新一代聚变装置等离子体压力创纪录

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科技日报北京11月18日电 （记者张佳欣）在18日举行的美国物理学会等离子体物理分部年度会议上，美国聚变能源技术公司Zap Energy宣布，其最新一代“聚变Z箍缩实验3”（FuZE-3）在实验中获得高达830兆帕的电子压力，对应等离子体总压力约1.6吉帕。该成果刷新了迄今在剪切流稳定Z箍缩装置中实现的压力纪录，是迈向聚变能量增益道路上的重要一步。Sfm知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

FuZE-3的等离子体室只有大约3.66米长，可产生几毫米宽的高温高密度等离子体丝。图片来源：Zap Energy官网

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实现可控核聚变需要在极短时间内获得高温高密度等离子体，其压力是综合反映温度与密度的关键指标。压力越高，发生的聚变反应就越频繁，从而更接近能源输出大于输入的目标。与寻求极高压力或极长约束时间的其他路线不同，Zap Energy的剪切流稳定Z箍缩技术试图在压缩效率与等离子体稳定性之间寻找平衡。
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此次，团队利用“光学汤姆孙散射”技术测得等离子体电子压力达830兆帕。等离子体不仅由电子组成，还包含质量更大的离子，当电子和离子温度接近时，二者都会对压力作出贡献，因此总压力约为电子压力的两倍，达到1.6吉帕。1吉帕相当于海平面大气压的约10000倍，或马里亚纳海沟海底压力的10倍。相关高压状态可维持约1微秒（百万分之一秒）。Sfm知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

最近的FuZE-3实验中，多次重复放电测量显示，电子密度处于3×1024m-3—5×1024m-3范围，电子温度则超过1keV（约为1167万摄氏度）。Sfm知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯

FuZE-3的设计目标是在“三重乘积”（密度×温度×约束时间）上达到新的高度，这是聚变性能的重要指标。Sfm知多少教育网-记录每日最新科研教育资讯