Ma sok ország vesz részt a termonukleáris kutatásban. Az élen az Európai Unió, az USA, Oroszország és Japán áll, Kína, Brazília, Kanada és Korea programjai pedig rohamosan bővülnek. Kezdetben az Egyesült Államokban és a Szovjetunióban a fúziós reaktorokat az atomfegyverek fejlesztésével hozták kapcsolatba, és az 1958-ban Genfben megtartott Atomok a békéért konferenciáig minősítettek maradtak. A szovjet tokamak létrehozása után a nukleáris fúziós kutatás az 1970-es években "nagy tudománygá" vált. De az eszközök költsége és összetettsége odáig nőtt, hogy a nemzetközi együttműködés volt az egyetlen előrelépési lehetőség.
Fúziós reaktorok a világon
Az 1970-es évek óta a fúziós energia kereskedelmi felhasználása folyamatosan 40 évvel visszaszorult. Azonban sok minden történt az elmúlt években, ami lerövidítheti ezt az időszakot.
Több tokamakot építettek, köztük az európai JET-et, a brit MAST-t és a kísérleti fúziós reaktort, a TFTR-t Princetonban, Egyesült Államokban. A nemzetközi ITER projekt jelenleg a franciaországi Cadarache-ban zajlik. Ez lesz a legnagyobbtokamak, amikor 2020-ban megkezdi működését. 2030-ban Kínában megépül a CFETR, amely felülmúlja az ITER-t. Eközben a Kínai Népköztársaság kutatásokat folytat az EAST kísérleti szupravezető tokamakról.
Más típusú fúziós reaktorok – a sztellátorok – szintén népszerűek a kutatók körében. Az egyik legnagyobb, az LHD 1998-ban kezdett dolgozni a Japán Nemzeti Fúziós Intézetben. A legjobb mágneses plazma elválasztási konfiguráció megtalálására szolgál. A német Max Planck Intézet 1988 és 2002 között végzett kutatásokat a garchingi Wendelstein 7-AS reaktoron, jelenleg pedig a több mint 19 éve épülő Wendelstein 7-X-en. Egy másik TJII sztellarátor működik Madridban, Spanyolországban. Az Egyesült Államokban a Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), ahol az első ilyen típusú fúziós reaktort 1951-ben építették, 2008-ban leállította az NCSX építését a költségek túllépése és a finanszírozás hiánya miatt.
Ezenkívül jelentős előrelépés történt az inerciális termonukleáris fúzió kutatásában. 2009 márciusában fejeződött be a Livermore National Laboratory (LLNL) 7 milliárd dollár értékű National Ignition Facility (NIF) építése, amelyet a Nemzeti Nukleáris Biztonsági Hivatal finanszírozott. A francia Laser Mégajoule (LMJ) 2014 októberében kezdte meg működését. A fúziós reaktorok körülbelül 2 millió joule fényenergiát használnak fel, amelyet a lézerek néhány milliárd másodperc alatt juttatnak el a néhány milliméteres célponthoz, hogy elindítsák a magfúziós reakciót. A NIF és az LMJ fő feladatatanulmányok a nemzeti katonai nukleáris programok támogatására.
ITER
1985-ben a Szovjetunió javasolta a következő generációs tokamak megépítését Európával, Japánnal és az Egyesült Államokkal együtt. A munkát a NAÜ égisze alatt végezték. 1988 és 1990 között születtek meg a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor, az ITER első tervei, ami latinul „út” vagy „utazás” is egyben, annak bizonyítására, hogy a fúzió több energiát tud termelni, mint amennyit el tud venni. Kanada és Kazahsztán is részt vett az Euratom, illetve Oroszország közvetítésével.
6 év elteltével az ITER igazgatótanácsa jóváhagyta az első beépített fizikán és technológián alapuló integrált reaktorprojektet, 6 milliárd dollár értékben. Aztán az USA kilépett a konzorciumból, ami arra kényszerítette őket, hogy felére csökkentsék a költségeket és megváltoztassák a projektet. Az eredmény az ITER-FEAT, amely 3 milliárd dollárba került, de lehetővé tette az önfenntartó reakciót és a pozitív energiaegyensúlyt.
