V súčasnosti sa na termonukleárnom výskume zúčastňuje mnoho krajín. Lídrami sú Európska únia, USA, Rusko a Japonsko, zatiaľ čo programy Číny, Brazílie, Kanady a Kórey rýchlo rastú. Spočiatku boli fúzne reaktory v Spojených štátoch a ZSSR spojené s vývojom jadrových zbraní a zostali utajené až do konferencie Atoms for Peace, ktorá sa konala v Ženeve v roku 1958. Po vytvorení sovietskeho tokamaku sa výskum jadrovej fúzie v 70. rokoch stal „veľkou vedou“. Náklady a zložitosť zariadení sa však zvýšili natoľko, že medzinárodná spolupráca bola jedinou cestou vpred.
Fúzne reaktory vo svete
Od 70. rokov 20. storočia sa komerčné využitie energie jadrovej syntézy neustále posúva o 40 rokov dozadu. Za posledné roky sa však udialo veľa, čo by toto obdobie mohlo skrátiť.
Bolo postavených niekoľko tokamakov, vrátane európskeho JET, britského MAST a experimentálneho fúzneho reaktora TFTR v Princetone, USA. Medzinárodný projekt ITER je momentálne vo výstavbe v Cadarache vo Francúzsku. Stane sa najväčšímtokamak, keď začne fungovať v roku 2020. V roku 2030 sa v Číne postaví CFETR, ktorý prekoná ITER. Medzitým ČĽR vykonáva výskum experimentálneho supravodivého tokamaku EAST.
Fúzne reaktory iného typu - stellátory - sú tiež obľúbené u výskumníkov. Jeden z najväčších, LHD, začal pracovať v japonskom Národnom inštitúte jadrovej syntézy v roku 1998. Používa sa na nájdenie najlepšej konfigurácie zadržiavania magnetickej plazmy. Nemecký inštitút Maxa Plancka uskutočnil v rokoch 1988 až 2002 výskum na reaktore Wendelstein 7-AS v Garchingu a v súčasnosti na Wendelstein 7-X, ktorý je vo výstavbe viac ako 19 rokov. Ďalší stelarátor TJII je v prevádzke v Madride v Španielsku. V USA, Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), kde bol v roku 1951 postavený prvý fúzny reaktor tohto typu, zastavilo výstavbu NCSX v roku 2008 z dôvodu prekročenia nákladov a nedostatku financií.
Okrem toho sa dosiahol významný pokrok vo výskume inerciálnej termonukleárnej fúzie. Výstavba Národného zapaľovacieho zariadenia (NIF) v Livermore National Laboratory (LLNL), financovaného Národným úradom pre jadrovú bezpečnosť, bola dokončená v marci 2009. Francúzsky laser Mégajoule (LMJ) začal fungovať v októbri 2014. Fúzne reaktory využívajú asi 2 milióny joulov svetelnej energie dodanej lasermi za niekoľko miliardtín sekundy na cieľ veľký niekoľko milimetrov na spustenie jadrovej fúznej reakcie. Hlavnou úlohou NIF a LMJsú štúdie na podporu národných vojenských jadrových programov.
ITER
V roku 1985 Sovietsky zväz navrhol postaviť ďalšiu generáciu tokamaku spolu s Európou, Japonskom a USA. Práca bola vykonaná pod záštitou MAAE. V rokoch 1988 až 1990 vznikli prvé návrhy medzinárodného termonukleárneho experimentálneho reaktora ITER, čo v latinčine znamená aj „cesta“alebo „cesta“, aby dokázali, že fúzia dokáže vyprodukovať viac energie, než dokáže absorbovať. Kanada a Kazachstan sa tiež zúčastnili prostredníctvom sprostredkovania Euratomu a Ruska.
Po 6 rokoch rada ITER schválila prvý integrovaný projekt reaktora založený na zavedenej fyzike a technológii v hodnote 6 miliárd USD. Potom USA z konzorcia vystúpili, čo ich prinútilo znížiť náklady na polovicu a zmeniť projekt. Výsledkom bol ITER-FEAT, ktorý stál 3 miliardy dolárov, ale umožňoval samostatnú odozvu a pozitívnu rovnováhu energie.
