Американският стартъп Terra Fusion се опитва да върне в голямата надпревара за постигане на термоядрен синтез магнитните огледала – технология за задържане на плазмата, която преди почти половин век беше изместена от токамаците. Експерименталната инсталация CMFX вече е получила термоядрени неутрони и е показала, че бързото въртене на плазмата наистина помага за задържането и нагряването ѝ, въпреки че системата все още е далеч от енергиен баланс.
Магнитното огледало е по-просто устройство от обичайния токамак. При него вместо в пръстеновидна камера, плазмата се поставя в дълга вакуумна тръба, а силни магнитни полета в краищата принуждават заредените частици да се обръщат обратно. Основният проблем на този подход е известен отдавна: част от частиците все пак изтича през краищата, а самата плазма лесно става нестабилна.Terra Fusion обаче е добавила към старата схема втори механизъм. Централният електрод създава електрическо поле, което заедно с магнитното кара детериевата плазма да се върти около оста със скорост до 1500 километра в секунда. Центробежната сила пречи на частиците да се отклоняват към краищата на камерата, а разликата в скоростите потиска една от характерните нестабилности. Едновременно с това въртенето загрява плазмата.
Изследователите са измерили пикова скорост на образуване от приблизително 8,4 милиона неутрона в секунда в CMFX. Изчисленията въз основа на експерименталните данни дадоха тройното произведение, тоест комбинацията от плътност, температура и време на задържане на плазмата, от около 1,9 × 10¹⁷ м⁻³ keV. Именно комбинацията от тези три параметъра определя доколко инсталацията се е приближила до условията, подходящи за енергиен термоядрен синтез. Засега резервът остава огромен. Според оценките на разработчиците, инсталацията е достигнала приблизително 1/10 от необходимото ниво поотделно за температурата, плътността и времето на задържане. При умножаване на параметрите разликата спрямо целевия режим се получава приблизително хилядократна, поради което настоящият експеримент не може да се счита за демонстрация на енергийно изгоден термоядрен реактор.
CMFX е построен необичайно евтино за стандартите на термоядрената физика. Двата основни свръхпроводящи магнита преди това са били използвани в медицински томографи на Philips и създават магнитно поле до 3 Тесла. Разработчиците са премахнали ненужните части от скенерите и са адаптирали магнитите за вакуумната камера. В конструкцията са използвани и други повторно използвани компоненти, включително преработени стъклени бутилки в ролята на електрически изолатори.
Размерът на магнитите от томографите е наложило промяна в първоначалния проект, но големият диаметър на камерата неочаквано е улеснил борбата с примесите в плазмата. При максимални режими температурата е достигала приблизително 10 милиона келвина. Системата за захранване на централния електрод е изчислена за напрежение до 100 kV и мощност 100 kW, а експерименталните разряди успяваха да се поддържат в стабилно състояние в продължение на няколко секунди.
Магнитните огледала някога се считаха за един от основните пътища към управляемия термоядрен синтез. Това направление се развиваше особено активно през 70-те и първата половина на 80-те години на миналия век. Кулминацията беше инсталацията MFTF-B с дължина 58 метра, чието строителство струваше 372 милиона долара. Проектът беше прекратен през 1986 година, практически веднага след завършване на строителството, без да бъдат проведени планираните експерименти. Финансирането на изследванията върху магнитните огледала рязко намаля, а основното внимание се пренасочи към токамаците.
Връщането към старата идея стана възможно, благодарение на по-мощните свръхпроводящи магнити, новите методи за моделиране на плазмата и начините за потискане на нестабилностите. Terra Fusion залага именно на бързото въртене. Други разработчици на магнитни огледала използват по-мощно поле, за да задържат частиците по-силно и да зависят по-малко от централния електрод.
Подходът на Terra Fusion все още се сблъсква със сериозен инженерен проблем. Електродът преминава през зоната на горещата плазма и в бъдещия енергиен реактор трябва да издържа на силно нагряване и поток от неутрони. Конкурентите считат този елемент за потенциално уязвим, а самата Terra Fusion посочва сред основните нерешени задачи повишаването на плътността на плазмата без загуба на стабилност, износването на материалите, отвеждането на топлината и мащабирането на свръхпроводящите магнити.
Следващият апарат на Terra Fusion, TFEC-1 трябва да бъде оборудван с магнити с поле от 10 Тесла и централен проводник, работещ при напрежение, което е приблизително 10 пъти по-високо от това в CMFX. Компанията разчита да доближи инсталацията до научния енергиен баланс до 2029 година. Този срок остава план на разработчиците, а не потвърдена прогноза. В по-далечна перспектива Terra Fusion планира да изгражда модулни реактори с мощност до 100 MW за електроенергийните мрежи, промишлеността и други потребители. Преди появата на търговска централа компанията трябва да докаже, че магнитното огледало запазва стабилността си при значително по-висока плътност и температура на плазмата, издържа на продължителна работа и е способно да произвежда повече енергия, отколкото е необходимо за поддържане на реакцията.