Создан прототип термоядерного устройства с входной мощностью 100 кВт: как работает

Новое устройство от компании Zap Energy под названием Century, как утверждается, является первой полностью интегрированной демонстрацией нескольких технологий, связанных с термоядерной энергией. Об этом пишет Interesting Engineering.

Zap Energy, которая недавно привлекла 130 миллионов долларов, стремится как можно скорее вывести термоядерную энергию на рынок. Термоядерная энергия создается, когда преодолеваются силы, разделяющие центры атомов, и два меньших ядра сливаются в одно большее.

Метод термоядерного синтеза не требует магнитов, криогеники или мощных лазеров. Он основан на стабилизированном сдвиговом потоке Z-pinch. Это электромагнитное явление, при котором электрические токи создают магнитные поля такой мощности, что они сжимают материю.

Бендж Конвэй, соучредитель и генеральный директор Zap Energy, рассказал, что компания фокусируется не только на физике, но и на системной инженерии, поскольку это не просто компания, занимающаяся физикой плазмы.

Хотя Z-pinch-синтез был испытан еще в 1950-х годах, исследователи были озадачены тем, как быстро плазма выдыхается. Zap Energy пояснила, что решает эту проблему с помощью стабилизации сдвигового потока — инновации в физике плазмы, которая теоретически может продлить срок службы Z-пинчированной плазмы почти до бесконечности.

Компания утверждает, что Century — первая в мире система Z-pinch с повторяющимся действием мощностью 100 киловатт. Ее цель — интегрировать и протестировать три основных аспекта конструкции питания Zap: повторяющиеся импульсные источники питания, обращенные к плазме циркулирующие стенки из жидкого металла и технологию смягчения повреждения электродов.

По данным Zap Energy, Century разработан для имитации работы установки путем подачи высоковольтных импульсов мощности каждые десять секунд в устойчивой последовательности в течение более двух часов (>1000 импульсов с частотой 0,1 Гц).

Он также способен циркулировать 70 кг горячего жидкого висмута в своей начальной конфигурации и более тонны в своей окончательной конфигурации. При этом воздушно-охлаждаемые теплообменники будут удалять интенсивное плазменное тепло, поглощаемое жидким металлом.

По данным Zap Energy, также будут проверены критически важные стратегии по смягчению повреждений электродов из-за экстремального тепла и потока нейтронов.

Century уже продемонстрировала тестовый запуск более 1000 последовательных плазменных импульсов менее чем за три часа в камере, выложенной текущим жидким металлом. Первое испытание плазмы и текучего жидкого металла состоялось 13 июня, а несколько недель спустя был завершен запуск из 1080 последовательных импульсов.

Структура Century является первой, которая использует конструкцию камеры Z-pinch со стабилизацией сдвигового потока Zap и ориентирует ее вертикально. Импульсная мощность вводится через верхнюю часть устройства, в то время как жидкие металлы циркулируют в приемнике у основания.

Независимые испытательные стенды, построенные за последние два года в Zap, подтвердили предыдущие поколения каждой из подсистем Century, согласно Zap Energy.