অ্যানিউট্রনিক ফিউশন

নিউট্রনবিহীন ফিউশন (Aneutronic fusion) হলো ফিউশন শক্তির এমন একটি রূপ যেখানে নির্গত শক্তির খুব সামান্য অংশ নিউট্রন দ্বারা বাহিত হয়। সাধারণ বা সর্বনিম্ন-সীমার নিউক্লীয় ফিউশন বিক্রিয়াগুলোতে শক্তির ৮০% পর্যন্ত নিউট্রন হিসেবে নির্গত হলেও, নিউট্রনবিহীন বিক্রিয়ায় শক্তি চার্জযুক্ত কণা (সাধারণত প্রোটন বা আলফা কণা) হিসেবে নির্গত হয়। সফল নিউট্রনবিহীন ফিউশন নিউট্রন বিকিরণ সংক্রান্ত সমস্যাগুলো যেমন—ক্ষতিকারক আয়নাইজিং বিকিরণ, নিউট্রন সক্রিয়করণ, চুল্লি রক্ষণাবেক্ষণ এবং জৈবিক সুরক্ষা (biological shielding), রিমোট হ্যান্ডলিং ও নিরাপত্তার প্রয়োজনীয়তা অনেকাংশে কমিয়ে দেবে।

যেহেতু আধানহীন কণার চেয়ে চার্জযুক্ত কণার শক্তিকে সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করা সহজ, তাই বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার জন্য নিউট্রনবিহীন বিক্রিয়া অত্যন্ত আকর্ষণীয় হতে পারে। কোনো কোনো বিশেষজ্ঞ মনে করেন, শক্তিকে সরাসরি বিদ্যুতে রূপান্তর করার মাধ্যমে নাটকীয়ভাবে খরচ কমানো সম্ভব। এছাড়া এর ফলে নিউট্রন বিকিরণও দূর হবে, যা থেকে সুরক্ষা পাওয়া বেশ কঠিন।Larry T. Cox Jr., Franklin B. Mead Jr. and Chan K. Choi Jr., (1990). "Thermonuclear Reaction Listing with Cross-Section Data for Four Advanced Reactions"], Fusion Technology, Volume 18, no. 2. সংগৃহীত: ৭ মে ২০১৯। তবে নিউট্রনবিহীন ফিউশন কাজে লাগানোর জন্য প্রয়োজনীয় শর্তগুলো আইটিইআর-এর মতো ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম (D–T) ফিউশনের তুলনায় অনেক বেশি চরম বা কঠিন।

 ইতিহাস 
এই ক্ষেত্রে প্রথম পরীক্ষাগুলো ১৯৩৯ সালে শুরু হয় এবং ১৯৫০-এর দশকের শুরুর দিক থেকে গুরুত্বের সাথে এর প্রচেষ্টা অব্যাহত রয়েছে।

এর অন্যতম প্রাথমিক সমর্থক ছিলেন লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির রিচার্ড এফ. পোস্ট। তিনি ফিউশন চুল্লি থেকে নির্গত চার্জযুক্ত কণার গতিশক্তি সংগ্রহ করে সেটিকে ভোল্টেজে রূপান্তর করার প্রস্তাব দেন যাতে বিদ্যুৎ প্রবাহ তৈরি করা যায়।"Mirror Systems: Fuel Cycles, Loss Reduction and Energy Recovery" R.F. Post, BNES nuclear Fusion Reactor Conference at Culham Labs, September 1969 পোস্ট সরাসরি শক্তি রূপান্তরের তাত্ত্বিক ভিত্তি তৈরিতে সাহায্য করেছিলেন, যা পরবর্তীতে বার (Barr) এবং ময়ার (Moir) প্রমাণ করেন। তারা ১৯৮১ সালে টেন্ডেম মিরর এক্সপেরিমেন্টে ৪৮ শতাংশ শক্তি সংগ্রহের দক্ষতা প্রদর্শন করেছিলেন।"Experimental Results from a beam Direct Converter at 100 kV" W. L. Barr, R. W. Moir and G Hamilton, December 3, 1981, Journal of Fusion Energy Vol 2, No. 2, 1982

১৯৯৫ সালে প্রয়াত রবার্ট ডব্লিউ. বুসার্ড পলিওয়েল ফিউশনের সূচনা করেন এবং এতে মার্কিন নৌবাহিনী অর্থায়ন করে। পলিওয়েল পদ্ধতি মূলত জাড্য ইলেকট্রোস্ট্যাটিক কনফাইনমেন্ট ব্যবহার করে। তিনি পলিওয়েল গবেষণা চালিয়ে যাওয়ার জন্য 'ইএমসি২' (EMC2) প্রতিষ্ঠা করেন।Bussard, R. W. & Jameson L. W., Inertial-Electrostatic-Fusion Propulsion Spectrum: Air-Breathing to Interstellar Flight , Journal of Propulsion and Power Vol. 11, No. 2, March–April 1995

২০০৫ সালে রাশিয়ার একটি গবেষক দল ১০-টেরাওয়াট লেজারের পিকোসেকেন্ড পালস ব্যবহার করে হাইড্রোজেন-বোরন নিউট্রনবিহীন ফিউশন ঘটাতে সক্ষম হয়।, news@nature.com-এ ২৬ আগস্ট ২০০৫ তারিখে উল্লিখিত: Lasers trigger cleaner fusion তবে এর ফলে উৎপন্ন আলফা কণার সংখ্যা (প্রতি লেজার পালসে প্রায় ১০৩) ছিল বেশ কম।

২০০৬ সালে স্যান্ডিয়া ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির জেড-মেশিন (একটি জেড-পিঞ্চ ডিভাইস) ২ বিলিয়ন কেলভিন তাপমাত্রা এবং ৩০০ কিলো-ইলেক্ট্রন ভোল্ট (keV) শক্তিতে পৌঁছাতে সক্ষম হয়।Malcolm Haines et al., Viscous Heating of Ions through Saturated Fine-Scale MHD Instabilities in a Z-Pinch at 200–300 keV Temperature; Phys. Rev. Lett. 96, 075003 (2006)

২০১১ সালে লরেন্সভিল প্লাজমা ফিজিক্স তাদের প্রাথমিক ফলাফল প্রকাশ করে এবং ডেন্স প্লাজমা ফোকাস (ডিপিএফ)-এর মাধ্যমে নিউট্রনবিহীন ফিউশনের একটি তত্ত্ব ও পরীক্ষামূলক কর্মসূচি তুলে ধরে। এই প্রচেষ্টায় প্রাথমিকভাবে নাসার জেট প্রোপালশন ল্যাবরেটরি অর্থায়ন করেছিল।JPL Contract 959962, JPL Contract 959962 ডিপিএফ ভিত্তিক নিউট্রনবিহীন ফিউশন গবেষণায় এয়ার ফোর্স রিসার্চ ল্যাবরেটরি থেকেও সহায়তা পাওয়া যায়।

ফ্রান্সের একটি গবেষক দল লেজার-ত্বরান্বিত প্রোটন বিম এবং উচ্চ-তীব্রতার লেজার পালস ব্যবহার করে প্রোটন ও বোরন-১১ নিউক্লিয়াসকে ফিউজ করতে সক্ষম হয়। ২০১৩ সালের অক্টোবরে তারা ১.৫ ন্যানোসেকেন্ডের লেজার পালসে প্রায় ৮০ মিলিয়ন ফিউশন বিক্রিয়ার কথা রিপোর্ট করেন।

