新闻动态

【导语】18日美国物理学会等离子体物理分部年度会议上，Zap Energy宣布其FuZE-3实验获重大突破，电子压力达830兆帕、总压力约1.6吉帕，刷新剪切流稳定Z箍缩装置压力纪录。该技术路线与“托卡马克”不同，此次成果让可控核聚变探索多了一种可能。

在18日举行的美国物理学会等离子体物理分部年度会议上，美国聚(jù)变(biàn)能(néng)源(yuán)技(jì)术(shù)公(gōng)司(sī)Zap Energy宣(xuān)布(bù)，其(qí)最(zuì)新(xīn)一(yī)代(dài)“聚(jù)变(biàn)Z箍(gū)缩(suō)实(shí)验(yàn)3”（FuZE-3）在(zài)实(shí)验(yàn)中(zhōng)获(huò)得(de)高(gāo)达(dá)830兆(zhào)帕(pà)的(de)电(diàn)子(zi)压(yā)力(lì)，对(duì)应(yīng)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)总(zǒng)压(yā)力(lì)约(yuē)1.6吉(jí)帕(pà)。该(gāi)成(chéng)果(guǒ)刷新了迄今在剪切流稳定Z箍缩装置中实现的压力纪录，是迈向聚变能量增益道路上的重要一步。

FuZE-3的(de)等(děng)离(lí)子(zi)体室只有大约3.66米长，可产生几毫米宽的高温高密度等离子体丝。图片来源：Zap Energy官网

实现可控核聚变需要在极短时间内获得高温高密度等离子体，其压力是综合反映温度与密度的关键指标。压力越高，发生的聚变反应就越频繁，从而更接近能源输出大于输入的目标。与寻求极高压力或极长约束时间的其他路线不同，Zap Energy的剪切流稳定Z箍缩技术试图在压缩效率与等离子体稳定性之间寻找平衡。

此次，团队利用“光学汤姆孙散射”技术测得等离子体电子压力达830兆帕。等离子体不仅由电子组成，还包含质量更大的离子，当电子和离子温度接近时，二者都会对压力作出贡献，因此总压力约(yuē)为(wèi)电(diàn)子压力的两倍，达到1.6吉帕。1吉帕相当于海平面大气压的约10000倍，或马里亚纳海沟海底压力的10倍。相关高压状态可维持约1微秒（百万分之一(yī)秒(miǎo)）。

最(zuì)近的FuZE-3实验中，多次重复放电测量显示，电子密度处于3×1024m-3—5×1024m-3范围，电子温度则超过1keV（约为1167万摄氏度）。

FuZE-3的设计目标是在“三重乘积”（密度×温度×约束时间）上达到新的高度，这是聚变(biàn)性(xìng)能(néng)的重要指标。

【总编辑圈点】

Zap Energy采用的剪切流稳定Z箍缩技术，与我们熟知的“托卡马克”装置技术路线不同。“Z箍缩”采用了强磁场和高密度等离子体来控制和加热氢等核燃料，从而实现聚变反应。这种技术路径装置结构简单、成本可大幅降低，体积可以做得更小。产生净能量增益是可控核聚变实用的终极目标之一，此次FuZE-3取得的优异成绩，意味着它离产生可控核聚变反应更近了一步，让人类在探索终极清洁能源的道路上多了一种可能性。