Zap Energy突破核聚变关键技术：小规模设备实现超高温聚变

美国聚变能源技术公司Zap Energy宣布其在核聚变技术领域取得重要突破，成功利用一种名为“剪切流Z箍缩”的方法，将聚变反应温度推升至超过1000万摄氏度。这一温度接近太阳核心的温度，被视为核聚变技术发展的重要里程碑。4月份的《物理评论快报》刊登了该研究的详细成果。

 小规模设备实现超高温

Zap Energy的创新技术体现在其小型化的设备设计中，与传统大型聚变反应堆相比，该设备不仅体积更小，成本也更低。研究人员通过“聚变Z箍缩实验”（FuZE）测量了等离子体电子温度，达到了1—3 keV（相当于1100万至3700万摄氏度）。这些数据表明，Zap Energy的技术在加热和压缩等离子体方面已经突破了核聚变技术的关键障碍。

据介绍，该技术的核心是Z箍缩约束方案。Z箍缩技术早在20世纪50年代便已提出，其原理是通过导电等离子体生成的电磁场实现加热和压缩。然而，传统Z箍缩方法因等离子体寿命过短而受到限制。Zap Energy通过在等离子体中应用“剪切流稳定”过程，成功延长了等离子体的寿命，并实现了热平衡状态。这一创新使得核聚变反应更加可控，为实际应用奠定了基础。

 核聚变的挑战与Zap Energy的突破

核聚变被认为是未来清洁能源的终极解决方案，其能量释放比燃烧同量的煤炭高出1000万倍。然而，实现核聚变需要极高的温度和压力，使氘和氚等重氢同位素的原子核发生碰撞并聚变。最大难题之一是如何使反应的能量输出大于启动反应所需的能量。

Zap Energy的技术不依赖昂贵复杂的超导磁体或强激光器，而是通过简单、高效的设备设计显著降低了成本。这种设备不仅制造速度快，还能快速迭代，进一步降低生产热核聚变中子的成本。 

技术的未来潜力

Zap Energy的研究表明，小型化、低成本的聚变设备有可能成为未来能源生产的新方向。这一突破意味着核聚变技术离实用化应用更近了一步。研究团队认为，FuZE系统不仅是目前最简单的可控核聚变设备之一，也是实现热核聚变能量商业化的重要候选技术。

随着Zap Energy技术的进一步优化和规模化发展，这种小型化、高效的聚变设备有望为解决全球能源危机提供全新的解决方案，同时推动核聚变技术进入更广泛的应用领域。 

参考文献：

[1]B. Levitt, C. Goyon, J. T. Banasek et al. Elevated Electron Temperature Coincident with Observed Fusion Reactions in a Sheared-Flow-Stabilized Z Pinch[J].Physical Review Letters, Vol. 132, Iss. 15 — 12 April 2024.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.155101.

[2]Zap Energy hits 37-million-degree electron temperatures in compact fusion device[EB/OL](2024-04-26).https://www.ans.org/news/article-5989/zap-energy-hits-37milliondegree-electron-temperatures-in-compact-fusion-device/.