Danas mnoge zemlje sudjeluju u termonuklearnim istraživanjima. Lideri su Europska unija, SAD, Rusija i Japan, dok programi Kine, Brazila, Kanade i Koreje brzo 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 održane u Ženevi 1958. godine. Nakon stvaranja sovjetskog tokamaka, istraživanje nuklearne fuzije 1970-ih postalo je "velika znanost". Ali cijena i složenost uređaja porasli su do točke u kojoj je međunarodna suradnja bila jedini put naprijed.
Fuzijski reaktori u svijetu
Od 1970-ih, komercijalna upotreba fuzijske energije dosljedno je pomicana za 40 godina. Međutim, mnogo se toga dogodilo posljednjih godina što bi moglo skratiti ovo razdoblje.
Izgrađeno je nekoliko tokamaka, uključujući europski JET, britanski MAST i eksperimentalni fuzijski reaktor TFTR u Princetonu, SAD. Međunarodni projekt ITER trenutno je u izgradnji u Cadaracheu u Francuskoj. Postat će najvećitokamak kada počne s radom 2020. godine. U Kini će se 2030. graditi CFETR, koji će nadmašiti ITER. U međuvremenu, NRK provodi istraživanje eksperimentalnog supravodljivog tokamaka EAST.
Fuzijski reaktori drugog tipa - stelatori - također su popularni među istraživačima. Jedan od najvećih, LHD, počeo je raditi u Japanskom nacionalnom institutu za fuziju 1998. godine. Koristi se za pronalaženje najbolje konfiguracije zadržavanja magnetske plazme. Njemački institut Max Planck proveo je istraživanje na reaktoru Wendelstein 7-AS u Garchingu između 1988. i 2002. godine, a trenutno na Wendelsteinu 7-X, koji je u izgradnji više od 19 godina. Još jedan TJII stelarator radi u Madridu, Španjolska. U SAD-u, Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), gdje je 1951. izgrađen prvi fuzijski reaktor ovog tipa, zaustavio je izgradnju NCSX-a 2008. zbog prekoračenja troškova i nedostatka financiranja.
Osim toga, postignut je značajan napredak u istraživanju inercijalne termonuklearne fuzije. Izgradnja Nacionalnog pogona za paljenje (NIF) vrijednog 7 milijardi dolara u Livermore National Laboratory (LLNL), financiranog od strane Nacionalne uprave za nuklearnu sigurnost, završena je u ožujku 2009. Francuski Laser Mégajoule (LMJ) počeo je s radom u listopadu 2014. godine. Fuzijski reaktori koriste oko 2 milijuna 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
Godine 1985. Sovjetski Savez je predložio izgradnju tokamaka sljedeće generacije zajedno s Europom, Japanom i SAD-om. Radovi su izvedeni pod pokroviteljstvom IAEA-e. Između 1988. i 1990. godine stvoreni su prvi nacrti 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 također su sudjelovali uz posredovanje Euratoma i Rusije.
Nakon 6 godina, odbor ITER-a odobrio je prvi projekt integriranog reaktora koji se temelji na utvrđenoj fizici i tehnologiji, vrijedan 6 milijardi dolara. Tada su se SAD povukle iz konzorcija, zbog čega su prepolovili troškove i promijenili projekt. Rezultat je bio ITER-FEAT, koji je koštao 3 milijarde dolara, ali je omogućio samoodrživi odgovor i pozitivan bilans snage.
U 2003., SAD se ponovno pridružio konzorciju, a Kina je objavila želju za sudjelovanjem. Kao rezultat toga, sredinom 2005. godine, partneri su se dogovorili da izgrade ITER u Cadaracheu u južnoj Francuskoj. EU i Francuska dale su polovicu od 12,8 milijardi eura, dok su Japan, Kina, Južna Koreja, SAD i Rusija pridonijele po 10%. Japan je osigurao komponente visoke tehnologije, ugostio postrojenje IFMIF vrijednog milijardu eura za ispitivanje materijala i imao je pravo izgraditi sljedeći testni reaktor. Ukupni trošak ITER-a uključuje polovicu troškova 10-godišnjegizgradnje i pola - za 20 godina rada. Indija je postala sedma članica ITER-a krajem 2005.
Eksperimenti bi trebali započeti 2018. godine korištenjem vodika kako bi se izbjegla aktivacija magneta. Upotreba D-T plazme se ne očekuje prije 2026.
ITER-ov cilj je generirati 500 MW (barem 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 bit će dovršen do 2017., a izgradnja će početi 2024. godine. Lansiranje će se održati 2033.
JET
Godine 1978., EU (Euratom, Švedska i Švicarska) započela je zajednički europski JET projekt 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 deuterij-tricij gorivo.
