Avui, molts països participen en la investigació termonuclear. Els líders són la Unió Europea, els EUA, Rússia i el Japó, mentre que els programes de la Xina, Brasil, Canadà i Corea creixen ràpidament. Inicialment, els reactors de fusió als Estats Units i l'URSS estaven associats al desenvolupament d'armes nuclears i van romandre classificats fins a la conferència Atoms for Peace celebrada a Ginebra el 1958. Després de la creació del tokamak soviètic, la investigació sobre la fusió nuclear a la dècada de 1970 es va convertir en una "gran ciència". Però el cost i la complexitat dels dispositius van augmentar fins al punt que la cooperació internacional era l'únic camí a seguir.
Reactors de fusió al món
Des de la dècada de 1970, l'ús comercial de l'energia de fusió s'ha reduït constantment 40 anys. Tanmateix, en els darrers anys han passat moltes coses que podrien escurçar aquest període.
S'han construït diversos tokamaks, com ara el JET europeu, el MAST britànic i el reactor de fusió experimental TFTR a Princeton, EUA. El projecte internacional ITER està actualment en construcció a Cadarache, França. Serà el més grantokamak quan comenci a funcionar el 2020. L'any 2030 es construirà a la Xina CFETR, que superarà ITER. Mentrestant, la RPC està duent a terme investigacions sobre el tokamak superconductor experimental EAST.
Els reactors de fusió d'un altre tipus, els estel·ladors, també són populars entre els investigadors. Un dels més grans, LHD, va començar a treballar a l'Institut Nacional de Fusió del Japó el 1998. S'utilitza per trobar la millor configuració de confinament de plasma magnètic. L'institut alemany Max Planck va dur a terme investigacions sobre el reactor Wendelstein 7-AS de Garching entre 1988 i 2002, i actualment sobre el Wendelstein 7-X, que porta més de 19 anys en construcció. Un altre stellarator TJII està en funcionament a Madrid, Espanya. Als EUA, el Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), on es va construir el primer reactor de fusió d'aquest tipus l'any 1951, va aturar la construcció del NCSX el 2008 a causa dels sobrecosts i la manca de finançament..
A més, s'han fet importants avenços en la recerca de la fusió termonuclear inercial. La construcció de la National Ignition Facility (NIF) de 7.000 milions de dòlars al Laboratori Nacional de Livermore (LLNL), finançada per l'Administració Nacional de Seguretat Nuclear, es va completar el març de 2009. El Laser Mégajoule (LMJ) francès va començar a funcionar l'octubre de 2014. Els reactors de fusió utilitzen uns 2 milions de joules d'energia lluminosa lliurada pels làsers en unes mil·milionèsimes de segon a un objectiu d'uns quants mil·límetres de mida per iniciar una reacció de fusió nuclear. La principal tasca de NIF i LMJsón estudis per donar suport als programes nuclears militars nacionals.
ITER
El 1985, la Unió Soviètica va proposar construir el tokamak de nova generació juntament amb Europa, Japó i els EUA. El treball es va dur a terme sota els auspicis de l'OIEA. Entre 1988 i 1990 es van crear els primers dissenys del Reactor Experimental Termonuclear Internacional, ITER, que també significa "camí" o "viatge" en llatí, per demostrar que la fusió podia produir més energia de la que podria absorbir. El Canadà i el Kazakhstan també van participar mitjançant la mediació d'Euratom i Rússia, respectivament.
Després de 6 anys, el Consell d'ITER va aprovar el primer projecte de reactor integrat basat en la física i la tecnologia establertes, per valor de 6.000 milions de dòlars. Aleshores els EUA es van retirar del consorci, fet que els va obligar a reduir a la meitat els costos i canviar el projecte. El resultat va ser ITER-FEAT, que va costar 3.000 milions de dòlars, però va permetre una resposta autosostenible i un balanç de potència positiu.
L'any 2003, els EUA es van incorporar al consorci i la Xina va anunciar el seu desig de participar-hi. Com a resultat, a mitjan 2005, els socis van acordar construir ITER a Cadarache, al sud de França. La UE i França van aportar la meitat dels 12.800 milions d'euros, mentre que el Japó, la Xina, Corea del Sud, els EUA i Rússia van aportar el 10% cadascun. El Japó va proporcionar components d' alta tecnologia, va acollir la instal·lació de l'IFMIF de 1.000 milions d'euros per a proves de materials i tenia dret a construir el següent reactor de prova. El cost total d'ITER inclou la meitat del cost d'un període de 10 anysconstrucció i la meitat - durant 20 anys de funcionament. L'Índia es va convertir en el setè membre d'ITER a finals de 2005
Els experiments haurien de començar el 2018 amb hidrogen per evitar l'activació d'imants. No s'espera l'ús de plasma D-T abans del 2026
L'objectiu de ITER és generar 500 MW (almenys durant 400 s) utilitzant menys de 50 MW de potència d'entrada sense generar electricitat.
La demostració de demostració de la central elèctrica de 2 gigawatts produirà una generació d'energia a gran escala de manera continuada. El disseny conceptual de la demostració s'acabarà el 2017, i la construcció començarà el 2024. El llançament tindrà lloc el 2033.
JET
El 1978, la UE (Euratom, Suècia i Suïssa) va iniciar un projecte europeu conjunt JET al Regne Unit. JET és el tokamak operatiu més gran del món actual. Un reactor JT-60 similar funciona a l'Institut Nacional de Fusió de Fusió del Japó, però només el JET pot utilitzar combustible de deuteri-triti.
