随着等离子体压力创下新高，商业规模的聚变距离实现又近了一步。
众多初创公司正竞相实现商业化聚变发电。Zap Energy公司近日宣布，其最新装置创造了同类反应堆中最高的等离子体压力，此举无疑为该领域树立了新的标杆。
通常情况下，要使原子聚变，需要将一种称为等离子体的电离气体置于极高的温度和压力下。这通常需要用到巨大的磁体环或庞大的激光阵列。但Zap Energy公司正在探索一种名为剪切流稳定Z箍缩结构的新方法，该方法利用电流来压缩和加热燃料。
该公司表示，这将使其设备比竞争对手的产品更小、更便宜，但这项技术与其他领先的聚变反应堆设计相比仍远不成熟。不过，该公司目前已在一台仅12英尺长的机器中实现了1.6吉帕斯卡的等离子体压力——约为海平面大气压的1万倍——据该公司称，这创下了剪切流Z箍缩系统的新纪录，也是迈向商业化的重要一步。
Zap 研发副总裁 Ben Levitt 在一份新闻稿中表示：“这是团队的一项重大努力，之所以能够成功，是因为理论预测、计算建模、快速构建和测试工程、实验验证和测量专业知识紧密结合，形成了一个循环。”
“由于系统体积较小，我们能够快速推进，而且在体积和成本仅为同等性能聚变装置一小部分的系统中取得这些成果，是这项成就如此重大的重要原因之一。”
Zap反应堆的设计理念出人意料地简单。与大多数聚变系统一样，它使用特殊的氢同位素作为燃料。这些同位素以气体形式储存在反应堆核心的一根细管中。机器向这些气体通入强大的电流，使其过热并转化为等离子体。
电流还会产生强大的磁场，该磁场会挤压等离子体——这种现象被称为Z箍缩——并在很小的区域内产生极高的压力。理论上，通过精心设计和足够高的电流，这应该能够创造聚变所需的条件。
实际上，这个过程要复杂一些。Zap的反应堆首先利用电流加速等离子体沿管长方向运动，这有助于稳定等离子体。当等离子体到达管子锥形末端时，磁场会将其挤压成Z箍缩结构。
Zap 近期打破压力纪录，得益于一种将等离子体加速和压缩过程分离的新设计。早期的装置使用两个电极向反应堆输送电流。虽然这些装置能够实现良好的加热效果，但却无法让团队达到他们所期望的高压目标。
发言人安迪·弗里伯恩告诉TechCrunch ，新型FuZE-3系统采用了第三个电极，因此可以同时输出两个功率脉冲，而不是之前的单个。该公司表示，这种新装置使他们能够独立控制等离子体的加速和压缩——这是取得最新破纪录成果的关键。
利用聚变反应产生可用能量需要精确平衡等离子体密度、温度和约束时间。Zap表示，他们的方法代表了一种折衷方案，旨在获得相对较高的压力和较长的约束时间。
然而， TechCrunch指出，Zap 认为它必须将等离子体压力提高至少十倍才能达到科学上的盈亏平衡点——即反应产生的能量超过启动反应所需的能量的点。
科学上的盈亏平衡点并没有考虑支持基础设施的能源消耗或从反应中提取能量的能力，因此即使这样也只是迈向商业可行性的垫脚石。
尽管如此，Zap仍在全力推进下一代设备的研发工作，该设备预计将于今年冬季投入使用，而FuZE-3的测试仍在进行中。鉴于不同聚变方案的可行性和时间表存在巨大的不确定性，推动该领域发展的人越多越好。