在18日舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)等離子體物理分部年度會(huì)議上，美國(guó)聚變能源技術(shù)公司Zap Energy宣布，其最新一代“聚變Z箍縮實(shí)驗(yàn)3”（FuZE-3）在實(shí)驗(yàn)中獲得高達(dá)830兆帕的電子壓力，對(duì)應(yīng)等離子體總壓力約1.6吉帕。該成果刷新了迄今在剪切流穩(wěn)定Z箍縮裝置中實(shí)現(xiàn)的壓力紀(jì)錄，是邁向聚變能量增益道路上的重要一步。

FuZE-3的等離子體室只有大約3.66米長(zhǎng)，可產(chǎn)生幾毫米寬的高溫高密度等離子體絲。圖片來(lái)源：Zap Energy官網(wǎng)

實(shí)現(xiàn)可控核聚變需要在極短時(shí)間內(nèi)獲得高溫高密度等離子體，其壓力是綜合反映溫度與密度的關(guān)鍵指標(biāo)。壓力越高，發(fā)生的聚變反應(yīng)就越頻繁，從而更接近能源輸出大于輸入的目標(biāo)。與尋求極高壓力或極長(zhǎng)約束時(shí)間的其他路線不同，Zap Energy的剪切流穩(wěn)定Z箍縮技術(shù)試圖在壓縮效率與等離子體穩(wěn)定性之間尋找平衡。

此次，團(tuán)隊(duì)利用“光學(xué)湯姆孫散射”技術(shù)測(cè)得等離子體電子壓力達(dá)830兆帕。等離子體不僅由電子組成，還包含質(zhì)量更大的離子，當(dāng)電子和離子溫度接近時(shí)，二者都會(huì)對(duì)壓力作出貢獻(xiàn)，因此總壓力約為電子壓力的兩倍，達(dá)到1.6吉帕。1吉帕相當(dāng)于海平面大氣壓的約10000倍，或馬里亞納海溝海底壓力的10倍。相關(guān)高壓狀態(tài)可維持約1微秒（百萬(wàn)分之一秒）。

最近的FuZE-3實(shí)驗(yàn)中，多次重復(fù)放電測(cè)量顯示，電子密度處于3×1024m-3—5×1024m-3范圍，電子溫度則超過(guò)1keV（約為1167萬(wàn)攝氏度）。

FuZE-3的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在“三重乘積”（密度×溫度×約束時(shí)間）上達(dá)到新的高度，這是聚變性能的重要指標(biāo)。

【總編輯圈點(diǎn)】

Zap Energy采用的剪切流穩(wěn)定Z箍縮技術(shù)，與我們熟知的“托卡馬克”裝置技術(shù)路線不同。“Z箍縮”采用了強(qiáng)磁場(chǎng)和高密度等離子體來(lái)控制和加熱氫等核燃料，從而實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。這種技術(shù)路徑裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本可大幅降低，體積可以做得更小。產(chǎn)生凈能量增益是可控核聚變實(shí)用的終極目標(biāo)之一，此次FuZE-3取得的優(yōu)異成績(jī)，意味著它離產(chǎn)生可控核聚變反應(yīng)更近了一步，讓人類在探索終極清潔能源的道路上多了一種可能性。