一种小型核聚变装置达到了极高的压力

FuZE-3是Zap公司首款采用三电极的系统，该设计能独立控制负责加速和压缩等离子体的机制。其早期研究成果已在加利福尼亚州长滩举行的美国物理学会等离子体物理分会会议上分享。
实验物理主管科林·亚当斯表示：“与Zap之前的系统相比，FuZE-3有一些重大改进，很高兴看到它刚投入使用就能有如此出色的表现。”
为何极端压力对核聚变至关重要
要通过核聚变产生能量，需要等离子体既极热又极密。压力综合反映了温度和密度，它起着核心作用，因为更高的压力能让更多核聚变反应发生。有些核聚变系统专注于达到尽可能高的压力，另一些则通过延长等离子体约束时间来弥补。Zap的剪切流稳定Z箍缩技术则在强压缩和持续约束之间寻求平衡。
该团队目前单次电子压力的最高测量值为830兆帕。由于等离子体包含电子和重得多的离子，且两者预计会达到相近温度，因此等离子体总压力（电子和离子）估计约为1.6吉帕。打个比方，1吉帕约相当于地球海平面大气压的一万倍，或马里亚纳海沟底部压力的十倍左右。
这些压力维持了约1微秒（百万分之一秒），并通过光学汤姆逊散射技术进行测量，该技术被认为是确定等离子体状态最可靠的方法。
近期FuZE-3的实验已产生多次可重复的放电，电子密度在3-5×10²⁴立方米之间，电子温度超过1千电子伏特（相当于2100万华氏度）。
研发副总裁本·莱维特说：“这是团队的重大努力成果，成功源于理论预测、计算建模、快速建造测试工程、实验验证和测量专业知识的紧密结合。我们的系统规模较小，因此能快速推进，在性能相当的情况下，以远小于其他聚变装置的尺寸和成本取得这些成果，这是其重大成就的关键部分。”
为更高聚变性能设计FuZE-3
FuZE-3是FuZE平台的第三个版本，也是Zap建造的第五台剪切流稳定Z箍缩装置。最初的FuZE机器是首个达到1千电子伏特以上温度的设备，现已退役。仍在运行的FuZE-Q目前是公司在功率和聚变中子产额方面的最佳装置。
FuZE-3的目标是达到更高的三重积值，这是一个结合密度、温度和约束时间的关键核聚变指标。为此，该系统包含三个电极和两个电容器组。
独立控制加速与压缩
Zap早期的Z箍缩测试依赖单个电脉冲在两个电极间移动，这需要同一电源既加速等离子体以产生稳定流，又将其压缩成Z箍缩。
亚当斯表示：“独立控制等离子体加速和压缩的能力为我们提供了一个新的调节手段，可优化物理过程并提高等离子体密度。两电极系统在加热方面很有效，但缺乏我们理论模型中目标的压缩效果。”
尽管新数据显示压力非常高，但Zap的方法基于准稳态磁约束。这与惯性聚变系统不同，后者依赖大型激光阵列（有时是其他Z箍缩装置）产生的强烈、纳秒级脉冲来快速压缩靶丸。对于Zap的方法，控制使等离子体保持稳定的稳定流与实现强压缩同样关键。
早期进展与迈向更高三重积的努力
Zap从FuZE-3获得的最新发现仍处于初步阶段，团队正在继续积极开展实验。更多见解将在APS DPP会议上分享，该团队计划在未来几个月将详细结果发表在科学期刊上。
莱维特说：“我们才刚刚开始使用FuZE-3。它最近才建造并调试完成，我们正在产生大量高质量且重复性高的放电，在聚变性能方面仍有很大提升空间，能继续快速取得进展。我们将把FuZE-3的经验教训整合到下一代系统中，继续推进商业核聚变。”
FuZE-3的测试将继续进行，同时Zap准备在今年冬天让另一台下一代FuZE装置投入使用。未来发电厂系统的研发也在同步推进，并得到Century示范平台的支持。
关于Zap Energy
Zap Energy正在开发一种紧凑、低成本的核聚变系统，无需许多其他方法中使用的大型复杂磁线圈就能约束和压缩等离子体。该公司的剪切流稳定Z箍缩技术有望实现更有利的核聚变经济性，且所需资金远低于传统设计。Zap Energy在西雅图和圣地亚哥拥有150名员工，并得到领先战略和金融投资者的支持。