Zap Energy聚变系统功率提升20倍
摘要
Zap Energy公司的Century系统在重复脉冲功率和液态金属冷却技术方面取得重大突破，持续平均功率比2024年调试运行提升20倍，达到30千瓦。该系统采用剪切流稳定Z-箍缩技术，已进行超万次放电测试，为商业聚变能源系统开发提供了关键工程验证。
这一成就相比Zap Energy公司2024年的调试运行，在持续平均功率方面实现了20倍的提升，标志着采用重复脉冲功率和液态金属冷却的商业聚变系统取得了重大进展。与需要超导磁体或激光的方法不同，Zap的剪切流稳定（SFS）Z-箍缩通过气体驱动的电脉冲来压缩和稳定等离子体。
"完全集成的重复脉冲系统在30千瓦功率下长时间运行，让我们更清楚地了解剪切流Z-箍缩聚变电站的实际形态，"Zap Energy系统工程副总裁Matthew Thompson表示。"Century对我们工程子系统的实际测试意味着我们已经开始识别并解决许多最困难的商业化技术挑战。"
Century集成了三项核心技术：重复脉冲功率、用于吸收和传递热量的液态金属壁，以及设计用于承受极端运行环境的耐用电极。自去年开始运行以来，Zap已经升级了每个子系统，包括一个2,500磅的液态铋循环回路、一个离心式液态金属第一壁、一个200千瓦的风冷换热器、一个重新设计并带有液态金属尖端的鼻锥，以及一个高流量阴极冷却系统。
"Century正在成熟那些最终将我们聚变反应能量转化为电能或工业热量的技术——系统工程在聚变发展中历来被忽视，"Zap Energy首席执行官兼联合创始人Benj Conway表示。"聚变不仅仅是等离子体问题，更是系统集成问题。"
每次Century放电开始时，电容器组从电网汲取电力，储存起来，然后以短脉冲形式释放到真空室中。脉冲将氢气或氦气电离成热等离子体细丝。由于Century的目的是工程验证，它不使用聚变级燃料，因此不产生中子。来自等离子体的热能由循环的液态铋吸收，传递到换热器，然后循环回系统。
自2024年6月以来，Century已从每10秒一次约1.4千瓦的单次等离子体放电，扩展到每5秒一次约30千瓦的稳定放电。2025年2月，美国能源部认证了一个三小时的测试活动，期间连续进行了超过一千次等离子体放电，每次超过100千安。迄今为止，该系统已进行了超过10,000次放电，为重复Z-箍缩性能提供了关键见解。
《聚变科学与技术》杂志近期发表了Century的设计和调试运行细节，Zap Energy将在未来的测试活动中继续提高重复率和功率水平。
研究报告：Century：Zap Energy的100千瓦级重复剪切流稳定Z-箍缩系统与液态金属冷却
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Zap Energy
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