В 2022 году американский стартап Zap Energy достиг важного этапа на пути к экономически выгодной реакции термоядерного синтеза — получил и удержал плазму с электрическим током 500 кА. И вот два года спустя разработчики сообщили о новом успехе — температуру плазмы удалось поднять до 3 кэВ, что приблизительно эквивалентно 37 млн градусов Цельсия.

Важнейший этап в процессе термоядерного синтеза — генерация плазмы, четвертого состояния вещества, при котором ядра и электроны перестают поддерживать свое атомное состояние. Это позволяет атомам сливаться, выделяя огромное количеств энергии. Примером этой реакции служит Солнце, в недрах которого водород превращается в гелий и ряд тяжелых элементов. Однако поскольку термоядерная плазма состоит из двух компонентов, ядер и электронов, которые отличаются по массе, они нагреваются и остывают с разной скоростью. Быстрое охлаждение электронов может воспрепятствовать нагреву плазмы.

Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов. В основу своего подхода физики положили известный Z-пинч, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее. Проблема заключается в том, что такую плазму сложно долго удерживать, пишет IE.

Однако специалистам Zap Energy удалось подобрать решение этой проблемы нестабильности методом сглаживания потоков плазмы. Постепенно они увеличивали силу тока и оптимизировали соотношение температуры, плотности и продолжительности Z-пинча для получения стабильной и производительной термоядерной плазмы.

Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер, а плазма сохраняет оптимальное тепловое равновесие.

Помимо реактора FuZe стартап работает над более совершенной платформой FuZE-Q. В ней будет обновлен блок питания и повышена сила тока до уровня достижения точки «энергетической безубыточности» — момента, когда энергия, выходящая из Z-пинча, будет больше, чем энергия, затрачиваемая на создание плазмы и удерживающего ее магнитного поля.