Bu gün bir çox ölkə termonüvə tədqiqatlarında iştirak edir. Liderlər Avropa İttifaqı, ABŞ, Rusiya və Yaponiyadır, Çin, Braziliya, Kanada və Koreyanın proqramları isə sürətlə inkişaf edir. Əvvəlcə ABŞ və SSRİ-də füzyon reaktorları nüvə silahının inkişafı ilə əlaqəli idi və 1958-ci ildə Cenevrədə keçirilən Sülh üçün Atomlar konfransına qədər təsnif edildi. Sovet tokamakının yaradılmasından sonra 1970-ci illərdə nüvə sintezi tədqiqatları “böyük elmə” çevrildi. Lakin cihazların qiyməti və mürəkkəbliyi o həddə qədər artdı ki, beynəlxalq əməkdaşlıq irəliyə doğru yeganə yol idi.
Dünyada füzyon reaktorları
1970-ci illərdən bəri sintez enerjisinin kommersiya istifadəsi ardıcıl olaraq 40 il geri çəkildi. Bununla belə, son illərdə bu müddəti qısalda biləcək çox şey baş verib.
Bir neçə tokamak, o cümlədən Avropa JET, İngilis MAST və ABŞ-ın Prinston şəhərindəki eksperimental sintez reaktoru TFTR tikilmişdir. Beynəlxalq ITER layihəsi hazırda Fransanın Kadaraş şəhərində tikilir. Ən böyüyü olacaqtokamak 2020-ci ildə fəaliyyətə başlayanda. 2030-cu ildə Çində İTER-i ötəcək CFETR tikiləcək. Bu arada, ÇXR EAST eksperimental superkeçirici tokamak üzərində tədqiqat aparır.
Başqa tipli füzyon reaktorları - stellatorlar da tədqiqatçılar arasında populyardır. Ən böyüklərindən biri olan LHD 1998-ci ildə Yaponiyanın Milli Fusion İnstitutunda işə başlamışdır. Ən yaxşı maqnit plazma konfiqurasiyasını tapmaq üçün istifadə olunur. Alman Maks Plank İnstitutu 1988-2002-ci illər arasında Qarçinqdəki Wendelstein 7-AS reaktorunda və hazırda 19 ildən artıqdır tikilməkdə olan Wendelstein 7-X-də tədqiqatlar aparıb. Daha bir TJII stellarator İspaniyanın Madrid şəhərində fəaliyyət göstərir. ABŞ-da bu tip ilk termofusion reaktorun 1951-ci ildə tikildiyi Prinston Plazma Fizikası Laboratoriyası (PPPL) 2008-ci ildə xərclərin artması və maliyyə çatışmazlığı səbəbindən NCSX-in tikintisini dayandırdı.
Bundan əlavə, inertial termonüvə birləşməsinin tədqiqində əhəmiyyətli irəliləyiş əldə edilmişdir. Milli Nüvə Təhlükəsizliyi Administrasiyası tərəfindən maliyyələşdirilən Livermor Milli Laboratoriyasında (LLNL) 7 milyard dollar dəyərində olan Milli Alovlanma Obyektinin (NIF) tikintisi 2009-cu ilin martında tamamlandı. Fransız Lazer Meqajoule (LMJ) 2014-cü ilin oktyabrında fəaliyyətə başladı. Fusion reaktorları nüvə birləşmə reaksiyasına başlamaq üçün bir neçə millimetr ölçülü hədəfə saniyənin bir neçə milyardda biri müddətində lazerlər tərəfindən ötürülən təxminən 2 milyon joul işıq enerjisindən istifadə edir. NIF və LMJ-nin əsas vəzifəsimilli hərbi nüvə proqramlarını dəstəkləmək üçün tədqiqatlardır.
ITER
1985-ci ildə Sovet İttifaqı Avropa, Yaponiya və ABŞ ilə birlikdə növbəti nəsil tokamak tikməyi təklif etdi. İş MAQATE-nin himayəsi altında həyata keçirilib. 1988 və 1990-cı illər arasında Beynəlxalq Termonüvə Eksperimental Reaktorunun ilk dizaynları, latınca "yol" və ya "səyahət" mənasını verən ITER, birləşmənin udduğundan daha çox enerji istehsal edə biləcəyini sübut etmək üçün yaradılmışdır. Kanada və Qazaxıstan da müvafiq olaraq Euratom və Rusiyanın vasitəçiliyi ilə iştirak ediblər.
6 ildən sonra ITER İdarə Heyəti 6 milyard dollar dəyərində qurulmuş fizika və texnologiyaya əsaslanan ilk inteqrasiya olunmuş reaktor layihəsini təsdiqlədi. Sonra ABŞ konsorsiumdan çıxdı, bu da onları xərcləri yarıbayarı az altmağa və layihəni dəyişdirməyə məcbur etdi. Nəticə 3 milyard dollara başa gələn ITER-FEAT oldu, lakin öz-özünə davam edən reaksiya və müsbət enerji balansına imkan verdi.