2003-ban az Egyesült Államok ismét csatlakozott a konzorciumhoz, és Kína bejelentette részvételi szándékát. Ennek eredményeként 2005 közepén a partnerek megállapodtak az ITER megépítéséről a dél-franciaországi Cadarache-ban. Az EU és Franciaország a 12,8 milliárd euró felét, míg Japán, Kína, Dél-Korea, az Egyesült Államok és Oroszország 10%-kal járult hozzá. Japán csúcstechnológiás komponenseket biztosított, adott otthont az 1 milliárd eurós IFMIF anyagvizsgálati létesítménynek, és joga volt megépíteni a következő tesztreaktort. Az ITER teljes költsége egy 10 év költségének felét tartalmazzaépítési és fele - 20 éves működésre. India lett az ITER hetedik tagja 2005 végén
A mágneses aktiválás elkerülése érdekében 2018-ban el kell kezdeni a kísérleteket hidrogén használatával. D-T plazmahasználat nem várható 2026 előtt
Az ITER célja, hogy 500 MW-ot (legalább 400 s-ig) 50 MW-nál kevesebb bemeneti teljesítmény felhasználásával villamosenergia-termelés nélkül állítson elő.
A 2 gigawattos demo erőmű, a Demo folyamatosan nagyüzemi áramtermelést fog termelni. A Demo koncepcióterve 2017-re készül el, az építkezés 2024-ben kezdődik. A bevezetésre 2033-ban kerül sor.
JET
1978-ban az EU (Euratom, Svédország és Svájc) elindított egy közös európai JET projektet az Egyesült Királyságban. A JET ma a világ legnagyobb működő tokamakja. Hasonló JT-60 reaktor működik a japán Nemzeti Fúziós Fúziós Intézetben, de csak a JET képes deutérium-trícium üzemanyagot használni.
A reaktort 1983-ban indították el, és ez lett az első kísérlet, amely 1991 novemberében egy másodpercig 16 MW-ig terjedő és 5 MW stabil teljesítményű szabályozott termonukleáris fúziót eredményezett deutérium-trícium plazmán. Számos kísérletet végeztek különféle fűtési sémák és egyéb technikák tanulmányozására.
A JET további fejlesztései a teljesítmény növelése. A MAST kompakt reaktort a JET-tel együtt fejlesztik, és az ITER projekt része.
K-STAR
A K-STAR egy koreai szupravezető tokamak a daejeoni National Fusion Research Institute-tól (NFRI), amely 2008 közepén állította elő első plazmáját. Ez az ITER kísérleti projektje, amely nemzetközi együttműködés eredménye. Az 1,8 méter sugarú tokamak az első olyan reaktor, amely szupravezető Nb3Sn mágneseket használ, ugyanazokat, amelyeket az ITER-ben terveznek alkalmazni. A 2012-re elkészült első szakaszban a K-STAR-nak bizonyítania kellett az alaptechnológiák életképességét, és 20 s-ig terjedő plazmampulzusokat kellett elérnie. A második szakaszban (2013–2017) továbbfejlesztik a hosszú impulzusok 300 s-ig történő tanulmányozására H módban, és áttérnek a nagy teljesítményű AT módra. A harmadik fázis (2018-2023) célja a nagy teljesítmény és hatékonyság elérése folyamatos impulzus üzemmódban. A 4. szakaszban (2023-2025) a DEMO technológiákat tesztelik. A készülék nem tríciumképes, és nem használ D-T üzemanyagot.
K-DEMO
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Princetoni Plazmafizikai Laboratóriumával (PPPL) és a dél-koreai NFRI-vel együttműködésben kifejlesztett K-DEMO a kereskedelmi reaktorfejlesztés következő lépése lesz az ITER után, és ez lesz az első erőmű. elektromos hálózatban, néhány héten belül 1 millió kW-ot képes előállítani. Átmérője 6,65 m lesz, a DEMO projekt keretében készül majd hozzá egy reprodukciós zóna modul is. Koreai Oktatási, Tudományos és Technológiai Minisztériumkörülbelül 1 billió won (941 millió dollár) befektetését tervezi.
