Ngayon, maraming bansa ang nakikilahok sa thermonuclear research. Ang mga pinuno ay ang European Union, USA, Russia at Japan, habang ang mga programa ng China, Brazil, Canada at Korea ay mabilis na lumalaki. Sa una, ang mga fusion reactor sa Estados Unidos at USSR ay nauugnay sa pagbuo ng mga sandatang nuklear at nanatiling inuri hanggang sa Atoms for Peace conference na ginanap sa Geneva noong 1958. Matapos ang paglikha ng Soviet tokamak, nuclear fusion research noong 1970s ay naging isang "malaking agham". Ngunit ang gastos at pagiging kumplikado ng mga device ay tumaas hanggang sa punto kung saan ang internasyonal na pakikipagtulungan ang tanging paraan pasulong.
Mga fusion reactor sa mundo
Mula noong 1970s, ang komersyal na paggamit ng fusion energy ay patuloy na itinulak pabalik ng 40 taon. Gayunpaman, marami ang nangyari nitong mga nakaraang taon na maaaring paikliin ang panahong ito.
Maraming tokamak ang naitayo, kabilang ang European JET, ang British MAST at ang experimental fusion reactor na TFTR sa Princeton, USA. Ang internasyonal na proyekto ng ITER ay kasalukuyang ginagawa sa Cadarache, France. Ito ay magiging pinakamalakitokamak kapag nagsimula itong gumana sa 2020. Sa 2030, itatayo ang CFETR sa China, na hihigit sa ITER. Samantala, ang PRC ay nagsasagawa ng pananaliksik sa EAST experimental superconducting tokamak.
Ang mga fusion reactor ng ibang uri - mga stellator - ay sikat din sa mga mananaliksik. Ang isa sa pinakamalaking, LHD, ay nagsimulang magtrabaho sa National Fusion Institute ng Japan noong 1998. Ito ay ginagamit upang mahanap ang pinakamahusay na magnetic plasma confinement configuration. Ang German Max Planck Institute ay nagsagawa ng pananaliksik sa Wendelstein 7-AS reactor sa Garching sa pagitan ng 1988 at 2002, at kasalukuyang nasa Wendelstein 7-X, na nasa ilalim ng konstruksyon nang higit sa 19 na taon. Ang isa pang TJII stellarator ay gumagana sa Madrid, Spain. Sa US, ang Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), kung saan itinayo ang unang fusion reactor ng ganitong uri noong 1951, ay itinigil ang pagtatayo ng NCSX noong 2008 dahil sa mga overrun sa gastos at kakulangan ng pondo.
Sa karagdagan, ang makabuluhang pag-unlad ay nagawa sa pagsasaliksik ng inertial thermonuclear fusion. Ang pagtatayo ng $7 bilyong National Ignition Facility (NIF) sa Livermore National Laboratory (LLNL), na pinondohan ng National Nuclear Security Administration, ay natapos noong Marso 2009. Ang French Laser Mégajoule (LMJ) ay nagsimulang gumana noong Oktubre 2014. Gumagamit ang mga fusion reactor ng humigit-kumulang 2 milyong joules ng light energy na inihatid ng mga laser sa ilang bilyong bahagi ng isang segundo sa isang target na ilang milimetro ang laki upang magsimula ng nuclear fusion reaction. Ang pangunahing gawain ng NIF at LMJay mga pag-aaral upang suportahan ang mga pambansang programang nuklear ng militar.
ITER
Noong 1985, iminungkahi ng Unyong Sobyet na bumuo ng susunod na henerasyong tokamak kasama ng Europe, Japan at US. Isinagawa ang gawain sa ilalim ng tangkilik ng IAEA. Sa pagitan ng 1988 at 1990, ang mga unang disenyo para sa International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER, na nangangahulugang "landas" o "paglalakbay" sa Latin, ay nilikha upang patunayan na ang pagsasanib ay makakapagdulot ng mas maraming enerhiya kaysa sa masipsip nito. Lumahok din ang Canada at Kazakhstan sa pamamagitan ng pamamagitan ng Euratom at Russia ayon sa pagkakabanggit.
Pagkalipas ng 6 na taon, inaprubahan ng ITER Board ang unang pinagsama-samang proyekto ng reactor batay sa itinatag na pisika at teknolohiya, na nagkakahalaga ng $6 bilyon. Pagkatapos ay umatras ang US mula sa consortium, na nagpilit sa kanila na hatiin ang mga gastos at baguhin ang proyekto. Ang resulta ay ITER-FEAT, nagkakahalaga ng $3 bilyon ngunit nagbibigay-daan para sa self-sustaining na tugon at positibong balanse ng kuryente.
