقناطیسی میدان کو جنم دیتا ہے، جیسا کہ اس کے ارد گرد ہوتا ہے۔ ابتدائی تھیٹا پنچ ڈیوائس اسکائلا سب سے پہلے تھی جس نے اختلاط کا حتمی مظاہرہ کیا، لیکن بعد کے کام سے یہ ظاہر ہوا کہ اس کی موروثی حدود ہیں جس کی وجہ سے اسے بجلی کی پیداوار میں دلچسپی نہیں تھی۔ شیئرڈ فلو اسٹیبلائزڈ زیڈ پنچ: اوری شملک کے تحت یونیورسٹی آف واشنگٹن میں تحقیق نے زیڈ پنچ ری ایکٹروں کی عدم استحکام کو ہموار کرنے کے لیے شیئرڈ فلو اسٹیبلائزیشن کے استعمال کی تحقیقات کی۔ اس میں چٹکی کے محور کے ساتھ غیر جانبدار گیس کو تیز کرنا شامل ہے۔ تجرباتی مشینوں میں فیو زیڈ ای اور زیپ فلو زیڈ پنچ تجرباتی ری ایکٹر شامل تھے۔ 2017 میں، برطانوی ٹیکنالوجی کے سرمایہ کار اور کاروباری بینج کونوے نے طبیعیات دان برائن نیلسن اور اوری شملاک کے ساتھ مل کر بجلی کی پیداوار کے لیے ٹیکنالوجی کو تجارتی بنانے کی کوشش کے لیے زیپ انرجی کی مشترکہ بنیاد رکھی۔ سکرو پنچ: یہ طریقہ بہتر استحکام کے لیے تھیٹا اور زیڈ پنچ کو جوڑتا ہے۔ انٹریئل الیکٹروسٹیٹک کنفینمنٹ فیوزر: ایک برقی میدان آئنوں کو فیوژن کے حالات میں گرم کرتا ہے۔ مشین عام طور پر دو کروی پنجروں کا استعمال کرتی ہے، انوڈ کے اندر ایک کیتھوڈ، خلا کے اندر۔ ان مشینوں کو ان کے زیادہ ترسیل اور تابکاری کے نقصانات کی وجہ سے خالص طاقت کے لیے قابل عمل نقطہ نظر نہیں سمجھا جاتا ہے۔ وہ بنانے کے لیے کافی آسان ہیں کہ شوقیہ افراد نے ان کا استعمال کرتے ہوئے ایٹموں کو ملا دیا ہے۔ پولی ویل: پنجرے سے پیدا ہونے والے ترسیل کے نقصانات سے بچنے کے لیے مقناطیسی قید کو الیکٹروسٹیٹک فیلڈز کے ساتھ جوڑنے کی کوششیں۔ دیگر مقناطیسی ہدف فیوژن: مقناطیسی میدان کا استعمال کرتے ہوئے گرم پلازما کو محدود کرتا ہے اور جمود کا استعمال کرتے ہوئے اسے نچوڑتا ہے۔ مثالوں میں LANL FRX-L مشین، جنرل فیوژن (مائع دھاتی لائنر کے ساتھ پسٹن کمپریشن)، ہائپر جیٹ فیوژن (پلازما لائنر کے ساتھ پلازما جیٹ کمپریشن) شامل ہیں۔ بے قابو: فیوژن کو انسان نے شروع کیا ہے، فیوژن کو متحرک کرنے کے لیے بے قابو فشن دھماکوں کا استعمال کرتے ہوئے۔ فیوژن پاور کے لیے ابتدائی تجاویز میں رد عمل شروع کرنے کے لیے بموں کا استعمال شامل تھا۔ پروجیکٹ پیسر دیکھیں۔ بیم فیوژن: کسی دوسرے بیم یا ہدف پر فائر کیے گئے اعلی توانائی کے ذرات کی بیم فیوژن شروع کر سکتی ہے۔ یہ 1970 اور 1980 کی دہائیوں میں فیوژن رد عمل کے کراس سیکشنز کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ تاہم بیم کے نظام کو طاقت کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا کیونکہ بیم کو مربوط رکھنے میں فیوژن سے آنے والی توانائی سے زیادہ توانائی درکار ہوتی ہے۔ میوون-اتپریرک فیوژن: یہ نقطہ نظر ہائیڈروجن کے آاسوٹوپس کے ڈائیٹومک مالیکیولز میں الیکٹرانوں کو میوون سے بدل دیتا ہے-ایک ہی برقی چارج والے زیادہ بڑے ذرات۔ ان کا بڑا کمیت مرکزوں کو اتنا دبا دیتا ہے کہ مضبوط تعامل فیوژن کا سبب بن سکتا ہے۔ 2007 تک میوون پیدا کرنے کے لیے میوون-اتپریرک فیوژن سے حاصل کی جانے والی توانائی سے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ عام اوزار فیوژن ہیٹنگ، پیمائش اور بجلی کی پیداوار سے نمٹنے کے لیے متعدد منصوبوں میں بہت سے نقطہ نظر، سازوسامان اور میکانزم استعمال کیے جاتے ہیں۔ عصبی نیٹ ورک ٹوکامک پر مبنی ری ایکٹر کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک گہرا کمک سیکھنے کا نظام استعمال کیا گیا ہے۔ اے آئی پلازما کو سنبھالنے کے لیے مقناطیسی کنڈلی کو جوڑنے میں کامیاب رہا۔ یہ نظام مناسب رویے کو برقرار رکھنے کے لیے مسلسل ایڈجسٹ کرنے کے قابل تھا (مرحلہ وار نظاموں سے زیادہ پیچیدہ)۔ 2014 میں، گوگل نے پلازما کے رویے کی پیش گوئی کے لیے جوائنٹ یورپی ٹورس (جے ای ٹی) کو کنٹرول کرنے کے لیے کیلیفورنیا میں مقیم فیوژن کمپنی ٹی اے ای ٹیکنالوجیز کے ساتھ کام کرنا شروع کیا۔ ڈیپ مائنڈ نے ٹی سی وی کے ساتھ ایک کنٹرول اسکیم بھی تیار کی ہے۔ الیکٹروسٹیٹک ہیٹنگ: ایک برقی میدان چارج شدہ آئنوں یا الیکٹرانوں پر کام کر سکتا ہے، انہیں گرم کر سکتا ہے۔ غیر جانبدار بیم انجکشن: ہائیڈروجن کو آئنائز کیا جاتا ہے اور برقی میدان کے ذریعے ایک چارج شدہ بیم بنانے کے لیے تیز کیا جاتا ہے جو غیر جانبدار ہائیڈروجن گیس کے ذریعے پلازما کی طرف چمکتا ہے جو خود آئنائزڈ ہوتا ہے اور مقناطیسی میدان میں موجود ہوتا ہے۔ کچھ درمیانی ہائیڈروجن گیس چارج شدہ بیم کے ساتھ ٹکرانے سے پلازما کی طرف تیز ہو جاتی ہے جبکہ غیر جانبدار رہتی ہے: یہ غیر جانبدار بیم اس طرح مقناطیسی میدان سے متاثر نہیں ہوتا ہے اور اس طرح پلازما تک پہنچ جاتا ہے۔ پلازما کے اندر داخل ہونے کے بعد غیر جانبدار بیم تصادم کے ذریعے پلازما میں توانائی منتقل کرتا ہے جو اسے آئنائز کرتا ہے اور اسے مقناطیسی میدان کے ذریعے قابو میں رکھنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح ایک ہی عمل میں ری ایکٹر کو گرم اور ایندھن بھرنے دونوں کی اجازت دیتا ہے۔ چارج شدہ بیم کے بقیہ حصے کو مقناطیسی شعبوں کے ذریعے ٹھنڈے بیم ڈمپ پر موڑ دیا جاتا ہے۔ ریڈیو فریکوئنسی ہیٹنگ: ایک ریڈیو لہر پلازما کے ارتعاش کا سبب بنتی ہے (یعنی مائکروویو اوون)۔ اسے الیکٹران سائکلوٹرون گونج حرارتی نظام کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، مثال کے طور پر گائروٹرون، یا ڈائی الیکٹرک حرارتی نظام کا استعمال کرتے ہوئے۔ مقناطیسی دوبارہ رابطہ: جب پلازما گھنے ہو جاتے ہیں، تو اس کی برقی مقناطیسی خصوصیات بدل سکتی ہیں، جو مقناطیسی دوبارہ رابطہ کا باعث بن سکتی ہیں۔ دوبارہ جوڑنے سے فیوژن میں مدد ملتی ہے کیونکہ یہ فوری طور پر توانائی کو پلازما میں ڈال دیتا ہے، اور اسے تیزی سے گرم کرتا ہے۔ مقناطیسی میدان کی توانائی کا 45 فیصد تک آئنوں کو گرم کر سکتا ہے۔ مقناطیسی ارتعاش: مختلف برقی دھاروں کو مقناطیسی کنڈلی کو فراہم کیا جا سکتا ہے جو مقناطیسی دیوار کے اندر محدود پلازما کو گرم کرتے ہیں۔ اینٹی پروٹون کا خاتمہ: فیوژن ایندھن کے بڑے پیمانے پر انجکشن کیے گئے اینٹی پروٹون تھرمونیوکلیئر رد عمل کو جنم دے سکتے ہیں۔ خلائی جہاز کے پروپلشن کے طریقہ کار کے طور پر اس امکان کی، جسے اینٹی میٹر-اتپریرک نیوکلیئر پلس پروپلشن کے نام سے جانا جاتا ہے، پنسلوانیا اسٹیٹ یونیورسٹی میں مجوزہ اے آئی ایم ایس ٹی آر پروجیکٹ کے سلسلے میں تحقیقات کی گئی تھی۔ پیمائش فیوژن سائنسی ری ایکٹر کی تشخیص انتہائی پیچیدہ اور متنوع ہوتی ہے۔ فیوژن پاور ری ایکٹر کے لیے درکار تشخیص مختلف لیکن سائنسی ری ایکٹر کے مقابلے میں کم پیچیدہ ہوگی کیونکہ تجارتی ہونے کے وقت تک، بہت سے ریئل ٹائم فیڈ بیک اور کنٹرول تشخیص مکمل ہو چکے ہوں گے۔ تاہم، تجارتی فیوژن ری ایکٹر کا آپریٹنگ ماحول سائنسی ری ایکٹر کے مقابلے تشخیصی نظام کے لیے سخت ہوگا کیونکہ مسلسل کارروائیوں میں پلازما کا زیادہ درجہ حرارت اور نیوٹرون تابکاری کی زیادہ سطح شامل ہو سکتی ہے۔ بہت سے مجوزہ طریقوں میں، تجارتی کاری کے لیے ڈائیورٹر گیسوں کی پیمائش اور انہیں الگ کرنے کی اضافی صلاحیت کی ضرورت ہوگی، مثال کے طور پر ہیلیم اور نجاست، اور ایندھن کی افزائش کی نگرانی کے لیے، مثال کے طور پر ٹریٹیم افزائش مائع لتیم لائنر کی حالت۔ مندرجہ ذیل کچھ بنیادی تکنیکیں ہیں۔ فلکس لوپ: مقناطیسی میدان میں تار کا ایک لوپ ڈالا جاتا ہے۔ جیسے ہی فیلڈ لوپ سے گزرتا ہے، ایک کرنٹ بن جاتا ہے۔ کرنٹ اس لوپ کے ذریعے کل مقناطیسی بہاؤ کی پیمائش کرتا ہے۔ یہ نیشنل کمپیکٹ اسٹیلریٹر تجربے، پولی ویل، اور ایل ڈی ایکس مشینوں پر استعمال کیا گیا ہے۔ لنگ مائر پروب، ایک دھاتی شے جسے پلازما میں رکھا جاتا ہے، استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس پر ایک پوٹینشل لگایا جاتا ہے، جس سے اسے آس پاس کے پلازما کے خلاف وولٹیج ملتا ہے۔ دھات ایک کرنٹ کھینچتے ہوئے چارج شدہ ذرات کو جمع کرتی ہے۔ جیسے جیسے وولٹیج بدلتا ہے، کرنٹ بدلتا ہے۔ یہ ایک IV منحنی شکل بناتا ہے۔ IV-منحنی خطوط کو مقامی پلازما کی کثافت، صلاحیت اور درجہ حرارت کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تھامسن بکھرنا: پلازما سے "روشنی بکھرنے والے" کا استعمال پلازما کے رویے کی تشکیل نو کے لیے کیا جا سکتا ہے، بشمول کثافت اور درجہ حرارت۔ یہ انیرٹیل کنفینمنٹ فیوژن، ٹوکامکس، اور فیوسروں میں عام ہے۔ آئی سی ایف سسٹمز میں، ہدف سے متصل سونے کی ورق میں دوسری بیم فائر کرنے سے ایکس رے بنتے ہیں جو پلازما سے گزرتے ہیں۔ ٹوکامکس میں، یہ روشنی کی عکاسی کرنے کے لیے آئینے اور ڈٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے۔ نیوٹرون ڈٹیکٹر: کئی قسم کے نیوٹرون ڈٹیکٹر اس شرح کو ریکارڈ کر سکتے ہیں جس پر نیوٹرون پیدا ہوتے ہیں۔ ایکس رے ڈٹیکٹرز ویزیبل، آئی آر، یو وی، اور ایکس رے کسی بھی وقت خارج ہوتے ہیں جب کوئی ذرہ رفتار بدلتا ہے۔ اگر وجہ مقناطیسی میدان کی طرف سے انحراف ہے، تو تابکاری کم رفتار پر سائکلوٹرون تابکاری اور تیز رفتار پر سنکروٹرون تابکاری ہے۔ اگر وجہ کسی دوسرے ذرہ کی طرف سے انحراف ہے، تو پلازما ایکس رے خارج کرتا ہے، جسے بریمسٹراولنگ تابکاری کہا جاتا ہے۔ بجلی کی پیداوار نیوٹرون کمبل نیوٹرون کو جذب کرتے ہیں، جو کمبل کو گرم کرتے ہیں۔ کمبل سے مختلف طریقوں سے بجلی نکالی جا سکتی ہے: بھاپ ٹربائنوں کو کام کرنے والے سیال میں منتقل ہونے والی گرمی کے ذریعے چلایا جا سکتا ہے جو بھاپ میں بدل جاتا ہے، برقی جنریٹر چلاتا ہے۔ نیوٹرون کمبل: یہ نیوٹرون خرچ شدہ فشن ایندھن کو دوبارہ پیدا کر سکتے ہیں۔ ٹریٹیئم کو مائع لتیم کے بریڈر کمبل یا لتیم والے سیرامک کنکریوں سے بنے ہیلیم ٹھنڈے کنکری بستر کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے۔ براہ راست تبدیلی: کسی ذرہ کی حرکی توانائی کو وولٹیج میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اسے سب سے پہلے 1960 کی دہائی کے آخر میں مقناطیسی آئینے کے ساتھ مل کر رچرڈ ایف پوسٹ نے تجویز کیا تھا۔ اسے فیلڈ ریورسڈ کنفیگریشن کے ساتھ ساتھ گھنے پلازما فوکس ڈیوائسز کے لیے تجویز کیا گیا ہے۔ یہ عمل فیوژن مصنوعات کی بے ترتیب توانائی کے ایک بڑے حصے کو ہدایت شدہ حرکت میں تبدیل کرتا ہے۔ اس کے بعد ذرات کو مختلف بڑی برقی صلاحیتوں پر الیکٹروڈ پر جمع کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ کار نے 48 فیصد کی تجرباتی کارکردگی کا مظاہرہ کیا ہے۔ ٹریولنگ ویو ٹیوبیں چارج شدہ ہیلیم ایٹموں کو کئی میگا وولٹ پر گزرتی ہیں اور صرف باہر کی طرف تار کی کنڈلی کے ساتھ ایک ٹیوب کے ذریعے فیوژن رد عمل سے نکلتی ہیں۔ ہائی وولٹیج پر یہ گزرنے والا چارج تار کے ذریعے بجلی کھینچتا ہے۔ کنفائنمنٹ کنفائنمنٹ سے مراد وہ تمام حالات ہیں جو پلازما کو گھنے اور گرم رکھنے کے لیے ضروری ہیں تاکہ وہ فیوژن سے گزر سکے۔ عمومی اصول: توازن: پلازما پر عمل کرنے والی قوتوں کو متوازن ہونا چاہیے۔ ایک رعایت انیرٹیل کنفینمنٹ ہے، جہاں فیوژن کو منتشر ہونے کے وقت سے زیادہ تیزی سے ہونا چاہیے۔ استحکام: پلازما کی تعمیر ہونی چاہیے تاکہ خلل پلازما کے منتشر ہونے کا باعث نہ بنے۔ نقل و حمل یا ترسیل: مواد کا نقصان کافی سست ہونا چاہیے۔ پلازما اپنے ساتھ توانائی لے جاتا ہے، اس لیے مواد کا تیزی سے نقصان فیوژن میں خلل ڈالے گا۔ مواد مختلف علاقوں میں نقل و حمل یا ٹھوس یا مائع کے ذریعے ترسیل کے ذریعے ضائع ہو سکتا ہے۔ خود کفیل فیوژن پیدا کرنے کے لیے، رد عمل سے خارج ہونے والی توانائی کا کچھ حصہ نئے ری ایکٹینٹس کو گرم کرنے اور فیوژن کے حالات کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جانا چاہیے۔ مقناطیسی بندش مقناطیسی آئینہ مقناطیسی آئینہ اثر۔ اگر کوئی ذرہ میدان کی لکیر کی پیروی کرتا ہے اور میدان کی زیادہ طاقت والے علاقے میں داخل ہوتا ہے، تو ذرات کی عکاسی کی جا سکتی ہے۔ کئی آلات اس اثر کو لاگو کرتے ہیں۔ سب سے زیادہ مشہور مقناطیسی آئینے کی مشینیں تھیں، جو 1960 سے 1980 کی دہائی تک ایل ایل این ایل میں بنائے گئے آلات کا ایک سلسلہ تھا۔ دیگر مثالوں میں مقناطیسی بوتلیں اور بائیکونک کاسپ شامل ہیں۔ چونکہ آئینے کی مشینیں سیدھی ہوتی تھیں، اس لیے ان کے انگوٹھے کی شکل کے ڈیزائنوں کے مقابلے میں کچھ فوائد تھے۔ آئینے کی تعمیر اور دیکھ بھال کرنا آسان تھا اور براہ راست تبدیلی توانائی کی گرفت کو نافذ کرنا آسان تھا۔ ناقص قید کی وجہ سے اس نقطہ نظر کو ترک کر دیا گیا، سوائے پولی ویل ڈیزائن کے۔ مقناطیسی لوپس مقناطیسی لوپس فیلڈ لائنوں کو خود پر موڑ دیتے ہیں، یا تو حلقوں میں یا زیادہ عام طور پر گھونسلے والی ٹورائڈل سطحوں میں۔ اس قسم کے سب سے زیادہ ترقی یافتہ نظام ٹوکامک، اسٹیلریٹر، اور ریورسڈ فیلڈ پنچ ہیں۔ کمپیکٹ ٹورائڈز، خاص طور پر فیلڈ ریورسڈ کنفیگریشن اور اسپیرومیک، ٹورائڈل مقناطیسی سطحوں کے فوائد کو محض منسلک (غیر ٹورائڈل) مشین کے ساتھ جوڑنے کی کوشش کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں میکانکی طور پر آسان اور چھوٹا قید علاقہ ہوتا ہے۔ انیرٹیل کنفینمنٹ انیرٹیل کنفینمنٹ پلازما کو گرم کرنے اور محدود کرنے کے لیے تیزی سے پھٹنے کا استعمال ہے۔ ایندھن کے ارد گرد ایک خول کو براہ راست لیزر بلاسٹ (براہ راست ڈرائیو)، ثانوی ایکس رے بلاسٹ (بالواسطہ ڈرائیو)، یا بھاری بیم کا استعمال کرتے ہوئے پھینکا جاتا ہے۔ ایندھن کو توانائی بخش بیموں کے ساتھ تقریبا 30 گنا ٹھوس کثافت تک کمپریس کیا جانا چاہیے۔ براہ راست ڈرائیو اصولی طور پر موثر ہو سکتی ہے، لیکن ناکافی یکسانیت نے کامیابی کو روکا ہے۔ : 19-20 بالواسطہ ڈرائیو خول کو گرم کرنے کے لیے بیم کا استعمال کرتی ہے، خول کو ایکس رے خارج کرنے کے لیے چلاتی ہے، جو پھر گولی کو پھاڑ دیتی ہے۔ بیم عام طور پر لیزر بیم ہوتے ہیں، لیکن آئن اور الیکٹران بیم کی تحقیقات کی گئی ہیں۔ : 182-193 الیکٹروسٹیٹک کنفینمنٹ الیکٹروسٹیٹک کنفینمنٹ فیوژن ڈیوائسز الیکٹروسٹیٹک فیلڈز کا استعمال کرتے ہیں۔ سب سے مشہور فیوزر ہے۔ اس آلے میں انوڈ تار کے پنجرے کے اندر کیتھوڈ ہوتا ہے۔ مثبت آئن منفی اندرونی پنجرے کی طرف اڑتے ہیں، اور اس عمل میں برقی میدان کے ذریعے گرم ہوتے ہیں۔ اگر وہ اندرونی پنجرے سے محروم ہو جاتے ہیں تو وہ ٹکرا سکتے ہیں اور فیوز ہو سکتے ہیں۔ آئن عام طور پر کیتھوڈ سے ٹکراتے ہیں، تاہم، ممنوعہ اعلی ترسیل کے نقصانات پیدا کرتے ہیں۔ فیوزر میں فیوژن کی شرح مسابقتی جسمانی اثرات کی وجہ سے کم ہوتی ہے، جیسے کہ روشنی کی تابکاری کی شکل میں توانائی کا نقصان۔ غیر غیر جانبدار بادل کا استعمال کرتے ہوئے میدان پیدا کرکے پنجرے سے وابستہ مسائل سے بچنے کے لیے ڈیزائن تجویز کیے گئے ہیں۔ ان میں پلازما آسلٹنگ ڈیوائس، مقناطیسی طور پر ڈھال والا گرڈ، پیننگ ٹریپ، پولی ویل، اور ایف 1 کیتھوڈ ڈرائیور کا تصور شامل ہیں۔ ایندھن فیوژن پاور کے لیے سمجھے جانے والے ایندھن تمام ہلکے عناصر رہے ہیں جیسے ہائیڈروجن کے آاسوٹوپ-پروٹیم، ڈیوٹیریم اور ٹریٹیم۔ ڈیوٹیریم اور ہیلیم-3 کے تعامل کے لیے ہیلیم-3 کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ ہیلیم کا ایک ایسا آاسوٹوپ ہے جو زمین پر اتنا کم ہے کہ اسے ماورائے زمین سے نکالنا پڑتا ہے یا دوسرے جوہری تعاملات کے ذریعے تیار کرنا پڑتا ہے۔ بالآخر، محققین پروٹیم-بورون-11 رد عمل کو اپنانے کی امید کرتے ہیں، کیونکہ یہ براہ راست نیوٹرون پیدا نہیں کرتا ہے، حالانکہ ضمنی رد عمل ہو سکتے ہیں۔ ڈیوٹیریم، ٹریٹیئم سب سے کم توانائی پر سب سے آسان جوہری رد عمل D + T: + (3.5 MeV) + (14.1 MeV) ہے۔ یہ رد عمل تحقیق، صنعتی اور فوجی ایپلی کیشنز میں عام ہے، عام طور پر نیوٹرون ماخذ کے طور پر۔ ڈیوٹیریم قدرتی طور پر پائے جانے والا ہائیڈروجن کا آاسوٹوپ ہے اور عام طور پر دستیاب ہے۔ ہائیڈروجن آاسوٹوپس کا بڑا ماس تناسب یورینیم کی افزودگی کے عمل کے مقابلے میں ان کی علیحدگی کو آسان بناتا ہے۔ ٹریٹیئم ہائیڈروجن کا ایک قدرتی آاسوٹوپ ہے، لیکن چونکہ اس کی نصف زندگی 12.32 سال ہے، اس لیے اسے تلاش کرنا، ذخیرہ کرنا، پیدا کرنا مشکل ہے اور یہ مہنگا ہے۔ نتیجتا، ڈیوٹیریم-ٹریٹیئم ایندھن کے چکر کے لیے درج ذیل رد عمل میں سے کسی ایک کا استعمال کرتے ہوئے لیتھیم سے ٹریٹیئم کی افزائش کی ضرورت ہوتی ہے: + → + + + + ری ایکٹینٹ نیوٹرون اوپر دکھائے گئے ڈی-ٹی فیوژن رد عمل کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، اور جس سے سب سے زیادہ توانائی حاصل ہوتی ہے۔ 6Li کے ساتھ تعامل ایکسوتھرمک ہوتا ہے، جو ری ایکٹر کے لیے ایک چھوٹی سی توانائی کا فائدہ فراہم کرتا ہے۔ 7Li کے ساتھ تعامل اینڈوتھرمک ہے، لیکن نیوٹرون کو استعمال نہیں کرتا ہے۔ دیگر عناصر کے ذریعے جذب ہونے سے کھوئے ہوئے نیوٹرانوں کی جگہ لینے کے لیے نیوٹرون ضرب کے رد عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ اہم امیدوار نیوٹران ضرب مواد بیرلیم اور لیڈ ہیں، لیکن 7Li رد عمل نیوٹران کی آبادی کو زیادہ رکھنے میں مدد کرتا ہے۔ قدرتی لتیم بنیادی طور پر 7Li ہے، جس میں 6Li کے مقابلے میں کم ٹریٹیم پروڈکشن کراس سیکشن ہے لہذا زیادہ تر ری ایکٹر ڈیزائن افزودہ 6Li کے ساتھ افزائش کمبل کا استعمال کرتے ہیں۔ عام طور پر ڈی-ٹی فیوژن پاور سے منسوب خرابیوں میں شامل ہیں: نیوٹرون کی فراہمی کے نتیجے میں ری ایکٹر کے مواد کو نیوٹرون چالو ہوتا ہے۔ : 242
