Створено прототип термоядерного пристрою із вхідною потужністю 100 кВт: як працює

Метод термоядерного синтезу не потребує магнітів, кріогеніки або потужних лазерів. Він заснований на стабілізованому зсувному потоці Z-pinch.

Новий пристрій від компанії Zap Energy під назвою Century, як стверджується, є першою повністю інтегрованою демонстрацією кількох технологій, пов'язаних із термоядерною енергією. Про це пише Interesting Engineering.

Zap Energy, яка нещодавно залучила 130 мільйонів доларів, прагне якомога швидше вивести термоядерну енергію на ринок. Термоядерна енергія створюється, коли долаються сили, що розділяють центри атомів, і два менших ядра зливаються в одне більше.

Метод термоядерного синтезу не потребує магнітів, кріогеніки або потужних лазерів. Він заснований на стабілізованому зсувному потоці Z-pinch. Це електромагнітне явище, за якого електричні струми створюють магнітні поля такої потужності, що вони стискають матерію.

Бендж Конвей, співзасновник і генеральний директор Zap Energy, розповів, що компанія фокусується не тільки на фізиці, а й на системній інженерії, оскільки це не просто компанія, що займається фізикою плазми.

Хоча Z-pinch-синтез був випробуваний ще в 1950-х роках, дослідники були спантеличені тим, як швидко плазма видихається. Zap Energy пояснила, що вирішує цю проблему за допомогою стабілізації зсувного потоку — інновації у фізиці плазми, яка теоретично може подовжити термін служби Z-пінчованої плазми майже до нескінченності.

Компанія стверджує, що Century — перша у світі система Z-pinch з повторюваною дією потужністю 100 кіловат. Її мета — інтегрувати і протестувати три основні аспекти конструкції живлення Zap: повторювані імпульсні джерела живлення, циркулюючі стінки з рідкого металу, що звернені до плазми, і технологію пом'якшення пошкодження електродів.

За даними Zap Energy, Century розроблено для імітації роботи установки шляхом подачі високовольтних імпульсів потужності кожні десять секунд у стійкій послідовності впродовж більш ніж двох годин (>1000 імпульсів із частотою 0,1 Гц).

Він також здатний циркулювати 70 кг гарячого рідкого вісмуту у своїй початковій конфігурації і понад тонну у своїй остаточній конфігурації. При цьому повітряно-охолоджувані теплообмінники видалятимуть інтенсивне плазмове тепло, що поглинається рідким металом.

За даними Zap Energy, також буде перевірено критично важливі стратегії щодо пом'якшення пошкоджень електродів через екстремальне тепло і потік нейтронів.

Century вже продемонструвала тестовий запуск понад 1000 послідовних плазмових імпульсів менш ніж за три години в камері, викладеній текучим рідким металом. Перше випробування плазми і текучого рідкого металу відбулося 13 червня, а кілька тижнів потому було завершено запуск із 1080 послідовних імпульсів.

Структура Century є першою, яка використовує конструкцію камери Z-pinch зі стабілізацією зсувного потоку Zap і орієнтує її вертикально. Імпульсна потужність вводиться через верхню частину пристрою, тоді як рідкі метали циркулюють у приймачі біля основи.

Незалежні випробувальні стенди, побудовані за останні два роки в Zap, підтвердили попередні покоління кожної з підсистем Century, згідно з Zap Energy.