Praegu ennustatakse kontrollitud termotuumasünteesi väga sageli klassikaliste tuumaelektrijaamade ja isegi fossiilkütuste asendajana, kuid vaatamata mitmetele tõsistele edusammudele selles suunas ei ole veel demonstreeritud ühtki töötavat termotuumareaktori prototüüpi. Esimese rahvusvahelise termotuumareaktori ITER ehitamine Prantsusmaal (projektis osalevad EL, Venemaa, Hiina, India ja Korea Vabariik) on alles projekti algusjärgus. Samal ajal tegelevad Ameerika korporatsioon Lockheed Martin ja Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlaste meeskond tõhusa termotuumareaktori väljatöötamisega. Just MIT eksperdid teatasid 2015. aasta augustis üsna kompaktse tokamaki uue projekti väljatöötamisest.
Tokamak tähistab magnetmähistega toroidkambrit. See on torusekujuline seade, mis on kavandatud sisaldama plasmat, et saavutada kontrollitud termotuumasünteesi vooluks vajalikud tingimused. Juba tokamaki idee kuulub nõukogude füüsikutele. Ettepaneku kasutada kontrollitud termotuumasünteesi tööstuslikul otstarbel, samuti konkreetse skeemi, milles kasutatakse kõrge temperatuuriga plasma soojusisolatsiooni elektrivälja abil, sõnastas esmakordselt füüsik O. A. Lavrentjev oma 1950. aasta keskel kirjutatud töös. Kahjuks oli see teos "unustatud" kuni 1970. aastateni. Termini tokamak mõtles välja akadeemik Kurtšatovi õpilane IN Golovin. Just tokamaki reaktor on praegu loomisel rahvusvahelise teadusprojekti ITER raames.
Kuigi töö ITERi termotuumasünteesi reaktori loomisel Prantsusmaal toimub üsna aeglaselt, on Ameerika insenerid Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist pakkunud välja ettepaneku kompaktse termotuumasünteesi reaktori uue kujunduse kohta. Selliseid reaktoreid võiks nende sõnul kommertskasutusele viia vaid 10 aasta pärast. Samal ajal on termotuumaenergia oma tohutu genereeritud võimsuse ja ammendamatu vesinikukütusega jäänud aastakümneid vaid unistuseks ja kallite laborikatsete ja katsete seeriaks. Aastate jooksul oli füüsikutel isegi nali: "Termotuumasünteesi praktiline rakendamine algab 30 aasta pärast ja see periood ei muutu kunagi." Sellest hoolimata usub Massachusettsi Tehnoloogiainstituut, et kauaoodatud läbimurre energeetikas toimub vaid 10 aasta pärast.
MIT inseneride enesekindlus põhineb uute ülijuhtivate materjalide kasutamisel, et luua magnet, mis tõotab olla oluliselt väiksem ja võimsam kui olemasolevad ülijuhtivad magnetid. MIT plasma- ja termotuumasünteesi keskuse direktori professori Dennis White'i sõnul võimaldab haruldaste muldmetallide baariumvaskoksiidil (REBCO) põhinevate uute kaubanduslikult saadavate ülijuhtivate materjalide kasutamine teadlastel välja töötada kompaktsed ja väga võimsad magnetid. Teadlaste sõnul võimaldab see saavutada magnetvälja suurema võimsuse ja tiheduse, mis on eriti oluline plasma sulgemiseks. Tänu uutele ülijuhtivatele materjalidele on reaktor Ameerika teadlaste sõnul palju kompaktsem kui olemasolevad projektid, eriti juba mainitud ITER. Esialgsete hinnangute kohaselt on uue termotuumasünteesi reaktor sama võimsusega kui ITER, poole väiksema läbimõõduga. Tänu sellele muutub selle ehitus odavamaks ja lihtsamaks.
Teine termotuumareaktori uue projekti põhijoon on vedelate tekkide kasutamine, mis peaksid asendama traditsioonilised tahkis-tekid, mis on kõigi kaasaegsete tokamakkide peamine "tarbimismaterjal", kuna need võtavad vastu peamise neutronvoo, muundades see soojusenergiaks. On teatatud, et vedelikku on palju lihtsam asendada kui vasekarbis olevaid berülliumikassette, mis on üsna massiivsed ja kaaluvad umbes 5 tonni. Just berülliumi kassette kasutatakse rahvusvahelise eksperimentaalse termotuumareaktori ITER projekteerimisel. Projekti kallal töötav MIT üks juhtivaid teadlasi Brandon Sorbom räägib uue reaktori kõrgest efektiivsusest vahemikus 3 kuni 1. Samal ajal, tema enda sõnul, rektori disain Tulevikus saab optimeerida, mis võimalusel võimaldab saavutada toodetud energia ja kulutatud energia suhte 6 kuni 1.
REBCO -l põhinevad ülijuhtivad materjalid tagavad tugevama magnetvälja, mis hõlbustab plasma juhtimist: mida tugevam on väli, seda väiksem on südamiku ja plasma maht. Tulemuseks on see, et väike termotuumasünteesi reaktor suudab toota sama palju energiat kui kaasaegne suur. Samal ajal on lihtsam ehitada kompaktne seade ja seejärel seda kasutada.
Tuleb mõista, et termotuumareaktori efektiivsus sõltub otseselt ülijuhtivate magnetite võimsusest. Uusi magneteid saab kasutada ka sõõrikujulise südamikuga tokamakide olemasoleval struktuuril. Lisaks on võimalik teha mitmeid muid uuendusi. Väärib märkimist, et praegu Prantsusmaal, Marseille'i lähedal ehitatav suur eksperimentaalne tokamak ITER, mille väärtus on umbes 40 miljardit dollarit, ei võtnud arvesse edusamme ülijuhtide vallas, vastasel juhul oleks see reaktor võinud olla poole väiksem. maksis tegijatele palju odavamalt ja oleks ehitatud kiiremini. Siiski on ITERile uute magnetite paigaldamise võimalus olemas ja see võimaldab tulevikus oluliselt suurendada selle võimsust.
Magnetvälja tugevus mängib kontrollitavas termotuumasünteesis võtmerolli. Selle jõu kahekordistamine 16 korda korraga suurendab sulandumisreaktsiooni võimsust. Kahjuks ei suuda uued REBCO ülijuhid magnetvälja tugevust kahekordistada, kuid suudavad siiski sulandumisreaktsiooni võimsust suurendada 10 korda, mis on samuti suurepärane tulemus. Professor Dennis White'i sõnul saab termotuumareaktori, mis suudab elektrienergiat tarnida umbes 100 tuhandele inimesele, ehitada umbes 5 aasta jooksul. Praegu on seda raske uskuda, kuid epohhiline läbimurre energeetikas, mis võib peatada globaalse soojenemise protsessi, võib toimuda suhteliselt kiiresti, praktiliselt täna. Samas on MIT kindel, et seekord pole 10 aastat naljaasi, vaid tõeline kuupäev esimeste operatiivsete tokamakkide ilmumiseks.