V roku 2003 sa ku konzorciu opäť pripojili USA a Čína oznámila svoju túžbu zúčastniť sa. V dôsledku toho sa partneri v polovici roku 2005 dohodli na vybudovaní ITER v Cadarache v južnom Francúzsku. EÚ a Francúzsko prispeli polovicou z 12,8 miliardy EUR, zatiaľ čo Japonsko, Čína, Južná Kórea, USA a Rusko prispeli po 10 %. Japonsko poskytlo špičkové komponenty, hostilo zariadenie IFMIF v hodnote 1 miliardy EUR na testovanie materiálov a malo právo postaviť ďalší testovací reaktor. Celkové náklady na ITER zahŕňajú polovicu nákladov na 10-ročný projektkonštrukcia a polovica - za 20 rokov prevádzky. India sa stala siedmym členom ITER koncom roka 2005
Experimenty by sa mali začať v roku 2018 s použitím vodíka, aby sa zabránilo aktivácii magnetu. Použitie plazmy D-T sa neočakáva pred rokom 2026
Cieľom ITERu je generovať 500 MW (aspoň 400 s) s použitím menej ako 50 MW vstupného výkonu bez výroby elektriny.
2-gigawattová ukážková elektráreň Demo bude priebežne vyrábať elektrickú energiu vo veľkom meradle. Návrh konceptu Demo bude dokončený do roku 2017, pričom výstavba sa začne v roku 2024. Spustenie sa uskutoční v roku 2033.
JET
V roku 1978 začala EÚ (Euratom, Švédsko a Švajčiarsko) spoločný európsky projekt JET v Spojenom kráľovstve. JET je dnes najväčší fungujúci tokamak na svete. Podobný reaktor JT-60 funguje v japonskom Národnom inštitúte jadrovej syntézy, ale iba JET môže používať deutérium-tríciové palivo.
Reaktor bol spustený v roku 1983 a stal sa prvým experimentom, ktorého výsledkom bola riadená termonukleárna fúzia s výkonom až 16 MW za jednu sekundu a 5 MW stabilného výkonu na deutériovo-tríciovej plazme v novembri 1991. Bolo vykonaných mnoho experimentov s cieľom študovať rôzne vykurovacie schémy a iné techniky.
Ďalšie vylepšenia JETu majú zvýšiť jeho výkon. Kompaktný reaktor MAST sa vyvíja spolu s JET a je súčasťou projektu ITER.
K-STAR
K-STAR je kórejský supravodivý tokamak z Národného inštitútu pre výskum jadrovej syntézy (NFRI) v Daejeone, ktorý vyrobil svoju prvú plazmu v polovici roku 2008. Ide o pilotný projekt ITER, ktorý je výsledkom medzinárodnej spolupráce. Tokamak s polomerom 1,8 m je prvým reaktorom, ktorý využíva supravodivé magnety Nb3Sn, tie isté, ktoré sa plánujú použiť v ITER. Počas prvej etapy ukončenej do roku 2012 musel K-STAR preukázať životaschopnosť základných technológií a dosiahnuť plazmové impulzy s trvaním do 20 s. V druhej etape (2013–2017) sa modernizuje na štúdium dlhých impulzov do 300 s v režime H a prechod do vysokovýkonného režimu AT. Cieľom tretej fázy (2018-2023) je dosiahnuť vysoký výkon a efektivitu v kontinuálnom pulznom režime. V 4. etape (2023-2025) budú testované DEMO technológie. Zariadenie nepodporuje trícium a nepoužíva palivo D-T.
K-DEMO
K-DEMO, vyvinutý v spolupráci s laboratóriom fyziky plazmy v Princetone (PPPL) a juhokórejským NFRI, K-DEMO bude po ITERe ďalším krokom vo vývoji komerčného reaktora a bude prvou elektrárňou schopný vyrobiť energiu v elektrickej sieti, konkrétne 1 milión kW v priebehu niekoľkých týždňov. Jeho priemer bude 6,65 m a v rámci projektu DEMO bude vytvorený modul reprodukčnej zóny. Kórejské ministerstvo školstva, vedy a technológieplánuje do nej investovať približne 1 bilión wonov (941 miliónov dolárov).
