Bugün, birçok ülke termonükleer araştırmalara katılıyor. Liderler Avrupa Birliği, ABD, Rusya ve Japonya iken, Çin, Brezilya, Kanada ve Kore'nin programları hızla büyüyor. Başlangıçta, Amerika Birleşik Devletleri ve SSCB'deki füzyon reaktörleri nükleer silahların geliştirilmesiyle ilişkilendirildi ve 1958'de Cenevre'de düzenlenen Barış için Atomlar konferansına kadar sınıflandırıldı. Sovyet tokamak'ın yaratılmasından sonra, 1970'lerde nükleer füzyon araştırması "büyük bir bilim" haline geldi. Ancak cihazların maliyeti ve karmaşıklığı, uluslararası işbirliğinin ileriye giden tek yol olduğu noktaya kadar arttı.
Dünyadaki füzyon reaktörleri
1970'lerden bu yana, füzyon enerjisinin ticari kullanımı sürekli olarak 40 yıl geriye itildi. Ancak son yıllarda bu süreyi kıs altabilecek çok şey oldu.
Avrupa JET, İngiliz MAST ve Princeton, ABD'deki deneysel füzyon reaktörü TFTR dahil olmak üzere birçok tokamak inşa edildi. Uluslararası ITER projesi şu anda Fransa'nın Cadarache kentinde yapım aşamasındadır. En büyüğü olacaktokamak 2020 yılında faaliyete geçtiğinde. 2030'da Çin'de ITER'i geçecek olan CFETR inşa edilecek. Bu arada, PRC, DOĞU deneysel süperiletken tokamak üzerinde araştırma yürütüyor.
Başka bir türdeki füzyon reaktörleri - stelatörler - araştırmacılar arasında da popülerdir. En büyüklerinden biri olan LHD, 1998'de Japonya'nın Ulusal Füzyon Enstitüsü'nde çalışmaya başladı. En iyi manyetik plazma hapsi konfigürasyonunu bulmak için kullanılır. Alman Max Planck Enstitüsü, 1988 ve 2002 yılları arasında Garching'deki Wendelstein 7-AS reaktörü ve şu anda 19 yıldan fazla bir süredir yapım aşamasında olan Wendelstein 7-X üzerinde araştırmalar yaptı. Başka bir TJII yıldızcısı, İspanya'nın Madrid kentinde faaliyette. ABD'de, bu tipteki ilk füzyon reaktörünün 1951'de inşa edildiği Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL), maliyet aşımları ve finansman eksikliği nedeniyle 2008'de NCSX'in yapımını durdurdu.
Ayrıca, atalet termonükleer füzyon araştırmalarında önemli ilerleme kaydedilmiştir. Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi tarafından finanse edilen Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) 7 milyar dolarlık Ulusal Ateşleme Tesisi'nin (NIF) inşaatı Mart 2009'da tamamlandı. Fransız Lazer Mégajoule (LMJ) Ekim 2014'te faaliyete başladı. Füzyon reaktörleri, bir nükleer füzyon reaksiyonunu başlatmak için lazerler tarafından saniyenin birkaç milyarda biri kadar bir sürede birkaç milimetre boyutundaki bir hedefe iletilen yaklaşık 2 milyon joule ışık enerjisi kullanır. NIF ve LMJ'nin ana göreviulusal askeri nükleer programları desteklemek için yapılan çalışmalardır.
ITER
1985'te Sovyetler Birliği, Avrupa, Japonya ve ABD ile birlikte yeni nesil tokamak'ı inşa etmeyi önerdi. Çalışma, IAEA'nın himayesinde gerçekleştirildi. 1988 ve 1990 yılları arasında, Latince'de "yol" veya "yolculuk" anlamına da gelen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör, ITER için ilk tasarımlar, füzyonun emebileceğinden daha fazla enerji üretebileceğini kanıtlamak için yaratıldı. Kanada ve Kazakistan da sırasıyla Euratom ve Rusya'nın arabuluculuğunda katıldı.
6 yıl sonra, ITER Kurulu, 6 milyar dolar değerinde, yerleşik fizik ve teknolojiye dayalı ilk entegre reaktör projesini onayladı. Ardından ABD konsorsiyumdan çekildi ve bu da onları maliyetleri yarıya indirmeye ve projeyi değiştirmeye zorladı. Sonuç, 3 milyar dolara mal olan ancak kendi kendini idame ettiren yanıt ve pozitif güç dengesi sağlayan ITER-FEAT oldu.