২০১৬ সালে সাংহাইয়ের চাইনিজ একাডেমি অব সায়েন্সেসের একটি দল 'সুপারইনটেনস আল্ট্রাফাস্ট লেজার ফ্যাসিলিটি' (SULF)-এর মাধ্যমে ৫.৩ পেটাওয়াটের লেজার পালস তৈরি করে এবং একই সরঞ্জাম দিয়ে ১০ পেটাওয়াটে পৌঁছানোর প্রত্যাশা ব্যক্ত করে।

২০২১ সালে টিএই টেকনোলজিস ঘোষণা করে যে, তাদের 'নরমান' নামক ডিভাইসটি ৫০ মিলিয়ন ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রায় নিয়মিতভাবে স্থিতিশীল প্লাজমা তৈরি করছে।

২০২১ সালে রাশিয়ার একটি দল ইলেকট্রোডাইনামিক প্লাজমা কনফাইনমেন্ট যুক্ত একটি ক্ষুদ্র ডিভাইসের পরীক্ষামূলক ফলাফল প্রকাশ করে। এটি ভার্চুয়াল ক্যাথোড সহ ১-২ জুলের ন্যানোসেকেন্ড ভ্যাকুয়াম ডিসচার্জ ব্যবহার করেছিল। এর ক্ষেত্রটি বোরন আয়ন এবং প্রোটনকে প্রায় ১০০-৩০০ keV পর্যন্ত ত্বরান্বিত করে। প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের ৪ মাইক্রোসেকেন্ডের মধ্যে প্রায় /4π আলফা কণা পাওয়া গিয়েছিল।

অস্ট্রেলীয় স্পিন-অফ কোম্পানি 'এইচবি১১ এনার্জি' (HB11 Energy) ২০১৯ সালের সেপ্টেম্বরে প্রতিষ্ঠিত হয়। ২০২২ সালে তারা ফিউশন প্রদর্শনের ক্ষেত্রে প্রথম বাণিজ্যিক কোম্পানি হওয়ার দাবি করে।

 সংজ্ঞা 
নিউক্লীয় সংযোজন বিক্রিয়াগুলোকে তাদের নিউট্রনিসিটি (neutronicity) অনুযায়ী শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। নিউট্রনিসিটি হলো সংযোজন বিক্রিয়ায় নির্গত শক্তির যে অংশটি উচ্চ-শক্তির নিউট্রন হিসেবে নির্গত হয়। নিউ জার্সি অঙ্গরাজ্য অ-নিউট্রনিক বিক্রিয়াকে এমনভাবে সংজ্ঞায়িত করেছে যেখানে নির্গত মোট শক্তির ১%-এর বেশি নিউট্রন দ্বারা বাহিত হয় না। যদিও এই বিষয়ের ওপর অনেক গবেষণাপত্রেJ. Reece Roth (১৯৮৯). "Space Applications of Fusion Energy", Fusion Technology, Volume 15, no. 3. সংগৃহীত: ২০১৯-০৫-০৭। এমন সব বিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে যা এই মানদণ্ড পূরণ করে না।

 কুলম্ব বাধা 
কুলম্ব বাধা হলো সেই ন্যূনতম শক্তি যা নিউক্লীয় সংযোজন বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণকারী নিউক্লিয়াসগুলোর মধ্যকার পারস্পরিক স্থির-তড়িৎ বিকর্ষণ কাটিয়ে ওঠার জন্য প্রয়োজন। Z১ এবং Z২ আধানযুক্ত দুটি কণার মধ্যকার বিকর্ষণ বল -এর সমানুপাতিক, যেখানে r হলো তাদের মধ্যবর্তী দূরত্ব। বিক্রিয়াশীল একজোড়া আহিত কণার কুলম্ব বাধা তাদের মোট আধান এবং সেই আধানগুলো কতটুকু সমানভাবে বিন্যস্ত তার ওপর নির্ভর করে। যখন একটি নিম্ন-Z আধানের কণা উচ্চ-Z আধানের কণার সাথে বিক্রিয়া করে তখন এই বাধা সবচেয়ে কম হয়; আর যখন বিক্রিয়কগুলোর আধান প্রায় সমান হয় তখন এই বাধা সবচেয়ে বেশি হয়। তাই যেসব আয়নের প্রোটন সংখ্যা সবচেয়ে কম, তাদের ক্ষেত্রে বাধা অতিক্রমের শক্তিও সর্বনিম্ন হয়।

একবার যদি বিক্রিয়াশীল কণা দুটির নিউক্লীয় বিভব কূপ (nuclear potential well) একে অপরের থেকে দুটি প্রোটনের ব্যাসার্ধের মধ্যে চলে আসে, তখন তারা নিউক্লীয় বলের মাধ্যমে একে অপরকে আকর্ষণ করতে শুরু করে। যেহেতু এই মিথস্ক্রিয়া তড়িচ্চুম্বকীয় মিথস্ক্রিয়ার চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী, তাই চলমান বৈদ্যুতিক বিকর্ষণ থাকা সত্ত্বেও কণাগুলো একে অপরের দিকে আকর্ষিত হয় এবং নিউক্লীয় শক্তি নির্গত করে। তবে নিউক্লীয় বল অত্যন্ত স্বল্প-পাল্লার একটি বল, তাই এটি নিউক্লিয়নের সংখ্যার সাথে বৃদ্ধি পায়—একথাটি বলা কিছুটা অতিসরলীকরণ হবে। কোনো নিউক্লিয়াসের আয়তন শক্তি বা পৃষ্ঠ শক্তি বর্ণনার ক্ষেত্রে এটি সত্য হলেও, কুলম্ব শক্তির ক্ষেত্রে এটি কম প্রযোজ্য এবং এটি প্রোটন/নিউট্রন ভারসাম্যের বিষয়ে কোনো ইঙ্গিত দেয় না। বিক্রিয়কগুলো একবার কুলম্ব বাধা অতিক্রম করলে তারা এমন এক জগতে প্রবেশ করে যা তড়িচ্চুম্বকীয় বলের পরিবর্তে ভিন্ন প্রকৃতির একটি বল দ্বারা পরিচালিত হয়।

বেশিরভাগ সংযোজন ধারণায়, কুলম্ব বাধা অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি অন্যান্য জ্বালানি আয়নের মধ্যকার সংঘর্ষের মাধ্যমে অর্জিত হয়। প্লাজমার মতো তাপীয় অবস্থায়, তাপমাত্রা ম্যাক্সওয়েল–বোল্টজমান বিন্যাস অনুযায়ী শক্তির বর্ণালীর সাথে সম্পর্কিত। এই অবস্থায় থাকা গ্যাসের গড় শক্তি অনেক কম হলেও কিছু কণার শক্তি অনেক বেশি থাকে। নিউক্লীয় সংযোজন যন্ত্রগুলো এই বিন্যাসের ওপর নির্ভর করে; এমনকি কুলম্ব বাধার শক্তির চেয়ে অনেক কম তাপমাত্রাতেও বিক্রিয়া থেকে নির্গত শক্তি এতটাই বেশি হয় যে তার কিছু অংশ ব্যবহার করে বিক্রিয়াটি সচল রাখার জন্য পর্যাপ্ত উচ্চ-শক্তির আয়ন সরবরাহ করা সম্ভব।

