Първата плазма задвижва плановете на Zap Energy за термоядрен реактори с размер на гараж

Ядреният синтез е невероятно сложен научен проблем, който изследователите разглеждат от всякакви ъгли, а Zap Energy започва да прави вълни чрез един от по-малко известните подходи. Базираната в Сиатъл стартираща компания постигна важен етап за своята технология за синтез на Z-pinch и сега работи, за да я превърне в комерсиална реалност чрез модулни реактори с размер на гараж, които могат да бъдат мащабирани, за да донесат тази експериментална форма на енергия в мрежата .

Изследванията на ядрения синтез имат за цел да пресъздадат процеса вътре в Слънцето, където интензивната топлина и налягането се комбинират, за да създадат плазма, в която атомните ядра се сливат заедно, за да освободят енергия. Голяма част от усилията в тази област са насочени към суспендиране на тези потоци от плазма вътре в реактори, оформени като понички или усукани контури, използващи невероятно сложни магнитни полета и това ще бъде името на играта в ITER, най-големият в света реактор за ядрен синтез, който трябва да започне операция по-късно това десетилетие.

Z-pinch представя много различен път напред, но такъв, който в крайна сметка може да се окаже по-евтин и по-ефективен. Това е така, защото вместо сложни мрежи от скъпи магнитни намотки и скъпи екраниращи материали за защитата им, Z-пинч системите разчитат на електромагнитно поле, което се генерира в самата плазма. Това закрепва плазмата на място в сравнително къса колона и я „прищипва“, докато стане достатъчно гореща и плътна, за да се случи ядрен синтез.

През 2019 г. разгледахме работата на група учени от Университета на Вашингтон, които измислиха решение на проблемите с нестабилността, които тормозят технологията Z-pinch от създаването й през 50-те години на миналия век. Използвайки това, което е известно в динамиката на флуидите като срязващ аксиален поток, екипът демонстрира начин за изглаждане на плазмените потоци, за да се предотвратят издувания и изкривявания, които исторически причиняват срутването им.

Междувременно един от авторите на това проучване, Ури Шумлак, се опитва да използва тази техника на срязващ аксиален поток, за да превърне технологията за синтез на Z-щипка реалност, след като е съосновател на Zap Energy през 2017 г. Миналата седмица екипът постигна ключово крайъгълен камък в своето пътуване, създавайки първата плазма в своя прототип на реактора, наречен FuZE-Q.

„Z-pinch отдавна е привлекателен начин за постигане на ядрен синтез, но в продължение на много години изследователите смятат, че плазмените нестабилности на Z-pinch са непреодолимо предизвикателство“, казва Шумлак, който служи като главен научен директор на Zap Energy. „Ние показахме чрез симулация и експеримент, че срязаните потоци могат да стабилизират плазмите на синтеза и че стабилността трябва да се разшири до търговски жизнеспособен мащаб. Екипът на Zap Energy постигна бърз напредък, откакто тази технология излезе от лабораторията, особено с скорошния растеж на екипа и инвестициите.”

Zap Energy

Екипът преди това демонстрира плазми с електрически ток от 500 килоампера (kA), най-високият, с който предишните прототипни реактори могат да се справят. Но колкото по-висок е токът, толкова по-гореща и плътна става плазмата и имайки предвид това, следващото поколение FuZE-Q е проектирано да поема токове от 650 kA. Научното моделиране на екипа показва, че това е точката, в която ще настъпи безизходност, когато енергията, излизаща от устройството, е по-голяма от необходимата за работата му, наричана Q=1.

„FuZE-Q е четвъртото поколение Z-pinch устройство, което създадохме и несъмнено е най-амбициозното“, казва Брайън А. Нелсън, главен технологичен директор на Zap Energy. „Проектирахме го да бъде универсален, устойчив и регулируем по много начини, които ще бъдат критични, докато се насочваме към по-високи токове, температури и плътности.“

Екипът на Zap Energy току-що приключи кръг за финансиране от серия C на стойност 160 милиона щатски долара, което ще допринесе за усилията му да изведе на пазара своята форма на термоядрена енергия. Без нужда от скъпи магнити или мощни лазери, както се вижда в други подходи, компанията предвижда да постигне това с масово произвеждани реактори, които са достатъчно малки, за да се поберат в гараж. Тези модулни устройства могат да бъдат разгърнати, за да осигурят енергия на отдалечени общности или да се комбинират и мащабират, за да осигурят енергия на цели градове.

Zap Energy

„За да бъдем практичен източник на енергия, трябва да надхвърлим Q=1, но ако искате да постигнете синтез в мрежата навреме, за да промените планетата, тогава възможността за бързо повторение на малка, евтина платформа , е абсолютно жизненоважно,” каза президентът на Zap Energy Бендж Конуей. „Можем да проектираме, изграждаме и тестваме системи с много по-бързи темпове от други подходи и работим паралелно върху технологиите, които ще ни трябват от другата страна на безвъзмездната печалба.“

Източник: Zap Energy