 80% نتیجے میں آنے والی توانائی کو نیوٹرانوں کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے، جو براہ راست توانائی کے تبادلے کے استعمال کو محدود کرتا ہے۔ اس کے لیے ریڈیوآئیسوٹوپ ٹریٹیئم کی ضرورت ہوتی ہے۔ ٹریٹیئم ری ایکٹروں سے رس سکتا ہے۔ کچھ تخمینے بتاتے ہیں کہ یہ کافی حد تک ماحولیاتی تابکاری کے اخراج کی نمائندگی کرے گا۔ تجارتی ڈی-ٹی فیوژن ری ایکٹر میں متوقع نیوٹرون کا بہاؤ فشن پاور ری ایکٹرز سے تقریبا 100 گنا زیادہ ہوتا ہے، جو مادی ڈیزائن کے لیے مسائل پیدا کرتا ہے۔ جے ای ٹی میں ڈی-ٹی ٹیسٹوں کے ایک سلسلے کے بعد، ویکیوم برتن کافی تابکار تھا کہ اسے ٹیسٹ کے بعد کے سال کے لیے ریموٹ ہینڈلنگ کی ضرورت تھی۔ پیداوار کی ترتیب میں، نیوٹرون لتیم سیرامک کنکریوں یا مائع لتیم پر مشتمل افزائش کمبل میں لتیم کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں، جس سے ٹریٹیم حاصل ہوتا ہے۔ نیوٹرانوں کی توانائی لتیم میں ختم ہوتی ہے، جسے پھر برقی پیداوار کو چلانے کے لیے منتقل کیا جائے گا۔ لتیم کمبل ری ایکٹر کے بیرونی حصوں کو نیوٹرون کے بہاؤ سے بچاتا ہے۔ نئے ڈیزائن، خاص طور پر جدید ٹوکامک، ری ایکٹر کور کے اندر لیتھیم کو ڈیزائن عنصر کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ پلازما براہ راست لتیم کے ساتھ تعامل کرتا ہے، جو "ری سائیکلنگ" کے نام سے جانے والے مسئلے کو روکتا ہے۔ اس ڈیزائن کے فائدے کا مظاہرہ لیتھیم ٹوکامک تجربے میں کیا گیا۔ ڈیوٹیریم فیوزنگ دو ڈیوٹیریم نیوکلئی دوسرا سب سے آسان فیوژن رد عمل ہے۔ رد عمل کی دو شاخیں ہوتی ہیں جو تقریبا مساوی امکانات کے ساتھ واقع ہوتی ہیں: {| |D + D | → T | | + 1H |-|D + D | | → 3He | | + n |} یہ رد عمل تحقیق میں بھی عام ہے۔ اس تعامل کو شروع کرنے کے لیے زیادہ سے زیادہ توانائی 15 کے وی ہے، جو ڈی-ٹی تعامل سے صرف قدرے زیادہ ہے۔ پہلی شاخ ٹریٹیئم پیدا کرتی ہے، تاکہ ڈی-ڈی ری ایکٹر ٹریٹیئم سے پاک نہ ہو، حالانکہ اسے ٹریٹیئم یا لیتھیم کے ان پٹ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ جب تک کہ ٹریٹنوں کو فوری طور پر نہیں ہٹایا جاتا، پیدا ہونے والے زیادہ تر ٹریٹیئم کو ری ایکٹر میں جلا دیا جاتا ہے، جس سے ٹریٹیئم کی ہینڈلنگ کم ہو جاتی ہے، جس سے زیادہ اور زیادہ توانائی والے نیوٹرون پیدا کرنے کا نقصان ہوتا ہے۔ ڈی-ڈی تعامل کی دوسری شاخ سے نیوٹران میں صرف توانائی ہوتی ہے، جبکہ ڈی-ٹی تعامل سے نیوٹران میں توانائی ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں آاسوٹوپ کی زیادہ پیداوار اور مادی نقصان ہوتا ہے۔ جب 3He کو رد عمل ظاہر کرنے کی اجازت دیتے ہوئے ٹریٹن کو تیزی سے ہٹا دیا جاتا ہے، تو ایندھن کے چکر کو "ٹریٹیم دبا ہوا فیوژن" کہا جاتا ہے۔ ہٹایا ہوا ٹریٹیئم 12.5 سال کی نصف زندگی کے ساتھ 3He میں ختم ہو جاتا ہے۔ ری ایکٹر میں گرنے والے 3He کو ری سائیکل کرنے سے، فیوژن ری ایکٹر کو تیز نیوٹرانوں کے خلاف مزاحم مواد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ مکمل ٹریٹیئم کے جلنے کو فرض کرتے ہوئے، نیوٹرانوں کے ذریعے لے جانے والی فیوژن توانائی کے حصے میں کمی صرف 18 فیصد ہوگی، تاکہ ڈی-ڈی فیول سائیکل کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ ٹریٹیئم کی افزائش کی ضرورت نہیں ہے۔ دوسرے فوائد لتیم وسائل سے آزادی اور کسی حد تک نرم نیوٹران سپیکٹرم ہیں۔ ڈی-ٹی کے مقابلے میں ڈی-ڈی کا نقصان یہ ہے کہ توانائی کی بندش کا وقت (دیئے گئے دباؤ پر) 30 گنا زیادہ ہونا چاہیے اور پیدا ہونے والی طاقت (دیئے گئے دباؤ اور حجم پر) 68 گنا کم ہونی چاہیے۔ ٹریٹیم کو مکمل طور پر ہٹانے اور 3He ری سائیکلنگ کو فرض کرتے ہوئے، فیوژن توانائی کا صرف 6 فیصد نیوٹرون کے ذریعے لے جایا جاتا ہے۔ ٹریٹیم سے دبے ہوئے ڈی-ڈی فیوژن کے لیے ایک ایسی توانائی کی قید کی ضرورت ہوتی ہے جو ڈی-ٹی کے مقابلے میں 10 گنا زیادہ اور پلازما کے درجہ حرارت سے دوگنا ہو۔ ڈیوٹیریم، ہیلیم-3 کنٹرول شدہ فیوژن پاور کے لیے دوسری نسل کے نقطہ نظر میں ہیلیم-3 (3H) اور ڈیوٹیریم (2H) کو یکجا کرنا شامل ہے: {| |D + 3H | | → 4H | | + 1H |} یہ تعامل 4H اور ایک اعلی توانائی والا پروٹون پیدا کرتا ہے۔ پی-11 بی اینیوٹرونک فیوژن فیول سائیکل کی طرح، زیادہ تر رد عمل کی توانائی چارج شدہ ذرات کے طور پر جاری کی جاتی ہے، ری ایکٹر ہاؤسنگ کی سرگرمی کو کم کرتی ہے اور ممکنہ طور پر زیادہ موثر توانائی کی کٹائی (کئی راستوں میں سے کسی کے ذریعے) کی اجازت دیتی ہے۔ عملی طور پر، ڈی-ڈی سائیڈ ری ایکشن نمایاں تعداد میں نیوٹرون پیدا کرتے ہیں، جس سے پی-11 بی اینیوٹرونک فیوژن کے لیے ترجیحی سائیکل کے طور پر رہ جاتا ہے۔ پروٹون، بوران-11 دونوں مادی سائنس کے مسائل اور عدم پھیلاؤ کے خدشات اینیوٹرونک فیوژن سے بہت کم ہو جاتے ہیں۔ نظریاتی طور پر، سب سے زیادہ رد عمل والا اینیوٹرونک ایندھن 3He ہے۔ تاہم، 3He کی معقول مقدار حاصل کرنے کا مطلب چاند پر یا یورینس یا سیارہ کے ماحول میں بڑے پیمانے پر ماورائے ارضی کان کنی ہے۔ لہذا، اس طرح کے فیوژن کے لیے سب سے زیادہ امید افزا ایندھن آسانی سے دستیاب پروٹیئم (یعنی۔ ایک پروٹون) اور بوران۔ ان کا فیوژن کوئی نیوٹرون جاری نہیں کرتا ہے، لیکن متحرک چارج شدہ الفا (ہیلیم) ذرات پیدا کرتا ہے جن کی توانائی کو براہ راست برقی طاقت میں تبدیل کیا جا سکتا ہے: p + 11B → 3.4He ضمنی رد عمل سے نیوٹرون پیدا ہونے کا امکان ہوتا ہے جو صرف 0.1 ٪ طاقت رکھتے ہیں،: 177-182 جس کا مطلب ہے کہ نیوٹرون بکھرنا توانائی کی منتقلی کے لیے استعمال نہیں ہوتا ہے اور مادی ایکٹیویشن کئی ہزار گنا کم ہو جاتا ہے۔ 123 کے وی کے اس تعامل کے لیے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت خالص ہائیڈروجن تعاملات کے مقابلے میں تقریبا دس گنا زیادہ ہے، اور توانائی کی بندش ڈی-ٹی تعامل کے لیے درکار درجہ حرارت سے 500 گنا بہتر ہونی چاہیے۔ اس کے علاوہ، بجلی کی کثافت ڈی-ٹی کے مقابلے میں 2500 گنا کم ہے، حالانکہ فی یونٹ ماس ایندھن، یہ اب بھی فشن ری ایکٹرز کے مقابلے میں کافی زیادہ ہے۔ چونکہ ٹوکامک اور لیزر پیلٹ فیوژن کی قید کی خصوصیات معمولی ہیں، اس لیے اینیوٹرونک فیوژن کے لیے زیادہ تر تجاویز یکسر مختلف قید کے تصورات پر مبنی ہیں، جیسے کہ پولی ویل اور گھنے پلازما فوکس۔ 2013 میں، ایکول پولی ٹیکنک میں کرسٹین لیباؤن کی سربراہی میں ایک تحقیقی ٹیم نے پروٹون-بوران فیوژن کے لیے ایک نئے فیوژن ریٹ ریکارڈ کی اطلاع دی، جس میں 1.5 نینو سیکنڈ لیزر فائر کے دوران تخمینہ 80 ملین فیوژن رد عمل تھے، جو پچھلے تجربات میں رپورٹ ہونے سے 100 گنا زیادہ تھے۔ مواد کا انتخاب ساختی مواد کا استحکام ایک اہم مسئلہ ہے۔ وہ مواد جو فیوژن ری ایکٹر میں تجربہ کردہ اعلی درجہ حرارت اور نیوٹرون بمباری سے بچ سکتے ہیں، کامیابی کی کلید سمجھے جاتے ہیں۔ بنیادی مسائل پلازما سے پیدا ہونے والے حالات، دیوار کی سطحوں کا نیوٹران انحطاط، اور پلازما دیوار کی سطح کے حالات کا متعلقہ مسئلہ ہیں۔ ہائیڈروجن پارگمیتا کو کم کرنا ہائیڈروجن ری سائیکلنگ اور ٹریٹیم انوینٹری کے کنٹرول کے لیے اہم سمجھا جاتا ہے۔ سب سے کم بلک ہائیڈروجن گھلنشیلتا اور پھیلاؤ والے مواد مستحکم رکاوٹوں کے لیے بہترین امیدوار فراہم کرتے ہیں۔ ٹونگسٹن اور بیریلیم سمیت چند خالص دھاتوں اور کاربائڈز، گھنے آکسائڈز اور نائٹرائڈز جیسے مرکبات کی تحقیقات کی گئی ہیں۔ تحقیق نے اس بات پر روشنی ڈالی ہے کہ اچھی طرح سے ایڈورڈ اور کامل رکاوٹوں کی تیاری کے لیے کوٹنگ کی تکنیکیں مساوی اہمیت کی حامل ہیں۔ سب سے زیادہ پرکشش تکنیک وہ ہیں جن میں صرف آکسیکرن کے ذریعے ایک اشتھاراتی پرت بنتی ہے۔ متبادل طریقے مضبوط مقناطیسی اور برقی شعبوں کے ساتھ مخصوص گیس کے ماحول کا استعمال کرتے ہیں۔ رکاوٹ کی کارکردگی کا اندازہ ایک اضافی چیلنج کی نمائندگی کرتا ہے۔ کلاسیکی لیپت جھلی گیس پارگمیشن ہائیڈروجن پارگمیشن رکاوٹ (ایچ پی بی) کی کارکردگی کا تعین کرنے کا سب سے قابل اعتماد طریقہ ہے۔ 2021 میں، 2040 کے لیے فیوژن پاور ری ایکٹرز کے لیے ڈیزائن کی بڑھتی ہوئی تعداد کے جواب میں، برطانیہ کی جوہری توانائی اتھارٹی نے یوکے فیوژن میٹریلز روڈ میپ 2021-2040 شائع کیا، جس میں ٹوکمک فیملی ری ایکٹرز پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے پانچ ترجیحی شعبوں پر توجہ مرکوز کی گئی: فیوژن پاور پلانٹ کے ڈھانچے میں ایکٹیویشن کی مقدار کو کم کرنے کے لیے جدید مواد ؛ ایسے مرکبات جو فیوژن کے عمل کو برقرار رکھنے کے لیے ٹریٹیم ایندھن کی افزائش کو بہتر بنانے کے لیے پاور پلانٹ کے اندر استعمال کیے جا سکتے ہیں ؛ مقناطیسی اور موصلیت جو فیوژن رد عمل سے تابکاری کے خلاف مزاحم ہیں-خاص طور پر کریوجینک حالات میں ؛ اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت (550 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ) پر نیوٹرون بمباری کے تحت اپنی طاقت کو برقرار رکھنے کے قابل ساختی مواد ؛ فیوژن مواد کے لیے انجینئرنگ کی یقین دہانی - سپر کنڈکٹنگ مواد ایک پلازما میں جو مقناطیسی میدان میں سرایت کرتا ہے (جسے مقناطیسی پلازما کہا جاتا ہے) فیوژن کی شرح مقناطیسی میدان کی طاقت کے طور پر چوتھی طاقت تک پہنچتی ہے۔ اس وجہ سے، بہت سی فیوژن کمپنیاں جو اپنے پلازما کو کنٹرول کرنے کے لیے مقناطیسی شعبوں پر انحصار کرتی ہیں، اعلی درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹنگ آلات تیار کرنے کی کوشش کر رہی ہیں۔ 