2003'te ABD konsorsiyuma yeniden katıldı ve Çin katılma arzusunu açıkladı. Sonuç olarak, 2005 yılının ortalarında ortaklar, Güney Fransa'daki Cadarache'de ITER inşa etmeye karar verdiler. AB ve Fransa, 12,8 milyar Euro'nun yarısına katkıda bulunurken, Japonya, Çin, Güney Kore, ABD ve Rusya'nın her biri %10 oranında katkıda bulundu. Japonya, yüksek teknoloji bileşenleri sağladı, malzeme testi için 1 milyar Euro'luk IFMIF tesisine ev sahipliği yaptı ve bir sonraki test reaktörünü inşa etme hakkına sahipti. ITER'nin toplam maliyeti, 10 yıllık bir maliyetin yarısını içerir.inşaat ve yarı - 20 yıllık çalışma için. Hindistan 2005 sonunda ITER'in yedinci üyesi oldu
Deneyler, mıknatıs aktivasyonunu önlemek için 2018'de başlamalıdır. 2026'dan önce D-T plazma kullanımı beklenmiyor
ITER'in hedefi, elektrik üretmeden 50 MW'tan daha az giriş gücü kullanarak 500 MW (en az 400 s için) üretmektir.
2 gigawatt'lık demo elektrik santrali Demosu, sürekli olarak büyük ölçekli elektrik üretimi yapacak. Demo için konsept tasarımı 2017 yılına kadar tamamlanacak ve inşaat 2024'te başlayacak. Lansman 2033'te gerçekleşecek.
JET
78'de AB (Euratom, İsveç ve İsviçre) Birleşik Krallık'ta ortak bir Avrupa JET projesi başlattı. JET, bugün dünyanın en büyük faaliyet gösteren tokamak'ıdır. Benzer bir JT-60 reaktörü Japonya'nın Ulusal Füzyon Füzyon Enstitüsü'nde çalışıyor, ancak yalnızca JET döteryum-trityum yakıtı kullanabilir.
Reaktör 1983'te başlatıldı ve Kasım 1991'de döteryum-trityum plazmasında bir saniyede 16 MW'a kadar güç ve 5 MW kararlı güce sahip kontrollü termonükleer füzyonla sonuçlanan ilk deney oldu. Çeşitli ısıtma şemalarını ve diğer teknikleri incelemek için birçok deney yapılmıştır.
JET'teki diğer iyileştirmeler, gücünü artırmaktır. MAST kompakt reaktör, JET ile birlikte geliştirilmektedir ve ITER projesinin bir parçasıdır.
K-STAR
K-STAR, 2008 yılının ortalarında ilk plazmasını üreten Daejeon'daki Ulusal Füzyon Araştırma Enstitüsü'nden (NFRI) bir Kore süper iletken tokamakıdır. Bu, uluslararası işbirliğinin bir sonucu olan ITER'in bir pilot projesidir. 1.8 m yarıçaplı tokamak, ITER'de kullanılması planlanan süper iletken Nb3Sn mıknatısları kullanan ilk reaktördür. 2012 yılında tamamlanan ilk aşamada, K-STAR, temel teknolojilerin uygulanabilirliğini kanıtlamak ve 20 s'ye kadar bir süre ile plazma darbeleri elde etmek zorunda kaldı. İkinci aşamada (2013–2017), H modunda 300 s'ye kadar uzun darbeleri incelemek ve yüksek performanslı AT moduna geçiş yapmak için yükseltiliyor. Üçüncü aşamanın (2018-2023) hedefi, sürekli darbe modunda yüksek performans ve verimlilik elde etmektir. 4. aşamada (2023-2025) DEMO teknolojileri test edilecektir. Cihaz trityum özellikli değildir ve D-T yakıtı kullanmaz.
K-DEMO
ABD Enerji Bakanlığı'nın Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) ve Güney Kore'nin NFRI'si ile işbirliği içinde geliştirilen K-DEMO, ticari reaktör geliştirmede ITER'den sonra bir sonraki adım olacak ve ilk enerji santrali olacak. birkaç hafta içinde elektrik şebekesinde, yani 1 milyon kW güç üretebilecek kapasitede. Çapı 6.65 m olacak ve DEMO projesi kapsamında oluşturulmakta olan bir reprodüksiyon bölgesi modülüne sahip olacak. Kore Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığıbuna yaklaşık 1 trilyon won (941 milyon $) yatırım yapmayı planlıyor.
DOĞU
Hefei'deki Çin Fizik Enstitüsü'ndeki Çin Deneysel Gelişmiş Süperiletken Tokamak (EAST), 50 milyon °C'de hidrojen plazması yarattı ve onu 102 saniye tuttu.
TFTR
Amerikan laboratuvarı PPPL'de, deneysel termonükleer reaktör TFTR 1982'den 1997'ye kadar çalıştı. Aralık 1993'te TFTR, döteryum-trityum plazma ile kapsamlı deneyler yapan ilk manyetik tokamak oldu. Ertesi yıl, reaktör 10.7 MW'lık bir kontrol edilebilir güç rekoru kırdı ve 1995'te 510 milyon °C'lik bir iyonize gaz sıcaklığı rekoruna ulaşıldı. Ancak tesis, başa baş füzyon enerjisi hedefine ulaşamadı, ancak donanım tasarımı hedeflerini başarıyla karşılayarak ITER'nin geliştirilmesine önemli katkı sağladı.
LHD
Gifu Eyaleti, Toki'deki Japonya Ulusal Füzyon Füzyon Enstitüsü'ndeki LHD, dünyanın en büyük yıldız yıldızıydı. Füzyon reaktörü 1998'de piyasaya sürüldü ve diğer büyük tesislerle karşılaştırılabilir plazma hapsi nitelikleri sergiledi. 13,5 keV (yaklaşık 160 milyon °C) iyon sıcaklığına ve 1,44 MJ enerjiye ulaşıldı.
Wendelstein 7-X
2015'in sonunda başlayan bir yıllık testten sonra, helyum sıcaklığı kısa bir süreliğine 1 milyon °C'ye ulaştı. 2016 yılında hidrojenli bir füzyon reaktörü2 MW güç kullanan plazma, saniyenin çeyreği içinde 80 milyon °C sıcaklığa ulaştı. W7-X, dünyanın en büyük yıldız yıldızıdır ve 30 dakika boyunca sürekli çalışması planlanmaktadır. Reaktörün maliyeti 1 milyar € olarak gerçekleşti.
NIF
Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) Mart 2009'da tamamlandı. 192 lazer ışınını kullanan NIF, önceki lazer sistemlerinden 60 kat daha fazla enerjiyi konsantre edebilmektedir.
Soğuk füzyon
Mart 1989'da, iki araştırmacı, Amerikalı Stanley Pons ve İngiliz Martin Fleischman, oda sıcaklığında çalışan basit bir masaüstü soğuk füzyon reaktörünü piyasaya sürdüklerini duyurdular. İşlem, döteryum çekirdeklerinin yüksek yoğunlukta konsantre edildiği paladyum elektrotları kullanılarak ağır suyun elektrolizinden oluşuyordu. Araştırmacılar, yalnızca nükleer süreçlerle açıklanabilecek ısının üretildiğini ve helyum, trityum ve nötronlar gibi füzyon yan ürünleri olduğunu iddia ediyor. Ancak, diğer deneyciler bu deneyimi tekrarlayamadı. Bilim camiasının çoğu, soğuk füzyon reaktörlerinin gerçek olduğuna inanmıyor.
Düşük enerjili nükleer reaksiyonlar
"Soğuk füzyon" iddiasıyla başlatılan araştırmalar, düşük enerjili nükleer reaksiyonlar alanında bazı ampirik desteklerle devam etti, ancakgenel kabul görmüş bilimsel bir açıklama değildir. Görünüşe göre, nötronları oluşturmak ve yakalamak için (nükleer fisyon veya füzyonda olduğu gibi güçlü bir kuvvet yerine) zayıf nükleer etkileşimler kullanılır. Deneyler, hidrojen veya döteryumun katalitik bir yataktan geçmesini ve bir metalle reaksiyonu içerir. Araştırmacılar, gözlemlenen bir enerji salınımı rapor ediyor. Ana pratik örnek, miktarı herhangi bir kimyasal reaksiyonun verebileceğinden daha fazla olan ısı salınımı ile hidrojenin nikel tozu ile etkileşimidir.
