得益于可独立调节加速与压缩的创新设计，Zap Energy公司的FuZE-3装置已实现吉帕级等离子体压强。
这些早期成果表明，在实现曾被认为只有依靠庞大且昂贵的系统才能达成的核聚变条件方面，已取得迅速进展。
FuZE-3装置中创纪录的等离子体压强
在名为FuZE-3的聚变Z箍缩实验3号装置上，Zap能源公司成功产生了电子压力高达830兆帕（MPa）、总压达1.6吉帕（GPa）的等离子体。这一压力值与地壳深处所承受的压力相当。这一成果标志着在剪切流稳定Z箍缩实验中创下了压力新纪录，也是迈向实现科学能量增益（即Q>1）的重要一步。
FuZE-3是该公司首个采用第三电极的系统，该电极可独立调控负责加速等离子体并对其进行压缩的进程。今日，在加利福尼亚州长滩市举行的美国物理学会等离子体物理分会会议上，早期研究成果已公布。
实验物理学负责人科林·亚当斯表示：“与扎普公司之前的系统相比，福泽-3系统发生了一些重大变化，看到它如此迅速地展现出如此出色的性能，真是令人欣喜。”
实现聚变所需压力的挑战
聚变能需要极高温度与密度的等离子体。高压是关键要素之一，它反映了等离子体的温度和密度，因为压力越大，能够发生的聚变反应就越多。一些聚变方法致力于达到所能实现的最高压力，而另一些则侧重于延长等离子体的维持时间，以弥补压力较低的不足。Zap公司采用的剪切流稳定Z箍缩方法，旨在实现强力压缩与有效约束之间的平衡。
迄今为止，Zap所测得的单次电子压力最高值达830兆帕。鉴于等离子体中既包含电子，也包含质量大得多的离子，且预计它们的温度几乎相同，因此等离子体总压力（电子与离子之和）估计约为该数值的两倍，即1.6吉帕。作为参照，1吉帕大约是海平面大气压的1万倍，也近乎是马里亚纳海沟底部压力的10倍。
高速摄像机捕捉到了FuZE-3装置内剪切流稳定Z箍缩的瞬间。摄像机直指聚变等离子体柱，随着压缩波向内坍缩，其形态清晰可见。整个过程仅持续约一微秒。图片来源：Zap能源公司
通过高精度诊断验证结果
这些极端压力维持了约一微秒（百万分之一秒），并采用光学汤姆逊散射技术进行测量，该技术被广泛认为是确定等离子体状态最为可靠的方法。
近期针对FuZE-3开展的多项实验包含多次可重复性发射，每次发射产生的电子密度均介于3-5×10²⁴立方米之间，电子温度超过1千电子伏特（相当于2100万华氏度）。
研发副总裁本·莱维特（Ben Levitt）评价道：“团队付出了巨大努力，才取得了这一成功。这得益于理论预测、计算建模、快速构建与测试工程、实验验证以及测量技术等环节的紧密衔接与循环协作。系统小型化让我们能够迅速推进，在性能相当的情况下，以远小于传统聚变装置的体积和成本取得这些成果，正是这一成就意义非凡的关键所在。”
设计FuZE-3以突破三重积极限
FuZE-3是FuZE装置的第三代产品，也是第五代采用剪切流稳定技术的Z箍缩装置。Zap公司研发的首款装置FuZE，率先实现了超过1千电子伏特的高温，现已退役。而Zap公司性能最优（就功率和聚变中子产额而言）的装置FuZE-Q，目前仍与FuZE-3一同保持常规运行。
FuZE-3的设计旨在将三重积（衡量核聚变成效的一项重要指标，由密度、温度和约束时间这三项测量值综合而成）提升至全新高度。尤为关键的是，该装置配备了三个电极和两组电容器组。
解耦加速与压缩，实现更优控制
迄今为止，Zap 公司所开展的测试均依赖于在两个电极间传导单一脉冲电流的系统。这意味着，输入该装置的能量必须加速等离子体，以提供稳定流动，同时还要将等离子体压缩成 Z 箍缩形态。
亚当斯解释道：“独立控制等离子体加速与压缩的能力，为我们调节物理参数、提升等离子体密度提供了全新手段。”“双电极系统在加热方面成效显著，但在压缩效果上，却未能达到我们理论模型所设定的目标。”
尽管新的测量数据表明压力极高，但Zap所采用的物理机制属于准稳态磁约束形式，而非那些利用庞大激光阵列（或某些情况下的Z箍缩技术）在纳秒级时间内压缩靶材的系统所追求的惯性聚变物理。对于Zap的方法而言，控制等离子体加速以产生并维持稳定流，与控制压缩过程同样至关重要。
初期成果与未来宏伟业绩目标
Zap 的最新发现仍被视为初步成果，因为该团队正积极针对 FuZE-3 开展更多实验。本周，在 APS 等离子体物理分会（DPP）会议上将分享更多信息，研究人员预计将在即将出版的科学刊物上公布 FuZE-3 的完整数据。
“我们才刚刚开始研究 FuZE-3，”莱维特说道，“它最近才建成并投入使用，我们正在生成大量高质量、可高度重复的图像，并且我们还有很大的提升空间，能够继续在聚变性能方面取得快速进展。在朝着商业聚变不断迈进的过程中，我们会将从 FuZE-3 中汲取的经验教训融入到下一代系统中。”
随着对FuZE-3的测试持续推进，Zap公司也在筹备推出另一款下一代FuZE系统，该系统计划于今年冬季投入运行。与此同时，在“世纪”示范平台的支持下，未来发电厂技术的研发工作也在稳步推进。
