1.6吉帕!Zap Energy FuZE-3刷新Z箍缩聚变压力纪录,超马里亚纳海沟10倍

· 技术突破

2025年11月18日,在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)在实验过程中成功获得了高达830兆帕的电子压力,经过科学换算,对应的等离子体总压力约1.6吉帕。要知道,1吉帕相当于海平面大气压的1万倍,更是马里亚纳海沟海底压力的10倍。这一成果直接刷新了迄今为止在剪切流稳定Z箍缩装置中实现的压力纪录,成为迈向聚变能量增益征程中极为关键的一步。

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作为专注于聚变能源商业化的初创企业,Zap Energy成立以来以剪切流稳定Z箍缩技术为核心研发方向,致力于2030年代初建成向电网输电的聚变发电厂。

此次FuZE-3的突破源于反应堆设计的关键革新:FuZE-3是Zap公司首个集成第三电极以分离驱动等离子体加速和压缩的动力的装置,分阶段调控等离子体的加热与压缩过程,提升等离子体操控精度,这一设计使等离子体约束时间提升至1微秒。

实验中,Zap Energy用“光学汤姆逊散射”技术(等离子体测量“黄金标准”),测得单次最高电子压力830兆帕。该技术通过激光散射推算电子参数,因离子体是由电子和离子共同组成的电离气体状态,当二者温度相近时,总压力约为电子压力两倍,即达1.6吉帕,为聚变研究提供关键数据支撑。

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Zap Energy在西雅图总部构建了“实验-工程”双轨研发体系,多款装置形成互补的技术验证链条。

  • Zap的首个装置FuZE是首个温度超过1keV的装置,现已退役;

  • FuZE-3作为第三代FuZE器件、第五个剪切流稳定Z箍缩装置,是当前核心实验装置

  • FuZE-Q是功率和聚变中子产量方面表现最优的装置,目前仍与FuZE-3并行常规运行;

  • 据Zap透露,下个月将启用新的聚变装置,以继续测试和优化该技术所需的不同系统。新机器将命名为FuZE-A;

  • Century工程测试平台是商业聚变公司ZAP Energy运营的世界首个100kW级重复Z-pinch系统

与主流核聚变技术(如托卡马克依赖超导磁体、惯性约束依赖高强度激光)不同,Zap Energy采用的是“剪切流稳定(SFS)Z箍缩”技术路线,其核心原理是通过SFS Z箍缩模块向流动的等离子体流注入电脉冲,同步生成“压缩磁场”与“稳定力场”,前者负责实现等离子体的高密度约束,后者则维持等离子体形态稳定,全程无需依赖昂贵复杂的磁线圈或激光系统,大幅简化了装置结构与成本。

不过,尽管FuZE-3此次实现的等离子体压力突破令人振奋,其最新实验结果仍处于技术探索的初步阶段,团队目前也仍在持续推进FuZE-3的科学研究。要实现聚变能源商业化,关键在于让“三重乘积”达到目标阈值,只有获得足够热、足够密且持续时间足够长的等离子体,才能实现能量输出大于输入的聚变能量增益(Q值>1),而FuZE-3此次公布的实验数据虽较前代有显著提升,但距离这一核心目标仍存在差距。

全球聚变能源赛道中,Z箍缩技术路线的探索呈现出国际协同与区域特色并存的格局。目前全球范围内聚焦剪切流稳定Z箍缩技术路线的企业相对较少,Zap Energy是该领域的代表性初创企业之一,其通过FuZE系列装置的迭代不断刷新参数纪录。而在国内,同样有企业在Z箍缩路线上积极探索,安东聚变(Anton Fusion)便是其中的典型代表。

聚变是国内首家Z箍缩聚变商业化团队,核

心聚焦Z箍缩能源技术方案的商业化推进,致力于开发可控核聚变驱动技术装备及系统。团队成员多来自国家电网、中国核工业集团、清华大学等机构,拥有深厚的Z箍缩与脉冲功率技术积累。近期,公司完成由联想之星、啟赋资本等多家机构投资的近亿元首轮融资,资金将用于人才梯队组建、聚变驱动器研发及测试平台建设。

当前,公司正攻关长寿命重复频率运行的聚变驱动器系统装备,规划

开发“夔牛”“雷震子”“雷神号”“雷霆号”系列装备,目标年底完成“雷震子”建设、明年推出小型化“雷神”型号,2030年前建成聚变驱动系统技术能力与核心器件量产能力;长远计划三年建成四路演示系统、五年具备60MA级大型驱动器建设能力,为2035年Z箍缩能源示范项目、2040年实现并网发电提供支撑,同时开拓核废料处理等衍生应用以早日实现商业营收。

参考链接:

  • https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/11/555431.shtm
  • https://www.zapenergy.com/research
  • https://www.geekwire.com/2025/zap-hits-new-fusion-milestone-squeezing-plasma-with-pressure-thats-10x-mariana-trench/