ДОМНОВОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ
Zap Energy представляет инновационный метод количественной оценки прироста энергии термоядерного синтеза
Разряд Энергии Слияния
Zap Energy в статье, опубликованной в Fusion Science and Technology , определила свою методологию измерения и расчета чистого прироста энергии, или Q, в термоядерной плазме Z-пинча, стабилизированной сдвиговым потоком. Это знаменует собой значительный шаг к демонстрации увеличения энергии в развитии термоядерной энергетики.
В новой статье излагаются научные методы измерения и расчета Q в Z-пинче, стабилизированном сдвиговым потоком.
Согласно недавно опубликованному исследованию, Zap Energy изложила свой уникальный подход к измерению чистого прироста энергии, известного как Q, при разработке термоядерной энергии. Плазменный синтез Z-пинча компании значительно отличается от других термоядерных технологий, поскольку плазма в 100 000 раз плотнее и существует на несколько микросекунд дольше.
В гонке за развитие термоядерной энергии каждый уникальный подход требует своих собственных специализированных методов для определения чистого прироста энергии, уравнения, уравновешивающего входную и выходную энергию, известного под буквой Q.
Новая статья, опубликованная сегодня (5 июня) в журнале Fusion Science and Technology , устанавливает метод компании для измерения и расчета Q в Z-пинчевой термоядерной плазме Zap, стабилизированной сдвиговым потоком. Публикация станет важной частью Zap, демонстрирующей получение энергии на пути к созданию коммерческой термоядерной системы.
«То, как мы генерируем термоядерную плазму в наших устройствах, отличается от других термоядерных технологий, поэтому эта статья помогает заложить основу для количественной оценки нашего прогресса», — говорит Ури Шумлак, соучредитель Zap Energy, главный научный сотрудник и ведущий автор статьи.
Достаточно жарко, достаточно плотно, достаточно долго — три переменные температуры, плотности и времени в совокупности известны как тройной продукт. И хотя существуют разные способы создания термоядерного синтеза, все они должны масштабировать тройной продукт для достижения чистого прироста энергии.
Отличительный подход
Как и другие термоядерные устройства, Zap Energy планирует синтезировать ядра водорода в материале, называемом плазмой, который должен быть перегрет до температур, превышающих температуру Солнца. Свойства плазмы можно измерить, чтобы определить Q или чистый прирост энергии, частично вычислив их тройное произведение: насколько горяча и насколько плотна плазма и как долго она существует.
Тройной продукт полезен при сравнении различных концепций термоядерного синтеза, например, при рассмотрении того, чем устройства Z-пинча со стабилизированным сдвиговым потоком отличаются от более традиционных термоядерных устройств, таких как токамак, или других подходов к термоядерному синтезу, а также может использоваться в качестве упрощенного прокси. Для К.
Z-пинч-плазма со стабилизацией потока
Zap Energy создает термоядерную нить плазмы длиной менее двух футов. Врезка представляет собой снимок высокоскоростной камеры плазмы в устройстве Запа.
В случае Zap характерная плазма Z-пинча примерно в 100 000 раз более плотная, чем в токамаках, и длится многие микросекунды. Разрабатывается импульсная система для многократного создания плазмы.
Плазма Запа течет по линии с материалом на разном расстоянии от самой внутренней части линии, движущейся с разной скоростью от ее внешних краев. Это создает так называемую стабилизацию сдвигового потока, которая поддерживает плазму достаточно долго, чтобы происходили устойчивые термоядерные реакции. Стабилизация сдвигового потока позволяет Zap удерживать плазму без внешних магнитов, но также приводит к необходимости проведения уникальных измерений и анализа.
Измерение добротности
Для расчета тройного произведения Zap измеряет температуру плазмы, ее плотность и скорость потока, чтобы определить продолжительность удержания плазмы. Соответствующий расчет Q представляет собой отношение мощности термоядерного синтеза (выходной) к входной мощности и очень близок к методу, используемому для измерения усиления в других подходах к магнитному удержанию, таких как токамак. Подходы к инерционному удержанию, такие как прошлогодняя демонстрация Q>1 Национальным центром воспламенения Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, производят короткоживущую плазму и определяют Q как отношение энергии синтеза к подводимой энергии.
Устройство Zap Energy FuZE-Q
Zap Energy повышает производительность термоядерной плазмы внутри своего устройства FuZE-Q.
Основное различие между мощностью и энергией заключается в том, что мощность — это энергия в единицу времени. Поскольку плазма Zap ограничена временными рамками, которые находятся между традиционными методами магнитного и инерционного синтеза, выбор расчета Q на основе мощности является важным отличием.
«Публикация этих технических деталей очень важна. Вы не можете просто бросить термометр в термоядерную плазму, чтобы увидеть, что происходит, поэтому вместо этого мы используем комбинацию прямых и косвенных наблюдений, которые помогают составить картину условий», — говорит Бен Левитт, вице-президент Zap Energy по исследованиям и разработкам. «Эта статья дает нам возможность убедиться, что другие физики согласны с тем, что наша методология хорошо согласуется с тем, что было установлено за многие годы в сообществе по термоядерному синтезу, и излагает способ, которым мы планируем сообщать о наших результатах в ближайшем будущем».
Нюансы Z-пинча
Документ включает ряд деталей, характерных для подхода Zap к слиянию. Одним из наиболее важных является учет входной мощности, необходимой для управления стабилизирующим потоком плазмы.
В документе также отмечается, что для высокопроизводительных пинчей, вероятно, энергетический продукт реакций синтеза, называемый альфа-частицами, будет улавливаться и повышать усиление синтеза, компенсируя часть необходимой входной мощности.
Zap планирует сопоставить наблюдения за состоянием плазмы с измерениями испускаемых нейтронов. Поскольку нейтроны являются первичным продуктом термоядерных реакций, ученые ожидают, что их количество увеличится, когда условия синтеза будут правильными, и уменьшится, когда они не будут.
Zap получила первую плазму на своем устройстве четвертого поколения FuZE-Q в мае прошлого года. В настоящее время проводятся научно-исследовательские кампании с использованием FuZE-Q. Команда Zap проанализирует результаты как FuZE-Q, так и его предшественника FuZE, поскольку они стремятся продемонстрировать первую плазму Z-пинча, стабилизированную сдвиговым потоком, способную Q>1.
Zap Energy создает недорогую, компактную и масштабируемую энергетическую платформу термоядерного синтеза, которая удерживает и сжимает плазму без необходимости использования дорогих и сложных магнитных катушек. Технология Zap со стабилизированным сдвиговым потоком Z-пинчем обеспечивает убедительную экономию термоядерного синтеза и требует на порядки меньше капитала, чем традиционные подходы. Zap Energy насчитывает более ста сотрудников на двух объектах недалеко от Сиэтла и поддерживается ведущими финансовыми и стратегическими инвесторами.