2021 میں، ایک روسی اور جاپانی کمپنی، سپر آکس نے فیوژن ری ایکٹروں کے لیے سپر کنڈکٹنگ وائی بی سی او تار بنانے کے لیے ایک نیا مینوفیکچرنگ عمل تیار کیا۔ اس نئے تار کو 700 اور 2000 ایمپس فی مربع ملی میٹر کے درمیان چلنے کے لیے دکھایا گیا تھا۔ کمپنی نو ماہ میں 186 میل تار تیار کرنے میں کامیاب رہی۔ روک تھام کے تحفظات چھوٹے پیداواری پیمانوں پر بھی، روک تھام کے آلات کو مادے اور توانائی سے پھینکا جاتا ہے۔ پلازما کی روک تھام کے لیے ڈیزائن پر غور کرنا چاہیے: ایک حرارتی اور کولنگ سائیکل، 10 میگاواٹ/ایم 2 تھرمل لوڈ تک۔ نیوٹرون تابکاری، جو وقت کے ساتھ نیوٹرون کو چالو کرنے اور ٹوٹنے کا باعث بنتی ہے۔ دسیوں سے سینکڑوں الیکٹران وولٹ پر چھوڑنے والے اعلی توانائی والے آئن۔ الفا ذرات لاکھوں الیکٹران وولٹ پر نکلتے ہیں۔ الیکٹران اعلی توانائی پر نکلتے ہیں۔ ہلکی تابکاری (IR، مرئی، UV، ایکس رے)۔ نقطہ نظر پر منحصر ہے، یہ اثرات فشن ری ایکٹرز سے زیادہ یا کم ہو سکتے ہیں۔ ایک اندازے کے مطابق تابکاری ایک عام دباؤ والے پانی کے ری ایکٹر سے 100 گنا زیادہ ہوتی ہے۔ نقطہ نظر پر منحصر ہے، دیگر تحفظات جیسے برقی چالکتا، مقناطیسی پارگمیتا، اور مکینیکل طاقت کا معاملہ۔ مواد کو بھی طویل عرصے تک تابکار فضلہ کے طور پر ختم نہیں ہونا چاہیے۔ پلازما دیوار کی سطح کے حالات طویل مدتی استعمال کے لیے، دیوار میں موجود ہر ایٹم کے نیوٹرون سے ٹکرانے اور مواد کی تبدیلی سے پہلے تقریبا 100 بار بے گھر ہونے کی توقع کی جاتی ہے۔ ہائی انرجی نیوٹرون جوہری تعاملات کے ذریعے ہائیڈروجن اور ہیلیم پیدا کرتے ہیں جو اناج کی حدود میں بلبلے بناتے ہیں اور اس کے نتیجے میں سوجن، چھالے پڑنے یا ٹوٹنے لگتے ہیں۔ مواد کا انتخاب کم زیڈ مواد، جیسے گریفائٹ یا بیریلیم کو عام طور پر ہائی زیڈ مواد کے مقابلے میں ترجیح دی جاتی ہے، عام طور پر ٹونگسٹن کو مولیبڈینم کے ساتھ دوسری پسند کے طور پر۔ مائع دھاتیں (لتیم، گیلیم، ٹن) تجویز کی گئی ہیں، مثال کے طور پر، ٹھوس سبسٹریٹس پر 10 میٹر/سیکنڈ پر بہنے والی 1 سے 5 ملی میٹر موٹی ندیوں کے انجکشن کے ذریعے۔ گریفائٹ میں ہر سال کئی میٹر کی مقدار میں جسمانی اور کیمیائی چھڑکنے کی وجہ سے مجموعی کٹاؤ کی شرح ہوتی ہے، جس میں چھلکنے والے مواد کی دوبارہ تعیناتی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریڈپوزیشن سائٹ عام طور پر سپٹر سائٹ سے بالکل مماثل نہیں ہوتی ہے، جس سے خالص کٹاؤ ہوتا ہے جو ممنوع ہو سکتا ہے۔ اس سے بھی بڑا مسئلہ یہ ہے کہ ٹریٹیم کو دوبارہ جمع شدہ گریفائٹ کے ساتھ دوبارہ جمع کیا جاتا ہے۔ دیوار اور دھول میں ٹریٹیم کی انوینٹری کئی کلوگرام تک بن سکتی ہے، جو وسائل کے ضیاع اور حادثے کی صورت میں تابیاتی خطرے کی نمائندگی کرتی ہے۔ گریفائٹ کو قلیل مدتی تجربات کے لیے مواد کے طور پر پسند کیا گیا، لیکن تجارتی ری ایکٹر میں بنیادی پلازما کا سامنا کرنے والا مواد (پی ایف ایم) بننے کا امکان نہیں ہے۔ ٹونگسٹن کے چھڑکنے کی شرح کاربن سے کم شدت کی ہوتی ہے، اور ٹریٹیم کو دوبارہ جمع شدہ ٹونگسٹن میں بہت کم شامل کیا جاتا ہے۔ تاہم، ٹونگسٹن پلازما کی نجاست کاربن کی نجاست سے کہیں زیادہ نقصان دہ ہوتی ہیں، اور خود کچلنا زیادہ ہو سکتا ہے، جس کے لیے ٹونگسٹن کے ساتھ رابطے میں موجود پلازما کو زیادہ گرم نہ ہونے کی ضرورت ہوتی ہے (سینکڑوں ای وی کے بجائے چند دسیوں ای وی)۔ ٹونگسٹن میں ایڈی کرنٹس اور غیر معمولی واقعات میں پگھلنے کے ساتھ ساتھ کچھ ریڈیولوجیکل مسائل بھی ہیں۔ حفاظت اور ماحول ممکنہ حادثے کی صلاحیت اور ماحول پر اثرات نیوکلیئر فیوژن کی سماجی قبولیت کے لیے اہم ہیں، جسے سماجی لائسنس بھی کہا جاتا ہے۔ فیوژن ری ایکٹر تباہ کن پگھلنے کے تابع نہیں ہیں۔ اسے خالص توانائی پیدا کرنے کے لیے عین مطابق اور کنٹرول شدہ درجہ حرارت، دباؤ اور مقناطیسی میدان کے پیرامیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، اور مطلوبہ کنٹرول کا کوئی بھی نقصان یا نقصان تیزی سے رد عمل کو بجھائے گا۔ فیوژن ری ایکٹر کسی بھی وقت سیکنڈ یا یہاں تک کہ مائیکرو سیکنڈ کے قابل ایندھن کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ فعال ایندھن بھرنے کے بغیر، رد عمل فوری طور پر بجھ جاتے ہیں۔ وہی رکاوٹیں بھاگنے والے رد عمل کو روکتی ہیں۔ اگرچہ پلازما کا حجم یا اس سے زیادہ ہونے کی توقع کی جاتی ہے، لیکن پلازما میں عام طور پر صرف چند گرام ایندھن ہوتا ہے۔ اس کے مقابلے میں، ایک فشن ری ایکٹر عام طور پر مہینوں یا سالوں تک کافی ایندھن سے بھرا ہوتا ہے، اور رد عمل کو جاری رکھنے کے لیے کسی اضافی ایندھن کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ ایندھن کی یہ بڑی فراہمی ہی پگھلنے کا امکان پیش کرتی ہے۔ مقناطیسی کنٹینمنٹ میں، کنڈلی میں مضبوط فیلڈز تیار ہوتے ہیں جو ری ایکٹر ڈھانچے کے ذریعہ میکانکی طور پر رکھے جاتے ہیں۔ اس ڈھانچے کی ناکامی اس تناؤ کو آزاد کر سکتی ہے اور مقناطیسی کو باہر کی طرف "پھٹنے" کی اجازت دے سکتی ہے۔ اس واقعے کی شدت دیگر صنعتی حادثات یا ایم آر آئی مشین بجھانے/دھماکے سے ملتی جلتی ہوگی، اور اسے مؤثر طریقے سے فشن ری ایکٹروں میں استعمال ہونے والی کنٹینمنٹ بلڈنگ کے اندر رکھا جا سکتا ہے۔ لیزر سے چلنے والے انیرشیل کنٹینمنٹ میں ری ایکشن چیمبر کا بڑا سائز مواد پر دباؤ کو کم کرتا ہے۔ اگرچہ ری ایکشن چیمبر کی ناکامی ممکن ہے، لیکن ایندھن کی فراہمی کو روکنا تباہ کن ناکامی کو روکتا ہے۔ زیادہ تر ری ایکٹر ڈیزائن کولینٹ کے طور پر مائع ہائیڈروجن پر انحصار کرتے ہیں اور آوارہ نیوٹرانوں کو ٹریٹیئم میں تبدیل کرتے ہیں، جسے ری ایکٹر میں ایندھن کے طور پر واپس کھلایا جاتا ہے۔ ہائیڈروجن آتش گیر ہے، اور یہ ممکن ہے کہ اس جگہ پر ذخیرہ شدہ ہائیڈروجن بھڑک سکے۔ اس صورت میں، ہائیڈروجن کا ٹریٹیم حصہ فضا میں داخل ہوگا، جس سے تابکاری کا خطرہ لاحق ہوگا۔ حساب سے پتہ چلتا ہے کہ ایک عام پاور اسٹیشن میں تقریبا ٹریٹیم اور دیگر تابکار گیسیں موجود ہوں گی۔ یہ رقم اتنی کم ہے کہ اسٹیشن کے دائرے کی باڑ تک پہنچنے تک یہ قانونی طور پر قابل قبول حدود میں گھٹ جائے گی۔ چھوٹے صنعتی حادثات کا امکان، بشمول تابکاری کی مقامی رہائی اور عملے کو چوٹ، فشن کے مقابلے میں معمولی ہونے کا تخمینہ ہے۔ ان میں لتیم یا ٹریٹیئم کا حادثاتی اخراج یا تابکار ری ایکٹر کے اجزاء کو غلط طریقے سے سنبھالنا شامل ہوگا۔ مقناطیسی بجھانا مقناطیسی عمل کا ایک غیر معمولی خاتمہ ہے جو اس وقت ہوتا ہے جب سپر کنڈکٹنگ کنڈلی کا حصہ سپر کنڈکٹنگ حالت سے باہر نکلتا ہے (معمول بن جاتا ہے)۔ ایسا اس لیے ہو سکتا ہے کیونکہ مقناطیس کے اندر کا میدان بہت بڑا ہوتا ہے، میدان کی تبدیلی کی شرح بہت زیادہ ہوتی ہے (جس کی وجہ سے تانبے کے معاون میٹرکس میں ایڈی کرنٹ اور نتیجے میں حرارت ہوتی ہے)، یا دونوں کا مجموعہ ہوتا ہے۔ شاذ و نادر ہی مقناطیسی عیب بجھانے کا سبب بن سکتا ہے۔ جب ایسا ہوتا ہے، تو وہ مخصوص جگہ کرنٹ سے تیزی سے جول ہیٹنگ کے تابع ہوتی ہے، جس سے آس پاس کے علاقوں کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ یہ ان علاقوں کو بھی معمول کی حالت میں دھکیل دیتا ہے، جس کی وجہ سے سلسلہ وار تعامل میں زیادہ گرمی ہوتی ہے۔ سپر کنڈکٹنگ کنڈلی کے سائز کے لحاظ سے پورا مقناطیس کئی سیکنڈ میں تیزی سے نارمل ہو جاتا ہے۔ یہ ایک تیز دھماکے کے ساتھ ہوتا ہے کیونکہ مقناطیسی میدان میں توانائی گرمی میں تبدیل ہو جاتی ہے، اور کریوجینک سیال ابال جاتا ہے۔ کرنٹ کی اچانک کمی کے نتیجے میں کلو وولٹ انڈکٹو وولٹیج اسپائکس اور آرسنگ ہو سکتی ہے۔ مقناطیسی کو مستقل نقصان شاذ و نادر ہی ہوتا ہے، لیکن اجزاء کو مقامی حرارتی، ہائی وولٹیج، یا بڑی مکینیکل قوتوں سے نقصان پہنچا سکتا ہے۔ عملی طور پر، میگیٹس میں عام طور پر حفاظتی آلات ہوتے ہیں جو بجھانے کا پتہ چلنے پر کرنٹ کو روکنے یا محدود کرنے کے لیے ہوتے ہیں۔ اگر کوئی بڑا مقناطیس بجھاتا ہے، تو بخارات میں تبدیل ہونے والے کریوجینک سیال سے بننے والا غیر فعال بخارات سانس لینے کے قابل ہوا کو ہٹانے سے آپریٹرز کے لیے دم گھٹنے کا ایک اہم خطرہ پیش کر سکتا ہے۔ سی ای آر این کے لارج ہیڈرون کولائڈر میں سپر کنڈکٹنگ میگنےٹس کا ایک بڑا حصہ 2008 میں اسٹارٹ اپ آپریشنز کے دوران غیر متوقع طور پر بجھ گیا، جس سے متعدد میگنےٹس تباہ ہو گئے۔ تکرار کو روکنے کے لیے، ایل ایچ سی کے سپر کنڈکٹنگ میگنےٹ فاسٹ ریمپنگ ہیٹرز سے لیس ہوتے ہیں جو بجھانے کے واقعے کا پتہ چلنے پر چالو ہو جاتے ہیں۔ دو قطبی موڑنے والے میگنےٹ سیریز میں جڑے ہوتے ہیں۔ ہر پاور سرکٹ میں 154 انفرادی میگنےٹ شامل ہوتے ہیں، اور اگر کوئی بجھانے کا واقعہ پیش آتا ہے، تو ان میگنےٹس کی پوری مشترکہ ذخیرہ شدہ توانائی کو ایک ساتھ ڈمپ کرنا ضروری ہے۔ یہ توانائی دھات کے بڑے بلاکس میں منتقل ہوتی ہے جو کئی سو ڈگری سیلسیس تک گرم ہوتی ہے-مزاحم حرارت کی وجہ سے-سیکنڈوں میں۔ مقناطیسی بجھانا ذرہ ایکسلریٹر کے آپریشن کے دوران ایک "کافی معمول کا واقعہ" ہے۔ فیوژن رد عمل کی قدرتی پیداوار ہیلیم کی ایک چھوٹی سی مقدار ہے، جو زندگی کے لیے بے ضرر ہے۔ خطرناک ٹریٹیئم کو مکمل طور پر برقرار رکھنا مشکل ہے۔ عام آپریشن کے دوران، ٹریٹیئم مسلسل خارج ہوتا ہے۔ اگرچہ ٹریٹیئم اتار چڑھاؤ والا اور حیاتیاتی طور پر فعال ہے، لیکن اس کی رہائی سے پیدا ہونے والا صحت کا خطرہ زیادہ تر تابکار آلودگیوں کے مقابلے میں بہت کم ہے، کیونکہ ٹریٹیئم کی مختصر نصف زندگی (12.32 سال) اور بہت کم سڑنے والی توانائی (~ 14.95 KeV)، اور اس وجہ سے کہ یہ حیاتیاتی طور پر جمع نہیں ہوتا ہے (یہ 7 سے 14 دن کی حیاتیاتی نصف زندگی کے ساتھ جسم سے پانی کے طور پر باہر چکر لگاتا ہے)۔ آئی ٹی ای آر میں ٹریٹیئم کے لیے کل روک تھام کی سہولیات شامل ہیں۔ تابکار فضلہ فیوژن ری ایکٹر فشن ری ایکٹر کے مقابلے میں بہت کم تابکار مواد بناتے ہیں۔ مزید برآں، اس سے پیدا ہونے والا مواد حیاتیاتی طور پر کم نقصان دہ ہوتا ہے، اور تابکاری ایک ایسے وقت کے اندر ختم ہو جاتی ہے جو محفوظ طویل مدتی فضلہ ذخیرہ کرنے کے لیے موجودہ انجینئرنگ کی صلاحیتوں کے اندر ہے۔ مخصوص اصطلاحات میں، سوائے اینیوٹرونک فیوژن کے، نیوٹرون کا بہاؤ ساختی مواد کو تابکار بنا دیتا ہے۔ شٹ ڈاؤن پر تابکار مواد کی مقدار اہم اختلافات کے ساتھ فشن ری ایکٹر کے مقابلے میں ہو سکتی ہے۔ فیوژن اور نیوٹرون ایکٹیویشن ریڈیوآئیسوٹوپس کی نصف زندگی فشن سے ہونے والی نصف زندگی سے کم ہوتی ہے، تاکہ خطرہ زیادہ تیزی سے کم ہو جائے۔ جب کہ فشن ری ایکٹر فضلہ پیدا کرتے ہیں جو ہزاروں سالوں تک تابکار رہتا ہے، فیوژن ری ایکٹر میں تابکار مواد (ٹریٹیئم کے علاوہ) خود ری ایکٹر کا مرکز ہوگا اور اس میں سے زیادہ تر تقریبا 50 سالوں تک تابکار ہوگا، دوسرے نچلے درجے کے فضلے کے ساتھ مزید 100 سال یا اس کے بعد تابکار ہوگا۔ فیوژن فضلہ کی مختصر نصف زندگی طویل مدتی اسٹوریج کے چیلنج کو ختم کرتی ہے۔ 500 سال تک، مواد میں کوئلے کی راکھ کی طرح ریڈیوٹوکسائٹی ہوگی۔ بہر حال، نچلی سطح کے فضلے کے بجائے درمیانی سطح کے فضلے کے طور پر درجہ بندی حفاظتی مباحثوں کو پیچیدہ بنا سکتی ہے۔ مواد کا انتخاب روایتی فشن کے مقابلے میں کم محدود ہے، جہاں ان کے مخصوص نیوٹران کراس سیکشنز کے لیے بہت سے مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ فیوژن ری ایکٹروں کو "کم ایکٹیویشن" کا استعمال کرتے ہوئے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، وہ مواد جو آسانی سے تابکار نہیں بنتے ہیں۔ مثال کے طور پر ونیڈیم سٹینلیس سٹیل کے مقابلے میں بہت کم تابکار بن جاتا ہے۔ کاربن فائبر مواد بھی کم متحرک ہوتے ہیں، مضبوط اور ہلکے ہوتے ہیں، اور لیزر انٹریئل ری ایکٹرز کے لیے امید افزا ہوتے ہیں جہاں مقناطیسی میدان کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ جوہری پھیلاؤ بعض منظرناموں میں فیوژن پاور ٹیکنالوجی کو فوجی مقاصد کے لیے مواد تیار کرنے کے لیے ڈھالا جا سکتا ہے۔ ٹریٹیئم کی ایک بڑی مقدار فیوژن پاور اسٹیشن کے ذریعے تیار کی جا سکتی ہے۔ ٹریٹیئم کا استعمال ہائیڈروجن بموں کے ٹرگر اور جدید فروغ شدہ فشن ہتھیاروں میں کیا جاتا ہے، لیکن اسے دوسرے طریقوں سے بھی تیار کیا جا سکتا ہے۔ فیوژن ری ایکٹر سے توانائی بخش نیوٹرانوں کو جوہری بم کے لیے ہتھیاروں کے درجے کے پلوٹونیم یا یورینیم کی افزائش کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے (مثال کے طور پر، یا میں منتقلی کے ذریعے)۔ 2011 میں کی گئی ایک تحقیق میں تین منظرناموں کا جائزہ لیا گیا: چھوٹے پیمانے پر فیوژن اسٹیشن: افزودگی گیس سینٹری فیوجز کے مقابلے میں بہت زیادہ بجلی کی کھپت، گرمی کی کھپت اور زیادہ قابل شناخت ڈیزائن کے نتیجے میں، اس انتخاب کا پتہ لگانا بہت آسان ہوگا اور اس وجہ سے ناقابل فہم ہوگا۔ تجارتی سہولت: پیداواری صلاحیت اہم ہے۔ لیکن ہتھیاروں کے استعمال کے قابل مواد کی تیاری کے لیے ضروری کسی زرخیز یا بکھرے ہوئے مادے کو سول فیوژن سسٹم میں بالکل موجود ہونے کی ضرورت نہیں ہے۔ اگر حفاظت نہیں کی جاتی ہے، تو ان مواد کا پتہ ان کی خصوصیت گاما تابکاری سے لگایا جا سکتا ہے۔ بنیادی نئے ڈیزائن کا پتہ باقاعدہ ڈیزائن کی معلومات کی تصدیق سے لگایا جا سکتا ہے۔ ٹھوس بریڈر کمبل ماڈیولز کے (تکنیکی طور پر زیادہ قابل عمل) معاملے میں، آنے والے اجزاء کا زرخیز مواد کی موجودگی کے لیے معائنہ کرنا ضروری ہوگا، بصورت دیگر ہر سال کئی ہتھیاروں کے لیے پلوٹونیم تیار کیا جا سکتا ہے۔ رازداری سے قطع نظر ہتھیاروں کے درجے کے مواد کو ترجیح دینا: سول فیوژن پاور اسٹیشن میں ترمیم کرنے میں ہتھیاروں کے استعمال کے قابل مواد تیار کرنے کا تیز ترین طریقہ دیکھا گیا۔ شہری استعمال کے دوران ہتھیاروں سے مطابقت رکھنے والے مواد کی ضرورت نہیں ہے۔ یہاں تک کہ خفیہ کارروائی کی ضرورت کے بغیر بھی، اس طرح کی ترمیم میں پیداوار شروع کرنے میں تقریبا دو ماہ لگیں گے اور ایک قابل ذکر رقم پیدا کرنے میں کم از کم ایک اضافی ہفتہ لگے گا۔ اسے فوجی استعمال کا پتہ لگانے اور سفارتی یا فوجی ذرائع سے رد عمل ظاہر کرنے کے لیے کافی وقت سمجھا جاتا تھا۔ پیداوار کو روکنے کے لیے، ری ایکٹر کو چھوڑتے ہوئے سہولت کے کچھ حصوں کی فوجی تباہی کافی ہوگی۔ ایک اور مطالعہ نے نتیجہ اخذ کیا۔ "بڑے فیوژن ری ایکٹر-یہاں تک کہ اگر بکھرے ہوئے مواد کی افزائش کے لیے ڈیزائن نہیں کیے گئے ہیں-ہتھیاروں کے اعلی معیار اور بہت کم ماخذ مواد کی ضروریات کے ساتھ آسانی سے ہر سال کئی سو کلو پیو پیدا کر سکتے ہیں۔" اس بات پر زور دیا گیا کہ اندرونی پھیلاؤ کی مزاحمت کے لیے خصوصیات کا نفاذ تحقیق اور ترقی کے ابتدائی مرحلے میں ہی ممکن ہو سکتا ہے۔ ہائیڈروجن بم کے ڈیزائن کے لیے درکار نظریاتی اور کمپیوٹیشنل ٹولز کا انیرٹیل کنفینمنٹ فیوژن کے لیے درکار ٹولز سے گہرا تعلق ہے، لیکن مقناطیسی کنفینمنٹ فیوژن کے ساتھ ان کا بہت کم مشترک ہے۔ فیوژن پاور عام طور پر ڈیوٹیریم کو ایندھن کے طور پر استعمال کرنے کی تجویز کرتی ہے اور بہت سے موجودہ ڈیزائن بھی لیتھیم کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ فیوژن انرجی آؤٹ پٹ تقریبا 100 EJ/yr (= 1 × 1020 J/yr) کی 1995 کی عالمی بجلی کی پیداوار کے برابر ہے اور یہ کہ مستقبل میں اس میں اضافہ نہیں ہوتا ہے، جس کا امکان نہیں ہے، تب معلوم موجودہ لتیم کے ذخائر 3000 سال تک رہیں گے۔ تاہم، سمندری پانی سے لتیم 60 ملین سال تک چلے گا، اور صرف ڈیوٹیریم کا استعمال کرتے ہوئے ایک زیادہ پیچیدہ فیوژن عمل میں 150 بلین سال تک ایندھن ہوگا۔ اس تناظر میں، 150 ارب سال سورج کی بقیہ عمر سے 30 گنا زیادہ اور کائنات کی تخمینہ شدہ عمر سے 10 گنا زیادہ ہے۔ معاشیات یورپی یونین نے تقریبا 1990 کی دہائی تک گزاری۔ آئی ٹی ای آر بیس ارب ڈالر سے زیادہ کی سرمایہ کاری کی نمائندگی کرتا ہے، اور ممکنہ طور پر دسیوں ارب مزید، بشمول مہربان شراکت میں۔ یورپی یونین کے چھٹے فریم ورک پروگرام کے تحت، پائیدار توانائی کی تحقیق کے مقابلے میں جوہری فیوژن ریسرچ موصول ہوئی (آئی ٹی ای آر فنڈنگ کے علاوہ)، جس سے فیوژن پاور میں تحقیق کو کسی بھی حریف ٹیکنالوجی سے بہت آگے رکھا گیا۔ ریاستہائے متحدہ کے محکمہ توانائی نے 2010 سے ہر سال 367 ملین امریکی ڈالر-671 ملین امریکی ڈالر مختص کیے ہیں، جو 2020 میں عروج پر ہے، اس کے مالی سال 2021 کے بجٹ کی درخواست میں سرمایہ کاری کو 425 ملین امریکی ڈالر تک کم کرنے کے منصوبوں کے ساتھ۔ اس بجٹ کا تقریبا ایک چوتھائی حصہ آئی ٹی ای آر کی مدد کے لیے دیا گیا ہے۔ سرمایہ کاری کے سائز اور ٹائم لائنز کے نتائج کا مطلب ہے کہ فیوژن ریسرچ کو تقریبا خصوصی طور پر عوامی طور پر فنڈ کیا گیا ہے۔ تاہم، حالیہ برسوں میں، کم کاربن توانائی کے ذرائع کو تبدیل کرنے والے نمونے کو تجارتی بنانے کے وعدے نے کمپنیوں اور سرمایہ کاروں کی ایک بڑی تعداد کو اپنی طرف متوجہ کیا ہے۔ دو درجن سے زیادہ اسٹارٹ اپ کمپنیوں نے تقریبا 2000 سے 2020 تک ایک ارب ڈالر سے زیادہ کی توجہ مبذول کروائی، بنیادی طور پر 2015 سے، اور 2021 میں مزید تین ارب ڈالر کی فنڈنگ اور سنگ میل سے متعلق وعدوں میں، جن میں سرمایہ کار بشمول جیف بیزوس، پیٹر تھیل اور بل گیٹس کے ساتھ ساتھ ادارہ جاتی سرمایہ کار بشمول لیگل اینڈ جنرل، اور توانائی کمپنیاں بشمول ایکونور، اینی، شیورون، اور چینی ای این این گروپ شامل ہیں۔ حال ہی میں نجی فیوژن کمپنیوں نے اربوں ڈالر کی سرمایہ کاری کو راغب کیا ہے۔ مثال کے طور پر، 2021 میں، کامن ویلتھ فیوژن سسٹمز (سی ایف ایس) نے اسکیل اپ فنڈنگ میں 1.8 بلین ڈالر حاصل کیے، اور ہیلیون انرجی نے سنگ میل کو پورا کرنے پر اضافی 1.7 بلین ڈالر کے ساتھ نصف بلین ڈالر حاصل کیے۔ 2000 کی دہائی اور 2010 کی دہائی کے اوائل میں تیار ہونے والے منظرناموں میں انسانی تہذیب کے مستقبل پر فیوژن پاور کی تجارتی کاری کے اثرات پر تبادلہ خیال کیا گیا۔ نیوکلیئر فشن کو ایک رہنما کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے آئی ٹی ای آر اور بعد میں ڈی ای ایم او کو 2050 کے آس پاس پہلے تجارتی ری ایکٹرز کو آن لائن لانے اور وسط صدی کے بعد تیزی سے توسیع کے طور پر دیکھا۔ کچھ منظرناموں نے آئی ٹی ای آر سے آگے ایک قدم کے طور پر "فیوژن نیوکلیئر سائنس کی سہولیات" پر زور دیا۔ تاہم، ٹوکامک پر مبنی فیوژن پاور میں معاشی رکاوٹیں بہت زیادہ ہیں، جس کے لیے پروٹو ٹائپ ٹوکامک ری ایکٹرز اور نئی سپلائی چینز کی ترقی کے لیے سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے، یہ ایک ایسا مسئلہ ہے جو کسی بھی قسم کے فیوژن ری ایکٹر کو متاثر کرے گا۔ ٹوکامک کے ڈیزائن محنت پر مبنی دکھائی دیتے ہیں، جبکہ حکومتی وسائل کی کمی کی وجہ سے انیرٹیل فیوژن انرجی جیسے متبادلات کی تجارتی کاری کا خطرہ زیادہ ہے۔ 2010 کے بعد کے منظرنامے نوٹ کمپیوٹنگ اور میٹریل سائنس کی پیشرفت مختلف ٹکنالوجی کے راستوں کے ساتھ ملٹی فیز نیشنل یا لاگت شیئر کرنے والے "فیوژن پائلٹ پلانٹس" (ایف پی پیز) کو فعال کرتی ہے، جیسے کہ توانائی کی پیداوار کے لیے یوکے کروی ٹوکامک، 2030-2040 ٹائم فریم کے اندر۔ خاص طور پر، جون 2021 میں، جنرل فیوژن نے اعلان کیا کہ وہ برطانیہ کی حکومت کی کولھم سینٹر فار فیوژن انرجی میں دنیا کے پہلے خاطر خواہ پبلک پرائیویٹ پارٹنرشپ فیوژن مظاہرے پلانٹ کی میزبانی کی پیشکش کو قبول کرے گا۔ یہ پلانٹ 2022 سے 2025 تک تعمیر کیا جائے گا اور اس کا مقصد 2025 کی دہائی کے آخر میں تجارتی پائلٹ پلانٹس کی راہ ہموار کرنا ہے۔ یہ پلانٹ مکمل پیمانے کا 70 فیصد ہوگا اور اس کے 15 کروڑ ڈگری کے مستحکم پلازما تک پہنچنے کی توقع ہے۔ ریاستہائے متحدہ میں، لاگت کا اشتراک کرنے والی سرکاری-نجی شراکت داری ایف پی پیز کا امکان ظاہر ہوتا ہے، اور 2022 میں ڈی او ای نے تجارتی فیوژن انرجی کے لیے اپنے بولڈ ڈیکیڈل ویژن کے مرکز کے طور پر ایک نئے سنگ میل پر مبنی فیوژن ڈویلپمنٹ پروگرام کا اعلان کیا، جس میں نجی شعبے کی قیادت والی ٹیمیں ایف پی پی سے پہلے کے تصوراتی ڈیزائن فراہم کرتی ہیں، ٹیکنالوجی کے روڈ میپس کی وضاحت کرتی ہیں، اور ایف پی پی ڈیزائن کی طرف اہم سائنسی اور تکنیکی مسائل کو حل کرنے کے لیے ضروری آر اینڈ ڈی کا تعاقب کرتی ہیں۔ اگر ابتدائی بازاروں کا پتہ لگایا جا سکے تو اس طرح کے مظاہرے کے پلانٹس پر مبنی کمپیکٹ ری ایکٹر ٹیکنالوجی 2030 کی دہائی سے بیڑے کے نقطہ نظر کے ذریعے تجارتی کاری کو قابل بناسکتی ہے۔ غیر جوہری قابل تجدید توانائی کو بڑے پیمانے پر اپنانے سے توانائی کا منظر نامہ بدل گیا ہے۔ اس طرح کے قابل تجدید ذرائع سے 2050 تک عالمی توانائی کا 74 فیصد فراہم ہونے کا امکان ہے۔ قابل تجدید توانائی کی قیمتوں میں مسلسل کمی فیوژن پاور کی معاشی مسابقت کو چیلنج کرتی ہے۔ کچھ ماہرین اقتصادیات کا خیال ہے کہ فیوژن پاور کا دیگر قابل تجدید توانائی کے اخراجات سے ملنے کا امکان نہیں ہے۔ فیوژن پلانٹس کو بڑے اسٹارٹ اپ اور سرمائے کی لاگت کا سامنا کرنا پڑے گا۔ اس کے علاوہ، آپریشن اور دیکھ بھال مہنگی ہونے کا امکان ہے۔ اگرچہ چائنا فیوژن انجینئرنگ ٹیسٹ ری ایکٹر کی قیمتیں اچھی طرح سے معلوم نہیں ہیں، لیکن ایک ای یو ڈی ای ایم او فیوژن تصور کو 121 ڈالر فی میگاواٹ کی توانائی کی مساوی لاگت (ایل سی او ای) پیش کرنے کے لیے پیش کیا گیا تھا۔ ایندھن کی قیمتیں کم ہیں، لیکن ماہرین اقتصادیات کا خیال ہے کہ ایک گیگاواٹ کے پلانٹ کی توانائی کی لاگت میں تعمیر میں سرمایہ کاری میں ہر 1 بلین ڈالر کے اضافے پر 16.5 ڈالر فی میگاواٹ کا اضافہ ہوگا۔ اس بات کا بھی خطرہ ہے کہ آسانی سے حاصل شدہ لتیم بیٹریاں بنانے میں استعمال ہو جائے گا۔ اسے سمندری پانی سے حاصل کرنا بہت مہنگا ہوگا اور پیدا ہونے والی توانائی سے زیادہ توانائی کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ اس کے برعکس، توانائی کی قابل تجدید سطح کی لاگت کے تخمینے کافی کم ہیں۔ مثال کے طور پر، شمسی توانائی کی توانائی کی 2019 کی سطح کی لاگت کا تخمینہ $40-$46/میگاواٹ تھا، ساحل پر ہوا کا تخمینہ $29-$56/میگاواٹ تھا، اور آف شور ہوا تقریبا $92/میگاواٹ تھی۔ تاہم، فیوژن پاور کا اب بھی قابل تجدید ذرائع کے ذریعے چھوڑے گئے توانائی کے خلا کو پر کرنے میں ایک کردار ہو سکتا ہے، اس بات پر منحصر ہے کہ توانائی اور ماحولیاتی انصاف کے لیے انتظامیہ کی ترجیحات مارکیٹ کو کس طرح متاثر کرتی ہیں۔ 2020 کی دہائی میں، فیوژن کے سماجی و اقتصادی مطالعات جنہوں نے ان عوامل پر غور کرنا شروع کیا، سامنے آئے، اور 2022 میں یورو فیوژن نے اپنے سماجی و اقتصادی مطالعات اور ممکنہ تحقیق و ترقی کے سلسلے کا آغاز کیا تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ اس طرح کے عوامل تجارتی راستے اور ٹائم ٹیبل کو کس طرح متاثر کر سکتے ہیں۔ اسی طرح، اپریل 2023 میں جاپان نے فیوژن کو صنعتی بنانے کے لیے ایک قومی حکمت عملی کا اعلان کیا۔ اس طرح فیوژن پاور توانائی کا بنیادی ذریعہ بننے کے بجائے دیگر قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے ساتھ مل کر کام کر سکتی ہے۔ کچھ ایپلی کیشنز میں، فیوژن پاور بیس لوڈ فراہم کر سکتی ہے، خاص طور پر اگر انٹیگریٹڈ تھرمل اسٹوریج اور کوجینریشن شامل ہو اور کوئلے کے پلانٹس کو دوبارہ فٹ کرنے کی صلاحیت پر غور کیا جائے۔ جیسا کہ فیوژن پائلٹ پلانٹس رسائی کے اندر منتقل ہوتے ہیں، قانونی اور ریگولیٹری مسائل کو حل کیا جانا چاہیے۔ ستمبر 2020 میں، یونائیٹڈ سٹیٹس نیشنل اکیڈمی آف سائنسز نے قومی پائلٹ پلانٹ پر غور کرنے کے لیے نجی فیوژن کمپنیوں سے مشورہ کیا۔ اگلے مہینے، ریاستہائے متحدہ کے محکمہ توانائی، نیوکلیئر ریگولیٹری کمیشن (این آر سی) اور فیوژن انڈسٹری ایسوسی ایشن نے اس عمل کو شروع کرنے کے لیے ایک عوامی فورم کی مشترکہ میزبانی کی۔ نومبر 2020 میں، بین الاقوامی جوہری توانائی ایجنسی (آئی اے ای اے) نے حفاظتی معیارات جیسے خوراک کے ضوابط اور تابکار فضلہ کو سنبھالنے کے لیے مختلف ممالک کے ساتھ مل کر کام کرنا شروع کیا۔ جنوری اور مارچ 2021 میں این آر سی نے ریگولیٹری فریم ورک پر دو عوامی اجلاسوں کی میزبانی کی۔ 27 دسمبر H.R.133 کنسولیڈیٹڈ اپروپری ایشن ایکٹ، 2021 میں ایک پبلک پرائیویٹ لاگت شیئرنگ اپروچ کی توثیق کی گئی، جس نے نجی صنعت سے 100% میچ کے ساتھ فیوژن مظاہرے کی سہولیات کی تعمیر کے لیے شراکت داری پروگرام کے لیے پانچ سالوں میں $325 ملین کا اختیار دیا۔ اس کے بعد، یوکے ریگولیٹری ہورائزنز کونسل نے ایک رپورٹ شائع کی جس میں 2022 کے اوائل تک فیوژن ریگولیٹری فریم ورک کا مطالبہ کیا گیا تاکہ برطانیہ کو فیوژن پاور کو تجارتی بنانے میں عالمی رہنما کے طور پر قائم کیا جا سکے۔ اس کال کو برطانیہ کی حکومت نے اکتوبر 2021 میں اپنے فیوژن گرین پیپر اور اس کی فیوژن اسٹریٹجی دونوں کو شائع کرتے ہوئے بالترتیب فیوژن کو منظم اور تجارتی بنانے کے لیے پورا کیا۔ پھر، اپریل 2023 میں، دوسرے جوہری ریگولیٹرز پر اثر انداز ہونے کے امکان کے فیصلے میں، این آر سی نے متفقہ ووٹ میں اعلان کیا کہ فیوژن انرجی کو فشن کے طور پر نہیں بلکہ پارٹیکل ایکسلریٹرز کے طور پر اسی ریگولیٹری نظام کے تحت ریگولیٹ کیا جائے گا۔ جیو پولیٹکس دنیا کی توانائی کی صنعت کو تبدیل کرنے اور آب و ہوا کی تبدیلی کو کم کرنے کے لیے فیوژن کی صلاحیت کو دیکھتے ہوئے فیوژن سائنس کو روایتی طور پر امن سازی کی سائنسی سفارت کاری کے ایک لازمی حصے کے طور پر دیکھا جاتا رہا ہے۔ تاہم، تکنیکی ترقی اور نجی شعبے کی شمولیت نے دانشورانہ املاک، ریگولیٹری انتظامیہ، عالمی قیادت ؛ مساوات، اور ممکنہ ہتھیاروں پر خدشات کو جنم دیا ہے۔ یہ آئی ٹی ای آر کے امن سازی کے کردار کو چیلنج کرتے ہیں اور عالمی کمیشن کے مطالبات کا باعث بنتے ہیں۔ 2050 تک آب و ہوا کی تبدیلی میں نمایاں طور پر حصہ ڈالنے والی فیوژن پاور کا کافی پیش رفت اور خلائی دوڑ کی ذہنیت کے ابھرنے کے بغیر امکان نہیں لگتا ہے، لیکن 2100 تک شراکت ممکن نظر آتی ہے، جس کی حد ٹیکنالوجی کے راستوں کی قسم اور خاص طور پر لاگت پر منحصر ہے۔ 2020 کے آخر سے ہونے والی پیشرفتوں نے متعدد داخلے کے ساتھ ایک "نئی خلائی دوڑ" کی بات کی ہے، جس نے امریکہ کو چین اور برطانیہ کے ایس ٹی ای پی ایف پی پی کے خلاف کھڑا کیا ہے۔ 24 ستمبر کو، ریاستہائے متحدہ کے ایوان نمائندگان نے ایک تحقیق اور تجارتی کاری کے پروگرام کی منظوری دی۔ فیوژن انرجی ریسرچ سیکشن نے ناسا کے سی او ٹی ایس پروگرام پر مبنی ایک سنگ میل پر مبنی، لاگت کا اشتراک، پبلک پرائیویٹ پارٹنرشپ پروگرام کو شامل کیا، جس نے تجارتی خلائی صنعت کا آغاز کیا۔ فروری 2021 میں نیشنل اکیڈمیوں نے برائننگ فیوژن ٹو دی یو ایس شائع کیا۔ گرڈ، 2035-2040 کے لیے مارکیٹ سے چلنے والے، لاگت کے اشتراک کے پلانٹ کی سفارش کرتے ہوئے، اور اس کے بعد کانگریس کے دو طرفہ فیوژن کاکس کا آغاز ہوا۔ دسمبر 2020 میں، ایک آزاد ماہر پینل نے ڈی ای ایم او پر یورو فیوژن کے ڈیزائن اور آر اینڈ ڈی کے کام کا جائزہ لیا، اور یورو فیوژن نے تصدیق کی کہ وہ اپنے روڈ میپ ٹو فیوژن انرجی کے ساتھ آگے بڑھ رہا ہے، جس سے یورپی فیوژن کمیونٹی کے ساتھ شراکت میں ڈی ای ایم او کے تصوراتی ڈیزائن کا آغاز ہوتا ہے، جس سے پتہ چلتا ہے کہ یورپی یونین کی حمایت یافتہ مشین دوڑ میں داخل ہوئی ہے۔ فوائد فیوژن پاور فی الحال استعمال ہونے والے کسی بھی ایندھن استعمال کرنے والے توانائی کے ذریعہ سے ایندھن کے دیئے گئے وزن کے لیے زیادہ توانائی فراہم کرنے کا وعدہ کرتی ہے۔ ایندھن (بنیادی طور پر ڈیوٹیریم) سمندر میں کثرت سے موجود ہے: سمندری پانی میں 6500 ہائیڈروجن ایٹموں میں سے تقریبا 1 ڈیوٹیریم ہے۔ اگرچہ یہ صرف 0.015 ٪ کے بارے میں ہے، لیکن سمندری پانی وافر مقدار میں ہے اور اس تک رسائی آسان ہے، جس کا مطلب ہے کہ فیوژن لاکھوں سالوں تک دنیا کی توانائی کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔ پہلی نسل کے فیوژن پلانٹس سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ ڈیوٹیریم-ٹریٹیم فیول سائیکل کا استعمال کریں گے۔ اس کے لیے ٹریٹیم کی افزائش نسل کے لیے لیتھیم کے استعمال کی ضرورت ہوگی۔ یہ معلوم نہیں ہے کہ اس ضرورت کے ساتھ ساتھ بیٹری اور دھاتی صنعتوں کی فراہمی کے لیے عالمی لیتھیم کی فراہمی کب تک کافی ہوگی۔ یہ توقع کی جاتی ہے کہ دوسری نسل کے پودے زیادہ مضبوط ڈیوٹیریم-ڈیوٹیریم رد عمل کی طرف بڑھیں گے۔ ڈیوٹیریم-ہیلیم-3 رد عمل بھی دلچسپی کا باعث ہے، لیکن ہلکے ہیلیم آاسوٹوپ زمین پر عملی طور پر موجود نہیں ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ قمری ریگولیتھ میں مفید مقدار میں موجود ہے، اور گیس وشال سیاروں کے ماحول میں وافر مقدار میں موجود ہے۔ فیوژن پاور کو نظام شمسی کے اندر نام نہاد "ڈیپ اسپیس" پروپلشن اور انٹرسٹیلر اسپیس ایکسپلوریشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جہاں شمسی توانائی دستیاب نہیں ہے، بشمول اینٹی میٹر فیوژن ہائبرڈ ڈرائیوز کے ذریعے۔ نقصانات فیوژن پاور کے کئی نقصانات ہیں۔ کیونکہ ڈیوٹیریم اور ٹریٹیئم سے چلنے والے کسی بھی ری ایکٹر میں 80 فیصد توانائی نیوٹرون کے دھاروں کی شکل میں ظاہر ہوتی ہے، اس طرح کے ری ایکٹر فشن ری ایکٹرز کی بہت سی خرابیوں کا اشتراک کرتے ہیں۔ اس میں تابکار فضلے کی بڑی مقدار کی پیداوار اور ری ایکٹر کے اجزاء کو تابکاری سے ہونے والا سنگین نقصان شامل ہے۔ مزید برآں، قدرتی طور پر پائے جانے والا ٹریٹیم انتہائی نایاب ہے۔ اگرچہ امید یہ ہے کہ فیوژن ری ایکٹر اپنے ٹریٹیئم کی افزائش کر سکتے ہیں، ٹریٹیئم کی خود کفالت انتہائی مشکل ہے، کم از کم اس لیے نہیں کہ ٹریٹیئم پر قابو پانا مشکل ہے (ٹریٹیئم امریکہ کے 65 میں سے 48 جوہری مقامات سے لیک ہوا ہے)۔ کسی بھی صورت میں ریزرو اور اسٹارٹ اپ ٹریٹیم انوینٹری کی ضروریات ناقابل قبول حد تک بڑی ہونے کا امکان ہے۔ اگر ری ایکٹروں کو صرف ڈیوٹیریم ایندھن کا استعمال کرتے ہوئے چلایا جا سکتا ہے، تو ٹریٹیم کی بھرپائی کا مسئلہ ختم ہو جاتا ہے اور نیوٹرون تابکاری کے نقصان کو کم کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، ڈیوٹیریم-ڈیوٹیریم رد عمل کے امکانات ڈیوٹیریم-ٹریٹیئم کے مقابلے میں تقریبا 20 گنا کم ہیں۔ مزید برآں، ضروری درجہ حرارت ڈیوٹیریم-ٹریٹیئم کے مقابلے میں تقریبا 3 گنا زیادہ ہے (کراس سیکشن دیکھیں)۔ اعلی درجہ حرارت اور کم رد عمل کی شرح اس طرح انجینئرنگ کے چیلنجوں کو نمایاں طور پر پیچیدہ بناتی ہے۔ کسی بھی صورت میں، دیگر خرابیاں باقی ہیں، مثال کے طور پر صرف ڈیوٹیریم ایندھن کی ضرورت والے ری ایکٹروں میں جوہری ہتھیاروں کے پھیلاؤ کی صلاحیت میں بہت اضافہ ہوگا۔ فیوژن پاور کی تاریخ 20 ویں صدی کے اوائل میں اس تفتیش کے طور پر شروع ہوئی کہ ستاروں نے خود کو کس طرح طاقت دی اور مادے اور توانائی کی نوعیت کے بارے میں ایک وسیع تحقیقات کو شامل کرنے کے لیے توسیع کی، جبکہ ممکنہ ایپلی کیشنز میں جنگ، راکٹ پروپلشن اور توانائی کی پیداوار شامل کرنے کے لیے توسیع کی گئی۔ فیوژن سے بجلی پیدا کرنے کے لیے گزشتہ 50 سالوں سے مستقبل میں 30 سال ہونے کی پیش گوئی کی گئی ہے اور یہ اب بھی اتنا دور ہو سکتا ہے۔ تاریخ جوہری طبیعیات کی تحقیقات اور انجینئرنگ کے چیلنجوں کی متوازی تلاش کا ایک پیچیدہ مرکب ہے جس میں مناسب مواد اور ایندھن کی شناخت سے لے کر حرارتی اور قید کی تکنیکوں کو بہتر بنانا شامل ہے۔ فیوژن پاور کی تلاش شروع سے ہی متعدد راستوں پر جاری ہے۔ چٹکی کے ڈیزائن جیسے راستے گر گئے کیونکہ انہیں ان رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑا جن پر ابھی قابو پانا باقی ہے۔ بچ جانے والوں میں مقناطیسی قید کے طریقوں جیسے ٹوکامک اور اسٹیلریٹر کے ساتھ ساتھ آئی سی ایف آلات کے طریقوں جیسے لیزر اور الیکٹروسٹیٹک قید شامل ہیں۔ پہلا کامیاب انسانی ساختہ فیوژن ڈیوائس بڑھا ہوا فشن ہتھیار تھا جس کا تجربہ 1951 میں گرین ہاؤس آئٹم ٹیسٹ میں کیا گیا تھا۔ پہلا حقیقی فیوژن ہتھیار 1952 کا آئیوی مائیک تھا، اور اس کی پہلی عملی مثال 1954 کا کیسل براوو تھا۔ 1950 کی دہائی میں کنٹرولڈ تھرمونیوکلیئر فیوژن حاصل کرنے والی پہلی مشین 1958 کے آغاز میں لاس الاموس نیشنل لیبارٹری میں سکیلا I نامی ایک پنچ مشین تھی۔ جس ٹیم نے اسے حاصل کیا اس کی قیادت جیمز ٹک نامی ایک برطانوی سائنسدان نے کی تھی اور اس میں ایک نوجوان مارشل روزن بلوتھ بھی شامل تھا۔ ٹک مین ہیٹن پروجیکٹ میں شامل رہا تھا، لیکن 1950 کی دہائی کے اوائل میں فیوژن پر کام کرنے لگا تھا۔ انہوں نے لیمن اسپٹزر کے ساتھ مل کر فیوژن ری ایکٹر تیار کرنے کے لیے وائٹ ہاؤس کے زیر اہتمام مقابلے کے حصے کے طور پر اس منصوبے کے لیے فنڈنگ کے لیے درخواست دی۔ اسپٹزر نے پرنسٹن میں اسٹیلرٹر کا تصور تیار کیا۔ پچھلے سال، 1957 میں، انگریزوں نے (شاندار انداز میں) دعوی کیا تھا کہ انہوں نے زیٹا پنچ مشین پر تھرمونیوکلیئر فیوژن ری ایکشن حاصل کر لیے ہیں۔ لیکن یہ پتہ چلا کہ انہوں نے جو نیوٹرون دریافت کیے تھے وہ بیم-ٹارگیٹ تعاملات سے تھے، فیوژن سے نہیں، اور برطانیہ کو شرمناک طور پر دعوی واپس لینا پڑا۔ اسکائلا اول اس وقت ایک کلاسیفائیڈ مشین تھی، اس لیے یہ حقیقت کہ انسان نے بڑے پیمانے پر کنٹرولڈ نیوکلیئر فیوژن کا مظاہرہ کیا تھا، عوام سے چھپی ہوئی تھی۔ ایک روایتی زیڈ پنچ پلازما کے مرکز سے نیچے ایک کرنٹ گزرتا ہے، جو باہر کے ارد گرد ایک مقناطیسی قوت بناتا ہے جو پلازما کو فیوژن کے حالات میں نچوڑ دیتا ہے۔ اسکائلا اس بنیادی خیال پر ایک موڑ تھا۔ یہ ایک θ-پنچ تھا، جو باہر کے گرد ایک کرنٹ سے گزرتا ہے جس سے مرکز میں مقناطیسی قوت پیدا ہوتی ہے۔ اسکائلا I ایک θ-پنچ مشین تھی، جس میں ڈیوٹیریم سے بھرا سلنڈر تھا۔ اسکائلا-1 کی کامیابی کے بعد، لاس الاموس نے اگلے چند سالوں میں متعدد پنچ مشینیں تیار کیں۔ لیکن پنچز کے ساتھ مسئلہ یہ تھا کہ وہ عدم استحکام کی ایک پوری میزبان کی وجہ سے غیر مستحکم تھے۔ اس عرصے کے دوران متوازی طور پر بہت سے فیوژن طریقوں کا تعاقب کیا گیا اور پرنسٹن اسٹیلرٹر ریسرچ کے مرکز کے طور پر ابھرا۔ اس کا آغاز لیمن اسپٹزر نے کیا تھا۔ اگرچہ فیوژن فوری طور پر منتقل نہیں ہوا، لیکن یہ کوشش پرنسٹن پلازما فزکس لیبارٹری کی تخلیق کا باعث بنی۔ ٹوکامک کا تصور I. E. سے 1950-1951 میں شروع ہوا۔ سوویت یونین میں تام اور اے ڈی سخاروف۔ ٹوکامک نے بنیادی طور پر کم طاقت والے پنچ ڈیوائس کو کم طاقت والے اسٹیلریٹر کے ساتھ ملایا۔ اے ڈی سخاروف کے گروپ نے پہلا ٹوکامکس بنایا، جس نے پہلا نیم جمود فیوژن رد عمل حاصل کیا۔ : 90 انٹریئل کنفینمنٹ لیزر فیوژن کی تجویز 1962 میں لارنس لیورمور نیشنل لیبارٹری (ایل ایل این ایل) کے سائنسدانوں نے 1960 میں لیزر کی ایجاد کے فورا بعد دی تھی۔ انیرٹیل کنفینمنٹ فیوژن (لیزرز کا استعمال کرتے ہوئے) کی تحقیق 1965 کے اوائل میں شروع ہوئی۔ ایل ایل این ایل میں کئی لیزر سسٹم بنائے گئے تھے۔ ان میں ارگس، سائکلوپس، جانس، لانگ پاتھ، شیو لیزر اور نووا شامل تھے۔ لیزر کی ترقی میں فریکوئنسی ٹرپلنگ کرسٹل شامل تھے جنہوں نے اورکت لیزر بیموں کو بالائے بنفشی بیموں اور "چرپنگ" میں تبدیل کر دیا، جس نے ایک واحد طول موج کو مکمل سپیکٹرم میں تبدیل کر دیا جسے بڑھایا جا سکتا تھا اور پھر ایک فریکوئنسی میں دوبارہ تشکیل دیا جا سکتا تھا۔ لیزر ریسرچ نے 1980 کی دہائی میں ایک ارب ڈالر سے زیادہ خرچ کرتے ہوئے پیسہ بھی کھایا۔ ارتقاء وقت کے ساتھ "ایڈوانسڈ ٹوکامک" کا تصور ابھرا، جس میں غیر سرکلر پلازما، اندرونی ڈائیورٹر اور لیمٹر، سپر کنڈکٹنگ میگنیٹ، نام نہاد "ایچ-موڈ" جزیرے میں آپریشن میں استحکام میں اضافہ، اور کمپیکٹ ٹوکامک، ویکیوم چیمبر کے اندر مقناطیس کے ساتھ شامل تھے۔ 1980 کی دہائی میں دی ٹور سپرا، جے ای ٹی، ٹی-15، اور جے ٹی-60 ٹوکامکس 1980 کی دہائی میں بنائے گئے تھے۔ 