Hari ini, banyak negara mengambil bahagian dalam penyelidikan termonuklear. Pemimpinnya ialah Kesatuan Eropah, Amerika Syarikat, Rusia dan Jepun, manakala program China, Brazil, Kanada dan Korea berkembang pesat. Pada mulanya, reaktor gabungan di Amerika Syarikat dan USSR dikaitkan dengan pembangunan senjata nuklear dan kekal diklasifikasikan sehingga persidangan Atom untuk Keamanan yang diadakan di Geneva pada tahun 1958. Selepas penciptaan tokamak Soviet, penyelidikan gabungan nuklear pada tahun 1970-an menjadi "sains besar". Tetapi kos dan kerumitan peranti meningkat sehingga ke tahap kerjasama antarabangsa adalah satu-satunya jalan ke hadapan.
Reaktor gabungan di dunia
Sejak 1970-an, penggunaan komersil tenaga gabungan telah ditolak secara konsisten selama 40 tahun. Walau bagaimanapun, banyak yang berlaku dalam beberapa tahun kebelakangan ini yang boleh memendekkan tempoh ini.
Beberapa tokamak telah dibina, termasuk JET Eropah, MAST British dan reaktor gabungan eksperimen TFTR di Princeton, Amerika Syarikat. Projek ITER antarabangsa kini sedang dalam pembinaan di Cadarache, Perancis. Ia akan menjadi yang terbesartokamak apabila ia mula beroperasi pada 2020. Pada tahun 2030, CFETR akan dibina di China, yang akan mengatasi ITER. Sementara itu, PRC sedang menjalankan penyelidikan mengenai tokamak superkonduktor eksperimen EAST.
Reaktor gabungan jenis lain - stellator - juga popular di kalangan penyelidik. Salah satu yang terbesar, LHD, mula bekerja di Institut Gabungan Kebangsaan Jepun pada tahun 1998. Ia digunakan untuk mencari konfigurasi kurungan plasma magnetik yang terbaik. Institut Max Planck Jerman menjalankan penyelidikan ke atas reaktor Wendelstein 7-AS di Garching antara 1988 dan 2002, dan pada masa ini mengenai Wendelstein 7-X, yang telah dalam pembinaan selama lebih daripada 19 tahun. Seorang lagi bintang TJII sedang beroperasi di Madrid, Sepanyol. Di AS, Makmal Fizik Plasma Princeton (PPPL), tempat reaktor gabungan pertama jenis ini dibina pada tahun 1951, menghentikan pembinaan NCSX pada tahun 2008 disebabkan oleh lebihan kos dan kekurangan pembiayaan.
Selain itu, kemajuan ketara telah dicapai dalam penyelidikan pelakuran termonuklear inersia. Pembinaan Kemudahan Pencucuhan Kebangsaan (NIF) bernilai $7 bilion di Livermore National Laboratory (LLNL), yang dibiayai oleh Pentadbiran Keselamatan Nuklear Kebangsaan, telah disiapkan pada Mac 2009. French Laser Mégajoule (LMJ) mula beroperasi pada Oktober 2014. Reaktor gabungan menggunakan kira-kira 2 juta joule tenaga cahaya yang dihantar oleh laser dalam beberapa per bilion saat kepada sasaran bersaiz beberapa milimeter untuk memulakan tindak balas pelakuran nuklear. Tugas utama NIF dan LMJadalah kajian untuk menyokong program nuklear ketenteraan negara.
ITER
Pada tahun 1985, Kesatuan Soviet mencadangkan untuk membina tokamak generasi seterusnya bersama-sama Eropah, Jepun dan AS. Kerja-kerja itu dijalankan di bawah naungan IAEA. Antara 1988 dan 1990, reka bentuk pertama untuk Reaktor Eksperimen Termonuklear Antarabangsa, ITER, yang juga bermaksud "laluan" atau "perjalanan" dalam bahasa Latin, dicipta untuk membuktikan bahawa pelakuran boleh menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang boleh diserap. Kanada dan Kazakhstan juga mengambil bahagian melalui pengantaraan Euratom dan Rusia masing-masing.
