ম্যাগনেটিক কনফাইনমেন্ট ফিউশন যেখানে দীর্ঘসময় ধরে কম ঘনত্বের প্লাজমাকে চৌম্বক ক্ষেত্রে আটকে রাখে, সেখানে ইনার্শিয়াল কনফাইনমেন্ট ফিউশন (ICF) অনুসরণ করে সম্পূর্ণ বিপরীত কৌশল: কয়েক ন্যানোসেকেন্ড সময়ের মধ্যে অতি-শক্তিশালী লেজার রশ্মির সাহায্যে ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম ফুয়েল পেলেটকে সাধারণ তরল ঘনত্বের চেয়ে (১০০০) গুণ বেশি ঘন এবং (১০০ ext{ Gbar}) চাপে সংকুচিত করা হয়। সংকুচিত জ্বালানির নিজস্ব জড়তা (Inertia) ভেঙে পড়ার আগেই আলফা কণার স্বতঃস্ফূর্ত উত্তাপে থার্মোনিউক্লিয়ার ইগনিশন প্রজ্জ্বলিত হয়।
১. ICF লসন শর্ত ও এরিয়াল ডেনসিটি ((
ho R))
ICF প্রযুক্তিতে প্লাজমার কনফাইনমেন্ট সময় ( au_c) নির্ধারিত হয় ক্যাপসুলের হাইড্রোডাইনামিক প্রসারণের গতি ও শব্দতরঙ্গের গতিবেগ ((c_s)) দ্বারা:
[
au_c approx rac{R}{4 c_s}
]
ফিউশন জ্বালানি কতটা কার্যকরভাবে পুড়ে শক্তিতে রূপান্তরিত হবে (Burnup fraction, (f_b)), তা সরাসরি এরিয়াল ডেনসিটি ((
ho R)) এর ওপর নির্ভর করে:
[
f_b = rac{
ho R}{
ho R + H_B}, quad ext{যেখানে } H_B approx 6 ext{–}7 ext{ g/cm}^2
]
সর্বোচ্চ জ্বালানি ব্যবহারের জন্য ((f_b approx ৩০%)) (
ho R ge ১.০ ext{–}৩.০ ext{ g/cm}^2) অর্জন করতে হয়। যেহেতু জ্বালানির ভর (M propto (
ho R)^3 /
ho^2), তাই পেলেটকে অতি-উচ্চ ঘনত্বে ((
ho sim ৩০০ ext{–}১০০০ ext{ g/cm}^3)) সংকুচিত করলে প্রয়োজনীয় লেজার শক্তির মাত্রা গিগাজুল থেকে মেগাজুলে নেমে আসে।
২. ইনডাইরেক্ট ড্রাইভ ও গোল্ড হলরাউম প্রযুক্তি
লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির ন্যাশনাল ইগনিশন ফ্যাসিলিটিতে (NIF) ১৯২টি আল্ট্রাভায়োলেট লেজার রশ্মি ((lambda = ৩৫১ ext{ nm}), মোট শক্তি (approx ২.০৫ ext{ MJ})) একটি স্বর্ণ বা ইউরেনিয়ামে তৈরি ক্ষুদ্র চোঙাকৃতি সিলিন্ডারে (যাকে হলরাউম – Hohlraum বলা হয়) আঘাত হানে।
- লেজার আলো হলরাউমের অভ্যন্তরীণ দেয়ালে শোষিত হয়ে উচ্চ তাপমাত্রার সমসত্ত্ব এক্স-রে বিকিরণে ((T_{ ext{rad}} sim ৩.৫ imes ১০^৬ ext{ K})) রূপান্তরিত হয়।
- এই মসৃণ এক্স-রে বাথ ক্যাপসুলের বাইরের হীরা বা কার্বন নির্মিত আবরণীকে (Ablator) বাষ্পীভূত করে রকেটের ন্যায় বহির্মুখী ধাক্কা তৈরি করে।
- নিউটনের তৃতীয় সূত্রানুযায়ী ভেতরের ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম স্তরটি তীব্র গতিতে ((v_{ ext{impl}} approx ৪০০ ext{ km/s})) কেন্দ্রের দিকে সংকুচিত হতে থাকে।
৩. হাইড্রোডাইনামিক অস্থিতিশীলতা ও শক ওয়েভ টাইমিং
একটি গোলককে তার মূল আকারের ৩০ ভাগের ১ ভাগে নামিয়ে আনা চরম জটিল, কারণ এতে বিভিন্ন তরল অস্থিতিশীলতা দেখা দেয়:
- রেলি-টেলর অস্থিতিশীলতা (RTI): ত্বরান্বিত হওয়ার সময় হালকা প্লাজমা যখন ভারী ফুয়েল শেলকে ঠেলে, তখন পৃষ্ঠতলে ঢেউ তৈরি হয়ে পেলেট ভেঙে যেতে পারে।
- রিক্টমেয়ার-মেশকভ অস্থিতিশীলতা (RMI): একাধিক শক ওয়েভ যখন বিভিন্ন ঘনত্বের স্তরের সীমানা অতিক্রম করে, তখন অশান্ত ঘূর্ণি সৃষ্টি হয়।
- মিক্স ডিজাস্টার: বাইরের কার্বন বা স্বর্ণ যদি ভেতরের হট-স্পটে প্রবেশ করে, তবে ব্রমস্ট্রালুং বিকিরণজনিত তাপক্ষয় বহুগুণ বেড়ে ফিউশন বিক্রিয়া নিভিয়ে দেয়।
এজন্য লেজার পালসকে অত্যন্ত সূক্ষ্ম ৩ বা ৪টি ধারাবাহিক শকে বিভক্ত করা হয়, যাতে ভেতরের জ্বালানি অপ্রয়োজনীয় উত্তাপ ছাড়াই সর্বনিম্ন এন্ট্রপিতে সংকুচিত হয়ে ঠিক কেন্দ্রে (sim ৫ ext{–}১০ ext{ keV}) তাপমাত্রার একটি হট-স্পট তৈরি করে।
৪. ঐতিহাসিক সাফল্য: থার্মোনিউক্লিয়ার ইগনিশন
২০২২ সালের ৫ ডিসেম্বর NIF ল্যাবরেটরিতে বৈজ্ঞানিক ইতিহাসে প্রথমবারের মতো নেট ফিউশন এনার্জি গেইন ((Q_{ ext{target}} > ১)) অর্জিত হয়। লক্ষ্যে ২.০৫ মেগাজুল লেজার শক্তি ফেলে ৩.১৫ মেগাজুল ফিউশন তাপশক্তি উৎপন্ন হয় (পরবর্তী পরীক্ষায় যা ৩.৮৮ মেগাজুলে উন্নীত হয়)।
যখন কেন্দ্রীয় হট-স্পটের এরিয়াল ডেনসিটি (
ho_{ ext{hs}} R_{ ext{hs}} ge ০.৩ ext{ g/cm}^2) পৌঁছায়, তখন ৩.৫ MeV আলফা কণাগুলো বাইরে বের হতে না পেরে নিজস্ব প্লাজমাতেই সম্পূর্ণ শক্তি ত্যাগ করে স্বতঃস্ফূর্ত বুটস্ট্র্যাপ হিটিং শুরু করে এবং কয়েক পিকোসেকেন্ডে পুরো জ্বালানিকে পুড়িয়ে ফেলে।
