Danas mnoge zemlje učestvuju u termonuklearnim istraživanjima. Lideri su Evropska unija, SAD, Rusija i Japan, dok programi Kine, Brazila, Kanade i Koreje ubrzano rastu. U početku su fuzijski reaktori u Sjedinjenim Državama i SSSR-u bili povezani s razvojem nuklearnog oružja i ostali su povjerljivi do konferencije Atoms for Peace koja je održana u Ženevi 1958. godine. Nakon stvaranja sovjetskog tokamaka, istraživanje nuklearne fuzije 1970-ih postalo je "velika nauka". Ali cijena i složenost uređaja porasli su do tačke u kojoj je međunarodna saradnja bila jedini put naprijed.
Fuzijski reaktori u svijetu
Od 1970-ih, komercijalna upotreba fuzione energije je konstantno potiskivana za 40 godina. Međutim, mnogo toga se dogodilo posljednjih godina što bi moglo skratiti ovaj period.
Izgrađeno je nekoliko tokamaka, uključujući evropski JET, britanski MAST i eksperimentalni fuzijski reaktor TFTR u Princetonu, SAD. Međunarodni projekat ITER je trenutno u izgradnji u Cadaracheu u Francuskoj. Postat će najvećitokamak kada počne sa radom 2020. godine. 2030. godine u Kini će biti izgrađen CFETR, koji će nadmašiti ITER. U međuvremenu, PRC provodi istraživanje na EAST eksperimentalnom supravodljivom tokamaku.
Fuzijski reaktori drugog tipa - stelatori - takođe su popularni među istraživačima. Jedan od najvećih, LHD, počeo je sa radom u Japanskom nacionalnom institutu za fuziju 1998. godine. Koristi se za pronalaženje najbolje konfiguracije zadržavanja magnetne plazme. Njemački institut Max Planck sproveo je istraživanje na reaktoru Wendelstein 7-AS u Garchingu između 1988. i 2002. godine, a trenutno na Wendelstein 7-X, koji je u izgradnji više od 19 godina. Još jedan TJII stelarator je u funkciji u Madridu, Španija. U SAD-u, Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), gdje je prvi fuzijski reaktor ovog tipa izgrađen 1951. godine, zaustavio je izgradnju NCSX-a 2008. zbog prekoračenja troškova i nedostatka sredstava.
Pored toga, značajan napredak je postignut u istraživanju inercijalne termonuklearne fuzije. Izgradnja Nacionalnog postrojenja za paljenje (NIF) vrijednog 7 milijardi dolara u Livermore National Laboratory (LLNL), finansiranog od strane Nacionalne administracije za nuklearnu sigurnost, završena je u martu 2009. Francuski Laser Mégajoule (LMJ) počeo je s radom u oktobru 2014. godine. Fuzijski reaktori koriste oko 2 miliona džula svjetlosne energije koju laseri isporučuju u nekoliko milijarditih dijelova sekunde do cilja veličine nekoliko milimetara kako bi pokrenuli reakciju nuklearne fuzije. Glavni zadatak NIF-a i LMJ-asu studije koje podržavaju nacionalne vojne nuklearne programe.
ITER
1985. Sovjetski Savez je predložio izgradnju tokamaka sljedeće generacije zajedno sa Evropom, Japanom i SAD-om. Radovi su obavljeni pod pokroviteljstvom IAEA. Između 1988. i 1990. godine stvoreni su prvi dizajni Međunarodnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora ITER, što na latinskom također znači "put" ili "putovanje", kako bi se dokazalo da fuzija može proizvesti više energije nego što može apsorbirati. Kanada i Kazahstan su također učestvovali uz posredovanje Euratoma i Rusije.
Nakon 6 godina, odbor ITER-a odobrio je prvi projekat integriranog reaktora zasnovanog na utvrđenoj fizici i tehnologiji, vrijedan 6 milijardi dolara. Tada su se SAD povukle iz konzorcijuma, što ih je primoralo da prepolove troškove i promene projekat. Rezultat je bio ITER-FEAT, koji košta 3 milijarde dolara, ali omogućava samoodrživi odgovor i pozitivan bilans snage.
