પરમાણુ ઇજનેરી ભવિષ્યના ઉર્જા પડકારોને ઉકેલવામાં અને રેડિયેશન એપ્લિકેશનને આગળ વધારવામાં કેવી રીતે યોગદાન આપી શકે છે?

ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગને ત્રણ ક્ષેત્રોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: ન્યુક્લિયર સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ, ફ્યુઝન અને પ્લાઝ્મા એન્જિનિયરિંગ અને રેડિયેશન એન્જિનિયરિંગ, જેમાંથી દરેક ઊર્જા ઉત્પાદન અને વિવિધ ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સ માટેની તકનીકોના વિકાસમાં ફાળો આપે છે. મેજર વિવિધ વિષયો દ્વારા જ્ઞાનની વિશાળ શ્રેણી પ્રાપ્ત કરે છે, અને સ્નાતક થયા પછી, તેઓ સંશોધન સંસ્થાઓ, સ્નાતક શાળાઓ અને સંબંધિત કંપનીઓમાં કામ કરીને ભવિષ્યની ઉર્જા સમસ્યાઓ હલ કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

 

ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગને ત્રણ મુખ્ય ક્ષેત્રોમાં વહેંચવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયર સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ, ફ્યુઝન અને પ્લાઝમા એન્જિનિયરિંગ અને રેડિયેશન એન્જિનિયરિંગ. મારો અંગત રસ ન્યુક્લિયર સિસ્ટમ એન્જિનિયરિંગમાં પરમાણુ સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં છે. હાલમાં, હું છેલ્લા ઉનાળાથી સિઓલ નેશનલ યુનિવર્સિટીમાં ન્યુક્લિયર મટિરિયલ્સ લેબોરેટરીમાં ઇન્ટર્ન તરીકે કામ કરું છું. ભવિષ્યમાં, હું પરમાણુ સામગ્રીથી સંબંધિત સ્નાતક શાળામાં પ્રવેશવાની અને ભવિષ્યની ઉર્જા સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે જરૂરી સામગ્રીના મુદ્દાઓ પર સંશોધન કરવાની યોજના ઘડી રહ્યો છું. હવે, હું ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગ વિભાગના ત્રણ ક્ષેત્રોનો પરિચય આપીશ.
પ્રથમ ન્યુક્લિયર સિસ્ટમ્સ એન્જિનિયરિંગ છે. વાસ્તવમાં, એવું કહેવામાં અતિશયોક્તિ નથી કે પરમાણુ એન્જિનિયરિંગ વિભાગની રચના પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ્સ સંબંધિત એન્જિનિયરિંગ કુશળતા વિકસાવવા માટે કરવામાં આવી હતી. ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ કેવી રીતે કામ કરે છે તે અહીં છે જ્યારે યુરેનિયમ પર ન્યુટ્રોનથી બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે યુરેનિયમનું ન્યુક્લિયસ વિભાજિત થાય છે અને આઈન્સ્ટાઈનના ઊર્જા સમાનતા સિદ્ધાંત () અનુસાર ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ ઊર્જાનો ઉપયોગ પાણીને ઉકાળવા અને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે ટર્બાઇન ફેરવવા માટે થાય છે. ન્યુક્લિયર સિસ્ટમ્સનું ક્ષેત્ર ફરીથી પેટાવિભાજિત કરવામાં આવ્યું છે. ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ ડિઝાઇન કરવાનું ક્ષેત્ર છે; પાઇપિંગ દ્વારા વહેતા પ્રવાહીના અભ્યાસનું ક્ષેત્ર; પાવર પ્લાન્ટની સલામતી માટે અપેક્ષિત અકસ્માતોનું વિશ્લેષણ અને અભ્યાસ કરવાનું ક્ષેત્ર; ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સમાં વપરાતી સામગ્રી અને પાવર પ્લાન્ટ્સમાં વપરાતા પરમાણુ ઇંધણનો નિકાલ કેવી રીતે કરવો તેનો અભ્યાસ કરવાનું ક્ષેત્ર; અને ન્યુક્લિયર રિએક્ટર ફિઝિક્સનું ક્ષેત્ર, જે કોમ્પ્યુટર વડે ન્યુક્લિયર પાવર માટેનો કાચો માલ યુરેનિયમ બાળવાથી ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અને હિલચાલની ગણતરી અને અનુકરણ કેવી રીતે કરવું તેનો અભ્યાસ કરે છે.