El reactor es va posar en marxa el 1983 i es va convertir en el primer experiment, que va donar lloc a una fusió termonuclear controlada amb una potència de fins a 16 MW durant un segon i 5 MW de potència estable en plasma de deuteri-triti el novembre de 1991. S'han dut a terme molts experiments per estudiar diversos esquemes de calefacció i altres tècniques.
Més millores al JET són augmentar la seva potència. El reactor compacte MAST s'està desenvolupant juntament amb JET i forma part del projecte ITER.
K-STAR
K-STAR és un tokamak superconductor coreà del National Fusion Research Institute (NFRI) de Daejeon, que va produir el seu primer plasma a mitjan 2008. Es tracta d'un projecte pilot d'ITER, fruit de la cooperació internacional. El tokamak d'1,8 m de radi és el primer reactor que utilitza imants superconductors Nb3Sn, els mateixos que es preveu utilitzar a ITER. Durant la primera etapa, finalitzada el 2012, K-STAR va haver de demostrar la viabilitat de les tecnologies bàsiques i aconseguir polsos de plasma amb una durada de fins a 20 s. En la segona etapa (2013-2017), s'està actualitzant per estudiar polsos llargs de fins a 300 s en el mode H i passar al mode AT d' alt rendiment. L'objectiu de la tercera fase (2018-2023) és aconseguir un alt rendiment i eficiència en el mode de pols continu. En la 4a etapa (2023-2025), es provaran les tecnologies DEMO. El dispositiu no és capaç de triti i no utilitza combustible D-T.
K-DEMO
Desenvolupat en col·laboració amb el Laboratori de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departament d'Energia dels EUA i l'NFRI de Corea del Sud, K-DEMO serà el següent pas en el desenvolupament de reactors comercials després d'ITER i serà la primera central elèctrica. capaç de generar energia a la xarxa elèctrica, és a dir, 1 milió de kW en poques setmanes. El seu diàmetre serà de 6,65 m, i comptarà amb un mòdul de zona de reproducció que s'està creant en el marc del projecte DEMO. Ministeri d'Educació, Ciència i Tecnologia de Coreaté previst invertir-hi uns 1 bilió de won (941 milions de dòlars).
EAST
El Xinès Experimental Advanced Superconductor Tokamak (EAST) de l'Institut Xinès de Física de Hefei va crear plasma d'hidrogen a 50 milions de ºC i el va mantenir durant 102 segons.
TFTR
Al laboratori nord-americà PPPL, el reactor termonuclear experimental TFTR va funcionar del 1982 al 1997. El desembre de 1993, TFTR es va convertir en el primer tokamak magnètic que va dur a terme extensos experiments amb plasma de deuteri-triti. L'any següent, el reactor va produir un rècord de 10,7 MW de potència controlable, i el 1995 es va assolir un rècord de temperatura de gas ionitzat de 510 milions de °C. Tanmateix, la instal·lació no va assolir l'objectiu de l'energia de fusió del punt d'equilibri, però va assolir amb èxit els objectius de disseny de maquinari, fent una contribució significativa al desenvolupament d'ITER..
LHD
LHD a l'Institut Nacional de Fusió de Fusió del Japó a Toki, la prefectura de Gifu va ser l'estelar més gran del món. El reactor de fusió es va posar en marxa el 1998 i ha demostrat qualitats de confinament de plasma comparables a altres grans instal·lacions. Es va assolir una temperatura d'ions de 13,5 keV (uns 160 milions de °C) i una energia d'1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Després d'un any de proves que van començar a finals de 2015, la temperatura de l'heli va assolir breument 1 milió de °C. El 2016, un reactor de fusió amb hidrogenEl plasma, utilitzant 2 MW de potència, va assolir una temperatura de 80 milions de ºC en un quart de segon. W7-X és l'estelartor més gran del món i està previst que funcioni de manera continuada durant 30 minuts. El cost del reactor va ascendir a 1.000 milions d'euros.
NIF
El National Ignition Facility (NIF) al Laboratori Nacional de Livermore (LLNL) es va completar el març de 2009. Amb els seus 192 raigs làser, NIF és capaç de concentrar 60 vegades més energia que qualsevol sistema làser anterior.
Fusió freda
El març de 1989, dos investigadors, el nord-americà Stanley Pons i el britànic Martin Fleischman, van anunciar que havien llançat un simple reactor de fusió en fred d'escriptori que funcionava a temperatura ambient. El procés va consistir en l'electròlisi d'aigua pesada mitjançant elèctrodes de pal·ladi, sobre els quals es concentraven els nuclis de deuteri a alta densitat. Els investigadors afirmen que es va produir calor que només es podia explicar en termes de processos nuclears, i hi havia subproductes de fusió com heli, triti i neutrons. Tanmateix, altres experimentadors no van poder repetir aquesta experiència. La majoria de la comunitat científica no creu que els reactors de fusió en fred siguin reals.
Reaccions nuclears de baixa energia
Iniciada per afirmacions de "fusió freda", la investigació ha continuat en el camp de les reaccions nuclears de baixa energia, amb cert suport empíric, peròno és una explicació científica generalment acceptada. Pel que sembla, les interaccions nuclears febles s'utilitzen per crear i capturar neutrons (en lloc d'una força poderosa, com en la fissió o fusió nuclear). Els experiments inclouen la penetració d'hidrogen o deuteri a través d'un llit catalític i la reacció amb un metall. Els investigadors informen d'un alliberament d'energia observat. El principal exemple pràctic és la interacció de l'hidrogen amb la pols de níquel amb l'alliberament de calor, la quantitat de la qual és més gran que la que pot donar qualsevol reacció química.