এভাবে, কোনো চুল্লির স্থিতিশীল পরিচালনা মূলত সংযোজন বিক্রিয়ার মাধ্যমে জ্বালানিতে যুক্ত হওয়া শক্তির হার এবং পারিপার্শ্বিকে হারিয়ে যাওয়া শক্তির হারের ভারসাম্যের ওপর ভিত্তি করে চলে। এই ধারণাটিকে নিউক্লীয় সংযোজন ত্রি-গুণফল (triple product) হিসেবে সবচেয়ে ভালোভাবে প্রকাশ করা যায়, যা তাপমাত্রা, ঘনত্ব এবং "আবদ্ধকাল" (confinement time)-এর গুণফল। আবদ্ধকাল হলো পরিবেশে হারিয়ে যাওয়ার আগে জ্বালানিতে শক্তি কতক্ষণ অবশিষ্ট থাকে তার পরিমাপ। তাপমাত্রা এবং ঘনত্বের গুণফল যেকোনো জ্বালানির বিক্রিয়ার হার নির্দেশ করে। বিক্রিয়ার হার নিউক্লীয় প্রস্থচ্ছেদের (σ) সমানুপাতিক।Rainer Feldbacher and Manfred Heindler (১ আগস্ট ১৯৮৮). "Basic cross section data for aneutronic reactor", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 271, No 1, pp 55-64. DOI: 10.1016/0168-9002(88)91125-4.

যেকোনো যন্ত্র প্লাজমার একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ চাপ সহ্য করতে পারে। একটি দক্ষ যন্ত্র ক্রমাগত এই সর্বোচ্চ চাপের কাছাকাছি কাজ করবে। এই চাপের ভিত্তিতে, যখন তাপমাত্রা এমন হয় যে σv/T২ এর মান সর্বোচ্চ থাকে, তখন বৃহত্তম সংযোজন আউটপুট পাওয়া যায়। এটি সেই তাপমাত্রাও যেখানে ইগনিশনের জন্য প্রয়োজনীয় ত্রি-গুণফল nTτ-এর মান সর্বনিম্ন হয়, কারণ এই প্রয়োজনীয় মানটি σv/T২-এর ব্যস্তানুপাতিক। যদি সংযোজন বিক্রিয়া থেকে বাহ্যিক উত্তাপন ছাড়াই তাপমাত্রা বজায় রাখার মতো পর্যাপ্ত শক্তি উৎপন্ন হয়, তবে সেই প্লাজমাকে "ইগনাইটেড" (ignited) বলা হয়।

যেহেতু কুলম্ব বাধা দুটি বিক্রিয়কের প্রোটন সংখ্যার গুণফলের () সমানুপাতিক, তাই ভারী হাইড্রোজেনের বিভিন্ন রূপ যেমন ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম (D–T) সবচেয়ে কম কুলম্ব বাধাবিশিষ্ট জ্বালানি তৈরি করে। অন্যান্য সব সম্ভাব্য জ্বালানির কুলম্ব বাধা বেশি থাকে এবং এর ফলে উচ্চতর পরিচালন তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। এছাড়াও, D–T জ্বালানির নিউক্লীয় প্রস্থচ্ছেদ সবচেয়ে বেশি, যার অর্থ হলো এর বিক্রিয়ার হার অন্য যেকোনো জ্বালানির চেয়ে বেশি। একারণে ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম সংযোজন অর্জন করা সবচেয়ে সহজ।

D–T বিক্রিয়ার সাথে অন্যান্য জ্বালানির সম্ভাবনার তুলনা: নিচের সারণীতে D–T-এর তুলনায় তিনটি সম্ভাব্য অ-নিউট্রনিক বিক্রিয়ার ইগনিশন তাপমাত্রা এবং প্রস্থচ্ছেদ দেখানো হয়েছে:
+সম্ভাব্য বিক্রিয়াসমূহবিক্রিয়াইগনিশন
T [keV]প্রস্থচ্ছেদ
σv/T২ [m৩/s/keV২]–১৩.৬–৫৮p+–৬৬p+–১২৩
কেলভিন স্কেলে তাপমাত্রা অনুমান করতে keV-তে প্রকাশিত তাপমাত্রাকে এক কোটি (১০,০০০,০০০) দিয়ে গুণ করুন। অ-নিউট্রনিক বিক্রিয়াগুলোর মধ্যে ডি-৩হে (D–৩He) ইগনিশন করা সবচেয়ে সহজ, যার ইগনিশন তাপমাত্রা ডি-টি (D–T) বিক্রিয়ার তুলনায় চার গুণেরও বেশি এবং প্রস্থচ্ছেদও সেই অনুযায়ী কম। অন্যদিকে পি-১১বি (p–১১B) বিক্রিয়া ইগনিশন করা প্রায় দশ গুণ বেশি কঠিন।

 সম্ভাব্য বিক্রিয়াসমূহ 
বেশ কিছু সংযোজন বিক্রিয়া তাদের কোনো শাখাতেই নিউট্রন তৈরি করে না। বৃহত্তম নিউক্লীয় প্রস্থচ্ছেদ বিশিষ্ট বিক্রিয়াগুলো হলো:
আইসোটোপসমূহবিক্রিয়া–২D +৩He→ ৪He +১p + ১৮.৩ MeV–২D +৬Li→২৪He   + ২২.৪ MeVp–১p +৬Li→৪He +৩He + ৪.০ MeV–৩He +৬Li→২৪He +১p + ১৬.৯ MeV–৩He +৩He→ ৪He +২ ১p + ১২.৮৬ MeVp–১p +৭Li→২৪He   + ১৭.২ MeVp–১p +১১B→৩৪He   + ৮.৭ MeVp–১p +১৫N→ ১২C +৪He + ৫.০ MeV

 সম্ভাব্য জ্বালানি 
 ৩He 

হিলিয়াম-৩-কে অ-নিউট্রনিক সংযোজনের সম্ভাব্য জ্বালানি হিসেবে বিবেচনা করা হয়েছে কারণ ৩He সংশ্লিষ্ট বেশ কিছু বিক্রিয়া মূলত নিউট্রনের পরিবর্তে আহিত কণা উৎপন্ন করে। এর ফলে ডিউটেরিয়াম-ট্রিটিয়াম সংযোজনের (D-T) তুলনায় নিউট্রন-ঘটিত উপাদানের ক্ষতি এবং তেজস্ক্রিয় সক্রিয়তা কমার সম্ভাবনা থাকে।

তাত্ত্বিকভাবে সম্পূর্ণ অ-নিউট্রনিক তৃতীয় প্রজন্মের বিক্রিয়াটি হলো ৩He–৩He সংযোজন:

³₂He + ³₂He → ⁴₂He + ২¹₁p + ২৬.২ MeV।

যদিও এই বিক্রিয়ায় কেবল আহিত কণা উৎপন্ন হয়, তবে এর জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্লাজমা তাপমাত্রা এবং আবদ্ধতা প্রয়োজন। এটি এখনো চুল্লি-উপযোগী অবস্থায় প্রদর্শিত হয়নি, যা অ-নিউট্রনিক সংযোজন ধারণায় এর ব্যবহারিক প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করে।

