नियंत्रित परमाणु संलयन प्रौद्योगिकी एक भविष्य की ऊर्जा विधि है जो सभी मानव जाति द्वारा अत्यधिक प्रत्याशित है, और मानव जाति के आदर्श के अंतिम ऊर्जा स्रोत के रूप में भी जाना जाता है। हालांकि, किसी भी देश ने अभी तक सफलतापूर्वक इसे हासिल नहीं किया है।
लेजर-चालित नियंत्रित परमाणु संलयन को साकार करने की प्रक्रिया में, उच्च-शक्ति लेजर ड्राइवर डिवाइस का "दिल"-बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास, एक अपरिहार्य कोर सामग्री है। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए इसकी प्रमुख तकनीक को संयुक्त राज्य अमेरिका के नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (NIF) के सात वंडर्स में से पहला कहा जाता है। हू लिली, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स और चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के फाइन मैकेनिक्स की अकादमिक समिति के उप निदेशक और एडवांस्ड लेजर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक फंक्शनल मटीरियल डिपार्टमेंट के शोधकर्ता और उनके शोध टीम ऐसे शोधकर्ता हैं, जिन्होंने बड़े आकार के लेज़र नेयोडियम ग्लास के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए प्रमुख तकनीक को पार कर लिया है।
21 वीं सदी में प्रवेश करते हुए, हू लिली और उनकी टीम ने नए लेजर ग्लास के अनुसंधान और विकास और बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास के कुशल बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए निरंतर पिघलने वाली तकनीक की शुरुआत की, जिससे बड़े आकार के नियोडिमियम ग्लास के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आवश्यक सभी प्रमुख तकनीकी समस्याओं को हल किया गया। शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स भी दुनिया की पहली इकाई बन गई है, जो स्वतंत्र रूप से लेजर नियोडिमियम ग्लास घटकों की पूर्ण प्रक्रिया उत्पादन प्रौद्योगिकी में महारत हासिल करने वाली है।
पिछले साल, उन्होंने एनएफएमओटीटी अवार्ड जीता, जो अंतरराष्ट्रीय अनाकार सामग्री के क्षेत्र में एक प्रसिद्ध पुरस्कार था, जो अपनी स्थापना के बाद से पुरस्कार का पहला चीनी विजेता बन गया। इस साल, हू लिली ने इंटरनेशनल ग्लास एसोसिएशन का राष्ट्रपति पुरस्कार भी जीता।
"हमारे शोध को अंततः व्यवहार में लागू किया जाएगा, इसलिए मैं प्रयोगशाला में बुनियादी अनुसंधान से शुरू करने के लिए बहुत खुश हूं और फिर शोध के परिणामों को आवेदन में डाल दिया।" हू लिली ने हाल ही में यिकाई के साथ एक साक्षात्कार में कहा। उन्होंने यह भी खुलासा किया कि टीम विशेष ग्लास अनुसंधान में प्रतिमान नवाचार को बढ़ावा देने के लिए नए ग्लास के अनुसंधान और विकास में एआई को पेश कर रही है।
लेजर फ्यूजन का दिल
जैसा कि वैश्विक ऊर्जा सुरक्षा प्रतियोगिता तेज होती है, परमाणु संलयन के क्षेत्र में दुनिया के प्रमुख देशों के लेआउट में काफी तेजी आई है, और अंतर्राष्ट्रीय संलयन प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हुई है। दिसंबर 2022 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में अधिक से अधिक ऊर्जा अधिशेष हासिल किया। अब तक, संयुक्त राज्य अमेरिका ने छह लेजर परमाणु संलयन इग्निशन प्राप्त किए हैं।
2024 में, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय, उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय और अन्य सात विभागों ने संयुक्त रूप से "भविष्य के उद्योगों के नवाचार और विकास को बढ़ावा देने पर कार्यान्वयन की राय" जारी की, यह इंगित करते हुए कि परमाणु संलयन द्वारा प्रतिनिधित्व की गई भविष्य की ऊर्जा के लिए प्रमुख कोर प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास को मजबूत करना आवश्यक है। फ्यूजन एनर्जी एप्लिकेशन का अहसास परमाणु ऊर्जा विकास के लिए मेरे देश की "थर्मल रिएक्टर-फास्ट रिएक्टर-फ्यूजन रिएक्टर" की तीन-चरण रणनीति का अंतिम लक्ष्य है।
