I dag deltar mange land i termonukleær forskning. Lederne er EU, USA, Russland og Japan, mens programmene til Kina, Brasil, Canada og Korea vokser raskt. Opprinnelig var fusjonsreaktorer i USA og USSR assosiert med utviklingen av atomvåpen og forble klassifisert frem til Atoms for Peace-konferansen som ble holdt i Genève i 1958. Etter opprettelsen av den sovjetiske tokamak ble atomfusjonsforskning på 1970-tallet en "stor vitenskap". Men kostnadene og kompleksiteten til enhetene økte til et punkt hvor internasjon alt samarbeid var den eneste veien videre.
Fusjonsreaktorer i verden
Siden 1970-tallet har kommersiell bruk av fusjonsenergi konsekvent blitt presset tilbake med 40 år. Det har imidlertid skjedd mye de siste årene som kan forkorte denne perioden.
Flere tokamaks er bygget, inkludert European JET, den britiske MAST og den eksperimentelle fusjonsreaktoren TFTR i Princeton, USA. Det internasjonale ITER-prosjektet er for tiden under bygging i Cadarache, Frankrike. Den vil bli den størstetokamak når den starter i drift i 2020. I 2030 skal CFETR bygges i Kina, som vil overgå ITER. I mellomtiden forsker Kina på den EAST eksperimentelle superledende tokamak.
Fusjonsreaktorer av en annen type - stellatorer - er også populære blant forskere. En av de største, LHD, begynte å jobbe ved Japans National Fusion Institute i 1998. Den brukes til å finne den beste konfigurasjonen for magnetisk plasma inneslutning. Det tyske Max Planck-instituttet utførte forskning på Wendelstein 7-AS-reaktoren i Garching mellom 1988 og 2002, og for tiden på Wendelstein 7-X, som har vært under bygging i mer enn 19 år. En annen TJII-stellarator er i drift i Madrid, Spania. I USA stoppet Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), der den første fusjonsreaktoren av denne typen ble bygget i 1951, byggingen av NCSX i 2008 på grunn av kostnadsoverskridelser og mangel på finansiering.
I tillegg er det gjort betydelige fremskritt i forskningen på treghets termonukleær fusjon. Byggingen av $7 milliarder National Ignition Facility (NIF) ved Livermore National Laboratory (LLNL), finansiert av National Nuclear Security Administration, ble fullført i mars 2009. Den franske Laser Mégajoule (LMJ) startet driften i oktober 2014. Fusjonsreaktorer bruker omtrent 2 millioner joule lysenergi levert av lasere i løpet av noen få milliarddels sekund til et mål som er noen millimeter stort for å starte en kjernefusjonsreaksjon. Hovedoppgaven til NIF og LMJer studier for å støtte nasjonale militære atomprogrammer.
ITER
I 1985 foreslo Sovjetunionen å bygge neste generasjon tokamak sammen med Europa, Japan og USA. Arbeidet ble utført i regi av IAEA. Mellom 1988 og 1990 ble de første designene for den internasjonale termonukleære eksperimentelle reaktoren, ITER, som også betyr "sti" eller "reise" på latin, laget for å bevise at fusjon kunne produsere mer energi enn den kunne absorbere. Canada og Kasakhstan deltok også gjennom mekling av henholdsvis Euratom og Russland.
Etter 6 år godkjente ITER-styret det første integrerte reaktorprosjektet basert på etablert fysikk og teknologi, verdt 6 milliarder dollar. Så trakk USA seg fra konsortiet, noe som tvang dem til å halvere kostnadene og endre prosjektet. Resultatet ble ITER-FEAT, som kostet 3 milliarder dollar, men gir mulighet for selvopprettholdende respons og positiv kraftbalanse.
I 2003 ble USA med i konsortiet igjen, og Kina kunngjorde sitt ønske om å delta. Som et resultat ble partnerne i midten av 2005 enige om å bygge ITER i Cadarache i Sør-Frankrike. EU og Frankrike bidro med halvparten av €12,8 milliarder, mens Japan, Kina, Sør-Korea, USA og Russland bidro med 10 % hver. Japan leverte høyteknologiske komponenter, var vertskap for €1 milliard IFMIF-anlegget for materi altesting, og hadde rett til å bygge den neste testreaktoren. Den totale kostnaden for ITER inkluderer halvparten av kostnaden for en 10-årsperiodekonstruksjon og halv - for 20 års drift. India ble det syvende medlemmet av ITER på slutten av 2005
Eksperimenter bør starte i 2018 med hydrogen for å unngå magnetaktivering. D-T plasmabruk forventes ikke før 2026
ITERs mål er å generere 500 MW (minst i 400 s) ved å bruke mindre enn 50 MW inngangseffekt uten å generere strøm.
Demokraftverket Demo på 2 gigawatt vil produsere storskala kraftproduksjon på løpende basis. Konseptdesignet for demoen vil være ferdig innen 2017, og byggingen starter i 2024. Lanseringen vil finne sted i 2033.
JET
I 1978 startet EU (Euratom, Sverige og Sveits) et felles europeisk JET-prosjekt i Storbritannia. JET er den største opererende tokamaken i verden i dag. En lignende JT-60-reaktor opererer ved Japans National Fusion Fusion Institute, men bare JET kan bruke deuterium-tritium drivstoff.