Noong 2003, muling sumali ang US sa consortium, at inihayag ng China ang pagnanais nitong lumahok. Bilang resulta, noong kalagitnaan ng 2005, ang mga kasosyo ay sumang-ayon na magtayo ng ITER sa Cadarache sa timog France. Ang EU at France ay nag-ambag ng kalahati ng €12.8 bilyon, habang ang Japan, China, South Korea, US at Russia ay nag-ambag ng 10% bawat isa. Nagbigay ang Japan ng mga high-tech na bahagi, nagho-host ng €1 bilyon na pasilidad ng IFMIF para sa pagsubok ng mga materyales, at may karapatang bumuo ng susunod na test reactor. Kasama sa kabuuang halaga ng ITER ang kalahati ng halaga ng isang 10 taonkonstruksiyon at kalahati - para sa 20 taon ng operasyon. Ang India ay naging ikapitong miyembro ng ITER sa pagtatapos ng 2005
Dapat magsimula ang mga eksperimento sa 2018 gamit ang hydrogen para maiwasan ang magnet activation. Hindi inaasahan ang paggamit ng plasma ng D-T bago ang 2026
Layunin ng ITER na makabuo ng 500 MW (hindi bababa sa 400 s) gamit ang mas mababa sa 50 MW ng input power nang hindi gumagawa ng kuryente.
Ang 2-gigawatt demo power plant Demo ay gagawa ng malakihang power generation sa patuloy na batayan. Ang disenyo ng konsepto para sa Demo ay makukumpleto sa 2017, kung saan magsisimula ang konstruksyon sa 2024. Magaganap ang paglulunsad sa 2033.
JET
Noong 1978, sinimulan ng EU (Euratom, Sweden at Switzerland) ang isang joint European JET project sa UK. Ang JET ang pinakamalaking operating tokamak sa mundo ngayon. Ang isang katulad na JT-60 reactor ay gumagana sa National Fusion Fusion Institute ng Japan, ngunit ang JET lamang ang maaaring gumamit ng deuterium-tritium fuel.
Ang reactor ay inilunsad noong 1983, at naging unang eksperimento, na nagresulta sa kontroladong thermonuclear fusion na may lakas na hanggang 16 MW para sa isang segundo at 5 MW ng stable power sa deuterium-tritium plasma noong Nobyembre 1991. Maraming mga eksperimento ang isinagawa upang pag-aralan ang iba't ibang mga scheme ng pag-init at iba pang mga diskarte.
Ang mga karagdagang pagpapahusay sa JET ay upang mapataas ang kapangyarihan nito. Ang MAST compact reactor ay binuo kasama ng JET at bahagi ng ITER project.
K-STAR
Ang K-STAR ay isang Korean superconducting tokamak mula sa National Fusion Research Institute (NFRI) sa Daejeon, na gumawa ng una nitong plasma noong kalagitnaan ng 2008. Ito ay isang pilot project ng ITER, na resulta ng internasyonal na kooperasyon. Ang 1.8 m radius tokamak ay ang unang reactor na gumamit ng superconducting Nb3Sn magnets, ang parehong mga nakaplanong gamitin sa ITER. Sa unang yugto, nakumpleto noong 2012, kailangang patunayan ng K-STAR ang posibilidad na mabuhay ng mga pangunahing teknolohiya at makamit ang mga pulso ng plasma na may tagal na hanggang 20 s. Sa ikalawang yugto (2013–2017), ito ay ina-upgrade upang pag-aralan ang mahahabang pulso hanggang sa 300 s sa H mode at lumipat sa high-performance na AT mode. Ang layunin ng ikatlong yugto (2018-2023) ay makamit ang mataas na pagganap at kahusayan sa tuloy-tuloy na pulse mode. Sa ika-4 na yugto (2023-2025), susubukan ang mga teknolohiya ng DEMO. Ang device ay hindi tritium capable at hindi gumagamit ng D-T fuel.
K-DEMO
Binuo sa pakikipagtulungan sa Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ng US Department of Energy at NFRI ng South Korea, ang K-DEMO ay nakatakdang maging susunod na hakbang sa commercial reactor development pagkatapos ng ITER, at magiging unang power plant may kakayahang makabuo ng kapangyarihan sa electrical network, katulad ng 1 milyong kW sa loob ng ilang linggo. Ang diameter nito ay magiging 6.65 m, at magkakaroon ito ng reproduction zone module na gagawin bilang bahagi ng DEMO project. Ministri ng Edukasyon, Agham at Teknolohiya ng Koreaplanong mamuhunan ng humigit-kumulang 1 trilyon won ($941 milyon) dito.
