Saat ini, banyak negara berpartisipasi dalam penelitian termonuklir. Pemimpinnya adalah Uni Eropa, Amerika Serikat, Rusia dan Jepang, sedangkan program China, Brazil, Kanada dan Korea berkembang pesat. Awalnya, reaktor fusi di Amerika Serikat dan Uni Soviet dikaitkan dengan pengembangan senjata nuklir dan tetap diklasifikasikan sampai konferensi Atom untuk Perdamaian yang diadakan di Jenewa pada tahun 1958. Setelah penciptaan tokamak Soviet, penelitian fusi nuklir pada 1970-an menjadi "ilmu besar". Tetapi biaya dan kerumitan perangkat meningkat ke titik di mana kerja sama internasional adalah satu-satunya jalan ke depan.
Reaktor fusi di dunia
Sejak tahun 1970-an, penggunaan komersial energi fusi secara konsisten telah mundur selama 40 tahun. Namun, banyak yang telah terjadi dalam beberapa tahun terakhir yang dapat mempersingkat periode ini.
Beberapa tokamaks telah dibangun, termasuk JET Eropa, MAST Inggris dan reaktor fusi eksperimental TFTR di Princeton, AS. Proyek ITER internasional saat ini sedang dibangun di Cadarache, Prancis. Itu akan menjadi yang terbesartokamak ketika mulai beroperasi pada tahun 2020. Pada tahun 2030, CFETR akan dibangun di Cina, yang akan melampaui ITER. Sementara itu, RRC sedang melakukan penelitian tentang tokamak superkonduktor eksperimental TIMUR.
Reaktor fusi jenis lain - stellator - juga populer di kalangan peneliti. Salah satu yang terbesar, LHD, mulai bekerja di National Fusion Institute Jepang pada tahun 1998. Ini digunakan untuk menemukan konfigurasi kurungan plasma magnetik terbaik. Institut Max Planck Jerman melakukan penelitian pada reaktor Wendelstein 7-AS di Garching antara 1988 dan 2002, dan saat ini pada Wendelstein 7-X, yang telah dibangun selama lebih dari 19 tahun. Bintang TJII lainnya sedang beroperasi di Madrid, Spanyol. Di AS, Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL), tempat reaktor fusi pertama jenis ini dibangun pada tahun 1951, menghentikan pembangunan NCSX pada tahun 2008 karena pembengkakan biaya dan kurangnya dana.
Selain itu, kemajuan signifikan telah dicapai dalam penelitian fusi termonuklir inersia. Pembangunan Fasilitas Pengapian Nasional (NIF) senilai $7 miliar di Laboratorium Nasional Livermore (LLNL), yang didanai oleh Administrasi Keamanan Nuklir Nasional, selesai pada Maret 2009. Laser Mégajoule (LMJ) Prancis mulai beroperasi pada Oktober 2014. Reaktor fusi menggunakan sekitar 2 juta joule energi cahaya yang dikirimkan oleh laser dalam beberapa miliar detik ke target yang berukuran beberapa milimeter untuk memulai reaksi fusi nuklir. Tugas utama NIF dan LMJadalah studi untuk mendukung program nuklir militer nasional.
ITER
Pada tahun 1985, Uni Soviet mengusulkan untuk membangun tokamak generasi berikutnya bersama dengan Eropa, Jepang, dan AS. Pekerjaan itu dilakukan di bawah naungan IAEA. Antara 1988 dan 1990, desain pertama untuk Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional, ITER, yang juga berarti "jalan" atau "perjalanan" dalam bahasa Latin, dibuat untuk membuktikan bahwa fusi dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dapat diserapnya. Kanada dan Kazakhstan juga berpartisipasi melalui mediasi Euratom dan Rusia masing-masing.
Setelah 6 tahun, Dewan ITER menyetujui proyek reaktor terintegrasi pertama berdasarkan fisika dan teknologi yang sudah mapan, senilai $6 miliar. Kemudian AS menarik diri dari konsorsium, yang memaksa mereka untuk mengurangi separuh biaya dan mengubah proyek. Hasilnya adalah ITER-FEAT, menelan biaya $3 miliar tetapi memungkinkan respons mandiri dan keseimbangan kekuatan yang positif.
Pada tahun 2003, AS bergabung kembali dengan konsorsium, dan China mengumumkan keinginannya untuk berpartisipasi. Hasilnya, pada pertengahan 2005, para mitra sepakat untuk membangun ITER di Cadarache di Prancis selatan. Uni Eropa dan Prancis menyumbang setengah dari €12,8 miliar, sementara Jepang, Cina, Korea Selatan, AS, dan Rusia masing-masing menyumbang 10%. Jepang menyediakan komponen berteknologi tinggi, menjadi tuan rumah fasilitas IFMIF senilai €1 miliar untuk pengujian material, dan memiliki hak untuk membangun reaktor uji berikutnya. Total biaya ITER termasuk setengah dari biaya 10 tahunkonstruksi dan setengah - selama 20 tahun beroperasi. India menjadi anggota ketujuh ITER pada akhir tahun 2005
Eksperimen harus dimulai pada 2018 menggunakan hidrogen untuk menghindari aktivasi magnet. Penggunaan plasma D-T tidak diharapkan sebelum tahun 2026
Tujuan ITER adalah untuk menghasilkan 500 MW (setidaknya selama 400 detik) menggunakan daya input kurang dari 50 MW tanpa menghasilkan listrik.
Demo pembangkit listrik demo 2 gigawatt akan menghasilkan pembangkit listrik skala besar secara berkelanjutan. Desain konsep untuk Demo akan selesai pada tahun 2017, dengan konstruksi akan dimulai pada tahun 2024. Peluncuran akan dilakukan pada tahun 2033.
JET
Pada tahun 1978, UE (Euratom, Swedia dan Swiss) memulai proyek JET Eropa bersama di Inggris. JET adalah tokamak yang beroperasi terbesar di dunia saat ini. Reaktor JT-60 serupa beroperasi di National Fusion Fusion Institute Jepang, tetapi hanya JET yang dapat menggunakan bahan bakar deuterium-tritium.
Reaktor diluncurkan pada tahun 1983, dan menjadi eksperimen pertama, yang menghasilkan fusi termonuklir terkontrol dengan daya hingga 16 MW selama satu detik dan daya stabil 5 MW pada plasma deuterium-tritium pada November 1991. Banyak percobaan telah dilakukan untuk mempelajari berbagai skema pemanasan dan teknik lainnya.
Perbaikan lebih lanjut pada JET adalah meningkatkan kekuatannya. Reaktor kompak MAST sedang dikembangkan bersama dengan JET dan merupakan bagian dari proyek ITER.
K-STAR
K-STAR adalah tokamak superkonduktor Korea dari National Fusion Research Institute (NFRI) di Daejeon, yang memproduksi plasma pertamanya pada pertengahan 2008. Ini merupakan pilot project ITER yang merupakan hasil kerjasama internasional. Tokamak radius 1,8 m adalah reaktor pertama yang menggunakan magnet superkonduktor Nb3Sn, magnet yang sama yang rencananya akan digunakan di ITER. Selama tahap pertama, selesai pada tahun 2012, K-STAR harus membuktikan kelayakan teknologi dasar dan mencapai pulsa plasma dengan durasi hingga 20 detik. Pada tahap kedua (2013–2017), sedang ditingkatkan untuk mempelajari pulsa panjang hingga 300 detik dalam mode H dan transisi ke mode AT berkinerja tinggi. Tujuan dari fase ketiga (2018-2023) adalah untuk mencapai kinerja dan efisiensi tinggi dalam mode pulsa kontinu. Pada tahap ke-4 (2023-2025), teknologi DEMO akan diuji. Perangkat tidak mampu tritium dan tidak menggunakan bahan bakar D-T.