Selepas 6 tahun, Lembaga ITER meluluskan projek reaktor bersepadu pertama berdasarkan fizik dan teknologi yang mantap, bernilai $6 bilion. Kemudian AS menarik diri daripada konsortium, yang memaksa mereka mengurangkan separuh kos dan menukar projek. Hasilnya ialah ITER-FEAT, menelan belanja $3 bilion tetapi membenarkan tindak balas yang berterusan dan keseimbangan kuasa yang positif.
Pada tahun 2003, AS menyertai semula konsortium, dan China mengumumkan keinginannya untuk mengambil bahagian. Akibatnya, pada pertengahan 2005, rakan kongsi bersetuju untuk membina ITER di Cadarache di selatan Perancis. EU dan Perancis menyumbang separuh daripada €12.8 bilion, manakala Jepun, China, Korea Selatan, AS dan Rusia masing-masing menyumbang 10%. Jepun menyediakan komponen berteknologi tinggi, menjadi tuan rumah kemudahan IFMIF €1 bilion untuk ujian bahan, dan mempunyai hak untuk membina reaktor ujian seterusnya. Jumlah kos ITER termasuk separuh daripada kos 10 tahunpembinaan dan separuh - selama 20 tahun operasi. India menjadi ahli ketujuh ITER pada penghujung tahun 2005
Percubaan harus bermula pada 2018 menggunakan hidrogen untuk mengelakkan pengaktifan magnet. Penggunaan plasma D-T tidak dijangka sebelum 2026
Matlamat ITER adalah untuk menjana 500 MW (sekurang-kurangnya untuk 400 s) menggunakan kurang daripada 50 MW kuasa input tanpa menjana elektrik.
Demo loji kuasa demo 2 gigawatt akan menghasilkan penjanaan kuasa berskala besar secara berterusan. Reka bentuk konsep untuk Demo akan disiapkan menjelang 2017, dengan pembinaan akan dimulakan pada 2024. Pelancaran akan berlangsung pada tahun 2033.
JET
Pada tahun 1978, EU (Euratom, Sweden dan Switzerland) memulakan projek JET Eropah bersama di UK. JET ialah tokamak operasi terbesar di dunia hari ini. Reaktor JT-60 serupa beroperasi di Institut Fusion Fusion Kebangsaan Jepun, tetapi hanya JET boleh menggunakan bahan api deuterium-tritium.
Reaktor telah dilancarkan pada tahun 1983, dan menjadi percubaan pertama, yang menghasilkan pelakuran termonuklear terkawal dengan kuasa sehingga 16 MW untuk satu saat dan 5 MW kuasa stabil pada plasma deuterium-tritium pada November 1991. Banyak eksperimen telah dijalankan untuk mengkaji pelbagai skim pemanasan dan teknik lain.
Penambahbaikan lanjut pada JET adalah untuk meningkatkan kuasanya. Reaktor padat MAST sedang dibangunkan bersama-sama dengan JET dan merupakan sebahagian daripada projek ITER.
K-STAR
K-STAR ialah tokamak superkonduktor Korea daripada National Fusion Research Institute (NFRI) di Daejeon, yang menghasilkan plasma pertamanya pada pertengahan 2008. Ini adalah projek perintis ITER, yang merupakan hasil kerjasama antarabangsa. Tokamak jejari 1.8 m adalah reaktor pertama yang menggunakan magnet Nb3Sn superkonduktor, yang sama yang dirancang untuk digunakan dalam ITER. Semasa peringkat pertama, siap menjelang 2012, K-STAR perlu membuktikan daya maju teknologi asas dan mencapai denyutan plasma dengan tempoh sehingga 20 saat. Pada peringkat kedua (2013–2017), ia sedang dinaik taraf untuk mengkaji denyutan panjang sehingga 300 saat dalam mod H dan peralihan kepada mod AT berprestasi tinggi. Matlamat fasa ketiga (2018-2023) adalah untuk mencapai prestasi tinggi dan kecekapan dalam mod nadi berterusan. Pada peringkat ke-4 (2023-2025), teknologi DEMO akan diuji. Peranti ini tidak berkemampuan tritium dan tidak menggunakan bahan api D-T.