1984 میں، او آر این ایل کے مارٹن پینگ نے بہت چھوٹے رداس کے ساتھ گول ٹوکامک کی تجویز پیش کی۔ اس نے مرکز میں ایک واحد بڑے موصل کا استعمال کیا، جس میں مقناطیس اس موصل کے آدھے حلقے کے طور پر تھے۔ پہلو تناسب 1.2 تک گر گیا۔: B 247:225 پینگ کی وکالت نے ڈیریک رابنسن کی دلچسپی حاصل کی، جس نے سمال ٹائٹ پہلو تناسب ٹوکامک (START) بنایا۔ 1990 کی دہائی 1991 میں، مشترکہ یورپی ٹورس میں ابتدائی ٹریٹیم تجربے نے فیوژن پاور کی دنیا کی پہلی کنٹرول ریلیز حاصل کی۔ 1996 میں، ٹور سپرا نے تقریبا 1 ملین ایمپیر کے کرنٹ کے ساتھ دو منٹ کے لیے ایک پلازما بنایا، جس میں کل 280 ایم جے انجکشن اور نکالی گئی توانائی تھی۔ 1997 میں، جے ای ٹی نے 10 میگاواٹ سے زیادہ کی فیوژن پاور کے ساتھ 16.1 میگاواٹ فیوژن پاور (ہیٹ ٹو پلازما کا 65 فیصد) کی چوٹی پیدا کی جو 0.5 سیکنڈ سے زیادہ تک برقرار رہی۔ 2000 کی دہائی میں "فاسٹ اگنیشن" نے بجلی کو بچایا اور آئی سی ایف کو توانائی کی پیداوار کی دوڑ میں شامل کیا۔ 2006 میں، چین کا تجرباتی ایڈوانسڈ سپر کنڈکٹنگ ٹوکامک (ای اے ایس ٹی) ٹیسٹ ری ایکٹر مکمل ہوا۔ یہ پہلا ٹوکامک تھا جس نے ٹورائڈل اور پولائڈل دونوں فیلڈز پیدا کرنے کے لیے سپر کنڈکٹنگ میگنےٹس کا استعمال کیا۔ مارچ 2009 میں لیزر سے چلنے والا آئی سی ایف این آئی ایف فعال ہو گیا۔ 2000 کی دہائی میں، نجی حمایت یافتہ فیوژن کمپنیاں دوڑ میں داخل ہوئیں، جن میں ٹی اے ای ٹیکنالوجیز، جنرل فیوژن، اور ٹوکامک انرجی شامل ہیں۔ 2010 کی دہائی میں نجی اور عوامی تحقیق میں تیزی آئی۔ جنرل فیوژن نے پلازما انجیکٹر ٹیکنالوجی تیار کی اور ٹرائی الفا انرجی نے اپنے سی-2 یو ڈیوائس کا تجربہ کیا۔ فرانسیسی لیزر میگاجول نے کام شروع کیا۔ این آئی ایف نے 2013 میں خالص توانائی کا فائدہ حاصل کیا، جیسا کہ بہت محدود معنوں میں پورے ہدف کے بجائے گرے ہوئے ہدف کے مرکز میں گرم مقام کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ 2014 میں، فینکس نیوکلیئر لیبز نے ایک اعلی پیداوار والا نیوٹران جنریٹر فروخت کیا جو 24 گھنٹے کی مدت میں فی سیکنڈ 5 × 1011 ڈیوٹیریم فیوژن رد عمل کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ 2015 میں، ایم آئی ٹی نے ایک ٹوکامک کا اعلان کیا جسے اس نے اے آر سی فیوژن ری ایکٹر کا نام دیا، جس میں نایاب زمین کے بیریوم-تانبے آکسائڈ (آر ای بی سی او) سپر کنڈکٹنگ ٹیپس کا استعمال کرتے ہوئے اعلی مقناطیسی فیلڈ کنڈلز تیار کیے گئے جن کے بارے میں اس نے دعوی کیا کہ وہ دوسرے ڈیزائنوں کے مقابلے میں چھوٹی ترتیب میں مقناطیسی میدان کی طاقت پیدا کر سکتے ہیں۔ اکتوبر میں، جرمنی کے گریفسولڈ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ آف پلازما فزکس کے محققین نے وینڈلسٹین 7-ایکس (ڈبلیو 7-ایکس) کی تعمیر مکمل کی۔ ڈبلیو 7-ایکس اسٹیلریٹر نے 10 دسمبر 2015 کو ہیلیم پلازما کی کامیابی سے پیداوار کرتے ہوئے آپریشنل فیز 1 (OP1.1) کا آغاز کیا۔ اس کا مقصد اہم نظاموں کی جانچ کرنا اور مشین کی طبیعیات کو سمجھنا تھا۔ فروری 2016 تک، ہائیڈروجن پلازما حاصل کیا گیا، جس کا درجہ حرارت 100 ملین کیلون تک پہنچ گیا۔ ابتدائی ٹیسٹوں میں پانچ گریفائٹ لیمٹر استعمال کیے گئے۔ 2, 000 سے زیادہ دالوں اور اہم سنگ میل حاصل کرنے کے بعد، OP1.1 10 مارچ 2016 کو اختتام پذیر ہوا۔ ایک اپ گریڈ کے بعد، اور 2017 میں OP1.2 کا مقصد ایک غیر ٹھنڈے ڈائیورٹر کی جانچ کرنا تھا۔ جون 2018 تک ریکارڈ درجہ حرارت تک پہنچ گیا۔ ڈبلیو 7-ایکس نے لیمٹر اور آئی لینڈ ڈائیورٹر ٹیسٹ کے ساتھ اپنی پہلی مہمات کا اختتام کیا، جس نے 2018 کے آخر تک قابل ذکر پیش رفت حاصل کی۔ اس نے جلد ہی ہیلیم اور ہائیڈروجن پلازما تیار کیے جو 30 منٹ تک جاری رہے۔ 2017 میں ہیلیون انرجی کی پانچویں نسل کی پلازما مشین کام کرنے لگی۔ برطانیہ کی ٹوکامک انرجی کے ایس ٹی 40 نے "پہلا پلازما" تیار کیا۔ اگلے سال، اینی نے ایم آئی ٹی کی اے آر سی ٹیکنالوجی کو تجارتی بنانے کی کوشش کے لیے کامن ویلتھ فیوژن سسٹمز میں 50 ملین ڈالر کی سرمایہ کاری کا اعلان کیا۔ جنوری 2021 میں، سپر آکس نے 700 اے/ایم ایم 2 سے زیادہ موجودہ صلاحیت کے ساتھ ایک نئے سپر کنڈکٹنگ تار کی تجارتی کاری کا اعلان کیا۔ ٹی اے ای ٹیکنالوجیز نے اپنے نارمن ڈیوائس کے نتائج کا اعلان کیا، جس کا درجہ حرارت 30 ملی سیکنڈ کے لیے تقریبا 60 ایم کے، کمپنی کے پچھلے آلات سے بالترتیب 8 اور 10 گنا زیادہ ہے۔ اکتوبر میں، آکسفورڈ میں قائم فرسٹ لائٹ فیوژن نے اپنے پروجیکٹائل فیوژن پروجیکٹ کا انکشاف کیا، جو فیوژن کے ہدف پر ایلومینیم ڈسک کو چلاتا ہے، جسے 9 میگا ایم پی الیکٹریکل پلس سے تیز کیا جاتا ہے، جس کی رفتار 100 کلومیٹر تک پہنچ جاتی ہے۔ نتیجے میں فیوژن نیوٹرون پیدا کرتا ہے جس کی توانائی حرارت کے طور پر پکڑی جاتی ہے۔ 8 نومبر کو، پلازما فزکس کے اے پی ایس ڈویژن کے 63 ویں سالانہ اجلاس میں ایک مدعو گفتگو میں، نیشنل اگنیشن فیسیلٹی نے آئی سی ایف پروگرام کی 60 سال سے زیادہ کی تاریخ میں پہلی بار 8 اگست 2021 کو لیبارٹری میں فیوژن اگنیشن کو متحرک کرنے کا دعوی کیا۔ اس شاٹ سے 1.3 ایم جے فیوژن انرجی حاصل ہوئی، جو 2021 کے موسم بہار میں کیے گئے ٹیسٹوں میں 8 گنا سے زیادہ بہتری ہے۔ این آئی ایف کا اندازہ ہے کہ 230 کے جے توانائی فیول کیپسول تک پہنچ گئی، جس کے نتیجے میں کیپسول سے تقریبا 6 گنا توانائی پیدا ہوئی۔ امپیریل کالج لندن کے ایک محقق نے بتایا کہ میدان کی اکثریت نے اس بات پر اتفاق کیا کہ اگنیشن کا مظاہرہ کیا گیا تھا۔ نومبر 2021 میں، ہیلیون انرجی نے اپنے ساتویں نسل کے پولارس ڈیوائس کے لیے سیریز ای فنڈنگ میں 500 ملین ڈالر وصول کرنے کی اطلاع دی، جسے خالص بجلی کی پیداوار کا مظاہرہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جس میں اضافی 1.7 بلین ڈالر کے وعدے مخصوص سنگ میل سے منسلک ہیں، جبکہ کامن ویلتھ فیوژن سسٹمز نے اپنے ایس پی اے آر سی ری ایکٹر کی تعمیر اور چلانے کے لیے سیریز بی فنڈنگ میں اضافی 1.8 بلین ڈالر اکٹھے کیے، جو کسی بھی نجی فیوژن کمپنی میں واحد سب سے بڑی سرمایہ کاری ہے۔ اپریل 2022 میں، فرسٹ لائٹ نے اعلان کیا کہ ان کے ہائپرسونک پروجیکٹائل فیوژن پروٹو ٹائپ نے فیوژن کے ساتھ مطابقت رکھنے والے نیوٹرون تیار کیے ہیں۔ ان کی تکنیک برقی مقناطیسی طور پر مچ 19 پر پنجرے کے ایندھن کے چھرے پر پروجیکٹائل فائر کرتی ہے۔ ڈیوٹیریم ایندھن کو میک 204 پر کمپریس کیا جاتا ہے، جو 100 ٹی پی اے کے دباؤ کی سطح تک پہنچ جاتا ہے۔ 13 دسمبر 2022 کو، امریکی محکمہ توانائی نے اطلاع دی کہ نیشنل اگنیشن فیسیلٹی کے محققین نے فیوژن ری ایکشن سے خالص توانائی حاصل کی ہے۔ اس سہولت میں ہائیڈروجن ایندھن کے رد عمل نے تقریبا 3.15 ایم جے توانائی پیدا کی جبکہ 2.05 ایم جے ان پٹ استعمال کیا۔ تاہم، اگرچہ فیوژن رد عمل نے 3 میگا جول سے زیادہ توانائی پیدا کی ہو گی-ہدف تک پہنچائے جانے سے زیادہ-این آئی ایف کے 192 لیزرز نے تبادلوں کے عمل میں 322 ایم جے گرڈ توانائی استعمال کی۔ مئی 2023 میں، ریاستہائے متحدہ کے محکمہ توانائی (ڈی او ای) نے فیوژن پاور پلانٹ کے ڈیزائن اور تحقیقی کوششوں کی حمایت کے لیے سات ریاستوں کی آٹھ کمپنیوں کو 46 ملین ڈالر کی گرانٹ فراہم کی۔ یہ فنڈنگ، سنگ میل پر مبنی فیوژن ڈویلپمنٹ پروگرام کے تحت، ایک دہائی کے اندر پائلٹ پیمانے کے فیوژن کا مظاہرہ کرنے اور 2050 تک کاربن غیر جانبدار توانائی کے ذریعہ کے طور پر فیوژن تیار کرنے کے مقاصد سے ہم آہنگ ہے۔ منظور شدہ کمپنیوں کو اگلے 5-10 سالوں میں قابل عمل فیوژن پائلٹ پلانٹ ڈیزائن بنانے کے لیے سائنسی اور تکنیکی چیلنجوں سے نمٹنے کا کام سونپا گیا ہے۔ وصول کنندگان کی فرموں میں کامن ویلتھ فیوژن سسٹمز، فوکسڈ انرجی انکارپوریٹڈ، پرنسٹن اسٹیلریٹرز انکارپوریٹڈ، ریئلٹا فیوژن انکارپوریٹڈ، ٹوکامک انرجی انکارپوریٹڈ، ٹائپ ون انرجی گروپ، ایکسسیمر انرجی انکارپوریٹڈ، اور زیپ انرجی انکارپوریٹڈ شامل ہیں۔ ریکارڈز فیوژن کے ریکارڈ آگے بڑھتے رہتے ہیں: لی-6 فیوژن اگنیشن ہائی بیٹا فیوژن ری ایکٹر کی تیاری کے لیے COLEX عمل بھی دیکھیں۔ انٹریئل الیکٹروسٹیٹک کنفائنمنٹ لیوٹیٹڈ ڈائپول فیوژن تجربات کی فہرست مقناطیسی آئینے کے حوالہ جات کتابچہ (مخطوطات) نٹل، ولیم جے، کونیشی، ستوشی، ٹیکڈا، شٹارو، اور ویب ووڈ، ڈیوڈ (2020)۔ فیوژن انرجی کو تجارتی بنانا: کس طرح چھوٹے کاروبار بگ سائنس کو تبدیل کر رہے ہیں۔ آئی او پی پبلشنگ۔ ۔ مزید پڑھتے ہوئے اوریسکس، نومی، "فیوژن کا غلط وعدہ: حالیہ پیشرفت کے باوجود، جوہری فیوژن آب و ہوا کے بحران کا حل نہیں ہے"، سائنٹیفک امریکن، جلد۔ 328، نہیں۔ 6 (جون 2023)، صفحہ 86۔ بیرونی روابط فیوژن ڈیوائس انفارمیشن سسٹم فیوژن انرجی بیس فیوژن انڈسٹری ایسوسی ایشن پرنسٹن سیٹلائٹ سسٹمز نیوز یو ایس فیوژن انرجی سائنس پروگرام پائیدار توانائی ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز