Dnes se mnoho zemí účastní termonukleárního výzkumu. Lídry jsou Evropská unie, USA, Rusko a Japonsko, zatímco programy Číny, Brazílie, Kanady a Koreje rychle rostou. Zpočátku byly fúzní reaktory ve Spojených státech a SSSR spojeny s vývojem jaderných zbraní a zůstaly utajeny až do konference Atoms for Peace, která se konala v Ženevě v roce 1958. Po vzniku sovětského tokamaku se výzkum jaderné fúze v 70. letech stal „velkou vědou“. Ale náklady a složitost zařízení vzrostly do bodu, kdy mezinárodní spolupráce byla jedinou cestou vpřed.
Fúzní reaktory ve světě
Od 70. let 20. století bylo komerční využití energie z jaderné syntézy neustále posouváno o 40 let zpět. V posledních letech se však stalo mnoho, co by toto období mohlo zkrátit.
Bylo postaveno několik tokamaků, včetně evropského JET, britského MAST a experimentálního fúzního reaktoru TFTR v Princetonu v USA. Mezinárodní projekt ITER je v současné době ve výstavbě ve francouzském Cadarache. Stane se největšímtokamak, když začne fungovat v roce 2020. V roce 2030 bude v Číně postaven CFETR, který překoná ITER. Mezitím ČLR provádí výzkum experimentálního supravodivého tokamaku EAST.
Fúzní reaktory jiného typu – stellátory – jsou mezi výzkumníky také oblíbené. Jeden z největších, LHD, začal pracovat v japonském National Fusion Institute v roce 1998. Používá se k nalezení nejlepší konfigurace magnetické plazmy. Německý institut Maxe Plancka prováděl v letech 1988 až 2002 výzkum reaktoru Wendelstein 7-AS v Garchingu a v současnosti také Wendelstein 7-X, který se staví více než 19 let. Další stelarátor TJII je v provozu ve španělském Madridu. V USA, Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), kde byl v roce 1951 postaven první fúzní reaktor tohoto typu, zastavila v roce 2008 výstavbu NCSX kvůli překročení nákladů a nedostatku financí.
Kromě toho bylo dosaženo významného pokroku ve výzkumu inerciální termonukleární fúze. Výstavba národního zapalovacího zařízení (NIF) v Livermore National Laboratory (LLNL) v hodnotě 7 miliard USD, financovaného Národní správou jaderné bezpečnosti, byla dokončena v březnu 2009. Francouzský laser Mégajoule (LMJ) zahájil provoz v říjnu 2014. Fúzní reaktory využívají asi 2 miliony joulů světelné energie dodané lasery za několik miliardtin sekundy na cíl o velikosti několika milimetrů k zahájení reakce jaderné fúze. Hlavním úkolem NIF a LMJjsou studie na podporu národních vojenských jaderných programů.
ITER
V roce 1985 Sovětský svaz navrhl postavit tokamak nové generace společně s Evropou, Japonskem a USA. Práce probíhaly pod záštitou MAAE. V letech 1988 až 1990 byly vytvořeny první návrhy Mezinárodního termonukleárního experimentálního reaktoru ITER, což v latině znamená také „cesta“nebo „cesta“, aby dokázaly, že fúze může produkovat více energie, než dokáže absorbovat. Kanada a Kazachstán se také účastnily prostřednictvím Euratomu a Ruska.
Po 6 letech schválila rada ITER první integrovaný projekt reaktoru založený na zavedené fyzice a technologii v hodnotě 6 miliard dolarů. Poté USA z konsorcia vystoupily, což je donutilo snížit náklady na polovinu a změnit projekt. Výsledkem byl ITER-FEAT, který stál 3 miliardy dolarů, ale umožňoval soběstačnou odezvu a pozitivní rovnováhu sil.
V roce 2003 se do konsorcia znovu připojily USA a Čína oznámila své přání zúčastnit se. V důsledku toho se partneři v polovině roku 2005 dohodli na výstavbě ITER v Cadarache v jižní Francii. EU a Francie přispěly polovinou z 12,8 miliardy EUR, zatímco Japonsko, Čína, Jižní Korea, USA a Rusko přispěly každý po 10 %. Japonsko poskytlo high-tech komponenty, hostilo zařízení IFMIF v hodnotě 1 miliardy EUR pro testování materiálů a mělo právo postavit další testovací reaktor. Celkové náklady na ITER zahrnují polovinu nákladů na 10 letstavba a půl - za 20 let provozu. Indie se na konci roku 2005 stala sedmým členem ITER
Experimenty by měly začít v roce 2018 s použitím vodíku, aby se zabránilo aktivaci magnetu. Využití plazmy D-T se neočekává před rokem 2026
Cílem ITER je generovat 500 MW (alespoň po dobu 400 s) s použitím méně než 50 MW příkonu bez výroby elektřiny.
Demonstrační 2gigawattová elektrárna Demo bude průběžně vyrábět energii ve velkém měřítku. Návrh konceptu Demo bude dokončen do roku 2017 a stavba začne v roce 2024. Uvedení na trh proběhne v roce 2033.
JET
V roce 1978 zahájila EU (Euratom, Švédsko a Švýcarsko) společný evropský projekt JET ve Spojeném království. JET je dnes největší provozní tokamak na světě. Podobný reaktor JT-60 funguje v japonském National Fusion Fusion Institute, ale pouze JET může používat palivo deuterium-tritium.
