Zap Energyは、核融合Zピンチ実験3（Fuze-3）と呼ばれる新しいデバイスを運用し、地球の地殻の奥深くにある圧力に匹敵する830メガパスカル（MPa）、つまり合計1.6ギガパスカル（GPa）もの高い電子圧のプラズマを実現しました。その結果、これまでで最も高い圧力性能が得られました せん断流安定化Zピンチ そして、科学的なエネルギーゲイン、つまりQ>1への道のりにおける重要な指標でもあります。

Fuze-3は、プラズマの加速と圧縮を駆動する力を分離する第3の電極を組み込んだZap初のデバイスです。暫定結果の詳細は本日、カリフォルニア州ロングビーチで開催された米国物理学会のプラズマ物理学部の会議で発表されました。

実験物理学の責任者であるコリン・アダムス氏は、「Fuze-3には、Zapの以前のシステムと比較して大きな変更がいくつかあり、すぐにこれほどうまく機能するのを見るのは素晴らしいことです」と述べています。

アンダー・プレッシャー

核融合からエネルギーを引き出すには、高温で高密度のプラズマの極端なレシピが必要です。核融合では、温度と密度を組み合わせた測定である高圧への到達が不可欠です。プラズマの圧力が高くなるほど、核融合反応が発生してエネルギーが生成される量が増えるからです。核融合装置の中には、可能な限り高い圧力を目指すものもあれば、低圧を補うために長い閉じ込め時間に頼るものもあります。Zapのせん断流安定化Zピンチは、圧縮と閉じ込めの両方のバランスをとる中間点を目指しています。

Zapのこれまでのシングルショット電子圧力測定値の最高値は830MPaです。しかし、プラズマは単なる電子ではなく、電子とはるかに重いイオンの両方から構成されています。電子とイオンの温度が予想どおりにほぼ等しい場合、プラズマの総圧力（電子とイオン）は電子の測定値の約2倍、つまり1.6 GPaになります。ギガパスカルは、海面では大気圧の約1万倍、マリアナ海溝底の気圧の10倍です。

圧力は約1マイクロ秒（100万分の1秒）持続し、と呼ばれる手法を使用して測定されました 光学トムソン散乱、このような測定のゴールドスタンダード。

最近のFuze-3キャンペーンには、3〜5x10の範囲の電子密度で複数の繰り返しショットが含まれています²⁴ m^-3 そして電子温度が1keV（華氏21,000,000度に相当）を超えること。

研究開発担当副社長のベン・レビットは、「理論予測、計算モデリング、ラピッドビルド＆テストエンジニアリング、実験的検証、測定の専門知識が緊密に結びついたチームによる多大な取り組みが成功しました」と研究開発担当副社長のベン・レビットは言います。「小規模なシステムでは、迅速に行動できるという利点があり、同等の性能を持つフュージョンデバイスの数分の1のサイズとコストでこれらの結果を達成できるのは、これがこれほど重要な成果である理由の大きな部分を占めています。」

フューズ3のご紹介

Fuze-3は第3世代のFuZeデバイスであり、5番目のせん断流安定化Zピンチデバイスです。Zapの最初のデバイスであるFuZeは、その最初のデバイスでした。 温度が1keVを超える そして現在は廃止されています。出力と核融合中性子収量の点でZapの最高性能を誇る装置であるFuze-Qは、Fuze-3と並んで通常運転を続けています。

Fuze-3は新しいレベルに登るように設計されました トリプルプロダクトは、密度、温度、閉じ込め時間の3つの測定値を組み合わせた核融合の重要な指標です。重要なのは、3つの電極と2つのコンデンサバンクで構成されていることです。

‍加速と圧縮の分離

これまでのZapでのテストは、2つの電極間に1つのパルスの電流が流れるシステムに依存していました。つまり、供給するためには装置に供給される電力がプラズマを加速しなければならないということです。 流れの安定化 プラズマを圧縮するだけでなく Z ピンチ。

「プラズマの加速と圧縮を個別に制御できるので、物理を調整してプラズマの密度を高めるための新しい手段ができました」とアダムスは説明します。「2極式システムは加熱には効果的でしたが、理論モデルで目標としていた圧縮には欠けていました。」

新しい測定では非常に高い圧力が示されていますが、ザップの物理学は準定常状態の磁気閉じ込めの一形態であり、強力なレーザーの巨大なアレイ（または場合によっては）を使用してターゲットをナノ秒で圧縮するシステムの対象となる慣性核融合物理学ではありません。 Z ピンチ)。Zapのアプローチでは、プラズマの加速を制御して安定した流れを生成し維持することは、圧縮を制御することと同じくらい重要です。

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高速カメラは、Fuze-3デバイス内部のせん断流安定化Zピンチをキャプチャします。カメラは核融合プラズマの柱の方向にまっすぐ向けられており、圧縮波が内側に崩壊しているのがわかります。

マイルストーントリプル商品を目指して

チームがFuze-3に関する活発な科学キャンペーンを続けているため、Zapの最新の結果は暫定的なままです。詳細は今週のAPS DPP会議で発表される予定で、チームは今後数か月以内にFuze-3の結果を科学文献に発表する予定です。

「Fuze-3はまだ始まったばかりです」とLevitt氏は言います。「つい最近製造され、試運転されたばかりで、再現性の高い高品質なショットを大量に生成しています。フュージョン性能の急速な進歩を続けるための十分な余裕があります。商業的フュージョンに向けて前進し続ける中で、Fuze-3から得た教訓を次世代のシステムに組み込んでいきます。」

Fuze-3のテストが進行中である間、Zapは今年の冬にオンラインになる予定のさらに別の次世代FuZeデバイスの試運転を計画しています。発電所のエンジニアリングは、以下の支援のもと並行して進められています。 センチュリー・デモンストレーション・プラットフォーム。