У 2022 році американський стартап Zap Energy досяг важливого етапу на шляху до економічно вигідної реакції термоядерного синтезу – отримав і утримав плазму з електричним струмом 500 кА. І ось два роки потому розробники повідомили про новий успіх – температуру плазми вдалося підняти до 3 кеВ, що приблизно еквівалентно 37 млн градусів Цельсія.
Найважливіший етап у процесі термоядерного синтезу – генерація плазми, четвертого стану речовини, за якого ядра й електрони перестають підтримувати свій атомний стан. Це дозволяє атомам зливатися, виділяючи величезну кількість енергії. Прикладом цієї реакції слугує Сонце, у надрах якого водень перетворюється на гелій і низку важких елементів. Однак оскільки термоядерна плазма складається з двох компонентів, ядер і електронів, які відрізняються за масою, вони нагріваються і охолоджуються з різною швидкістю. Швидке охолодження електронів може перешкодити нагріванню плазми.
Стартап Zap Energy був заснований якраз для вирішення проблеми передчасного охолодження електронів. В основу свого підходу фізики поклали відомий Z-пінча, який замість складних і дорогих магнітних котушок використовує для фіксації плазми електромагнітне поле, що виникає всередині неї самої. Сильні струми, проходячи через джгути плазми, нагрівають і стискають її. Проблема полягає в тому, що таку плазму складно довго утримувати, пише IE.
Однак фахівцям Zap Energy вдалося підібрати рішення цієї проблеми нестабільності методом згладжування потоків плазми. Поступово вони збільшували силу струму й оптимізували співвідношення температури, щільності та тривалості Z-пінча для отримання стабільної та продуктивної термоядерної плазми.
Вимірювання температури електронів у плазмі реактора FuZe засвідчили, що вона перебуває на тому ж високому рівні, що й температура ядер, а плазма зберігає оптимальну теплову рівновагу.
Крім реактора FuZe стартап працює над більш досконалою платформою FuZE-Q. У ній буде оновлено блок живлення і підвищено силу струму до рівня досягнення точки “енергетичної беззбитковості” – моменту, коли енергія, що виходить із Z-пінча, буде більшою за енергію, що витрачається на створення плазми та магнітного поля, що утримує її.