For øyeblikket blir kontrollert termonukleær fusjon veldig ofte spådd som en erstatning for klassiske atomkraftverk og til og med fossilt brensel, men til tross for en rekke alvorlige suksesser i denne retningen er det ikke påvist en eneste fungerende prototype av en termonukleær reaktor. Byggingen av den første internasjonale termonukleære reaktoren ITER i Frankrike (EU, Russland, Kina, India og Republikken Korea er involvert i prosjektet) er fremdeles på et tidlig stadium av prosjektet. Samtidig jobber det amerikanske selskapet Lockheed Martin, samt et team av forskere som representerer Massachusetts Institute of Technology (MIT), med å utvikle en effektiv termonukleær reaktor. Det var MIT -eksperter som kunngjorde i august 2015 utviklingen av et nytt prosjekt med en ganske kompakt tokamak.
Tokamak står for toroidal kammer med magnetiske spoler. Dette er en torusformet enhet designet for å inneholde plasma for å oppnå betingelsene som er nødvendige for flyten av kontrollert termonukleær fusjon. Selve ideen om en tokamak tilhører sovjetiske fysikere. Forslaget om bruk av kontrollert termonukleær fusjon til industrielle formål, så vel som et spesifikt opplegg ved bruk av varmeisolering av et høytemperaturplasma ved et elektrisk felt, ble først formulert av fysiker O. A. Lavrentyev i sitt arbeid skrevet i midten av 1950. Dessverre ble dette verket "glemt" frem til 1970 -tallet. Selve begrepet tokamak ble laget av IN Golovin, en student av akademiker Kurchatov. Det er tokamak -reaktoren som for tiden opprettes innenfor rammen av det internasjonale vitenskapelige prosjektet ITER.
Mens arbeidet med opprettelsen av ITER -fusjonsreaktoren i Frankrike går ganske sakte, har amerikanske ingeniører fra Massachusetts Institute of Technology kommet med et forslag til et nytt design for en kompakt fusjonsreaktor. Slike reaktorer, sa de, kunne settes i kommersiell drift på bare 10 år. Samtidig har termonukleær energi, med sin enorme genererte kapasitet og uuttømmelige hydrogenbrensel, bare vært en drøm og en serie dyre laboratorieeksperimenter og eksperimenter i flere tiår. Gjennom årene hadde fysikere til og med en spøk: "Den praktiske anvendelsen av termonukleær fusjon vil begynne om 30 år, og denne perioden vil aldri forandre seg." Til tross for dette, tror Massachusetts Institute of Technology at det etterlengtede gjennombruddet i energi vil skje om bare 10 år.
Tilliten til MIT -ingeniørene er basert på bruk av nye superledende materialer for å lage en magnet som lover å være betydelig mindre og kraftigere enn de tilgjengelige superledende magneter. Ifølge professor Dennis White, direktør for MIT Plasma and Fusion Center, vil bruk av nye kommersielt tilgjengelige superledende materialer basert på bariumkobberoksid av sjeldne jordarter (REBCO) tillate forskere å utvikle kompakte og meget kraftige magneter. Ifølge forskere vil dette tillate å oppnå større kraft og tetthet av magnetfeltet, noe som er spesielt viktig for plasmaindemming. Takket være nye superledende materialer vil reaktoren ifølge amerikanske forskere være mye mer kompakt enn eksisterende prosjekter, spesielt den allerede nevnte ITER. Ifølge foreløpige estimater vil den nye fusjonsreaktoren med samme kraft som ITER ha halve diameteren. På grunn av dette vil konstruksjonen bli billigere og enklere.
En annen sentral funksjon i det nye prosjektet med en termonukleær reaktor er bruk av flytende tepper, som skal erstatte tradisjonelle solid-state, som er det viktigste "forbruksmaterialet" i alle moderne tokamakker, siden de tar på seg nøytronstrømmen og omdanner det til termisk energi. Det er rapportert at væsken er mye lettere å bytte ut enn berylliumkassetter i kobberkasser, som er ganske massive og veier omtrent 5 tonn. Det er berylliumkassettene som skal brukes i utformingen av den internasjonale eksperimentelle termonukleære reaktoren ITER. Brandon Sorbom, en av de ledende forskerne ved MIT, som jobber med prosjektet, snakker om den høye effektiviteten til den nye reaktoren i området 3 til 1. Samtidig, med egne ord, utformingen av rektoren i fremtiden kan optimaliseres, noe som muligens vil gjøre det mulig å oppnå forholdet mellom den genererte energien og den brukte energien på nivået 6 til 1.
Superledende materialer basert på REBCO vil gi et sterkere magnetfelt, noe som gjør det lettere å kontrollere plasmaet: jo sterkere feltet er, jo mindre volum av kjernen og plasma kan brukes. Resultatet blir at en liten fusjonsreaktor kan produsere samme mengde energi som en moderne stor. Samtidig vil det være lettere å bygge en kompakt enhet og deretter bruke den.
Det bør forstås at effektiviteten til en termonukleær reaktor direkte avhenger av kraften til superledende magneter. De nye magnetene kan også brukes på den eksisterende strukturen til tokamaks, som har en smultringformet kjerne. I tillegg er en rekke andre innovasjoner mulig. Det er verdt å merke seg at den store eksperimentelle tokamak ITER som for tiden er under bygging i Frankrike, nær Marseille, til en verdi av omtrent 40 milliarder dollar, ikke tok hensyn til fremdriften innen superledere, ellers ville denne reaktoren ha vært halv størrelse, ville ha kostet skaperne mye billigere og ville blitt bygget raskere. Imidlertid eksisterer muligheten for å installere nye magneter på ITER, og dette vil kunne øke kraften betydelig i fremtiden.
Styrken til magnetfeltet spiller en nøkkelrolle i kontrollert termonukleær fusjon. Ved å doble denne kraften 16 ganger på en gang øker fusjonsreaksjonens kraft. Dessverre klarer ikke de nye REBCO superlederne å doble styrken til magnetfeltet, men de er fortsatt i stand til å øke effekten av fusjonsreaksjonen med 10 ganger, noe som også er et utmerket resultat. I følge professor Dennis White kan en termonukleær reaktor, som vil kunne levere elektrisk energi til omtrent 100 tusen mennesker, bygges i løpet av omtrent 5 år. Det er vanskelig å tro det nå, men et epokegjennomgående gjennombrudd i energi som kan stoppe den globale oppvarmingsprosessen kan skje relativt raskt, praktisk talt i dag. Samtidig er MIT overbevist om at denne gangen 10 år ikke er en spøk, men en ekte dato for utseendet til de første operasjonelle tokamakene.