K-DEMO
Dikembangkan bekerja sama dengan Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS dan NFRI Korea Selatan, K-DEMO akan menjadi langkah berikutnya dalam pengembangan reaktor komersial setelah ITER, dan akan menjadi pembangkit listrik pertama mampu menghasilkan daya dalam jaringan listrik, yaitu 1 juta kW dalam beberapa minggu. Diameternya akan menjadi 6,65 m, dan akan memiliki modul zona reproduksi yang dibuat sebagai bagian dari proyek DEMO. Kementerian Pendidikan, Sains dan Teknologi Koreaberencana untuk menginvestasikan sekitar 1 triliun won ($941 juta) di dalamnya.
TIMUR
The Chinese Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) di Chinese Institute of Physics di Hefei menciptakan plasma hidrogen pada 50 juta °C dan menahannya selama 102 detik.
TFTR
Di laboratorium Amerika PPPL, reaktor termonuklir eksperimental TFTR beroperasi dari tahun 1982 hingga 1997. Pada bulan Desember 1993, TFTR menjadi tokamak magnetik pertama yang melakukan eksperimen ekstensif dengan plasma deuterium-tritium. Tahun berikutnya, reaktor menghasilkan rekor 10,7 MW daya terkendali, dan pada 1995, rekor suhu gas terionisasi 510 juta °C tercapai. Namun, fasilitas tersebut tidak mencapai tujuan energi fusi impas, tetapi berhasil memenuhi tujuan desain perangkat keras, memberikan kontribusi yang signifikan bagi pengembangan ITER.
LHD
LHD di National Fusion Fusion Institute Jepang di Toki, Prefektur Gifu adalah bintang terbesar di dunia. Reaktor fusi diluncurkan pada tahun 1998 dan telah menunjukkan kualitas kurungan plasma yang sebanding dengan fasilitas besar lainnya. Suhu ion 13,5 keV (sekitar 160 juta °C) dan energi 1,44 MJ tercapai.
Wendelstein 7-X
Setelah setahun pengujian yang dimulai pada akhir 2015, suhu helium sempat mencapai 1 juta °C. Pada tahun 2016, reaktor fusi dengan hidrogenplasma, menggunakan daya 2 MW, mencapai suhu 80 juta ° C dalam seperempat detik. W7-X merupakan stellarator terbesar di dunia dan direncanakan akan beroperasi terus menerus selama 30 menit. Biaya reaktor mencapai 1 miliar €.
NIF
Fasilitas Pengapian Nasional (NIF) di Laboratorium Nasional Livermore (LLNL) selesai pada Maret 2009. Menggunakan 192 sinar laser, NIF mampu mengkonsentrasikan energi 60 kali lebih banyak daripada sistem laser sebelumnya.
Fusi dingin
Pada bulan Maret 1989, dua peneliti, Stanley Pons dari Amerika dan Martin Fleischman dari Inggris, mengumumkan bahwa mereka telah meluncurkan reaktor fusi dingin desktop sederhana yang beroperasi pada suhu kamar. Prosesnya terdiri dari elektrolisis air berat menggunakan elektroda paladium, di mana inti deuterium terkonsentrasi pada kepadatan tinggi. Para peneliti mengklaim bahwa panas yang dihasilkan hanya dapat dijelaskan dalam proses nuklir, dan ada produk sampingan fusi termasuk helium, tritium, dan neutron. Namun, peneliti lain gagal mengulangi pengalaman ini. Sebagian besar komunitas ilmiah tidak percaya bahwa reaktor fusi dingin itu nyata.
Reaksi nuklir berenergi rendah
Diprakarsai oleh klaim "fusi dingin", penelitian terus berlanjut ke bidang reaksi nuklir berenergi rendah, dengan beberapa dukungan empiris, tetapibukan penjelasan ilmiah yang diterima secara umum. Rupanya, interaksi nuklir lemah digunakan untuk membuat dan menangkap neutron (bukan gaya yang kuat, seperti dalam fisi atau fusi nuklir). Eksperimen meliputi permeasi hidrogen atau deuterium melalui unggun katalitik dan reaksi dengan logam. Para peneliti melaporkan pelepasan energi yang diamati. Contoh praktis utama adalah interaksi hidrogen dengan bubuk nikel dengan pelepasan panas, yang jumlahnya lebih besar daripada reaksi kimia apa pun.