આગળ ફ્યુઝન અને પ્લાઝ્મા એન્જિનિયરિંગ છે. ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગ ડિપાર્ટમેન્ટની શરૂઆત પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ્સ સંબંધિત સંશોધન કરવા માટે 'ન્યુક્લિયર' એન્જિનિયરિંગ વિભાગ તરીકે કરવામાં આવી હતી. જો કે, ખર્ચાયેલા પરમાણુ બળતણના નિકાલ અને પરમાણુ ઉર્જા પ્લાન્ટમાં આપત્તિજનક અકસ્માતો જેવી સમસ્યાઓને કારણે નવા પાવર પ્લાન્ટ્સ જરૂરી બની ગયા હોવાથી, નવો ધ્યેય હાઇડ્રોજન-ઇંધણવાળા પાવર પ્લાન્ટ બનાવવાનો બની ગયો હતો જે કિરણોત્સર્ગી ઉત્સર્જન કરતા નથી. તેથી, વિભાગનું નામ પછીથી 'ન્યુક્લિયર' એન્જિનિયરિંગ વિભાગ રાખવામાં આવ્યું. હાલમાં, સિઓલ નેશનલ યુનિવર્સિટી કોરિયાની એકમાત્ર યુનિવર્સિટી છે જે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પાવર જનરેશન પર સંશોધન કરે છે. ચાલો હું ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટના સિદ્ધાંતને ટૂંકમાં સમજાવું. જ્યારે તમે ઉચ્ચ ઉર્જા સાથે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ બનાવવા માટે તાપમાન વધારશો, ત્યારે તેઓ પ્લાઝમા બની જાય છે. પ્લાઝ્મા અવસ્થા એ પદાર્થની ત્રણ અવસ્થા જેવી સ્થિતિ છે: ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ. જ્યારે પદાર્થનું તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય છે, ત્યારે અણુઓ પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત થાય છે અને એકસાથે ભળી જાય છે, તેને પ્લાઝ્મા સ્થિતિ કહેવામાં આવે છે, તેથી જ તેને ક્યારેક પદાર્થની ચોથી અવસ્થા કહેવામાં આવે છે. જ્યારે પ્લાઝ્મા સ્ટેટમાં બે હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીઓ હિલીયમ બનાવવા માટે અથડાય છે, ત્યારે બે હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી અને હિલીયમ ન્યુક્લી વચ્ચે સામૂહિક તફાવત હોય છે, અને દળના તફાવતને અનુરૂપ ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ ઉર્જાનો ઉપયોગ પાણીને ઉકાળવા અને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે ટર્બાઇન ફેરવવા માટે કરી શકાય છે, જેમ કે પરમાણુ ઊર્જામાં. અમે હજુ સુધી ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ બનાવ્યો નથી, પરંતુ અમે એક બનાવવાની પ્રક્રિયામાં છીએ. આ ક્ષેત્રમાં ઘણી વિગતો છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ બનાવવા માટે, ત્યાં એક ક્ષેત્ર છે જે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન રિએક્ટર અથવા ટોકામેક્સ સાથે પ્રયોગો કરે છે, જ્યાં પરમાણુ ફ્યુઝન થાય છે, એક ક્ષેત્ર જે ટોકામેકની અંદરના પ્લાઝમાનું અનુકરણ કરે છે, એક ક્ષેત્ર જે સિદ્ધાંત સ્થાપિત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પાવર જનરેટ કરવા માટે વપરાતા પ્લાઝ્માનો અને એક ક્ષેત્ર જે પ્લાઝમાનો ઔદ્યોગિક ઉપયોગ કરે છે.
ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન અને પ્લાઝ્મા એન્જિનિયરિંગ એ ખૂબ જ રોમાંચક અને પડકારજનક ક્ષેત્ર છે, અને ઘણા સંશોધકો માને છે કે ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન એ આપણી ઉર્જા સમસ્યાઓનો મૂળભૂત રીતે ઉકેલ લાવવાનો એક માર્ગ છે. ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન અમર્યાદિત ઉર્જા પ્રદાન કરી શકે છે, અને હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અશ્મિભૂત ઇંધણથી વિપરીત, તે ખૂબ જ ઓછો કિરણોત્સર્ગી કચરો ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે, આ ટેક્નોલોજીનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં હજુ પણ ઘણા ટેકનિકલ પડકારો છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્લાઝમાને સ્થિર રાખવા અને તેને ઉર્જામાં અસરકારક રીતે રૂપાંતરિત કરવા માટે ટેક્નોલોજીની જરૂર છે. આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગી સંશોધન પ્રોજેક્ટ, ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર (ITER) સહિત આ પડકારોનો સામનો કરવા માટે વિશ્વભરના સંશોધકો સાથે મળીને કામ કરી રહ્યા છે. ITER એ ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન એનર્જીને સાકાર કરવા માટેનો વિશ્વનો સૌથી મોટો સંશોધન પ્રોજેક્ટ છે અને કોરિયા સહિત ઘણા દેશો તેમાં સામેલ છે.
છેલ્લે, રેડિયેશન એન્જિનિયરિંગનું ક્ષેત્ર છે, જે અણુ ન્યુક્લી કેવી રીતે રેડિયેશન ઉત્સર્જન કરે છે અને વાસ્તવિક જીવનમાં રેડિયેશન કેવી રીતે લાગુ કરી શકાય છે, જેમ કે તબીબી સારવારના સાધનો અને ખાદ્ય વંધ્યીકરણના ભૌતિક કારણોનો અભ્યાસ કરે છે. કેન્સરની સારવાર માટે રેડિયેશનનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, અને રેડિયેશન થેરાપી કેન્સરના ઘણા દર્દીઓ માટે અસરકારક સારવાર પદ્ધતિ બની ગઈ છે. રેડિયેશન વિવિધ ઉદ્યોગોમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, જેમ કે ખોરાકની જાળવણી અને વંધ્યીકરણ અને સામગ્રીના બિન-વિનાશક પરીક્ષણ. રેડિયેશન એન્જિનિયરિંગમાં સંશોધન રેડિયેશનના સુરક્ષિત ઉપયોગ માટે ટેક્નોલોજીના વિકાસમાં ફાળો આપે છે અને રેડિયેશન પ્રોટેક્શન ટેક્નોલોજીમાં પ્રગતિ કરે છે. કિરણોત્સર્ગનો સુરક્ષિત ઉપયોગ માનવ સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણીય સુરક્ષા માટે નિર્ણાયક છે, અને રેડિયેશન એન્જિનિયરો આ હાંસલ કરવા માટે સતત સંશોધન કરી રહ્યા છે.
ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગમાં ઉપરોક્ત ક્ષેત્રોનો અભ્યાસ કરવા માટે વિવિધ પ્રકારના અભ્યાસોનો સમાવેશ થાય છે, તેથી ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ, મટિરિયલ એન્જિનિયરિંગ, મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ વગેરેમાં અભ્યાસ કરાયેલા વિષયોનું સામાન્ય જ્ઞાન હોવું જરૂરી છે. ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગને મલ્ટિડિસિપ્લિનરી સાયન્સ પણ કહેવામાં આવે છે કારણ કે પરમાણુ તમામ એન્જિનિયરિંગ ક્ષેત્રોની નવીનતમ સિદ્ધાંતો અને તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને જ પાવર પ્લાન્ટ્સ બનાવી શકાય છે. પ્રથમ વર્ષમાં, તમે અન્ય એન્જિનિયરિંગ વિદ્યાર્થીઓની જેમ ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર, આંકડાશાસ્ત્ર, ગણિત, કમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામિંગ વગેરેનો અભ્યાસ કરશો. તમારા બીજા વર્ષમાં, તમે અભ્યાસક્રમો લેશો