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【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“聚变Z箍缩实验3”（FuZE-3）获重大突破，实验电子压力达830兆帕、总压力约1.6吉帕，刷新纪录。该技术路线与“托卡马克”不同，此次成果意味着离可控核聚变更近，为人类探索终极清洁能源增添新可能。

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，美国聚变能源技术公司Zap Energy宣布，其最新一代“聚变Z箍缩实验3”（FuZE-3）在实验中获得高达830兆帕的电子压力，对应等离子体总压力约1.6吉帕。该成果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的等离子体室只有大约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(chū)贡(gòng)献(xiàn)，因(yīn)此(cǐ)总(zǒng)压(yā)力(lì)约(yuē)为(wèi)电(diàn)子(zi)压(yā)力(lì)的(de)两(liǎng)倍(bèi)，达(dá)到(dào)1.6吉(jí)帕(pà)。1吉(jí)帕(pà)相(xiāng)当(dāng)于(yú)海(hǎi)平(píng)面(miàn)大(dà)气(qì)压(yā)的(de)约(yuē)10000倍(bèi)，或(huò)马里亚纳海沟海底压力的10倍。相关高压状态(tài)可维持约1微秒（百万分之一秒(miǎo)）。

最(zuì)近(jìn)的(de)FuZE-3实(shí)验(yàn)中(zhōng)，多(duō)次(cì)重(zhòng)复(fù)放(fàng)电(diàn)测(cè)量(liàng)显(xiǎn)示(shì)，电(diàn)子(zi)密(mì)度(dù)处(chù)于(yú)3×1024m-3—5×1024m-3范(fàn)围(wéi)，电(diàn)子(zi)温(wēn)度(dù)则(zé)超(chāo)过(guò)1keV（约(yuē)为(wèi)1167万(wàn)摄(shè)氏(shì)度(dù)）。

FuZE-3的(de)设(shè)计(jì)目(mù)标(biāo)是(shì)在(zài)“三(sān)重(zhòng)乘(chéng)积(jī)”（密(mì)度(dù)×温(wēn)度×约束时间）上(shàng)达(dá)到新的高度，这是聚变性能的重要指标。

【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(zhǒng)技(jì)术(shù)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(zhǒng)可(kě)能(néng)性(xìng)。