Американская компания по термоядерному синтезу продвигает испытания дейтерий-гелий-3 синтеза

Американская компания по термоядерному синтезу (American Fusion Inc.) 27 августа опубликовала результаты продолжающихся испытаний термоядерного двигателя Texatron (Texatron Fusion Engine) и представила расчётные и экспериментальные наблюдения по достижению условий дейтерий-гелий-3 (D-³He) синтеза в данной установке. Компания сообщила, что программа испытаний оценивает две конфигурации Texatron — примерно 500 кВт и 5 МВт, а основным техническим направлением является запатентованное импульсное магнитное сжатие.

Ключевая задача разработки Texatron — использование кратковременных мощных электромагнитных импульсов для сжатия и нагрева плазмы в предельно короткие сроки с целью одновременного создания высоких температур, высокого давления, высокой плотности и определённого времени удержания — условий, необходимых для термоядерного синтеза. American Fusion Inc. заявила, что её команда провела воспроизводимые испытания магнитного удержания и достигла пикового давления удержания около 100 000 атмосфер. На следующем этапе компания продолжит характеризацию температуры, плотности и условий удержания, необходимых для достижения зажигания дейтерий-гелий-3 синтеза и в конечном итоге получения чистого прироста энергии.

Главный технический директор American Fusion Inc. Джон Э. Бранденбург (John E. Brandenburg) отметил, что достижение воспроизводимых условий высокого давления в импульсной плазме является ключевым этапом на пути развития Texatron. Текущая работа компании сосредоточена на дальнейшем повышении температуры, плотности и характеристик удержания, а также на измерении и верификации каждого импульсного процесса. Он также подчеркнул, что термоядерный синтез зависит от общего состояния плазмы, а не от какого-либо одного измерительного показателя.

Термоядерный синтез дейтерий-гелий-3, исследуемый American Fusion Inc., представляет собой процесс, в котором ядра дейтерия и гелия-3 сливаются с образованием высокоэнергетических заряженных частиц. В отличие от традиционных стационарных схем магнитного удержания, Texatron использует архитектуру импульсного магнитного сжатия, нацеленную на формирование необходимых условий синтеза в течение каждого импульса. Компания оценила две геометрические конфигурации: модель мощностью около 500 кВт с камерой 11 дюймов и плазменным столбом диаметром около 25,4 мм; модель мощностью около 5 МВт с камерой 23 дюйма и плазменным столбом диаметром около 50,8 мм. В соответствующих расчётах длина плазмы приблизительно принималась равной длине окружности камеры, а пиковое время удержания моделировалось как 1 микросекунда.

Целевая температура плазмы в данном анализе составляла около 60 кэВ, что эквивалентно примерно 700 миллионам кельвинов. American Fusion Inc. сообщила, что её расчёты учитывают эту целевую температуру, пиковое давление плазмы около 100 000 атмосфер и пиковое время удержания 1 микросекунду. При этом компания отметила, что достижение примерно 700 миллионов кельвинов или 100 000 атмосфер само по себе не доказывает зажигание дейтерий-гелий-3 синтеза. Для реального зажигания необходимо, чтобы температура, плотность плазмы и время энергетического удержания совместно удовлетворяли требованиям, а также преодолевались потери энергии на излучение, перенос и другие механизмы.

Согласно расчётам компании, объём плазмы в конфигурации 11 дюймов составляет около 445 кубических сантиметров, а в конфигурации 23 дюйма — около 3720 кубических сантиметров, причём последний примерно в 8,36 раза больше первого. При одинаковых допущениях конфигурация 500 кВт соответствует общему количеству ионов топлива D+³He около 1,88×10²⁰, расчётное число реакций дейтерий-гелий-3 на импульс составляет около 1,3×10¹⁵, а расчётная полная энергия синтеза — около 3,9 кДж; конфигурация 5 МВт соответствует общему количеству ионов топлива около 1,57×10²¹, расчётное число реакций на импульс — около 1,1×10¹⁶, а расчётная полная энергия синтеза — около 32,6 кДж.

American Fusion Inc. особо отметила, что приведённые данные о числе реакций, энергии и мгновенной мощности рассчитаны на основе размеров установки, геометрии и предполагаемых условий плазмы и не являются фактически измеренным выходом синтеза, чистым приростом энергии или непрерывной выработкой электроэнергии, а также не должны интерпретироваться как достижение зажигания синтеза. Компания считает, что потенциальное преимущество более крупной конфигурации Texatron заключается в возможности обеспечить больший объём реагирующей плазмы при одинаковых условиях плазмы, однако размер установки сам по себе не запускает синтез — ключевое значение по-прежнему имеет тройное произведение плотности, температуры и времени удержания.

При давлении плазмы около 100 000 атмосфер упрощённый расчёт магнитного давления соответствует примерно 160 тесла при значении бета плазмы, равном 1. American Fusion Inc. заявила, что этот результат не означает, что Texatron требует традиционного внешнего магнита на 160 тесла. Texatron относится к импульсным электромагнитным плазменным системам, и его фактические эксплуатационные требования будут зависеть от таких инженерных параметров, как геометрия магнитного поля, ток плазмы, коэффициент усиления магнитного поля, степень сжатия и характеристики импульсов.

Компания также сообщила, что её новое временное сборочно-исследовательское пространство находится в стадии строительства, и новая портативная вакуумная камера была доставлена на новый объект 26 августа 2026 года для поддержки последующих экспериментов Texatron. Исполнительный председатель American Fusion Inc. Брент Нельсон (Brent Nelson) заявил, что компания осознаёт, что до достижения зажигания или чистого прироста энергии предстоит выполнить ещё большой объём научной и инженерной работы, однако текущая программа испытаний неуклонно продвигается вперёд.

На следующем этапе анализа American Fusion Inc. сосредоточится на установлении более точных целей зажигания дейтерий-гелий-3 синтеза, а не на опоре на какой-либо один показатель давления или температуры. Компания планирует оценить требования к давлению и плотности плазмы для достижения времени удержания около 1 микросекунды и более в диапазоне температур примерно от 50 до 200 кэВ, а также включить в анализ продукты реакции дейтерий-гелий-3 синтеза, тормозное излучение и другие основные потери энергии плазмы. Долгосрочная цель компании — разработка Texatron как масштабируемой безуглеродной платформы термоядерной энергетики.