তাই ৩He সংশ্লিষ্ট অ-নিউট্রনিক সংযোজন গবেষণা মূলত ডিউটেরিয়াম-হিলিয়াম-৩ (D–³He) বিক্রিয়ার ওপর গুরুত্ব দিয়েছে:

D + ³He → ⁴He + p + ১৮.৩ MeV,

যা একটি হিলিয়াম-৪ নিউক্লিয়াস এবং একটি প্রোটন উৎপন্ন করে। এই আহিত কণাগুলোকে তাত্ত্বিকভাবে সরাসরি বিদ্যুতে রূপান্তর করা সম্ভব, যা নিউট্রন শিল্ডিং-এর প্রয়োজনীয়তা কমিয়ে শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়াকে সহজ করার পথ দেখায়। তবে D–³He সংযোজনের জন্য D–T এর তুলনায় অনেক বেশি প্লাজমা তাপমাত্রা এবং উন্নত আবদ্ধতা প্রয়োজন, যা একে পরীক্ষামূলকভাবে সফল করাকে আরও চ্যালেঞ্জিং করে তোলে। তদুপরি, বাস্তব প্লাজমাতে ডিউটেরিয়াম-ডিউটেরিয়াম (D–D) সংযোজনের মতো অনিবার্য পার্শ্ব-বিক্রিয়াগুলো ঘটে থাকে, যা নিউট্রন তৈরি করে এবং সামান্য হলেও একটি নিউট্রন প্রবাহ (flux) তৈরি করে। যদিও এই নিউট্রন উৎপাদন D–T সংযোজনের তুলনায় অনেক কম, তবুও এটি D–³He সিস্টেমকে কতটা নিখুঁতভাবে অ-নিউট্রনিক বলা যাবে তার ওপর সীমাবদ্ধতা আরোপ করে।

২০২০-এর দশকের মাঝামাঝি পর্যন্ত কোনো অ-নিউট্রনিক সংযোজন ব্যবস্থা ৩He ভিত্তিক জ্বালানি চক্র ব্যবহার করে টেকসই বা নিট-শক্তি (net-energy) উৎপাদন প্রদর্শন করতে পারেনি। ২০২২ সালে, হেলিওন এনার্জি জানিয়েছিল যে তাদের সপ্তম প্রজন্মের প্রোটোটাইপ, পোলারিস, সংযোজন থেকে নিট বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং একটি উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন বদ্ধ জ্বালানি চক্রের মাধ্যমে D–D সংযোজন থেকে ৩He উৎপাদন প্রদর্শন করার জন্য তৈরি করা হয়েছে। এগুলো মূলত উন্নয়নের লক্ষ্যমাত্রা হিসেবে ব্যক্ত করা হয়েছিল; ২০২৫ সাল পর্যন্ত পোলারিস থেকে নিট বিদ্যুৎ উৎপাদন জনসমক্ষে প্রদর্শিত হয়নি।

পৃথিবীতে ৩He এর সীমিত প্রাপ্যতা ৩He ভিত্তিক অ-নিউট্রনিক সংযোজন ধারণার ক্ষেত্রে একটি বড় সীমাবদ্ধতা হয়ে রয়েছে। যদিও পৃথিবীর বাইরের উৎসগুলো ব্যবহারের প্রস্তাব করা হয়েছে, তবে ব্যবহারিক অ-নিউট্রনিক সংযোজনে সেগুলোর গুরুত্ব চুল্লির কার্যকারিতার ভবিষ্যৎ অগ্রগতির ওপর নির্ভর করে এবং এটি এখনো অনুমাননির্ভর পর্যায়ে রয়েছে।

 ডিউটেরিয়াম 
যদিও ডিউটেরিয়াম বিক্রিয়াগুলোতে (ডিউটেরিয়াম + 3He এবং ডিউটেরিয়াম + 6Li) সরাসরি নিউট্রন নির্গত হয় না, তবে একটি ফিউশন চুল্লিতে প্লাজমার কারণে D–D পার্শ্ব-বিক্রিয়াও ঘটতে পারে। এর ফলে বিক্রিয়াজাত পদার্থ হিসেবে 3He-এর পাশাপাশি একটি নিউট্রনও উৎপন্ন হয়। প্লাজমা বিক্রিয়া উচ্চ তাপমাত্রায় এবং অল্প পরিমাণে ডিউটেরিয়াম ব্যবহার করে নিউট্রন উৎপাদন কমানো সম্ভব হলেও, নিউট্রন হিসেবে নির্গত শক্তির পরিমাণ সম্ভবত কয়েক শতাংশ থেকে যায়। ফলে এই জ্বালানি চক্রগুলো নিউট্রন-স্বল্প হওয়া সত্ত্বেও ১% সীমার নিচে নামিয়ে আনা সম্ভব হয় না। দেখুন 3He। উপরে যেমন আলোচনা করা হয়েছে, 3He জ্বালানির সহজলভ্যতার সমস্যার কারণে D–3He বিক্রিয়াটিও বাধার সম্মুখীন হয়।

 লিথিয়াম 
তাপ-পারমাণবিক অস্ত্রগুলোতে ট্রিটিয়াম উৎপাদনের কাজে লিথিয়াম ব্যবহৃত হওয়ায় লিথিয়াম সংশ্লিষ্ট ফিউশন বিক্রিয়াগুলো বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। প্রজ্বলনের কঠিনতার দিক থেকে এগুলো হাইড্রোজেন (H) ও হিলিয়াম (He)-এর মতো নিম্ন পারমাণবিক সংখ্যা বিশিষ্ট মৌল এবং 11B বিক্রিয়ার মাঝামাঝি অবস্থানে রয়েছে।

p–7Li বিক্রিয়াটি অত্যন্ত শক্তিশালী হওয়া সত্ত্বেও এটি নিউট্রন নির্গত করে। কারণ এর বিকল্প নিউট্রন-উৎপাদনকারী বিক্রিয়া 1p + 7Li → 7Be + n-এর ক্রস সেকশন অনেক বেশি।

 বোরন 
অনিউট্রনিক ফিউশন সম্পর্কিত অনেক গবেষণাই p–11B বিক্রিয়ার ওপর আলোকপাত করে, যেখানে সহজেই পাওয়া যায় এমন জ্বালানি ব্যবহৃত হয়। একটি প্রোটনের সাথে বোরন নিউক্লিয়াসের ফিউশনে উচ্চ শক্তি সম্পন্ন আলফা কণা (হিলিয়াম নিউক্লিয়াস) উৎপন্ন হয়।