इस साल जनवरी में, मेरे देश के पूरी तरह से सुपरकंडक्टिंग टोकामक ईस्ट डिवाइस, जिसे "आर्टिफिशियल सन" के रूप में जाना जाता है, ने प्रमुख परिणाम प्राप्त किए और सफलतापूर्वक 1066 सेकंड के लिए 100 मिलियन डिग्री से अधिक के लंबे समय तक रहने वाले लंबे समय तक चलने वाले उच्च-संयोग मोड प्लाज्मा संचालन को प्राप्त किया, एक बार फिर से लोगों के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड बनाया, जो कि टोकम के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड बना रहा है।
लेजर ड्राइव परमाणु संलयन प्राप्त करने का एक और तरीका है। लेजर-चालित नियंत्रित परमाणु संलयन को प्राप्त करने के लिए, हमें स्व-नियंत्रित लेजर नियोडिमियम ग्लास की आवश्यकता है। अपने बड़े आकार और अत्यधिक उच्च प्रदर्शन सूचकांक आवश्यकताओं के कारण, बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास की निरंतर पिघलने वाली तकनीक ऑप्टिकल ग्लास विनिर्माण की सीमाओं को चुनौती देती है और संयुक्त राज्य अमेरिका के राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा के सात चमत्कारों में से पहले के रूप में जाना जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका ने जर्मनी और जापान में दो शीर्ष ऑप्टिकल ग्लास कंपनियों के साथ छह साल तक काम किया है ताकि बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास के निरंतर पिघलने को प्राप्त किया जा सके। उनका मानना है कि यह तकनीक बेहद मुश्किल है। संयुक्त राज्य अमेरिका और फ्रांस में दो प्रमुख लेजर फ्यूजन उपकरणों के लिए नियोडिमियम ग्लास की आपूर्ति को पूरा करने के बाद, उन्होंने बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास की निरंतर पिघलने वाली रेखा को नष्ट कर दिया।
इसलिए, बड़े आकार के नियोडिमियम ग्लास की बैच तैयारी तकनीक पर विजय प्राप्त करना एक कठिन समस्या बन गई है जो हू लिली और अन्य वैज्ञानिक शोधकर्ताओं को तत्काल हल करने की आवश्यकता है।
हू लिली ने बताया कि लेजर नियोडिमियम ग्लास का कारण लेजर परमाणु संलयन का "दिल" है, यह एक विशेष ग्लास है जिसमें दुर्लभ पृथ्वी ल्यूमिनसेंट आयनों-नेयोडिमियम आयनों का एक विशेष ग्लास है, जो लेजर उत्पन्न कर सकता है या "पंप लाइट" के उत्तेजना के तहत लेजर ऊर्जा को बढ़ा सकता है और "दिल" है। लेजर नियोडिमियम ग्लास का प्रदर्शन सीधे लेजर डिवाइस की आउटपुट ऊर्जा निर्धारित करता है। यह मानव जाति के लिए जाना जाने वाला उच्चतम आउटपुट ऊर्जा के साथ लेजर काम करने वाला माध्यम है। बड़े वैज्ञानिक लेजर परमाणु संलयन उपकरण में "आर्टिफिशियल लिटिल सन" के रूप में जाना जाता है, लेजर नियोडिमियम ग्लास ने हमेशा एक अपूरणीय भूमिका निभाई है।
1964 में चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स की स्थापना से 20 वीं शताब्दी के अंत तक, शिक्षाविदों गान फक्सी और जियांग ज़ोंगघोंग द्वारा प्रतिनिधित्व किए गए लेजर नियोडिमियम ग्लास टीम ने 30 से अधिक वर्षों के लिए लेसर नेयोडेमियम ग्लास के शोध में नवाचारों से नवाचार किया है। उन्होंने क्रमिक रूप से सिलिकेट लेजर नियोडिमियम ग्लास, एन 21 और एन 31 फॉस्फेट लेजर नियोडिमियम ग्लास विकसित किया है, और मेरे देश की "शेंगुआन" श्रृंखलाओं के लिए मुख्य कार्य सामग्री प्रदान की है।
2005 के बाद से, हू लिली और उनकी टीम बुनियादी शोध के आधार पर लगभग दस वर्षों तक निरंतर पिघलने, सटीक एनीलिंग, हेमिंग और पता लगाने की चार प्रमुख मुख्य प्रौद्योगिकियों पर काम कर रही है। इनमें से सबसे मुश्किल बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास की निरंतर पिघलने वाली तकनीक है। 2012 में, सभी के संयुक्त प्रयासों के साथ, हम अंततः निरंतर पिघलने की प्रक्रिया में कठिनाइयों को पार कर गए, लेजर नियोडिमियम ग्लास के निरंतर पिघलने के लिए एक पायलट उत्पादन लाइन की स्थापना की और स्थापित की, बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास के निरंतर पिघलने के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों के एकीकरण को पूरा किया, और पूरी तरह से प्रोडक्शन के लिए एकीकरण और कनेक्शन का एहसास किया। बड़े आकार के लेजर नियोडिमियम ग्लास। प्रासंगिक उपलब्धियों ने 2016 में "शंघाई टेक्नोलॉजिकल आविष्कार विशेष पुरस्कार", 2017 में "राष्ट्रीय तकनीकी आविष्कार दूसरा पुरस्कार" और 2022 में "चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के" उत्कृष्ट वैज्ञानिक और तकनीकी उपलब्धि पुरस्कार "जीता है।