EAST
Ang Chinese Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) sa Chinese Institute of Physics sa Hefei ay lumikha ng hydrogen plasma sa 50 milyong °C at hinawakan ito ng 102 segundo.
TFTR
Sa American laboratory PPPL, ang eksperimental na thermonuclear reactor na TFTR ay gumana mula 1982 hanggang 1997. Noong Disyembre 1993, ang TFTR ang naging unang magnetic tokamak na nagsagawa ng malawak na mga eksperimento sa deuterium-tritium plasma. Nang sumunod na taon, ang reaktor ay gumawa ng isang record na 10.7 MW ng nakokontrol na kapangyarihan noon, at noong 1995, naabot ang ionized gas temperature record na 510 milyong °C. Gayunpaman, hindi nakamit ng pasilidad ang layunin ng break-even fusion energy, ngunit matagumpay na nakamit ang mga layunin sa disenyo ng hardware, na gumawa ng malaking kontribusyon sa pagbuo ng ITER.
LHD
Ang LHD sa National Fusion Fusion Institute ng Japan sa Toki, Gifu Prefecture ay ang pinakamalaking stellarator sa mundo. Ang fusion reactor ay inilunsad noong 1998 at nagpakita ng mga katangian ng plasma confinement na maihahambing sa iba pang malalaking pasilidad. Naabot ang temperatura ng ion na 13.5 keV (mga 160 milyong °C) at isang enerhiya na 1.44 MJ.
Wendelstein 7-X
Pagkatapos ng isang taon ng pagsubok na nagsimula sa katapusan ng 2015, ang temperatura ng helium sa madaling sabi ay umabot sa 1 milyong °C. Noong 2016, isang fusion reactor na may hydrogenAng plasma, gamit ang 2 MW ng kapangyarihan, ay umabot sa temperatura na 80 milyong ° C sa loob ng isang-kapat ng isang segundo. Ang W7-X ay ang pinakamalaking stellarator sa mundo at pinaplanong patuloy na gumana sa loob ng 30 minuto. Ang halaga ng reactor ay umabot sa 1 bilyon €.
NIF
Ang National Ignition Facility (NIF) sa Livermore National Laboratory (LLNL) ay natapos noong Marso 2009. Gamit ang 192 laser beam nito, ang NIF ay nakakapag-concentrate ng 60 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa anumang nakaraang laser system.
Cold fusion
Noong Marso 1989, dalawang mananaliksik, sina American Stanley Pons at British Martin Fleischman, ang nag-anunsyo na naglunsad sila ng isang simpleng desktop cold fusion reactor na tumatakbo sa temperatura ng silid. Ang proseso ay binubuo sa electrolysis ng mabigat na tubig gamit ang palladium electrodes, kung saan ang deuterium nuclei ay puro sa isang mataas na density. Sinasabi ng mga mananaliksik na ang init ay ginawa na maaari lamang ipaliwanag sa mga tuntunin ng mga prosesong nuklear, at mayroong mga fusion ng by-product kabilang ang helium, tritium at neutrons. Gayunpaman, nabigo ang ibang mga eksperimento na ulitin ang karanasang ito. Karamihan sa mga siyentipikong komunidad ay hindi naniniwala na ang mga cold fusion reactor ay totoo.
Mga reaksyong nuklear na mababa ang enerhiya
Pinasimulan ng mga pag-aangkin ng "cold fusion", ang pananaliksik ay nagpatuloy sa larangan ng low-energy nuclear reactions, na may ilang empirical na suporta, ngunithindi isang pangkalahatang tinatanggap na siyentipikong paliwanag. Tila, ang mahinang pakikipag-ugnayang nuklear ay ginagamit upang lumikha at kumuha ng mga neutron (sa halip na isang malakas na puwersa, tulad ng sa nuclear fission o fusion). Kasama sa mga eksperimento ang permeation ng hydrogen o deuterium sa pamamagitan ng catalytic bed at reaksyon sa isang metal. Ang mga mananaliksik ay nag-uulat ng isang naobserbahang pagpapalabas ng enerhiya. Ang pangunahing praktikal na halimbawa ay ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen na may nickel powder sa pagpapalabas ng init, na ang dami nito ay mas malaki kaysa sa anumang kemikal na reaksyon na maaaring ibigay.