যেহেতু p–11B বিক্রিয়া শুরু করা D–T-এর চেয়ে অনেক বেশি কঠিন, তাই সাধারণত প্রচলিত টোকামাক ফিউশন চুল্লির পরিবর্তে বিকল্প পদ্ধতি ব্যবহারের প্রস্তাব করা হয়, যেমন জড়তা নিয়ন্ত্রণ ফিউশন। একটি প্রস্তাবিত পদ্ধতিতে একটি লেজার ব্যবহার করে বোরন-১১ প্লাজমা তৈরি করা হয় এবং অন্য একটি লেজার ব্যবহার করে প্রোটন প্রবাহ তৈরি করা হয় যা প্লাজমার ওপর আঘাত হানে। প্রোটন রশ্মি ফিউশন বিক্রিয়াকে দশগুণ বাড়িয়ে দেয় কারণ প্রোটন এবং বোরন নিউক্লিয়াস সরাসরি সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। আগের পদ্ধতিগুলোতে কঠিন বোরন লক্ষ্যবস্তু ব্যবহার করা হতো যা ইলেকট্রন দ্বারা 'সুরক্ষিত' থাকত, ফলে ফিউশনের হার কমে যেত। পরীক্ষা-নিরীক্ষা থেকে জানা গেছে যে পেটাস্কেল লেজার পালস একটি 'অ্যাভাল্যাঞ্চ' বা তুষারধসের মতো ফিউশন বিক্রিয়া শুরু করতে পারে, যদিও এটি এখনও বিতর্কিত। এই প্লাজমা প্রায় এক ন্যানোসেকেন্ড স্থায়ী হয়, যার জন্য প্রোটনের পিকোসেকেন্ড পালসকে সুনির্দিষ্টভাবে সিঙ্ক্রোনাইজ করা প্রয়োজন। প্রচলিত পদ্ধতির মতো এই পদ্ধতিতে চৌম্বকীয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত প্লাজমার প্রয়োজন হয় না। প্রোটন রশ্মির আগে একই লেজার দ্বারা উৎপন্ন একটি ইলেকট্রন রশ্মি পাঠানো হয়, যা বোরন প্লাজমা থেকে ইলেকট্রন সরিয়ে দেয়। এটি প্রোটন ও বোরন নিউক্লিয়াসের মধ্যে সংঘর্ষ ও ফিউশনের সম্ভাবনা বাড়িয়ে দেয়।

 অবশিষ্টাংশ বিকিরণ 
গণনায় দেখা গেছে যে তাপীয় p–11B প্লাজমার অন্তত ০.১% বিক্রিয়ায় নিউট্রন উৎপন্ন হয়, যদিও এই নিউট্রনগুলো মোট নির্গত শক্তির মাত্র ০.২%-এরও কম সরবরাহ করে।Heindler and Kernbichler, Proc. 5th Intl. Conf. on Emerging Nuclear Energy Systems, 1989, pp. 177–82. এমনকি ০.১% একটি ক্ষুদ্র অংশ হলেও, বিকিরণের মাত্রা এতটাই বেশি যে পর্যাপ্ত সুরক্ষাব্যবস্থা প্রয়োজন, যা নিচের গণনায় দেখানো হয়েছে। ধরা যাক আমাদের একটি অতি ক্ষুদ্র চুল্লি আছে যা ৩০ কিলোওয়াট মোট ফিউশন শক্তি উৎপাদন করে (একটি পূর্ণ-মাত্রার বিদ্যুৎ চুল্লি এর থেকে ১,০০,০০০ গুণ বেশি শক্তি উৎপাদন করতে পারে) এবং ৩০ ওয়াট নিউট্রন আকারে উৎপন্ন হয়। যদি কোনো কার্যকর সুরক্ষাব্যবস্থা না থাকে, তবে ১০ মিটার দূরে পাশের ঘরে থাকা একজন কর্মী (0.5 m2)/(4 pi (10 m)2) = ৪×১০−৪ পরিমাণ শক্তি শোষণ করবেন, অর্থাৎ ০.০১২ ওয়াট। ৭০ কেজি শরীরের ওজন এবং ১ গ্রে = ১ জুল/কেজি সংজ্ঞা অনুযায়ী আমরা বিকিরণের হার পাব ০.০০০১৭ গ্রে/সেকেন্ড। দ্রুত নিউট্রনের জন্য ২০ কোয়ালিটি ফ্যাক্টর ব্যবহার করলে এটি ৩.৪ মিলিসিভার্ট-এর সমান। বার্ষিক সর্বোচ্চ পেশাগত ডোজ ৫০ মিলিসিভার্ট মাত্র ১৫ সেকেন্ডে পৌঁছে যাবে এবং প্রাণঘাতী () ৫ সিভার্ট ডোজ মাত্র আধা ঘণ্টার মধ্যে পৌঁছে যাবে। যদি অত্যন্ত কার্যকর সতর্কতা অবলম্বন না করা হয়, তবে নিউট্রনগুলো পুরো কাঠামোকে তেজস্ক্রিয় করে তুলবে, যার ফলে দূরবর্তী রক্ষণাবেক্ষণ এবং উচ্চ-স্তরের তেজস্ক্রিয় বর্জ্য ব্যবস্থাপনা প্রয়োজনীয় হয়ে পড়বে।

এই নিউট্রনগুলো মূলত নিচের বিক্রিয়া থেকে আসে:W. Kernbichler, R. Feldbacher, M. Heindler. "Parametric Analysis of p–11B as Advanced Reactor Fuel" in Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (Proc. 10th Int. Conf., London, 1984) IAEA-CN-44/I-I-6. Vol. 3 (IAEA, Vienna, 1987).

 11B + α → 14N + n + ১৫৭ keV

বিক্রিয়াটি নিজে মাত্র ১৫৭ keV শক্তি উৎপন্ন করলেও নিউট্রনটি আলফা শক্তির একটি বড় অংশ বহন করে, যা প্রায় Efusion/৩ = -এর কাছাকাছি। নিউট্রনের আরেকটি উল্লেখযোগ্য উৎস হলো:

 11B + p → 11C + n - ২.৮ MeV.

এই নিউট্রনগুলো কম শক্তিশালী এবং এদের শক্তি জ্বালানির তাপমাত্রার সাথে তুলনীয়। এছাড়া 11C নিজেও তেজস্ক্রিয়, তবে এটি মাত্র ২০ মিনিটের অর্ধায়ু নিয়ে দ্রুত 11B-এ ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।

যেহেতু এই বিক্রিয়াগুলো মূল বিক্রিয়ার বিক্রিয়ক ও উৎপাদের সাথে জড়িত, তাই নিউট্রন উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে কমানো কঠিন। একটি কৌশলী চৌম্বকীয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার মাধ্যমে তাত্ত্বিকভাবে প্রথম বিক্রিয়াটি দমন করা সম্ভব, যদি আলফা কণাগুলোকে উৎপন্ন হওয়ার সাথে সাথে সরিয়ে নেওয়া যায়; তবে সেক্ষেত্রে প্লাজমা গরম রাখার জন্য তাদের শক্তি আর পাওয়া যাবে না। দ্বিতীয় বিক্রিয়াটিও তাত্ত্বিকভাবে কমানো সম্ভব যদি আয়ন বিন্যাসের উচ্চ শক্তি সম্পন্ন অংশকে সরিয়ে দেওয়া হয়, তবে প্লাজমার তাপীয় ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির কারণে এটি সম্ভবত সম্ভব হবে না।

নিউট্রন ছাড়াও ব্রেমস্ট্রালুং বিকিরণের মাধ্যমে প্রচুর পরিমাণে শক্তিশালী এক্স-রে উৎপন্ন হয় এবং ফিউশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে ৪, ১২ এবং ১৬ MeV গামা রশ্মি উৎপন্ন হয়:

