Американская компания Pacific Fusion сообщила о результатах серии экспериментов, проведенных на Z Pulsed Power Facility в национальной лаборатории Sandia. Так называемая Z-машина представляет собой мощную импульсную установку, которая на доли микросекунды пропускает через нагрузку ток экстремальной величины. За счет этого возникают сверхсильные магнитные поля и формируются условия, необходимые для исследований плазмы и термоядерного синтеза.
В четырех испытаниях на экспериментальную мишень подали импульс силой 22 млн ампер длительностью 120 наносекунд. Такой разряд проходит примерно в миллион раз быстрее моргания. Главный вывод связан с тем, как ведет себя магнитное поле внутри мишени. Команда показала, что его можно заранее ввести в термоядерное топливо еще до стадии основного сжатия. Для Pacific Fusion это один из важнейшх шагов к цели на 2030 год - добиться положительного энергетического баланса всей установки, когда суммарно полученная энергия превышает совокупные затраты на один выстрел.
Эти работы укладываются в направления федеральной дорожной карты по термоядерным технологиям, которую Министерство энергетики США выпустило в октябре 2025 года. Полученные данные уже закладывают в проект демонстрационной системы компании. Строительство такой установки планируется в штате Нью-Мексико.
Испытания проходили в формате соглашения CRADA, по которому государственная лаборатория и частная компания совместно ведут исследования и используют общую инфраструктуру. В опытах применялась мишень размером примерно с ластик на карандаше. Основа выполнена из пластика, сверху расположен алюминиевый слой. Схема максимально простая. Толщину металлической оболочки подбирали так, чтобы магнитное поле успевало проникнуть внутрь и заранее намагнитить топливо перед быстрым сжатием.
Предварительная намагниченность снижает потери тепла во время импульса. Магнитное поле удерживает заряженные частицы и уменьшает утечку энергии из объема. За счет этого проще выйти на параметры, при которых топливо способно перейти в режим термоядерной реакции. Раньше для такой подготовки применяли крупные одноразовые катушки вокруг мишени. В предложенной конструкции ту же задачу решает сама мишень, без внешних магнитных узлов.
Эксперименты также показали, как можно управлять параметрами процесса. Более тонкий алюминиевый слой пропускал магнитное поле быстрее и обеспечивал более сильную намагниченность. Это дает разработчикам понятный способ настройки характеристик без усложнения всей сборки. Одновременно команда проверила свои расчетные модели. Pacific Fusion развивает инструменты моделирования совместно с Flash Center при Университете Рочестера, а измерения на установке Sandia использовали для сопоставления с результатами симуляций.
Для инерциального термоядерного синтеза, сокращенно ICF, давно известна практическая сложность. При каждом выстреле мишень и часть окружающих элементов разрушаются, поэтому их приходится заменять. Если вокруг еще и сложная магнитная обвязка, обслуживание становится дорогим и медленным. Подход Pacific Fusion сводит внешнюю оснастку к минимуму и опирается на простой расходный элемент из пластика и алюминия.
В отличие от лазерных схем, которые используют установки вроде National Ignition Facility и где сжатие обеспечивают мощные лазерные импульсы, здесь применяется импульсный электрический разряд и создаваемые им магнитные поля. Такой вариант изначально рассчитан на более частые повторения эксперимента и на переход к прикладной энергетической системе, а не только к разовым научным демонстрациям. В компании считают, что достигнутый этап необходим для выхода к коммерческим термоядерным решениям в середине 2030-х годов.
Подробнее: https://www.securitylab.ru/news/569090.php