Reaktoren ble lansert i 1983, og ble det første eksperimentet, som resulterte i kontrollert termonukleær fusjon med en effekt på opptil 16 MW i ett sekund og 5 MW stabil effekt på deuterium-tritium plasma i november 1991. Mange eksperimenter har blitt utført for å studere ulike oppvarmingsplaner og andre teknikker.
Ytterligere forbedringer av JET er å øke kraften. MAST kompaktreaktoren utvikles sammen med JET og er en del av ITER-prosjektet.
K-STAR
K-STAR er en koreansk superledende tokamak fra National Fusion Research Institute (NFRI) i Daejeon, som produserte sitt første plasma i midten av 2008. Dette er et pilotprosjekt av ITER, som er et resultat av internasjon alt samarbeid. Tokamak med 1,8 m radius er den første reaktoren som bruker superledende Nb3Sn-magneter, de samme som er planlagt brukt i ITER. I løpet av den første fasen, fullført innen 2012, måtte K-STAR bevise levedyktigheten til de grunnleggende teknologiene og oppnå plasmapulser med en varighet på opptil 20 s. På det andre trinnet (2013–2017) blir det oppgradert til å studere lange pulser på opptil 300 s i H-modus og overgang til høyytelses AT-modus. Målet med den tredje fasen (2018-2023) er å oppnå høy ytelse og effektivitet i kontinuerlig pulsmodus. På 4. trinn (2023-2025) vil DEMO-teknologier bli testet. Enheten er ikke egnet for tritium og bruker ikke D-T drivstoff.
K-DEMO
K-DEMO er utviklet i samarbeid med det amerikanske energidepartementets Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og Sør-Koreas NFRI. i stand til å generere strøm i elektriske nettverk, nemlig 1 million kW i løpet av få uker. Diameteren vil være 6,65 m, og den vil ha en reproduksjonssonemodul som blir opprettet som en del av DEMO-prosjektet. Det koreanske departementet for utdanning, vitenskap og teknologiplanlegger å investere rundt 1 trillion won (941 millioner dollar) i den.
EAST
The Chinese Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) ved Chinese Institute of Physics i Hefei skapte hydrogenplasma ved 50 millioner °C og holdt det i 102 sekunder.
TFTR
I det amerikanske laboratoriet PPPL opererte den eksperimentelle termonukleære reaktoren TFTR fra 1982 til 1997. I desember 1993 ble TFTR den første magnetiske tokamak som utførte omfattende eksperimenter med deuterium-tritium plasma. Året etter produserte reaktoren daværende rekord på 10,7 MW kontrollerbar effekt, og i 1995 ble en ionisert gasstemperaturrekord på 510 millioner °C nådd. Anlegget nådde imidlertid ikke målet om break-even fusjonsenergi, men klarte å oppfylle målene for maskinvaredesign, og ga et betydelig bidrag til utviklingen av ITER.
LHD
LHD ved Japans National Fusion Fusion Institute i Toki, Gifu Prefecture, var den største stjernestjernen i verden. Fusjonsreaktoren ble lansert i 1998 og har vist plasma inneslutningskvaliteter som kan sammenlignes med andre store anlegg. En ionetemperatur på 13,5 keV (ca. 160 millioner °C) og en energi på 1,44 MJ ble nådd.
Wendelstein 7-X
Etter et år med testing som begynte i slutten av 2015, nådde heliumtemperaturen en kort periode på 1 million °C. I 2016, en fusjonsreaktor med hydrogenplasma, ved bruk av 2 MW kraft, nådde en temperatur på 80 millioner ° C i løpet av et kvart sekund. W7-X er den største stellaratoren i verden og er planlagt å operere kontinuerlig i 30 minutter. Kostnaden for reaktoren beløp seg til 1 milliard €.
NIF
National Ignition Facility (NIF) ved Livermore National Laboratory (LLNL) ble fullført i mars 2009. Ved å bruke sine 192 laserstråler er NIF i stand til å konsentrere 60 ganger mer energi enn noe tidligere lasersystem.
Kald fusjon
I mars 1989 kunngjorde to forskere, amerikanske Stanley Pons og britiske Martin Fleischman, at de hadde lansert en enkel stasjonær kaldfusjonsreaktor som opererer ved romtemperatur. Prosessen besto i elektrolyse av tungtvann ved bruk av palladiumelektroder, hvorpå deuteriumkjerner ble konsentrert med høy tetthet. Forskerne hevder at det ble produsert varme som bare kunne forklares i form av kjernefysiske prosesser, og det var fusjonsbiprodukter inkludert helium, tritium og nøytroner. Imidlertid klarte ikke andre eksperimenter å gjenta denne opplevelsen. De fleste i det vitenskapelige miljøet tror ikke at kaldfusjonsreaktorer er ekte.
Kernefysiske lavenergireaksjoner
Initiert av påstander om "kald fusjon", har forskningen fortsatt på feltet lavenergi-atomreaksjoner, med en viss empirisk støtte, menikke en allment akseptert vitenskapelig forklaring. Tilsynelatende brukes svake kjernefysiske interaksjoner for å skape og fange nøytroner (i stedet for en kraftig kraft, som i kjernefysisk fisjon eller fusjon). Eksperimenter inkluderer permeasjon av hydrogen eller deuterium gjennom et katalytisk sjikt og reaksjon med et metall. Forskerne rapporterer en observert frigjøring av energi. Det viktigste praktiske eksemplet er samspillet mellom hydrogen og nikkelpulver med frigjøring av varme, hvorav mengden er større enn noen kjemisk reaksjon kan gi.
