Американская компания Zap Energy достигла рекордного давления плазмы в своей экспериментальной термоядерной установке FuZE-3, приблизившись к условиям, необходимым для коммерческого производства энергии из термоядерного синтеза. Плазма достигла давления 1,6 гигапаскаля — это сравнимо с условиями глубоко под земной корой и примерно в десять раз превышает давление на дне Марианской впадины.
Термоядерный синтез — процесс, питающий звезды, где легкие атомы сливаются в более тяжелые с выделением огромной энергии. Для его осуществления на Земле требуются экстремальные условия: плазма должна быть одновременно чрезвычайно горячей и плотной. Давление играет ключевую роль, поскольку отражает и температуру, и плотность — чем оно выше, тем больше происходит реакций синтеза.
В экспериментах температура электронов в плазме превысила 1 килоэлектронвольт, что эквивалентно 21 миллиону градусов по Фаренгейту или примерно 11,6 миллионам градусов Цельсия. При этом плотность электронов достигала 3-5×10²⁴ частиц на кубический метр. Эти экстремальные условия поддерживались около одной миллионной доли секунды.
«Были большие изменения в FuZE-3 по сравнению с предыдущими системами Zap, и здорово видеть, что она так хорошо работает сразу после запуска», — говорит Колин Адамс, руководитель отдела экспериментальной физики компании.
Ключевым новшеством FuZE-3 стало использование трех электродов вместо двух, что позволяет независимо контролировать ускорение и сжатие плазмы. «Такая возможность дает нам новый инструмент для настройки физики и увеличения плотности плазмы», — объясняет Адамс.
Zap Energy использует технологию Z-пинч со стабилизированным сдвиговым потоком, которая не требует огромных и дорогих магнитных катушек, применяемых в большинстве других подходов к термоядерному синтезу. Это делает их систему более компактной и экономически выгодной.
«Это был масштабный командный проект, успешный благодаря тесному взаимодействию теоретических предсказаний, компьютерного моделирования, быстрой инженерной разработки и экспериментальной проверки», — отмечает Бен Левитт, вице-президент по исследованиям и разработкам. «Достижение таких результатов в системах, которые в разы меньше и дешевле термоядерных устройств и при этом имеют сравнимую производительность, делает это достижение особенно значительным».
Компания продолжает тестирование FuZE-3, одновременно готовя к запуску уже этой зимой следующее поколение устройств. Результаты были представлены на конференции Американского физического общества в Лонг-Бич, а детальные научные публикации ожидаются в ближайшие месяцы.
Ранее ученым удалось впервые сфотографировать активную зону термоядерной установки.