2003-cü ildə ABŞ konsorsiuma yenidən qoşuldu və Çin iştirak etmək arzusunu açıqladı. Nəticədə, 2005-ci ilin ortalarında tərəfdaşlar Fransanın cənubundakı Cadarache-də ITER tikmək barədə razılığa gəldilər. Aİ və Fransa 12,8 milyard avronun yarısını, Yaponiya, Çin, Cənubi Koreya, ABŞ və Rusiya isə hər biri 10% töhfə verib. Yaponiya yüksək texnologiyalı komponentləri təmin etdi, materialların sınaqdan keçirilməsi üçün 1 milyard avro dəyərində IFMIF obyektinə ev sahibliyi etdi və növbəti sınaq reaktorunu qurmaq hüququna sahib oldu. ITER-in ümumi dəyərinə 10 illik xərcin yarısı daxildirtikinti və yarısı - 20 il istismar üçün. Hindistan 2005-ci ilin sonunda ITER-in yeddinci üzvü oldu
Maqnitin aktivləşməsinin qarşısını almaq üçün hidrogendən istifadə etməklə sınaqlar 2018-ci ildə başlamalıdır. D-T plazma istifadəsi 2026-cı ildən əvvəl gözlənilmir
ITER-in məqsədi elektrik enerjisi istehsal etmədən 50 MVt-dan az giriş gücündən istifadə edərək 500 MVt (ən azı 400 s üçün) istehsal etməkdir.
2 giqavatlıq demo elektrik stansiyası Demo davamlı olaraq genişmiqyaslı enerji istehsalı istehsal edəcək. Demo üçün konsept dizaynı 2017-ci ilə qədər tamamlanacaq, tikinti isə 2024-cü ildə başlayacaq. Başlama 2033-cü ildə baş tutacaq.
JET
1978-ci ildə Aİ (Euratom, İsveç və İsveçrə) Böyük Britaniyada birgə Avropa JET layihəsinə başladı. JET bu gün dünyada fəaliyyət göstərən ən böyük tokamakdır. Oxşar JT-60 reaktoru Yaponiyanın Milli Fusion Fusion İnstitutunda işləyir, lakin yalnız JET deuterium-tritium yanacağından istifadə edə bilər.
Reaktor 1983-cü ildə işə salındı və 1991-ci ilin noyabrında deuterium-tritium plazmasında bir saniyə üçün 16 MVt-a qədər gücə və 5 MVt sabit gücə malik idarə olunan termonüvə sintezi ilə nəticələnən ilk təcrübə oldu. Müxtəlif istilik sxemlərini və digər texnikaları öyrənmək üçün çoxlu təcrübələr aparılmışdır.
JET-dəki əlavə təkmilləşdirmələr onun gücünü artırmaqdır. MAST kompakt reaktoru JET ilə birlikdə hazırlanır və ITER layihəsinin bir hissəsidir.
K-STAR
K-STAR 2008-ci ilin ortalarında ilk plazmasını istehsal edən Daejeondakı Milli Füzyon Tədqiqat İnstitutundan (NFRI) Koreya superkeçirici tokamakdır. Bu, beynəlxalq əməkdaşlığın nəticəsi olan İTER-in pilot layihəsidir. 1,8 m radiuslu tokamak, ITER-də istifadə edilməsi planlaşdırılanlarla eyni olan superkeçirici Nb3Sn maqnitlərindən istifadə edən ilk reaktordur. 2012-ci ilə qədər tamamlanan birinci mərhələdə K-STAR əsas texnologiyaların canlılığını sübut etməli və 20 saniyəyə qədər davam edən plazma impulslarına nail olmalı idi. İkinci mərhələdə (2013-2017) H rejimində 300 s-ə qədər uzun impulsları öyrənmək və yüksək performanslı AT rejiminə keçid üçün təkmilləşdirilir. Üçüncü mərhələnin (2018-2023) məqsədi davamlı nəbz rejimində yüksək performans və səmərəliliyə nail olmaqdır. 4-cü mərhələdə (2023-2025) DEMO texnologiyaları sınaqdan keçiriləcək. Cihaz tritium qabiliyyətinə malik deyil və D-T yanacağı istifadə etmir.