U 2003., SAD su se ponovo pridružile konzorcijumu, a Kina je objavila želju da učestvuje. Kao rezultat toga, sredinom 2005. godine, partneri su se dogovorili da izgrade ITER u Cadaracheu u južnoj Francuskoj. EU i Francuska dale su polovinu od 12,8 milijardi eura, dok su Japan, Kina, Južna Koreja, SAD i Rusija dale po 10%. Japan je obezbijedio komponente visoke tehnologije, ugostio postrojenje IFMIF vrijednog milijardu eura za ispitivanje materijala i imao je pravo da izgradi sljedeći testni reaktor. Ukupni trošak ITER-a uključuje polovinu troškova 10-godišnjegizgradnje i pola - za 20 godina rada. Indija je postala sedma članica ITER-a krajem 2005.
Eksperimenti bi trebali početi 2018. koristeći vodonik kako bi se izbjegla aktivacija magneta. Upotreba D-T plazme se ne očekuje prije 2026.
ITER-ov cilj je da generiše 500 MW (najmanje 400 s) koristeći manje od 50 MW ulazne snage bez proizvodnje električne energije.
Demo elektrana od 2 gigavata Demo će proizvoditi veliku proizvodnju električne energije na stalnoj osnovi. Idejni dizajn za Demo će biti završen do 2017. godine, a izgradnja će početi 2024. godine. Lansiranje će se održati 2033.
JET
Godine 1978., EU (Euratom, Švedska i Švicarska) je započela zajednički evropski JET projekat u Velikoj Britaniji. JET je danas najveći operativni tokamak na svijetu. Sličan reaktor JT-60 radi u Japanskom Nacionalnom institutu za fuziju fuzije, ali samo JET može koristiti deuterijum-tricijum gorivo.
Reaktor je pokrenut 1983. godine i postao je prvi eksperiment, koji je rezultirao kontrolisanom termonuklearnom fuzijom snage do 16 MW za jednu sekundu i 5 MW stabilne snage na deuterijum-tricijum plazmi u novembru 1991. godine. Provedeni su mnogi eksperimenti kako bi se proučavale različite sheme grijanja i druge tehnike.
Dalja poboljšanja JET-a su povećanje njegove snage. MAST kompaktni reaktor se razvija zajedno sa JET-om i dio je projekta ITER.
K-STAR
K-STAR je korejski supravodljivi tokamak iz Nacionalnog instituta za istraživanje fuzije (NFRI) u Daejeonu, koji je sredinom 2008. proizveo svoju prvu plazmu. Ovo je pilot projekat ITER-a, koji je rezultat međunarodne saradnje. Tokamak radijusa 1,8 m je prvi reaktor koji koristi supravodljive Nb3Sn magnete, iste one koji se planiraju koristiti u ITER-u. Tokom prve faze, završene do 2012. godine, K-STAR je morao dokazati održivost osnovnih tehnologija i postići plazma impulse u trajanju do 20 s. U drugoj fazi (2013–2017) vrši se nadogradnja za proučavanje dugih impulsa do 300 s u H režimu i prelazak na AT režim visokih performansi. Cilj treće faze (2018-2023) je postizanje visokih performansi i efikasnosti u kontinuiranom pulsnom režimu. U 4. fazi (2023-2025) biće testirane DEMO tehnologije. Uređaj nije sposoban za tricijum i ne koristi D-T gorivo.
K-DEMO
Razvijen u saradnji sa Laboratorijom za fiziku plazme u Prinstonu (PPPL) američkog Ministarstva energetike i južnokorejskim NFRI, K-DEMO bi trebalo da bude sledeći korak u razvoju komercijalnog reaktora nakon ITER-a, i biće prva elektrana sposoban da proizvede snagu u električnoj mreži, odnosno 1 milion kW u roku od nekoliko sedmica. Njegov prečnik će biti 6,65 m, a imaće modul zone reprodukcije koji se kreira u okviru DEMO projekta. Ministarstvo obrazovanja, nauke i tehnologije Korejeplanira uložiti oko 1 trilion vona (941 milion dolara) u to.