 11B + p → 12C + γ + ১৬.০ MeV

মূল ফিউশন বিক্রিয়ার সাপেক্ষে এর ঘটার সম্ভাবনা প্রায় ১০−৪।নিউট্রন ডোজের মতোই এই মাত্রার গামা বিকিরণের ক্ষেত্রেও সুরক্ষাব্যবস্থা অপরিহার্য। পূর্বের নোটের নিউট্রন গণনাটি এখানেও প্রযোজ্য হবে যদি উৎপাদনের হার দশ গুণ কমানো হয় এবং কোয়ালিটি ফ্যাক্টর ২০ থেকে কমিয়ে ১ করা হয়। সুরক্ষাব্যবস্থা ছাড়া একটি ছোট (৩০ কিলোওয়াট) চুল্লি থেকে পেশাগত ডোজের সমপরিমাণ বিকিরণ প্রায় এক ঘণ্টার মধ্যেই শরীরে প্রবেশ করবে।

হাইড্রোজেন অবশ্যই আইসোটোপিকভাবে বিশুদ্ধ হতে হবে এবং প্লাজমাতে ভেজালের প্রবেশ নিয়ন্ত্রণ করতে হবে যাতে নিউট্রন উৎপাদনকারী পার্শ্ব-বিক্রিয়াগুলো প্রতিরোধ করা যায়, যেমন:

 11B + d → 12C + n + ১৩.৭ MeV
 d + d → 3He + n + ৩.২৭ MeV

সুরক্ষাব্যবস্থার নকশা নিউট্রন এবং গামা বিকিরণ উভয়ের পেশাগত ডোজকে নগণ্য পর্যায়ে নামিয়ে আনে। এর প্রধান উপাদানগুলো হলো পানি (দ্রুতগতির নিউট্রনগুলোকে প্রশমিত করতে), বোরন (প্রশমিত নিউট্রনগুলোকে শোষণ করতে) এবং ধাতু (এক্স-রে শোষণ করতে)। এর মোট পুরুত্ব প্রায় এক মিটার ধরা হয়েছে, যার বেশিরভাগই পানি।El Guebaly, Laial, A., Shielding design options and impact on reactor size and cost for the advanced fuel reactor Aploo, Proceedings- Symposium on Fusion Engineering, v.1, 1989, pp.388–391. এই নকশাটি মূলত D–He3-এর জন্য করা হয়েছে, যা আসলে p–11B জ্বালানির চেয়ে বেশি নিউট্রন উৎপন্ন করে।

 লেজার প্রযুক্তি 
খরচ কমার পাশাপাশি লেজারের ক্ষমতা প্রতি দশকে প্রায় ১০৩ গুণ হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে। এই অগ্রগতির মধ্যে রয়েছে:

 ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার (DPSSLs): এটি বেশি পরিমাণে বৈদ্যুতিক ইনপুটকে আলোতে রূপান্তর করে, যা বর্জ্য তাপ হ্রাস করে।

 অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চার্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (OPCPA): এই সিস্টেমগুলো তাপীয় চাপ কমাতে এবং দক্ষতা বাড়াতে নন-লিনিয়ার অপটিক্যাল প্রক্রিয়া ব্যবহার করে।

 প্লাজমা-ভিত্তিক পালস কমপ্রেশন: লেজার পালস সংকুচিত করতে প্লাজমা ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ন্যূনতম শক্তি ক্ষয় করে উচ্চ পিক পাওয়ার অর্জন করতে সক্ষম।

 কোহেরেন্ট বিম কম্বাইনিং (CBC): এটি একাধিক বিমকে একটি শক্তিশালী বিমে একীভূত করে। এটি কোহেরেন্টলি শক্তিকে একত্রিত করার পাশাপাশি একাধিক বিমে তাপীয় ভার ছড়িয়ে দেয়।

 উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার পরিচালনার জন্য দক্ষ গ্যাস-শীতলীকৃত বা ক্রায়োজেনিক শীতলীকরণ ব্যবস্থা অপরিহার্য।

 গেইন মিডিয়া: যেমন ইটারবিয়াম-ডোপড ক্রিস্টাল বা সিরামিক, যা উন্নত তাপীয় বৈশিষ্ট্য এবং উচ্চ শক্তি সঞ্চয় ক্ষমতা প্রদান করে।

 গবেষকরা একটি সিঙ্গেল-চিপ টাইটানিয়াম:স্যাফায়ার লেজারের প্রোটোটাইপ তৈরি করেছেন যা আগের মডেলগুলোর তুলনায় ১০৪ গুণ ছোট এবং ১০৩ গুণ কম ব্যয়বহুল।

 শক্তি আহরণ 

অ্যানিউট্রনিক ফিউশনে নিউট্রনের পরিবর্তে আহিত কণার (charged particles) আকারে শক্তি উৎপন্ন হয়। এর অর্থ হলো অ্যানিউট্রনিক ফিউশন থেকে প্রাপ্ত শক্তি সরাসরি আহরণ করা সম্ভব, যেখানে নিউট্রন দিয়ে কোনো লক্ষ্যবস্তুকে আঘাত করে কিছু বাষ্পীভূত করার প্রয়োজন হয় না। সরাসরি রূপান্তর প্রক্রিয়া তিন প্রকারের হতে পারে: চুম্বকীয় ক্ষেত্রের পরিবর্তনের ওপর ভিত্তি করে 'আবেশীয়' (inductive), বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিপরীতে আহিত কণাকে চালনা করার মাধ্যমে 'স্থির-বৈদ্যুতিক' (electrostatic), অথবা পালস মোডে আলোক শক্তি আহরণের মাধ্যমে 'আলোক-তড়িৎ' (photoelectric)।Miley, G.H., et al., Conceptual design for a B-3He IEC Pilot plant, Proceedings—Symposium on Fusion Engineering, v. 1, 1993, pp. 161–164; L.J. Perkins et al., Novel Fusion energy Conversion Methods, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A271, 1988, pp. 188–96

স্থির-বৈদ্যুতিক রূপান্তর প্রক্রিয়ায় আহিত কণার গতিকে ব্যবহার করে বিভব বা ভোল্টেজ তৈরি করা হয়, যা বিদ্যুৎ শক্তি উৎপন্ন করে। এটি বিভব ব্যবহার করে কণাকে গতিশীল করার ঘটনার ঠিক বিপরীত। একে উল্টোভাবে চালিত একটি রৈখিক ত্বরক হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে।Moir, Ralph W. "Direct Energy Conversion in Fusion Reactors." Energy Technology Handbook 5 (1977): 150-54. Web. 16 Apr. 2013.

অ্যানিউট্রনিক ফিউশনে শক্তির একটি বড় অংশ আলো হিসেবে হারিয়ে যায়। আহিত কণার ত্বরণ ও মন্দনের ফলে এই শক্তির সৃষ্টি হয়। এই গতির পরিবর্তন ব্রেমস্ট্রালুং বিকিরণ, সাইক্লোট্রন বিকিরণ, সিনক্রোট্রন বিকিরণ, বা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়ার কারণে হতে পারে। এই বিকিরণকে লার্মর সূত্রের সাহায্যে পরিমাপ করা যায় এবং এটি এক্স-রে, অতিবেগুনি (UV), দৃশ্যমান এবং অবলোহিত (IR) বর্ণালীতে নির্গত হয়। এক্স-রে হিসেবে বিকিরিত শক্তির কিছু অংশ সরাসরি বিদ্যুতে রূপান্তরিত হতে পারে। আলোক-তড়িৎ ক্রিয়ার কারণে, পরিবাহী ফয়েলের স্তরের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় এক্স-রে তাদের কিছু শক্তি ইলেকট্রনে স্থানান্তরিত করে, যা পরে স্থির-বৈদ্যুতিকভাবে আহরণ করা যায়। যেহেতু ইলেকট্রনের তুলনায় এক্স-রে অনেক বেশি পুরু পদার্থের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, তাই এগুলো শোষণের জন্য শত শত বা হাজার হাজার স্তরের প্রয়োজন হয়।Quimby, D.C., High Thermal Efficiency X-ray energy conversion scheme for advanced fusion reactors, ASTM Special technical Publication, v.2, 1977, pp. 1161–1165