K-DEMO
ABŞ Enerji Departamentinin Princeton Plazma Fizikası Laboratoriyası (PPPL) və Cənubi Koreyanın NFRI ilə əməkdaşlıqda hazırlanmış K-DEMO, ITER-dən sonra kommersiya reaktorunun inkişafında növbəti addım olacaq və ilk elektrik stansiyası olacaq. bir neçə həftə ərzində elektrik şəbəkəsində, yəni 1 milyon kVt enerji istehsal etmək qabiliyyətinə malikdir. Onun diametri 6,65 m olacaq və DEMO layihəsi çərçivəsində yaradılan reproduksiya zonası moduluna sahib olacaq. Koreya Təhsil, Elm və Texnologiya Nazirliyiona təxminən 1 trilyon von (941 milyon dollar) sərmayə qoymağı planlaşdırır.
ŞƏRQ
Hefeydəki Çin Fizika İnstitutunda Çin Eksperimental Qabaqcıl Superkeçirici Tokamak (ŞƏRQ) hidrogen plazmasını 50 milyon °C-də yaratdı və onu 102 saniyə saxladı.
TFTR
Amerikanın PPPL laboratoriyasında TFTR eksperimental termonüvə reaktoru 1982-ci ildən 1997-ci ilə qədər işləmişdir. 1993-cü ilin dekabrında TFTR deyterium-tritium plazması ilə geniş təcrübələr aparan ilk maqnit tokamak oldu. Gələn il reaktor o vaxtkı rekord 10,7 MVt idarə olunan güc istehsal etdi və 1995-ci ildə 510 milyon °C ionlaşmış qaz temperaturu rekordu əldə edildi. Bununla belə, qurğu zərərsiz birləşmə enerjisi məqsədinə nail ola bilmədi, lakin ITER-in inkişafına əhəmiyyətli töhfə verərək aparat dizaynı məqsədlərinə uğurla cavab verdi.
LHD
LHD Yaponiyanın Tokidəki Milli Fusion Fusion İnstitutunda, Gifu prefekturasında dünyanın ən böyük ulduzu idi. Füzyon reaktoru 1998-ci ildə işə salınıb və digər böyük qurğularla müqayisə oluna bilən plazma qapalılıq keyfiyyətlərini nümayiş etdirib. 13,5 keV (təxminən 160 milyon °C) ion temperaturu və 1,44 MJ enerji əldə edildi.
Wendelstein 7-X
2015-ci ilin sonunda başlayan bir illik sınaqdan sonra heliumun temperaturu qısa müddət ərzində 1 milyon °C-ə çatdı. 2016-cı ildə hidrogenlə birləşmə reaktoruplazma, 2 MVt gücdən istifadə edərək, saniyənin dörddə birində 80 milyon ° C temperatura çatdı. W7-X dünyanın ən böyük stellaratorudur və 30 dəqiqə fasiləsiz işləməsi planlaşdırılır. Reaktorun dəyəri 1 milyard avro təşkil edib.
NIF
Livermore Milli Laboratoriyasında (LLNL) Milli Alovlanma Mexanizmi (NIF) 2009-cu ilin mart ayında tamamlandı. 192 lazer şüasından istifadə edərək NIF əvvəlki lazer sistemindən 60 dəfə çox enerji cəmləyə bilir.
Soyuq birləşmə
1989-cu ilin mart ayında iki tədqiqatçı, amerikalı Stanley Pons və britaniyalı Martin Fleischman, otaq temperaturunda işləyən sadə bir masa üstü soyuq sintez reaktorunu işə saldıqlarını elan etdilər. Proses, deuterium nüvələrinin yüksək sıxlıqda cəmləşdiyi palladium elektrodlarından istifadə edərək ağır suyun elektrolizindən ibarət idi. Tədqiqatçılar, yalnız nüvə prosesləri ilə izah edilə bilən istilik istehsal edildiyini və helium, tritium və neytronlar da daxil olmaqla birləşən yan məhsullar olduğunu iddia edirlər. Ancaq digər eksperimentçilər bu təcrübəni təkrarlaya bilmədilər. Elmi ictimaiyyətin əksəriyyəti soyuq birləşmə reaktorlarının real olduğuna inanmır.
Aşağı enerjili nüvə reaksiyaları
"Soyuq birləşmə" iddiaları ilə başlanmış tədqiqatlar bəzi empirik dəstəklə aşağı enerjili nüvə reaksiyaları sahəsində davam etdirilmişdir, lakinümumi qəbul edilmiş elmi izahat deyil. Göründüyü kimi, zəif nüvə qarşılıqlı təsirləri neytronları yaratmaq və tutmaq üçün istifadə olunur (nüvə parçalanması və ya birləşməsində olduğu kimi güclü bir qüvvədən daha çox). Təcrübələrə hidrogenin və ya deyteriumun katalitik yataqdan keçməsi və metal ilə reaksiya daxildir. Tədqiqatçılar müşahidə olunan enerji buraxıldığını bildirirlər. Əsas praktiki nümunə hidrogenin nikel tozu ilə qarşılıqlı təsiridir ki, onun miqdarı istənilən kimyəvi reaksiyanın verə biləcəyindən çox olur.
