Pacific Fusion脉冲功率原型机突破3000次放电

总部位于加利福尼亚州的Pacific Fusion宣布，根据与该公司签订的合作研究与开发协议，在Lawrence Livermore美国国家实验室设计并建造的一台脉冲功率原型机已完成超过3000次放电。Pacific Fusion于7月16日表示，这标志着高增益聚变发展中的一个关键里程碑，并为政府与产业界合作的实际运作提供了一个范例。

这台名为Sirius的原型机是一种阻抗匹配Marx发生器，这是一种新型脉冲功率架构，旨在高效且重复地提供短时、强大的电脉冲。Pacific Fusion目前正在为其自身的聚变系统扩展同样的核心技术。此次3000次放电试验表明，最初在美国国家实验室开发的技术如何能通过重复试验得到验证，并由产业界迅速扩展以满足国家需求。

成立于2023年的Pacific Fusion表示，这一里程碑意义重大，因为美国需要新的经济、可靠的电力来源，以满足人工智能和电气化带来的激增需求，以及用于库存管理的新的高当量实验能力。Pacific Fusion正在快速发展以支持这两方面需求，开发一个模块化脉冲发生器平台，以生产充足、经济的能源，并推进对国家安全至关重要的高能量密度科学。

Pacific Fusion联合创始人兼首席技术官Keith LeChien表示：“这是当双方都全力以赴时，政府与产业界合作能够取得成果的一个具体实例。我们正在从实验室获取创新成果，并迅速采取行动，建造和扩展服务于美国需求的系统。其成果是在本十年内实现高当量、高增益聚变的可靠尝试，以及一条将美国科学领导力转化为关键能力的路径，这将使美国保持领先于中国。”

脉冲功率技术的工作原理是从墙壁插座获取电能，将其短暂储存，然后以巨大的爆发形式释放——如同闪电——持续时间约100纳秒。对于聚变能而言，这种爆发可以创造压缩燃料并释放能量所需的极端条件。同样的脉冲发生器技术也可为高能量密度科学实验创造物质的极端状态，其应用范围涵盖材料测试、放射性同位素生产及国家安全。

IMG由LeChien和LLNL研究员Bill Stygar共同发明，作为一种更直接的方式来传递快速、高效的电脉冲。传统的脉冲功率装置，即Marx发生器，采用电压叠加的方式。相比之下，IMG通过脉冲发生器，以并联方式给电容器充电，然后通过一条公共传输线上精心定时的各级，在单一步骤中放电，从而实现波形叠加。脉冲随后直接传输至目标。在Sirius试验中，这台四级原型机的每次脉冲在100纳秒内向一个阻性负载输送60 GW功率，能量效率达95%。

LLNL的研究人员表示，IMG方法的吸引力在于其相对简单。LLNL项目经理Kumar Raman在LLNL的一篇博客中表示：“传统的脉冲功率装置通常需要多级脉冲压缩，这会增加复杂性、维护需求和安全考量。”（LLNL在此处发布了关于该里程碑的自身信息。）

通过Pacific Fusion合作研究与开发协议支持的3000次放电试验，重点关注了部件寿命和可靠性——这些真实的实验数据对于理解部件在多次重复放电中的行为方式已被证明是无价的。

Pacific Fusion已利用这些数据，以非凡的速度设计、建造并扩展了其自身的脉冲功率技术。今年6月，该公司宣布完成并验证了一台脉冲功率原型机，该原型机将Sirius平台扩展了约11倍（在80纳秒内提供约440 GW峰值输出功率和约1.1 MV峰值电压），这是有史以来展示过的最高功率的单级脉冲功率驱动器。Pacific Fusion目前正致力于展示一个规模约为Sirius 40倍的系统。

Pacific Fusion已筹集超过10亿美元私人资本，并正努力在2030年前实现净装置增益。今年夏末，Pacific Fusion将在新墨西哥州Albuquerque破土动工，建设世界上最大的高增益、高当量设施，名为“示范系统”。该系统设计用于产生超过100兆焦耳的聚变爆发——即能量输出超过用于驱动反应的总储存能量，使其成为世界上第一个也是唯一一个实现净装置增益的聚变设施。

LeChien表示：“中国正在积极推进下一代聚变基础设施建设，向新设施投入数十亿美元。美国发明了许多使这一时刻在国内外成为可能的突破性技术，但要赢得胜利，我们必须进行建设。政府需要在能源和国家安全聚变基础设施方面进行重大协调投资，而且时间至关重要。此事关系重大。”

——此内容由Pacific Fusion传播团队提供。