 কারিগরি চ্যালেঞ্জ 
অ্যানিউট্রনিক ফিউশনের বাণিজ্যিকীকরণের ক্ষেত্রে অনেক চ্যালেঞ্জ রয়েছে।

 তাপমাত্রা 
ফিউশন গবেষণার সিংহভাগই ডি-টি (D–T) ফিউশনের পেছনে ব্যয় হয়েছে, যা অর্জন করা সবচেয়ে সহজ। ফিউশন পরীক্ষায় সাধারণত ডিউটেরিয়াম-ডিউটেরিয়াম ফিউশন (D–D) ব্যবহার করা হয় কারণ ডিউটেরিয়াম সস্তা এবং এটি তেজস্ক্রিয় না হওয়ায় নাড়াচাড়া করা সহজ। ডি-টি ফিউশন নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা বেশি কঠিন কারণ ট্রিটিয়াম ব্যয়বহুল এবং তেজস্ক্রিয়, যার জন্য অতিরিক্ত পরিবেশগত সুরক্ষা ও নিরাপত্তা ব্যবস্থার প্রয়োজন হয়।

ডি-৩হে (D–3He) ফিউশনে নিম্ন ক্রস-সেকশন এবং উচ্চ অপচয় হারের ঘাটতি কিছুটা পুষিয়ে যায়, কারণ এর বিক্রিয়কগুলো মূলত আহিত কণা যা প্লাজমায় শক্তি সঞ্চয় করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলোর কারণে ডি-টি সিস্টেমের তুলনায় প্রায় চার গুণ বেশি কার্যকরী তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। তবে, উচ্চ অপচয় হার এবং ফলস্বরূপ দ্রুত শক্তি চক্রের কারণে, একটি কার্যকরী চুল্লির কনফাইনমেন্ট সময় ডি-টি-এর তুলনায় প্রায় পঞ্চাশ গুণ বেশি এবং শক্তির ঘনত্ব প্রায় ৮০ গুণ বেশি হতে হয়। এর জন্য প্লাজমা পদার্থবিজ্ঞানে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির প্রয়োজন।

প্রোটন-বোরন ফিউশনের জন্য ডি-টি ফিউশনের তুলনায় প্রায় নয় গুণ বেশি আয়ন শক্তি এবং প্লাজমা তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। বিক্রিয়াশীল নিউক্লিয়াসের যেকোনো ঘনত্বের জন্য, প্রোটন-বোরন বিক্রিয়ার হার প্রায় ৬০০ keV (৬.৬ বিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াস বা ৬.৬ গিগাকেলভিন) তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ পর্যায়ে পৌঁছায়, যেখানে ডি-টি ফিউশনের ক্ষেত্রে এটি ৬৬ keV (৭৬৫ মিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াস বা ০.৭৬৫ গিগাকেলভিন)। চাপ-সীমিত কনফাইনমেন্ট ধারণার জন্য সর্বোত্তম কার্যকরী তাপমাত্রা প্রায় ৫ গুণ কম, তবে অনুপাতটি এখনও প্রায় দশ-এ-এক।

 শক্তির ভারসাম্য 
পি-১১বি (p–11B) এর সর্বোচ্চ বিক্রিয়া হার ডি-টি এর তুলনায় মাত্র এক-তৃতীয়াংশ, যার ফলে আরও ভালো প্লাজমা কনফাইনমেন্টের প্রয়োজন হয়। কনফাইনমেন্টকে সাধারণত τ সময় দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যেখানে নির্গত শক্তি প্লাজমা গরম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির চেয়ে বেশি হয়। এখান থেকে বিভিন্ন শর্ত পাওয়া যায়, যার মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ হলো লসন মানদণ্ড। পি-১১বি-এর জন্য প্রয়োজনীয় nτ, ডি-টি-এর তুলনায় ৪৫ গুণ বেশি। প্রয়োজনীয় nTτ ৫০০ গুণ বেশি।উভয় পরিসংখ্যানেই ধরে নেওয়া হয়েছে যে ইলেকট্রন এবং আয়নের তাপমাত্রা সমান। যদি নিম্ন তাপমাত্রার ইলেকট্রন দিয়ে পরিচালনা করা সম্ভব হয় (যা নিচে আলোচনা করা হয়েছে), তবে পি-১১বি-এর এই আপেক্ষিক অসুবিধা তিন গুণ কমে যাবে। যেহেতু টোকামাক এবং লেজার পেলেট ফিউশনের মতো প্রচলিত ফিউশন পদ্ধতির কনফাইনমেন্ট বৈশিষ্ট্যগুলো প্রান্তিক (marginal), তাই বেশিরভাগ অ্যানিউট্রনিক প্রস্তাবনায় আমূল ভিন্ন কনফাইনমেন্ট ধারণা ব্যবহার করা হয়।

বেশিরভাগ ফিউশন প্লাজমায় ব্রেমস্ট্রালুং বিকিরণ শক্তি ক্ষয়ের একটি প্রধান উৎস। পি-১১বি বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে কিছু গণনা নির্দেশ করে যে ব্রেমস্ট্রালুং শক্তি ফিউশন শক্তির তুলনায় অন্তত ১.৭৪ গুণ বেশি হবে। ৩হে–৩হে (3He–3He) বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে এই অনুপাত ১.৩৯, যা সামান্য সুবিধাজনক। এটি নন-নিউট্রাল প্লাজমার ক্ষেত্রে প্রযোজ্য নয় এবং অ্যানিসোট্রপিক প্লাজমায় এর ভিন্ন রূপ দেখা যায়।

প্রচলিত চুল্লির নকশায়, তা চুম্বকীয় বা জড়তাভিত্তিক (inertial) যে প্রকারেরই হোক না কেন, ব্রেমস্ট্রালুং বিকিরণ সহজেই প্লাজমা থেকে বেরিয়ে যেতে পারে এবং একে নিছক শক্তি ক্ষয় হিসেবে বিবেচনা করা হয়। যদি প্লাজমা এই বিকিরণ পুনরায় শোষণ করতে পারে, তবে পরিস্থিতি আরও অনুকূল হতে পারে। শোষণ মূলত ইলেকট্রনের ওপর থমসন বিক্ষেপণের মাধ্যমে ঘটে।Lecture 3 : Accelerated charges and bremsstrahlung, lecture notes in astrophysics from Chris Flynn, Tuorla Observatory এটি লসন মানদণ্ড ρR > ১ g/cm2-এর চেয়ে অনেক বেশি, যা অর্জন করা কঠিন হলেও জড়তাভিত্তিক কনফাইনমেন্ট সিস্টেমে সম্ভব হতে পারে।Robert W. B. Best. "Advanced Fusion Fuel Cycles". Fusion Technology, Vol. 17 (July 1990), pp. 661–5.

মেগাটেসলা চুম্বকীয় ক্ষেত্রে একটি কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল প্রভাব আয়ন থেকে ইলেকট্রনে শক্তি স্থানান্তরকে বাধা দিতে পারে।G.S. Miller, E.E. Salpeter, and I. Wasserman, Deceleration of infalling plasma in the atmospheres of accreting neutron stars. I. Isothermal atmospheres, Astrophysical Journal, 314: 215–233, 1987 March 1. একটি গণনা অনুযায়ী, ব্রেমস্ট্রালুং ক্ষয় ফিউশন শক্তির অর্ধেক বা তার নিচে নামিয়ে আনা সম্ভব। শক্তিশালী চুম্বকীয় ক্ষেত্রে সাইক্লোট্রন বিকিরণ ব্রেমস্ট্রালুং-এর চেয়েও বেশি হয়। মেগাটেসলা ক্ষেত্রে একটি ইলেকট্রন কয়েক পিকোসেকেন্ডের মধ্যে সাইক্লোট্রন বিকিরণের মাধ্যমে তার শক্তি হারাবে যদি বিকিরণটি বেরিয়ে যেতে পারে। তবে যথেষ্ট ঘন প্লাজমায় সাইক্লোট্রন বিকিরণ প্লাজময়েডের ভেতরে আটকে থাকে এবং কেবল খুব পাতলা উপরিভাগ থেকে বেরিয়ে আসতে পারে।

যদিও মেগাটেসলা ক্ষেত্র এখনও অর্জন করা সম্ভব হয়নি, তবে উচ্চ তীব্রতার লেজারের মাধ্যমে ০.৩ মেগাটেসলা ক্ষেত্র তৈরি করা হয়েছে,"X-ray Polarization Measurements at Relativistic Laser Intensities" , P. Beiersdorfer, et al. এবং ডেনস প্লাজমা ফোকাস ডিভাইসে ০.০২–০.০৪ মেগাটেসলা ক্ষেত্র লক্ষ্য করা গেছে।Bostick, W.H. et al., Ann. NY Acad. Sci., 251, 2 (1975)

অনেক বেশি ঘনত্বে (ne > ) ইলেকট্রনগুলো ফার্মি ডিজেনারেট অবস্থায় থাকে, যা সরাসরি এবং আয়ন থেকে ইলেকট্রনে শক্তি স্থানান্তর কমিয়ে ব্রেমস্ট্রালুং ক্ষয় রোধ করে। যদি প্রয়োজনীয় শর্তগুলো অর্জন করা যায়, তবে পি-১১বি বা ডি-৩হে জ্বালানি থেকে নিট শক্তি উৎপাদন সম্ভব হতে পারে। তবে শুধুমাত্র এই প্রভাবের ওপর ভিত্তি করে একটি বাস্তবসম্মত চুল্লির সম্ভাবনা কম, কারণ এর গেইন বা লাভ ২০-এর কম হওয়ার পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে, যেখানে সাধারণত ২০০-এর বেশি প্রয়োজন বলে মনে করা হয়।

 ক্ষমতার ঘনত্ব 
ফিউশন বিদ্যুৎ কেন্দ্রের প্রতিটি প্রকাশিত নকশায় দেখা যায় যে, যে অংশে ফিউশন বিক্রিয়া ঘটে তার খরচ পারমাণবিক শক্তিকে বিদ্যুতে রূপান্তরকারী অংশের চেয়ে অনেক বেশি। এক্ষেত্রে ক্ষমতার ঘনত্ব (power density) একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য।ক্ষমতার ঘনত্ব ছাড়াও দুটি ভিন্ন ধরনের বিদ্যুৎ ব্যবস্থার তুলনায় অনেক কারণ জড়িত থাকে। এর মধ্যে দুটি গুরুত্বপূর্ণ হলো মোট আয়তনের তুলনায় বিক্রিয়া স্থলের আয়তন এবং যন্ত্রের খরচ ও জটিলতা। ক্ষমতার ঘনত্ব দ্বিগুণ করলে বিদ্যুৎ উৎপাদনের খরচ অন্তত অর্ধেক কমে যায়। এছাড়া প্রয়োজনীয় কনফাইনমেন্ট সময়ও ক্ষমতার ঘনত্বের ওপর নির্ভর করে।

তবে বিভিন্ন ফিউশন ফুয়েল সাইকেলের ক্ষমতার ঘনত্বের তুলনা করা সহজ নয়। ডি-টি জ্বালানির তুলনায় পি-১১বি-এর জন্য সবচেয়ে সুবিধাজনক পরিস্থিতি হলো এমন একটি (কাল্পনিক) কনফাইনমেন্ট ডিভাইস যা ৪০০ keV-এর ওপর আয়ন তাপমাত্রায় ভালো কাজ করে এবং যেখানে ইলেকট্রন তাপমাত্রা কম থাকে। পি-১১বি-এর দীর্ঘ কনফাইনমেন্ট সময়ের প্রয়োজন হয় না কারণ এর উৎপন্ন আহিত কণাগুলোর শক্তি ডি-টি-এর তুলনায় আড়াই গুণ বেশি। তবে এই অনুমানগুলো শিথিল করলে, যেমন উত্তপ্ত ইলেকট্রন বিবেচনা করলে বা ডি-টি বিক্রিয়াকে নিম্ন তাপমাত্রায় চালানোর সুযোগ দিলে, ক্ষমতার ঘনত্বের সুবিধা ডি-টি-এর দিকে চলে যায়।

সাধারণত একই চাপে ক্ষমতার ঘনত্বের তুলনা করা হয়। এই অনুমানে পি-১১বি-এর ক্ষমতার ঘনত্ব ডি-টি-এর তুলনায় প্রায়  গুণ কম। শীতল ইলেকট্রন ব্যবহার করলে এই অনুপাত কমে প্রায় ৭০০ হয়। এই সংখ্যাগুলো নির্দেশ করে যে মূলধারার কনফাইনমেন্ট ধারণাগুলো দিয়ে অ্যানিউট্রনিক ফিউশন শক্তি উৎপাদন সম্ভব নয়।

 আরও দেখুন 
 সিএনও চক্র
 শীতল ফিউশন
 নিউক্লীয় ফিউশনের ইতিহাস

 টীকা 

 তথ্যসূত্র 

 বহিঃসংযোগ 
 ফোকাস ফিউশন সোসাইটি
 প্রোটন-বোরন ফিউশন প্রোটোটাইপ
 ডিজেনারেট প্লাজমায় অ্যানিউট্রনিক ফিউশন
 লেজার ট্রিগার ক্লিনার ফিউশন (news@nature.com, ২৬ আগস্ট ২০০৫)
 পিকোসেকেন্ড লেজার প্লাজমায় নিউট্রনবিহীন ফিউশন বিক্রিয়ার পর্যবেক্ষণ (Physical Review E 72, 2005)
 একবিংশ শতাব্দীতে ফিউশনের নতুন সুযোগ – উন্নত জ্বালানি , জি.এল. কুলচিনস্কি এবং জে.এফ. সান্তারিয়াস, ১৪তম টপিক্যাল মিটিং অন দ্য টেকনোলজি অফ ফিউশন এনার্জি, ১৫–১৯ অক্টোবর ২০০০।

বিষয়শ্রেণী:ফিউশন শক্তি
বিষয়শ্রেণী:নিউক্লীয় ফিউশন বিক্রিয়া