Пробив в ядрения синтез: Zap Energy създава стабилна плазма без магнитни полета

Методът за производство и компресиране на плазма, използван от младата американска компания Zap Energy, се нарича Z-pinch и се основава на въздействието на електромагнитните полета в плазмата. Експериментите за измерване на изотропията на енергията на неутроните в експерименталното устройство FuZE показаха равномерно излъчване на неутрони, което е ключов показател за наличието на висококачествена плазма. Резултатите доказват ефективността на избрания от стартъпа метод за производство на енергия от термоядрен синтез.

Идеята за използване на pinch ефекта за получаване на плазма е известна още от средата на миналия век, но пробивът настъпи едва наскоро, през 2019 г., когато беше намерено решение на проблема с нестабилността. Собственото електромагнитно поле на плазмата наистина може да се използва за задържане на плазмата като сноп без сложни и скъпи екраниращи материали и намотки. Но е изключително трудно тя да се поддържа в такова състояние – най-малкото нарушение на равновесието в силата на магнитните полета води до разкъсване на снопа и плазмата се разсейва. Решението е технология за изглаждане на плазмените потоци, основана на хидродинамичното явление аксиално срязване на потока.

През месец октомври Zap Energy представи своята първа напълно интегрирана пилотна инсталация Century, оборудвана с ключовите технологии за контролиран термоядрен синтез, пише IE. Стартъпът използва процес за генериране на енергия от неутроните, получени в резултат от сливането на водород с хелий при висока температура и налягане. Енергията на този вид неутрони е изотропна, което означава, че тя е равномерно насочена във всички посоки. Измерването на изотропността на неутроните е пряк начин за определяне на ефективността на реакцията.

Експертите на стартъпа проведоха серия от тестове, като поставиха набор от детектори около устройството. След като анализираха 433 плазмени импулса при идентични условия, те установиха, че неутронното излъчване е изотропно в почти всички случаи. Според изследователите този резултат засилва доверието в избрания подход: процесът на синтез е стабилен и може да бъде мащабиран.

„Всъщност резултатите от измерванията показват, че плазмата е в термодинамично равновесие. Това означава, че можем да удвоим размера на плазмата и да очакваме същото равновесно състояние“, заяви Ури Шумлак, съосновател на Zap.

Експериментите разкриха също, че изотропията на неутроните намалява в самия край на всеки импулс. Това вероятно показва, че импулсът е нестабилен преди края на термоядрения синтез. Ако учените успеят да разберат това явление и да открият как да го предотвратят, може би ще стане възможно да се увеличи времето за задържане на плазмата и ефективността на реакцията.