Reaktor je pokrenut 1983. godine i postao je prvi eksperiment koji je rezultirao kontroliranom termonuklearnom fuzijom snage do 16 MW za jednu sekundu i 5 MW stabilne snage na deuterij-tricij plazmi u studenom 1991. godine. Provedeni su mnogi eksperimenti kako bi se proučavale različite sheme grijanja i druge tehnike.
Daljnja poboljšanja JET-a su povećanje njegove snage. Kompaktni reaktor MAST razvija se zajedno s 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. Riječ je o pilot projektu ITER-a, koji je rezultat međunarodne suradnje. Tokamak radijusa 1,8 m prvi je reaktor koji koristi supravodljive Nb3Sn magnete, iste one koji se planiraju koristiti u ITER-u. Tijekom 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 modu i prijelaz na AT način visokih performansi. Cilj treće faze (2018.-2023.) je postizanje visokih performansi i učinkovitosti u kontinuiranom pulsnom načinu rada. U 4. fazi (2023.-2025.) testirat će se DEMO tehnologije. Uređaj nije sposoban za tricij i ne koristi D-T gorivo.
K-DEMO
Razvijen u suradnji s Princetonskim laboratorijem za fiziku plazme (PPPL) američkog Ministarstva energetike i južnokorejskim NFRI, K-DEMO bi trebao biti sljedeći korak u razvoju komercijalnog reaktora nakon ITER-a i bit će prva elektrana sposoban proizvesti snagu u električnoj mreži, odnosno 1 milijun kW u roku od nekoliko tjedana. Promjer će mu biti 6,65 m, a imat će modul zone reprodukcije koji se izrađuje u sklopu DEMO projekta. Ministarstvo obrazovanja, znanosti i tehnologije Korejeplanira uložiti oko 1 trilijun vona (941 milijun dolara) u to.
ISTOK
Kineski eksperimentalni napredni supravodljivi tokamak (EAST) na Kineskom institutu za fiziku u Hefeiju stvorio je vodikovu plazmu na 50 milijuna °C i držao je 102 sekunde.
TFTR
U američkom laboratoriju PPPL, eksperimentalni termonuklearni reaktor TFTR radio je od 1982. do 1997. godine. U prosincu 1993. TFTR je postao prvi magnetski tokamak koji je proveo opsežne eksperimente s deuterij-tricij plazmom. Sljedeće godine reaktor je proizveo tada rekordnih 10,7 MW kontrolirane snage, a 1995. godine postignut je rekord temperature ioniziranog plina od 510 milijuna °C. Međutim, postrojenje nije postiglo cilj fuzijske energije prijeloma, 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 pokrenut je 1998. godine i pokazao je kvalitete zadržavanja plazme usporedive s drugim velikim postrojenjima. Postignuta je temperatura iona od 13,5 keV (oko 160 milijuna °C) i energija od 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Nakon godinu dana testiranja koje je započelo krajem 2015., temperatura helija nakratko je dosegla 1 milijun °C. 2016. fuzijski reaktor s vodikomplazma, koristeći 2 MW snage, dosegla je temperaturu od 80 milijuna °C unutar četvrt sekunde. W7-X je najveći stelarator na svijetu i planiran je da radi neprekidno 30 minuta. Cijena reaktora iznosila je milijardu eura.
NIF
National Ignition Facility (NIF) u Livermore National Laboratory (LLNL) završen je u ožujku 2009. Koristeći svoje 192 laserske zrake, NIF može koncentrirati 60 puta više energije od bilo kojeg prethodnog laserskog sustava.
Hladna fuzija
U ožujku 1989., dva istraživača, Amerikanac Stanley Pons i Britanac Martin Fleischman, objavili su da su lansirali jednostavan stolni reaktor hladne fuzije koji radi na sobnoj temperaturi. Proces se sastojao u elektrolizi teške vode pomoću paladijevih elektroda, na kojima su jezgre deuterija bile koncentrirane visoke gustoće. Istraživači tvrde da je nastala toplina koja se mogla objasniti samo u smislu nuklearnih procesa, a postojali su i nusprodukti fuzije uključujući helij, tricij i neutrone. Međutim, drugi eksperimentatori nisu uspjeli ponoviti ovo iskustvo. Većina znanstvene zajednice ne vjeruje da su reaktori hladne fuzije stvarni.
Niskoenergetske nuklearne reakcije
Pokrenuta tvrdnjama o "hladnoj fuziji", istraživanja su nastavljena u području niskoenergetskih nuklearnih reakcija, uz određenu empirijsku potporu, alinije općeprihvaćeno znanstveno objašnjenje. Očigledno, slabe nuklearne interakcije se koriste za stvaranje i hvatanje neutrona (a ne snažne 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 s prahom nikla s oslobađanjem topline, čija je količina veća od bilo koje kemijske reakcije.
