ワシントン州エバレット

Zap Energyは、センチュリー核融合工学テストプラットフォームを改良し、0.2 Hzで100回以上のプラズマショット、つまり5秒に1回のショットで動作するようにしました。その結果生じる熱は、循環する液体金属でコーティングされた表面に取り込まれます。各プラズマは、温水ヒーターほどの大きさの真空チャンバー内に集中し、最大500 kAの電流（稲妻1本の約20倍の強さ）を流し、液体ビスマスを流れる容器に放出しました。記録的な記録によると、センチュリーの総入力電力は57キロワットで、そのうち39キロワットはプラズマチャンバーにつながるケーブルに直接供給されていました。

センチュリーの2024年の試運転マイルストーンと比較すると、この成果は持続平均出力が20倍に増加したことを示しており、反復パルス電力と液体金属エネルギー伝達を使用する商用核融合発電所の開発に向けた大きな一歩です。

フュージョンプラント技術の統合

センチュリーは、超伝導磁石や高強度レーザーに頼らないザップ独自の核融合アプローチの商業工学条件を再現しています。その代わり、ザップの せん断流安定化 (SFS) Zピンチフュージョン モジュールは、流れるプラズマの流れを通して電気パルスを駆動し、プラズマを圧縮する磁場を生成するとともに、プラズマを支える力を安定させます。

Zap Energyのシステムエンジニアリング担当副社長であるMatthew Thompsonは、「完全に統合された30キロワットの反復パルスシステムを長期間稼働させると、せん断流Zピンチ核融合発電所が実際にどのようなものになるかがはるかに明確になります」と述べています。「センチュリーがエンジニアリングサブシステムを実際にテストした結果、商業技術の最も困難な課題の多くをすでに特定して解決し始めているということです。」

センチュリーの目標の1つは、繰り返しパルスパワー（頻繁なエネルギーバースト）、液体金属壁（プラズマチャンバーから核融合エネルギーを吸収して伝達するため）、耐久性のある電極（極端な条件に耐えられるコンポーネント）の3つの主要な発電所サブシステム間のエネルギー伝達を特徴づけることです。これらの技術は、一定期間にわたって安定的にエネルギーを生成できる商業用核融合システムを構築するために不可欠です。

昨年の最初の運用以来、センチュリーの各サブシステムは、30 kWのマイルストーンを達成することを目標にアップグレードされてきました。アップグレードには以下が含まれます。

• 2,500ポンド（1,100キログラム）の流れるビスマスを循環させる液体金属ループ。液体ビスマスは、電気伝導経路、プラズマに面する保護バリア、および熱伝達流体として機能します。
• 液体金属の最初の壁は、遠心力を利用して露出度の高い固体金属表面を覆い、プラズマの熱を吸収する能力を向上させます。
• 熱平衡の維持に役立つカスタムビルドの200kW空冷式熱交換器。
• デザインを一新したノーズコーン。先端は液体金属でカソードの浸食を防いでいます。
• ショット間のシステム温度をすばやく下げるのに役立つ大流量カソードサージ冷却システム。

Zap EnergyのCEO兼共同創設者であるBenj Conwayは、「センチュリーは、核融合反応からのエネルギーを最終的に電気または産業用熱に変換する技術が成熟しつつあります。核融合開発では、システムエンジニアリングは歴史的に見過ごされてきました。「核融合はプラズマだけの問題ではありません。これはシステム統合の問題です。」

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センチュリーの仕組み

センチュリーの各ショットはパワーバンクから始まります。大型コンデンサのセットがグリッドからエネルギーを引き出して短時間蓄え、ヘビーゲージケーブルを介してセンチュリーの真空チャンバーの上部に短時間の電流を放出します。垂直方向に配置されたプラズマチャンバーの内部は、 ザップヒューズデバイス、パルスは水素ガスのパフを非常に高温で密度の高いプラズマのフィラメントにイオン化します。（センチュリーの設計目標はエンジニアリング検証であるため、核融合グレードの重水素-トリチウム燃料ではなく、普通の水素ガスまたはヘリウムガスを使用しています。そのため、プラズマは核融合反応を起こしたり、中性子を放出したりしません。）

最後に、プラズマからの熱エネルギーは、プラズマチャンバーの内面を覆う流れる液体金属壁に到達します。循環している金属はプラズマの熱エネルギーを吸収して空冷式熱交換器に送り、真空チャンバーに戻します。

スケールアップ

2024年6月の試運転以来、センチュリーは平均出力が約1.4キロワットの場合、10秒ごとに1回のプラズマショットから、平均出力が約30キロワットの5秒に1ショットまで、容量を増やしました。2025 年 2 月、DOE は 完成を認定しました 3時間のセンチュリーキャンペーンの結果、それぞれ100キロアンペアの電流が流れる1000回以上の連続プラズマショットが生成されました。このプラットフォームは、過去1年間にさまざまな構成で1万発以上の発射を行い、高繰り返し速度のZピンチプラズマの操作方法に関する貴重な教訓となっています。

今月初め、 フュージョンサイエンスアンドテクノロジー 論文を掲載しました オン・センチュリーのデザインとその試運転は、2024年6月から10月まで行われます。今後数か月間、Zapはセンチュリーの繰り返し率とパワーレベルを徐々に上げながら、重要な技術的問題を調査し続けます。

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