I dag deltager mange lande i termonuklear forskning. Lederne er EU, USA, Rusland og Japan, mens programmerne i Kina, Brasilien, Canada og Korea vokser hurtigt. Oprindeligt var fusionsreaktorer i USA og USSR forbundet med udviklingen af atomvåben og forblev klassificeret indtil Atoms for Peace-konferencen i Genève i 1958. Efter oprettelsen af den sovjetiske tokamak blev atomfusionsforskning i 1970'erne en "stor videnskab". Men omkostningerne og kompleksiteten af enhederne steg til det punkt, hvor internation alt samarbejde var den eneste vej frem.
Fusionsreaktorer i verden
Siden 1970'erne er kommerciel brug af fusionsenergi konsekvent blevet skubbet 40 år tilbage. Der er dog sket meget i de senere år, som kunne forkorte denne periode.
Der er blevet bygget adskillige tokamaks, herunder det europæiske JET, det britiske MAST og den eksperimentelle fusionsreaktor TFTR i Princeton, USA. Det internationale ITER-projekt er i øjeblikket under opførelse i Cadarache, Frankrig. Det bliver det størstetokamak, når den starter i drift i 2020. I 2030 vil CFETR blive bygget i Kina, hvilket vil overgå ITER. I mellemtiden udfører Kina forskning i den EAST eksperimentelle superledende tokamak.
Fusionsreaktorer af en anden type - stellatorer - er også populære blandt forskere. En af de største, LHD, begyndte at arbejde på Japans National Fusion Institute i 1998. Det bruges til at finde den bedste magnetiske plasmaindeslutningskonfiguration. Det tyske Max Planck Institut foretog forskning i Wendelstein 7-AS-reaktoren i Garching mellem 1988 og 2002 og i øjeblikket på Wendelstein 7-X, som har været under opførelse i mere end 19 år. En anden TJII stellarator er i drift i Madrid, Spanien. I USA stoppede Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), hvor den første fusionsreaktor af denne type blev bygget i 1951, konstruktionen af NCSX i 2008 på grund af omkostningsoverskridelser og manglende finansiering.
Derudover er der gjort betydelige fremskridt i forskningen i inerti termonuklear fusion. Byggeriet af $7 milliarder National Ignition Facility (NIF) ved Livermore National Laboratory (LLNL), finansieret af National Nuclear Security Administration, blev afsluttet i marts 2009. Den franske Laser Mégajoule (LMJ) startede driften i oktober 2014. Fusionsreaktorer bruger omkring 2 millioner joule lysenergi leveret af lasere på få milliarddele af et sekund til et mål på få millimeter i størrelse for at starte en nuklear fusionsreaktion. NIF og LMJs hovedopgaveer undersøgelser til støtte for nationale militære nukleare programmer.
ITER
I 1985 foreslog Sovjetunionen at bygge næste generation af tokamak sammen med Europa, Japan og USA. Arbejdet er udført i IAEA-regi. Mellem 1988 og 1990 blev de første designs til den internationale termonuklear eksperimentelle reaktor, ITER, som også betyder "sti" eller "rejse" på latin, skabt for at bevise, at fusion kunne producere mere energi, end den kunne absorbere. Canada og Kasakhstan deltog også gennem mægling af henholdsvis Euratom og Rusland.
Efter 6 år godkendte ITER-bestyrelsen det første integrerede reaktorprojekt baseret på etableret fysik og teknologi til en værdi af 6 milliarder dollars. Så trak USA sig ud af konsortiet, hvilket tvang dem til at halvere omkostningerne og ændre projektet. Resultatet blev ITER-FEAT, der kostede 3 milliarder dollars, men giver mulighed for selvopretholdende respons og positiv magtbalance.
I 2003 sluttede USA sig igen til konsortiet, og Kina meddelte sit ønske om at deltage. Som et resultat blev partnerne i midten af 2005 enige om at bygge ITER i Cadarache i det sydlige Frankrig. EU og Frankrig bidrog med halvdelen af de 12,8 milliarder euro, mens Japan, Kina, Sydkorea, USA og Rusland bidrog med 10 % hver. Japan leverede højteknologiske komponenter, var vært for IFMIF-anlægget på 1 mia. EUR til materialeprøvning og havde ret til at bygge den næste testreaktor. De samlede omkostninger til ITER inkluderer halvdelen af omkostningerne for en 10-årigbyggeri og halvdelen - i 20 års drift. Indien blev det syvende medlem af ITER i slutningen af 2005
Eksperimenter bør starte i 2018 med brint for at undgå magnetaktivering. D-T plasmabrug forventes ikke før 2026
ITERs mål er at generere 500 MW (mindst i 400 s) ved at bruge mindre end 50 MW inputeffekt uden at generere elektricitet.
Demo-kraftværket Demo på 2 gigawatt vil producere strøm i stor skala på en løbende basis. Konceptdesignet for demoen vil være færdigt i 2017, og byggeriet skal begynde i 2024. Lanceringen finder sted i 2033.
JET
I 1978 startede EU (Euratom, Sverige og Schweiz) et fælles europæisk JET-projekt i Storbritannien. JET er den største opererende tokamak i verden i dag. En lignende JT-60-reaktor fungerer på Japans National Fusion Fusion Institute, men kun JET kan bruge deuterium-tritium-brændstof.