KELET
A kínai kísérleti fejlett szupravezető tokamak (EAST) a hefei Kínai Fizikai Intézetben 50 millió °C-on hidrogénplazmát hozott létre, és 102 másodpercig tartotta.
TFTR
A PPPL amerikai laboratóriumban a TFTR kísérleti termonukleáris reaktor 1982 és 1997 között működött. 1993 decemberében a TFTR lett az első mágneses tokamak, amely kiterjedt kísérleteket végzett deutérium-trícium plazmával. A következő évben a reaktor akkori rekordnak számító 10,7 MW szabályozható teljesítményt produkált, 1995-ben pedig az ionizált gáz hőmérsékleti rekordja, 510 millió °C. A létesítmény azonban nem érte el a nullszaldós fúziós energia célját, de sikeresen teljesítette a hardvertervezési célokat, jelentősen hozzájárulva az ITER fejlesztéséhez.
LHD
A japán National Fusion Fusion Institute Tokiban, Gifu prefektúrában található LHD-ja volt a világ legnagyobb sztellarátora. A fúziós reaktort 1998-ban indították el, és más nagy létesítményekkel összehasonlítható plazmazárási tulajdonságokkal rendelkezik. 13,5 keV (körülbelül 160 millió °C) ionhőmérsékletet és 1,44 MJ energiát értek el.
Wendelstein 7-X
Egy év tesztelés után, amely 2015 végén kezdődött, a hélium hőmérséklete rövid időre elérte az 1 millió °C-ot. 2016-ban egy fúziós reaktor hidrogénnelA plazma 2 MW teljesítményt használva negyed másodperc alatt elérte a 80 millió °C hőmérsékletet. A W7-X a világ legnagyobb sztellarátora, és a tervek szerint 30 percig folyamatosan működik majd. A reaktor költsége elérte az 1 milliárd eurót.
NIF
A National Ignition Facility (NIF) a Livermore National Laboratoryban (LLNL) 2009 márciusában fejeződött be. 192 lézersugara segítségével a NIF 60-szor több energiát képes koncentrálni, mint bármely korábbi lézerrendszer.
Hidegfúzió
1989 márciusában két kutató, az amerikai Stanley Pons és a brit Martin Fleischman bejelentette, hogy beindítottak egy egyszerű asztali hidegfúziós reaktort, amely szobahőmérsékleten működik. Az eljárás nehézvíz elektrolíziséből állt palládiumelektródák segítségével, amelyeken nagy sűrűséggel deutériummagokat koncentráltak. A kutatók azt állítják, hogy hő keletkezett, ami csak nukleáris folyamatokkal magyarázható, és voltak fúziós melléktermékek, köztük hélium, trícium és neutronok. Más kísérletezőknek azonban nem sikerült megismételnie ezt a tapasztalatot. A tudományos közösség nagy része nem hiszi el, hogy a hidegfúziós reaktorok valódiak.
Alacsony energiájú nukleáris reakciók
A "hideg fúzió" állításaira indított kutatások folytatódtak az alacsony energiájú nukleáris reakciók területén, némi empirikus támogatással, denem általánosan elfogadott tudományos magyarázat. Nyilvánvalóan gyenge nukleáris kölcsönhatásokat használnak neutronok létrehozására és befogására (nem pedig erőteljes erőre, mint például a maghasadás vagy fúzió során). A kísérletek magukban foglalják a hidrogén vagy a deutérium áthatolását egy katalitikus ágyon és a fémmel való reakciót. A kutatók megfigyelt energiafelszabadulásról számolnak be. A fő gyakorlati példa a hidrogén és a nikkelpor kölcsönhatása hő felszabadulásával, amelynek mennyisége nagyobb, mint bármely kémiai reakció képes.