Reaktor byl spuštěn v roce 1983 a stal se prvním experimentem, jehož výsledkem byla v listopadu 1991 řízená termojaderná fúze s výkonem až 16 MW za jednu sekundu a 5 MW stabilního výkonu na deuterium-tritiové plazmě. Bylo provedeno mnoho experimentů za účelem studia různých topných schémat a dalších technik.
Další vylepšení JETu mají zvýšit jeho výkon. Kompaktní reaktor MAST je vyvíjen společně s JET a je součástí projektu ITER.
K-STAR
K-STAR je korejský supravodivý tokamak z National Fusion Research Institute (NFRI) v Daejeonu, který vyrobil své první plazma v polovině roku 2008. Jedná se o pilotní projekt ITER, který je výsledkem mezinárodní spolupráce. Tokamak o poloměru 1,8 m je prvním reaktorem, který používá supravodivé magnety Nb3Sn, stejné, jaké se plánují použít v ITER. Během první etapy, dokončené do roku 2012, musel K-STAR prokázat životaschopnost základních technologií a dosáhnout plazmových pulzů s délkou trvání až 20 s. Ve druhé etapě (2013–2017) je upgradován na studium dlouhých pulsů až 300 s v režimu H a přechod do vysoce výkonného režimu AT. Cílem třetí fáze (2018-2023) je dosažení vysokého výkonu a účinnosti v kontinuálním pulzním režimu. Ve 4. etapě (2023-2025) budou testovány DEMO technologie. Zařízení nepodporuje tritium a nepoužívá palivo D-T.
K-DEMO
Vyvinuto ve spolupráci s laboratoří fyziky plazmatu v Princetonu (PPPL) amerického ministerstva energetiky a jihokorejským NFRI, K-DEMO má být dalším krokem ve vývoji komerčního reaktoru po ITER a bude první elektrárnou schopné vyrobit energii v elektrické síti, konkrétně 1 milion kW během několika týdnů. Jeho průměr bude 6,65 m a bude v něm vznikat modul reprodukční zóny v rámci projektu DEMO. Korejské ministerstvo školství, vědy a technologieplánuje do něj investovat asi 1 bilion wonů (941 milionů dolarů).
VÝCHOD
Čínský experimentální pokročilý supravodivý tokamak (EAST) v Čínském fyzikálním institutu v Che-fej vytvořil vodíkové plazma o teplotě 50 milionů °C a udrželo ho po dobu 102 sekund.
TFTR
V americké laboratoři PPPL fungoval v letech 1982 až 1997 experimentální termonukleární reaktor TFTR. V prosinci 1993 se TFTR stal prvním magnetickým tokamakem, který provedl rozsáhlé experimenty s plazmatem deuteria a tritia. Následující rok reaktor produkoval tehdy rekordních 10,7 MW regulovatelného výkonu a v roce 1995 byl dosažen teplotní rekord ionizovaného plynu 510 milionů °C. Zařízení však nedosáhlo cíle, kterým je zlomová energie z jaderné syntézy, ale úspěšně splnilo cíle návrhu hardwaru, což významně přispělo k rozvoji ITER.
LHD
LHD v japonském National Fusion Fusion Institute v Toki v prefektuře Gifu byl největším stelarátorem na světě. Fúzní reaktor byl spuštěn v roce 1998 a prokázal vlastnosti plazmového zadržení srovnatelné s jinými velkými zařízeními. Bylo dosaženo teploty iontů 13,5 keV (asi 160 milionů °C) a energie 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Po roce testování, které začalo na konci roku 2015, teplota helia nakrátko dosáhla 1 milionu °C. V roce 2016 fúzní reaktor s vodíkemplazma o výkonu 2 MW dosáhla během čtvrt sekundy teploty 80 milionů °C. W7-X je největší stelarátor na světě a je plánován na nepřetržitý provoz po dobu 30 minut. Náklady na reaktor činily 1 miliardu €.
NIF
National Ignition Facility (NIF) v Livermore National Laboratory (LLNL) byla dokončena v březnu 2009. Pomocí svých 192 laserových paprsků je NIF schopen soustředit 60krát více energie než jakýkoli předchozí laserový systém.
Studená fúze
V březnu 1989 dva výzkumníci, Američan Stanley Pons a Brit Martin Fleischman, oznámili, že spustili jednoduchý stolní reaktor studené fúze pracující při pokojové teplotě. Proces spočíval v elektrolýze těžké vody pomocí palladiových elektrod, na kterých byla koncentrována jádra deuteria ve vysoké hustotě. Vědci tvrdí, že se vytvářelo teplo, které bylo možné vysvětlit pouze z hlediska jaderných procesů, a existovaly vedlejší produkty fúze včetně hélia, tritia a neutronů. Jiní experimentátoři však nedokázali tuto zkušenost zopakovat. Většina vědecké komunity nevěří, že reaktory studené fúze jsou skutečné.
Nízkoenergetické jaderné reakce
Výzkum na základě tvrzení o „studené fúzi“pokračoval v oblasti nízkoenergetických jaderných reakcí s určitou empirickou podporou, alenení obecně přijímaným vědeckým vysvětlením. K vytvoření a zachycení neutronů se zřejmě používají slabé jaderné interakce (spíše než silná síla, jako při jaderném štěpení nebo fúzi). Experimenty zahrnují permeaci vodíku nebo deuteria přes katalytické lože a reakci s kovem. Výzkumníci uvádějí pozorované uvolňování energie. Hlavním praktickým příkladem je interakce vodíku s niklovým práškem za uvolňování tepla, jehož množství je větší, než může poskytnout jakákoli chemická reakce.