Reaktoren blev lanceret i 1983 og blev det første eksperiment, som resulterede i kontrolleret termonuklear fusion med en effekt på op til 16 MW i et sekund og 5 MW stabil effekt på deuterium-tritium plasma i november 1991. Mange eksperimenter er blevet udført for at studere forskellige opvarmningsskemaer og andre teknikker.
Yderligere forbedringer af JET er at øge dens kraft. MAST kompaktreaktoren udvikles sammen med JET og er en del af ITER-projektet.
K-STAR
K-STAR er en koreansk superledende tokamak fra National Fusion Research Institute (NFRI) i Daejeon, som producerede sit første plasma i midten af 2008. Dette er et pilotprojekt af ITER, som er resultatet af internation alt samarbejde. Tokamak med en radius på 1,8 m er den første reaktor, der bruger superledende Nb3Sn-magneter, de samme som er planlagt til at blive brugt i ITER. Under den første fase, afsluttet i 2012, skulle K-STAR bevise levedygtigheden af de grundlæggende teknologier og opnå plasmaimpulser med en varighed på op til 20 s. På anden fase (2013-2017) bliver den opgraderet til at studere lange pulser op til 300 s i H-tilstand og overgang til højtydende AT-tilstand. Målet med den tredje fase (2018-2023) er at opnå høj ydeevne og effektivitet i den kontinuerlige pulstilstand. På 4. trin (2023-2025) vil DEMO-teknologier blive testet. Enheden er ikke egnet til tritium og bruger ikke D-T-brændstof.
K-DEMO
K-DEMO er udviklet i samarbejde med det amerikanske energiministeriums Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og Sydkoreas NFRI. i stand til at generere strøm i elektriske netværk, nemlig 1 million kW inden for få uger. Dens diameter bliver 6,65 m, og den vil have et reproduktionszonemodul, der bliver oprettet som en del af DEMO-projektet. Det koreanske ministerium for undervisning, videnskab og teknologiplanlægger at investere omkring 1 billion won ($941 millioner) i det.
EAST
The Chinese Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) ved det kinesiske institut for fysik i Hefei skabte brintplasma ved 50 millioner °C og holdt det i 102 sekunder.
TFTR
I det amerikanske laboratorium PPPL fungerede den eksperimentelle termonukleare reaktor TFTR fra 1982 til 1997. I december 1993 blev TFTR den første magnetiske tokamak til at udføre omfattende eksperimenter med deuterium-tritium plasma. Året efter producerede reaktoren en dengang rekord på 10,7 MW kontrollerbar effekt, og i 1995 blev en ioniseret gastemperaturrekord på 510 millioner °C nået. Anlægget nåede dog ikke målet om break-even fusionsenergi, men opfyldte med succes hardwaredesignmålene, hvilket ydede et væsentligt bidrag til udviklingen af ITER.
LHD
LHD ved Japans National Fusion Fusion Institute i Toki, Gifu-præfekturet, var den største stjernestjerne i verden. Fusionsreaktoren blev lanceret i 1998 og har demonstreret plasmaindeslutningskvaliteter, der kan sammenlignes med andre store anlæg. En iontemperatur på 13,5 keV (ca. 160 millioner °C) og en energi på 1,44 MJ blev nået.
Wendelstein 7-X
Efter et års test, der begyndte i slutningen af 2015, nåede heliumtemperaturen kortvarigt op på 1 million °C. I 2016 en fusionsreaktor med brintplasma, der brugte 2 MW strøm, nåede en temperatur på 80 millioner ° C inden for et kvart sekund. W7-X er den største stjernestjerne i verden og er planlagt til at fungere kontinuerligt i 30 minutter. Omkostningerne til reaktoren beløb sig til 1 milliard €.
NIF
National Ignition Facility (NIF) ved Livermore National Laboratory (LLNL) blev færdiggjort i marts 2009. Ved at bruge sine 192 laserstråler er NIF i stand til at koncentrere 60 gange mere energi end noget tidligere lasersystem.
Kold fusion
I marts 1989 annoncerede to forskere, amerikanske Stanley Pons og britiske Martin Fleischman, at de havde lanceret en simpel desktop kold fusionsreaktor, der opererede ved stuetemperatur. Processen bestod i elektrolyse af tungt vand ved hjælp af palladiumelektroder, hvorpå deuteriumkerner var koncentreret med høj densitet. Forskerne hævder, at der blev produceret varme, der kun kunne forklares ud fra nukleare processer, og der var fusionsbiprodukter, herunder helium, tritium og neutroner. Andre forsøgspersoner undlod dog at gentage denne oplevelse. Det meste af det videnskabelige samfund tror ikke, at kolde fusionsreaktorer er rigtige.
Lavenergikernereaktioner
Initieret af påstande om "kold fusion", er forskningen fortsat inden for lavenergi-kernereaktioner med en vis empirisk støtte, menikke en alment accepteret videnskabelig forklaring. Tilsyneladende bruges svage nukleare interaktioner til at skabe og fange neutroner (snarere end en kraftig kraft, som i nuklear fission eller fusion). Eksperimenter omfatter permeation af brint eller deuterium gennem et katalytisk leje og reaktion med et metal. Forskerne rapporterer om en observeret frigivelse af energi. Det vigtigste praktiske eksempel er vekselvirkningen mellem brint og nikkelpulver med frigivelse af varme, hvis mængde er større end nogen kemisk reaktion kan give.
