Trenutno se kontrolirana termonuklearna fuzija vrlo često predviđa kao zamjena za klasične nuklearne elektrane, pa čak i fosilna goriva, međutim, unatoč brojnim ozbiljnim uspjesima u tom smjeru, još nije demonstriran niti jedan radni prototip termonuklearnog reaktora. Izgradnja prvog međunarodnog termonuklearnog reaktora ITER u Francuskoj (u projekat su uključene EU, Rusija, Kina, Indija i Republika Koreja) još je u ranoj fazi projekta. U isto vrijeme, američka korporacija Lockheed Martin i tim istraživača koji predstavljaju Massachusetts Institute of Technology (MIT) rade na razvoju efikasnog termonuklearnog reaktora. Stručnjaci MIT -a najavili su u augustu 2015. godine o razvoju novog projekta prilično kompaktnog tokamaka.
Tokamak označava toroidnu komoru sa magnetnim zavojnicama. Ovo je uređaj u obliku torusa dizajniran da sadrži plazmu kako bi se postigli uvjeti potrebni za protok kontrolirane termonuklearne fuzije. Sama ideja o tokamaku pripada sovjetskim fizičarima. Prijedlog za upotrebu kontrolirane termonuklearne fuzije u industrijske svrhe, kao i posebnu shemu koja koristi toplinsku izolaciju visokotemperaturne plazme električnim poljem, prvi je formulirao fizičar O. A. Lavrentyev u svom djelu napisanom sredinom 1950. godine. Nažalost, ovo djelo je bilo "zaboravljeno" sve do 1970 -ih. Sam izraz tokamak skovao je IN Golovin, student akademika Kurchatova. To je reaktor tokamak koji se trenutno stvara u okviru međunarodnog naučnog projekta ITER.
Dok se rad na stvaranju fuzijskog reaktora ITER u Francuskoj odvija prilično sporo, američki inženjeri sa Tehnološkog instituta u Massachusettsu dali su prijedlog za novi dizajn kompaktnog fuzijskog reaktora. Takvi reaktori, rekli su, mogli bi se staviti u komercijalni rad za samo 10 godina. U isto vrijeme, termonuklearna energija, sa svojim ogromnim kapacitetima i neiscrpnim vodikovim gorivom, decenijama je ostala samo san i niz skupih laboratorijskih eksperimenata i eksperimenata. S godinama su se fizičari čak i našalili: "Praktična primjena termonuklearne fuzije počet će za 30 godina, a to se razdoblje nikada neće promijeniti." Uprkos tome, Tehnološki institut u Massachusettsu vjeruje da će se dugo očekivani energetski iskorak dogoditi za samo 10 godina.
Povjerenje inženjera MIT -a temelji se na upotrebi novih supravodljivih materijala za stvaranje magneta koji obećava da će biti znatno manji i snažniji od dostupnih supravodljivih magneta. Prema riječima profesora Dennisa Whitea, direktora Centra za plazmu i fuziju MIT -a, upotreba novih komercijalno dostupnih supravodljivih materijala na bazi rijetkog zemnog barijum -bakar oksida (REBCO) omogućit će naučnicima da razviju kompaktne i vrlo moćne magnete. Prema naučnicima, to će omogućiti postizanje veće snage i gustoće magnetskog polja, što je posebno važno za zatvaranje plazme. Zahvaljujući novim supravodljivim materijalima, reaktor će, prema mišljenju američkih istraživača, moći biti znatno kompaktniji od trenutno postojećih projekata, posebno već spomenutog ITER -a. Prema preliminarnim procjenama, pri istoj snazi kao i ITER, novi fuzijski reaktor imat će polovicu promjera. Zbog toga će njegova izgradnja postati jeftinija i lakša.
Druga ključna značajka u novom projektu termonuklearnog reaktora je upotreba tečnih deka, koje bi trebale zamijeniti tradicionalne krute, koje su glavni "potrošni materijal" u svim modernim tokamacima, budući da preuzimaju glavni tok neutrona, pretvarajući pretvara u toplotnu energiju. Prijavljeno je da je tekućinu mnogo lakše zamijeniti od kaseta od berilijuma u bakrenim kućištima, koja su prilično masivna i teška su oko 5 tona. Upravo će berilijeve kasete biti korištene u dizajnu međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora ITER. Brandon Sorbom, jedan od vodećih istraživača na MIT -u, koji radi na projektu, govori o visokoj efikasnosti novog reaktora u području od 3 do 1. Istovremeno, prema vlastitim riječima, dizajn rektora u budućnosti se može optimizirati, što će, vjerojatno, omogućiti postizanje omjera proizvedene energije i utrošene energije na razini od 6 do 1.
Supravodljivi materijali na bazi REBCO -a osigurat će jače magnetsko polje, olakšavajući kontrolu plazme: što je polje jače, to se jezgra i volumen plazme mogu koristiti manje. Rezultat će biti da mali fuzijski reaktor može proizvesti istu količinu energije kao moderni veliki. U isto vrijeme bit će lakše izgraditi kompaktnu jedinicu, a zatim njome upravljati.
Treba shvatiti da učinkovitost termonuklearnog reaktora izravno ovisi o snazi supravodljivih magneta. Novi magneti mogu se koristiti i na postojećoj strukturi tokamaka koji imaju jezgru u obliku krafne. Osim toga, moguće su i brojne druge inovacije. Vrijedi napomenuti da veliki eksperimentalni tokamak ITER koji se trenutno gradi u Francuskoj, u blizini Marseillea, vrijedan oko 40 milijardi dolara, nije uzeo u obzir napredak na području supravodiča, jer bi u protivnom ovaj reaktor mogao biti upola manji tvorce je koštalo mnogo jeftinije i izgradilo bi se brže. Međutim, postoji mogućnost ugradnje novih magneta u ITER i to će u budućnosti moći značajno povećati njegovu snagu.
Jačina magnetskog polja igra ključnu ulogu u kontroliranoj termonuklearnoj fuziji. Udvostručenje ove sile 16 puta odjednom povećava snagu fuzijske reakcije. Nažalost, novi REBCO supravodiči ne mogu udvostručiti jačinu magnetskog polja, ali i dalje mogu povećati snagu reakcije fuzije za 10 puta, što je također odličan rezultat. Prema riječima profesora Dennisa Whitea, termonuklearni reaktor, koji će moći isporučiti električnu energiju za oko 100 hiljada ljudi, može se izgraditi u roku od oko 5 godina. Teško je povjerovati u to, ali epohalni proboj u energiji koji može zaustaviti proces globalnog zagrijavanja može se dogoditi relativno brzo, praktično danas. U isto vrijeme, MIT je uvjeren da ovaj put 10 godina nije šala, već pravi datum za pojavu prvih operativnih tokamaka.