ISTOK
Kineski eksperimentalni napredni superprovodni tokamak (EAST) na Kineskom institutu za fiziku u Hefeiju stvorio je vodikovu plazmu na 50 miliona °C i držao je 102 sekunde.
TFTR
U američkoj laboratoriji PPPL, eksperimentalni termonuklearni reaktor TFTR radio je od 1982. do 1997. godine. U decembru 1993. TFTR je postao prvi magnetni tokamak koji je izveo opsežne eksperimente sa deuterijum-tricijum plazmom. Sljedeće godine reaktor je proizveo tada rekordnih 10,7 MW kontrolisane snage, a 1995. godine postignut je rekord temperature joniziranog plina od 510 miliona °C. Međutim, postrojenje nije postiglo cilj energije fuzije bez ikakvih troškova, ali je uspješno ispunilo ciljeve hardverskog dizajna, dajući značajan doprinos razvoju ITER-a.
LHD
LHD u Japanskom nacionalnom institutu za fuziju fuzije u Tokiju, prefektura Gifu, bio je najveći stelarator na svijetu. Fuzijski reaktor je pušten u rad 1998. godine i pokazao je kvalitete zadržavanja plazme uporedive s drugim velikim postrojenjima. Postignuta je temperatura jona od 13,5 keV (oko 160 miliona °C) i energija od 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Nakon godinu dana testiranja koje je počelo krajem 2015., temperatura helijuma je nakratko dostigla 1 milion °C. 2016. fuzijski reaktor sa vodonikomplazma, koristeći 2 MW snage, dostigla je temperaturu od 80 miliona °C u roku od četvrt sekunde. W7-X je najveći stelarator na svijetu i planirano je da radi neprekidno 30 minuta. Cijena reaktora iznosila je milijardu eura.
NIF
Nacionalno postrojenje za paljenje (NIF) u Livermore National Laboratory (LLNL) završeno je u martu 2009. Koristeći svoja 192 laserska zraka, NIF je u stanju da koncentriše 60 puta više energije nego bilo koji prethodni laserski sistem.
Hladna fuzija
U martu 1989., dva istraživača, Amerikanac Stanley Pons i Britanac Martin Fleischman, objavili su da su lansirali jednostavan desktop hladni fuzijski reaktor koji radi na sobnoj temperaturi. Proces se sastojao u elektrolizi teške vode pomoću paladijumskih elektroda, na kojima su jezgra deuterijuma bila koncentrisana velike gustine. Istraživači tvrde da je nastala toplina koja se mogla objasniti samo u terminima nuklearnih procesa, a postojali su i nusproizvodi fuzije uključujući helijum, tricij i neutrone. Međutim, drugi eksperimentatori nisu uspjeli ponoviti ovo iskustvo. Većina naučne zajednice ne vjeruje da su reaktori hladne fuzije stvarni.
Niskoenergetske nuklearne reakcije
Pokrenuta tvrdnjama o "hladnoj fuziji", istraživanja su nastavljena u polju niskoenergetskih nuklearnih reakcija, uz određenu empirijsku potporu, alinije opšteprihvaćeno naučno objašnjenje. Očigledno, slabe nuklearne interakcije se koriste za stvaranje i hvatanje neutrona (a ne moćne sile, kao u nuklearnoj fisiji ili fuziji). Eksperimenti uključuju prodiranje vodika ili deuterija kroz katalitički sloj i reakciju s metalom. Istraživači izvještavaju o uočenom oslobađanju energije. Glavni praktični primjer je interakcija vodika sa prahom nikla uz oslobađanje topline, čija je količina veća od bilo koje kemijske reakcije.