K-DEMO
Dibangunkan dengan kerjasama Makmal Fizik Plasma Princeton (PPPL) Jabatan Tenaga AS dan NFRI Korea Selatan, K-DEMO bersedia untuk menjadi langkah seterusnya dalam pembangunan reaktor komersial selepas ITER, dan akan menjadi loji kuasa pertama mampu menjana kuasa dalam rangkaian elektrik iaitu 1 juta kW dalam masa beberapa minggu. Diameternya ialah 6.65 m, dan ia akan mempunyai modul zon pembiakan yang dicipta sebagai sebahagian daripada projek DEMO. Kementerian Pendidikan, Sains dan Teknologi Koreamerancang untuk melabur kira-kira 1 trilion won ($941 juta) di dalamnya.
TIMUR
Tokamak Superkonduktor Lanjutan Eksperimen Cina (EAST) di Institut Fizik China di Hefei mencipta plasma hidrogen pada 50 juta °C dan menahannya selama 102 saat.
TFTR
Di makmal PPPL Amerika, reaktor termonuklear eksperimen TFTR beroperasi dari 1982 hingga 1997. Pada Disember 1993, TFTR menjadi tokamak magnet pertama yang menjalankan eksperimen yang meluas dengan plasma deuterium-tritium. Pada tahun berikutnya, reaktor menghasilkan rekod kuasa terkawal 10.7 MW, dan pada tahun 1995, rekod suhu gas terion sebanyak 510 juta °C dicapai. Walau bagaimanapun, kemudahan itu tidak mencapai matlamat tenaga gabungan pulang modal, tetapi berjaya memenuhi matlamat reka bentuk perkakasan, memberikan sumbangan besar kepada pembangunan ITER.
LHD
LHD di Institut Fusion Fusion Kebangsaan Jepun di Toki, Gifu Prefecture ialah bintang terbesar di dunia. Reaktor gabungan telah dilancarkan pada tahun 1998 dan telah menunjukkan kualiti kurungan plasma yang setanding dengan kemudahan besar lain. Suhu ion 13.5 keV (kira-kira 160 juta °C) dan tenaga 1.44 MJ telah dicapai.
Wendelstein 7-X
Selepas setahun ujian yang bermula pada penghujung 2015, suhu helium secara ringkas mencecah 1 juta °C. Pada tahun 2016, reaktor gabungan dengan hidrogenplasma, menggunakan kuasa 2 MW, mencapai suhu 80 juta ° C dalam masa seperempat saat. W7-X ialah stellarator terbesar di dunia dan dirancang untuk beroperasi secara berterusan selama 30 minit. Kos reaktor berjumlah 1 bilion €.
NIF
National Ignition Facility (NIF) di Livermore National Laboratory (LLNL) telah siap pada Mac 2009. Menggunakan 192 pancaran lasernya, NIF mampu menumpukan tenaga 60 kali lebih banyak daripada mana-mana sistem laser sebelumnya.
Gabungan sejuk
Pada Mac 1989, dua penyelidik, American Stanley Pons dan British Martin Fleischman, mengumumkan bahawa mereka telah melancarkan reaktor gabungan sejuk desktop ringkas yang beroperasi pada suhu bilik. Proses ini terdiri daripada elektrolisis air berat menggunakan elektrod paladium, di mana nukleus deuterium tertumpu pada ketumpatan tinggi. Para penyelidik mendakwa bahawa haba dihasilkan yang hanya boleh dijelaskan dari segi proses nuklear, dan terdapat hasil sampingan gabungan termasuk helium, tritium dan neutron. Walau bagaimanapun, penguji lain gagal mengulangi pengalaman ini. Kebanyakan komuniti saintifik tidak percaya bahawa reaktor gabungan sejuk adalah nyata.
Tindak balas nuklear tenaga rendah
Dimulakan oleh dakwaan "penyatuan sejuk", penyelidikan telah diteruskan ke dalam bidang tindak balas nuklear tenaga rendah, dengan beberapa sokongan empirikal, tetapibukan penjelasan saintifik yang diterima umum. Nampaknya, interaksi nuklear yang lemah digunakan untuk mencipta dan menangkap neutron (bukan kuasa yang kuat, seperti dalam pembelahan atau gabungan nuklear). Eksperimen termasuk resapan hidrogen atau deuterium melalui katil pemangkin dan tindak balas dengan logam. Para penyelidik melaporkan pelepasan tenaga yang diperhatikan. Contoh praktikal utama ialah interaksi hidrogen dengan serbuk nikel dengan pembebasan haba, yang jumlahnya lebih besar daripada apa-apa tindak balas kimia boleh memberi.