VÝCHOD
Čínsky experimentálny pokročilý supravodivý tokamak (EAST) na Čínskom fyzikálnom inštitúte v Hefei vytvoril vodíkovú plazmu s teplotou 50 miliónov °C a udržal ju 102 sekúnd.
TFTR
V americkom laboratóriu PPPL fungoval v rokoch 1982 až 1997 experimentálny termonukleárny reaktor TFTR. V decembri 1993 sa TFTR stal prvým magnetickým tokamakom, ktorý uskutočnil rozsiahle experimenty s deutériovo-tríciovou plazmou. Nasledujúci rok reaktor vyprodukoval vtedy rekordných 10,7 MW regulovateľného výkonu a v roku 1995 bol dosiahnutý teplotný rekord ionizovaného plynu 510 miliónov °C. Zariadenie však nedosiahlo cieľ energie jadrovej syntézy, ktorý by dosiahol rovnosť, ale úspešne splnilo ciele hardvérového dizajnu, čím významne prispelo k vývoju ITER.
LHD
LHD v japonskom Národnom inštitúte jadrovej syntézy v Toki v prefektúre Gifu bol najväčším stelarátorom na svete. Fúzny reaktor bol spustený v roku 1998 a preukázal vlastnosti zadržiavania plazmy porovnateľné s inými veľkými zariadeniami. Bola dosiahnutá teplota iónov 13,5 keV (asi 160 miliónov °C) a energia 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Po roku testovania, ktoré sa začalo koncom roka 2015, teplota hélia nakrátko dosiahla 1 milión °C. V roku 2016 fúzny reaktor s vodíkomplazma s výkonom 2 MW dosiahla za štvrť sekundy teplotu 80 miliónov °C. W7-X je najväčší stelarátor na svete a plánuje sa nepretržitá prevádzka po dobu 30 minút. Náklady na reaktor dosiahli 1 miliardu €.
NIF
National Ignition Facility (NIF) v Livermore National Laboratory (LLNL) bolo dokončené v marci 2009. Pomocou svojich 192 laserových lúčov je NIF schopný sústrediť 60-krát viac energie ako ktorýkoľvek predchádzajúci laserový systém.
Studená fúzia
V marci 1989 dvaja výskumníci, Američan Stanley Pons a Brit Martin Fleischman, oznámili, že spustili jednoduchý stolný reaktor studenej fúzie pracujúci pri izbovej teplote. Proces spočíval v elektrolýze ťažkej vody pomocou paládiových elektród, na ktorých sa vo vysokej hustote koncentrovali jadrá deutéria. Vedci tvrdia, že sa produkovalo teplo, ktoré bolo možné vysvetliť iba z hľadiska jadrových procesov, a existovali vedľajšie produkty fúzie vrátane hélia, trícia a neutrónov. Iným experimentátorom sa však túto skúsenosť nepodarilo zopakovať. Väčšina vedeckej komunity neverí, že reaktory studenej fúzie sú skutočné.
Nízkoenergetické jadrové reakcie
Výskum na základe tvrdení o „studenej fúzii“pokračoval v oblasti nízkoenergetických jadrových reakcií s určitou empirickou podporou, alenie je všeobecne akceptovaným vedeckým vysvetlením. Zdá sa, že na vytváranie a zachytávanie neutrónov sa používajú slabé jadrové interakcie (skôr ako silná sila, ako pri jadrovom štiepení alebo fúzii). Experimenty zahŕňajú permeáciu vodíka alebo deutéria cez katalytické lôžko a reakciu s kovom. Vedci uvádzajú pozorované uvoľňovanie energie. Hlavným praktickým príkladom je interakcia vodíka s niklovým práškom za uvoľnenia tepla, ktorého množstvo je väčšie, než môže poskytnúť akákoľvek chemická reakcia.