"हमने अनुसंधान की प्रक्रिया में बहुत सारी चुनौतियों का सामना किया, विशेष रूप से प्रयोग के रूप में, एक के बाद एक समस्या को उजागर किया गया था, और कोई अन्य तरीका नहीं था। हम केवल बैठ सकते थे और साहित्य की जांच कर सकते थे और बहुत ही बुनियादी सिद्धांतों से शुरू कर सकते थे। उदाहरण के लिए, ग्लास पिघलने के प्रवाह की प्रक्रिया के दौरान क्या परिवर्तन होगा। इसके अलावा, हर कोई चर्चा के लिए तैयार हो सकता है।" हू लिली ने संवाददाताओं से कहा।
उद्योग की जरूरतों को हल करना
लेजर नियोडिमियम ग्लास के अलावा, हू लिली ने Ytterbium-doped बड़े मोड फील्ड क्वार्ट्ज फाइबर, हाई-पावर नियोडिमियम-डोपेड क्वार्ट्ज फाइबर और उच्च-शुद्धता वाले क्वार्ट्ज ग्लास में भी महत्वपूर्ण सफलताएं बनाई हैं।
एक उदाहरण के रूप में उच्च-शक्ति लेजर फाइबर लेना, चूंकि फाइबर लेजर लेजर माध्यम के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करते हैं, इसलिए उनके पास आदर्श बीम गुणवत्ता, अल्ट्रा-उच्च रूपांतरण दक्षता, रखरखाव-मुक्त, उच्च स्थिरता और छोटे आकार के फायदे हैं। उनकी एप्लिकेशन रेंज बहुत चौड़ी है, जिसमें लेजर फाइबर संचार, लेजर स्पेस लॉन्ग-डिस्टेंस कम्युनिकेशन, इंडस्ट्रियल शिपबिल्डिंग और सर्जिकल ऑपरेशंस शामिल हैं। 21 वीं सदी की शुरुआत के बाद से, फाइबर लेजर ने धीरे-धीरे लेजर बाजार के आधे हिस्से पर कब्जा कर लिया है, लेकिन कुछ उच्च-शक्ति लेजर फाइबर उत्पादों को अंतरराष्ट्रीय बाजार से प्राप्त करना मुश्किल है। 2011 के बाद से, हू लिली और उनकी टीम ने लेजर दक्षता, बिजली स्थिरता और उच्च-शक्ति लेजर फाइबर की दीर्घकालिक विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले तीन कठिन मुद्दों पर ध्यान केंद्रित किया है। 8 वर्षों में, उन्होंने चीन में 10, 000- वाट ytterbium-doped बड़े मोड फील्ड फाइबर की बड़े पैमाने पर तैयारी की प्रमुख तकनीक को पार करने के लिए नेतृत्व किया।
तकनीकी नवाचार के मुख्य निकाय के रूप में, उद्यम बाजार की मांग के लिए अधिक संवेदनशील हैं।
"2018 में, एक उच्च तकनीक वाली कंपनी ने हमसे संपर्क किया और पूछा कि क्या हम उन्हें उच्च-शक्ति लेजर फाइबर बनाने में मदद कर सकते हैं क्योंकि वे अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उत्पाद नहीं खरीद सकते थे। उस समय, हम इस क्षेत्र में भी शोध कर रहे थे, इसलिए टीम ने कंपनी के साथ निकटता से संवाद किया, बार-बार उत्पाद को पुनरावृत्त किया, और उनकी वास्तविक आवश्यकताओं को हल किया।" हू लिली ने कहा।
10 की तकनीकी सफलता, 000- वाट-क्लास ytterbium-doped लेजर फाइबर ने मेरे देश के उच्च-शक्ति वाले फाइबर लेजर को घरेलू "कोर" से लैस करने में सक्षम बनाया है, जिससे उच्च-शक्ति लेजर की विनिर्माण लागत को कम किया गया है। 2019 के बाद से, टीम ने 200 मिलियन से अधिक युआन और अप्रत्यक्ष आर्थिक लाभ 1.8 बिलियन से अधिक युआन की प्रत्यक्ष बिक्री हासिल की है; इसके अलावा, यह अंतरिक्ष वातावरण में उच्च-शक्ति फाइबर लेजर की तत्काल आवश्यकताओं को भी पूरा करता है।
भविष्य के अनुसंधान लेआउट के लिए, हू लिली, जो 38 वर्षों से उद्योग में है, के पास भी नए विचार हैं।
उनकी राय में, एआई के विकास के साथ, कांच के अनुसंधान प्रतिमान को तत्काल बदलने की आवश्यकता है। "हम एआई को नए ग्लास के अनुसंधान और विकास में पेश कर रहे हैं, और ग्लास संरचना प्रदर्शन प्रदर्शन लक्षण वर्णन, आणविक गतिशीलता सिमुलेशन और ए-असिस्टेड मॉडलिंग को कवर करते हुए एक ग्लास संरचना-गतिविधि संबंध अनुसंधान मंच का निर्माण भी कर रहे हैं।" उसने पेश किया कि वह एक विशेष ग्लास सामग्री संरचना-गतिविधि संबंध मंच का निर्माण करने की उम्मीद करती है जो "15 वीं पंचवर्षीय योजना" अवधि के दौरान उच्च-थ्रूपुट तैयारी, ए-असिस्टेड मॉडलिंग और संरचनात्मक लक्षण वर्णन सत्यापन को एकीकृत करती है।