જે તમને તમારા મુખ્ય માટે તૈયાર કરે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ, ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગનો પરિચય, આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ઔદ્યોગિક ગણિત. આ સમય સુધીમાં, તમે ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગના તમામ ક્ષેત્રોની ઝાંખી મેળવી શકો છો અને ભવિષ્યમાં તમે કયા ક્ષેત્રમાં અભ્યાસ કરવા માંગો છો તે નક્કી કરી શકો છો. તમારા ત્રીજા વર્ષમાં, તમે ન્યુટ્રોનનું વર્તન અને પ્લાઝમાના વર્તનને ગાણિતિક રીતે કેવી રીતે વ્યક્ત કરવું તે શીખી શકશો, જે ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગ માટે અનન્ય છે. તમે પ્રવાહી મિકેનિક્સ, થર્મોડાયનેમિક્સ અને ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર જેવા વિષયોનો અભ્યાસ કરવાનું પણ પસંદ કરશો. ત્રીજા વર્ષના અંત સુધીમાં, તમે તમારા કારકિર્દીના માર્ગ વિશે વધુ કે ઓછા નિર્ણયો લઈ લીધા છે, અને ચોથા વર્ષમાં, તમે તમારી પસંદગીના ક્ષેત્રમાં તમારા પોતાના અભ્યાસક્રમો પસંદ કરો છો. મારા કિસ્સામાં, હું પરમાણુ સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં સંશોધન કરવા માટે સામગ્રી વિજ્ઞાન અને એન્જિનિયરિંગ અને મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગના વિશિષ્ટ અભ્યાસક્રમો લઈ રહ્યો છું.
ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગમાંથી સ્નાતક થયા પછી, મોટાભાગના એન્જિનિયરિંગ વિદ્યાર્થીઓની જેમ, તમે કાં તો નોકરી મેળવી શકો છો અથવા ગ્રેજ્યુએટ સ્કૂલમાં જઈ શકો છો, અને સ્નાતક થયા પછી, તમે સંશોધન સંસ્થામાં કામ કરી શકો છો અથવા પ્રોફેસર બની શકો છો. ન્યુક્લિયર એનર્જીમાં સામેલ કંપનીઓમાં કોરિયા હાઇડ્રો એન્ડ ન્યુક્લિયર પાવર, ડુસન હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ એન્ડ કન્સ્ટ્રક્શન, સેમસંગ હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝ એન્ડ કન્સ્ટ્રક્શન અને હ્યુન્ડાઇ એન્જિનિયરિંગનો સમાવેશ થાય છે. સંશોધન સંસ્થાઓમાં કોરિયા એટોમિક એનર્જી રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ, નેશનલ ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ અને KEPCO ન્યુક્લિયર ફ્યુઅલનો સમાવેશ થાય છે. પરમાણુ-સંબંધિત એન્જિનિયરિંગ વિભાગો ધરાવતી શાળાઓમાં સિઓલ નેશનલ યુનિવર્સિટી, કોરિયા એડવાન્સ્ડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (KAIST), હાન્યાંગ યુનિવર્સિટી, ક્યુંગ હી યુનિવર્સિટી, ચોસુન યુનિવર્સિટી અને જેજુ યુનિવર્સિટીનો સમાવેશ થાય છે. આજકાલ, પરમાણુ-સંબંધિત માનવશક્તિની અછતને કારણે, પરમાણુ-સંબંધિત મેજર અન્ય શાળાઓ જેમ કે POSTECH અને ડોંગગુક યુનિવર્સિટીમાં સ્થાપિત કરવામાં આવી રહી છે.
ન્યુક્લિયર એન્જિનિયરિંગ એ એક એવી શિસ્ત છે જે ઘણા પડકારો અને તકો આપે છે. તે ભવિષ્યની ઉર્જા સમસ્યાઓ હલ કરવામાં અને ઊર્જા ઉત્પાદનની સલામત અને વધુ કાર્યક્ષમ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં યોગદાન આપી શકે છે. વધુમાં, કિરણોત્સર્ગનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ લાગુ તકનીકો દવા, ઉદ્યોગ અને પર્યાવરણ જેવા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. પરમાણુ ઈજનેરીમાં મુખ્ય બનીને, અમે વધુ સારા ભવિષ્ય માટે ટેક્નોલોજીના વિકાસમાં યોગદાન આપી શકીએ છીએ, જે બદલામાં માનવતા માટે જીવનની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે.