9月30日,美国商业聚变初创公司Zap Energy宣布其核聚变工程测试平台 Century实现重大技术突破:该平台可稳定以0.2Hz的频率(即每5秒1次)完成等离子体放电,单次放电电流最高达500kA(强度约为自然闪电的20倍),持续平均功率也实现也实现了近20倍的提升。

一、核心突破:功率与频率双升级,验证商用可行性
C
entury平台的此次运行突破,核心在于“持续稳定性”与“能量效率”的双重提升,在创纪录的运行周期中,平台总输入功率57kW,其中39kW可直接输送至等离子体真空室,能量传输效率显著优化;同时,平台实现超100次连续等离子体放电,放电产生的热能通过内壁涂覆的循环液态金属(液态铋)高效吸收,验证了液态金属壁在高频率放电场景下的热管理能力。
从
商用化视角看,此次突破解决了Z箍缩核聚变技术的两大关键工程问题:
通过
重复脉冲功率系统的优化,将放电间隔从2024年的10秒缩短至5秒,满足商用电厂对 “高频次能量输出” 的需求;
通过液态金属热传输系统的稳定运行,证明该技术可实现“持续热能回收”,为后续能量转化为电能或工业热奠定基础。
- 通过液态金属热传输系统的稳定运行,证明该技术可实现“持续热能回收”,为后续能量转化为电能或工业热奠定基础。
二、技术路线:差异化剪切流稳定Z箍缩,规避传统技术依赖
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“剪切流稳定(SFS)Z箍缩”技术路线。其核心原
理为: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”——前者实现等离子体的高密度约束,后者维持等离子体形态稳定,无需依赖昂贵复杂的磁线圈或激光系统。
Cent
ury平台(ZAP E
nergy首次展示其聚变测试平台Century)作为该技
术路线的工程验证载体,其设计完全复刻商用核聚变电厂的核心场景。Zap Energy系统工程副总裁Matthew Thompson指出:“30kW级持续运行的集成化脉冲系统,让我们得以具象化SFS Z箍缩电厂的实际架构;平台对子系统的实测试验,已帮助团队解决多项商用化关键难题,如极端环境下电极耐用性、液态金属与等离子体的界面兼容性等。”
三、平台升
级:三大子系统落地,夯实工程基础
为达成此次突
破,Century平台自2024年首次运行以来,完成了针对“脉冲功率—热传输—电极防护”三大核心子系统的升级,具体包括:
液态金属循环系
统:部署2500磅(约1133KG)液态铋循环回路,该物质同时承担“电传导路径”“等离子体防护屏障”“传热流体”三重功能,解决传统固体壁面热承载能力不足的问题;
热管理系统:新增
定制化200kW空冷换热器,搭配液态金属第一壁(利用离心力覆盖更多固体表面),提升热能吸收与散热效率,维持系统热平衡;
电极防护系统:重新
设计液态金属包覆“鼻锥”(阴极尖端部件),并加装高流量阴极脉冲冷却系统,解决放电间隔内电极降温与腐蚀问题,保障高频次运行稳定性。
Zap Energy
首席执行官兼联合创始人Benj Conway强调:“核聚变商用化不仅是等离子体物理问题,更是系统集成问题。Century平台的技术成熟,正是为了打通‘聚变能量—电能/工业用热’的转化链路”。
四、运行机制:三步闭环
实现能量转化
Century平台的单次
放电运行遵循“能量存储—等离子体生成—热能回收”的闭环流程:
能量存储:大型电容器组从电
网获取能量并短暂存储,通过粗规格电缆向垂直结构的真空室顶部释放短时电流脉冲。
等离子体生成:电流脉冲将真空室内的氢气(或氦气)电离,形成极热、高密的等离子体丝。
值得注意的是:因平台定位为工程验证,未采用聚变级氘-氚燃料,故不发生聚变反应、不释放中子。
- 热
能回收:等离子体热能传递至覆盖真空室内壁的流动液态金属壁,金属吸收热能后输送至空冷换热器散热,随后回流至真空室完成循环。
据
悉,此次成果标志着基于重复脉冲功率与液态金属能量传输技术的Z箍缩核聚变路线,在商用化支撑技术层面取得关键进展。Zap Energy还表示,未来数月将继攻关“等离子体稳定性控制”和“热能—电能转化效率”等关键问题,同时逐步提升Century平台的放电频率与功率水平。
参考链接:
- https://www.zapenergy.com/news/lightning-strikes-12-times-per-minute-century