Hoje, muitos países estão participando de pesquisas termonucleares. Os líderes são a União Européia, EUA, Rússia e Japão, enquanto os programas da China, Brasil, Canadá e Coréia estão crescendo rapidamente. Inicialmente, os reatores de fusão nos Estados Unidos e na URSS foram associados ao desenvolvimento de armas nucleares e permaneceram classificados até a conferência Átomos para a Paz realizada em Genebra em 1958. Após a criação do tokamak soviético, a pesquisa de fusão nuclear na década de 1970 tornou-se uma "grande ciência". Mas o custo e a complexidade dos dispositivos aumentaram a ponto de a cooperação internacional ser o único caminho a seguir.
Reatores de fusão no mundo
Desde a década de 1970, o uso comercial da energia de fusão foi constantemente adiado em 40 anos. No entanto, muita coisa aconteceu nos últimos anos que poderia encurtar esse período.
Vários tokamaks foram construídos, incluindo o europeu JET, o britânico MAST e o reator de fusão experimental TFTR em Princeton, EUA. O projeto internacional ITER está atualmente em construção em Cadarache, França. Será o maiortokamak quando começar a operar em 2020. Em 2030, o CFETR será construído na China, que ultrapassará o ITER. Enquanto isso, a RPC está realizando pesquisas sobre o tokamak supercondutor experimental EAST.
Reatores de fusão de outro tipo - stelators - também são populares entre os pesquisadores. Um dos maiores, o LHD, começou a trabalhar no Instituto Nacional de Fusão do Japão em 1998. Ele é usado para encontrar a melhor configuração de confinamento de plasma magnético. O instituto alemão Max Planck realizou pesquisas no reator Wendelstein 7-AS em Garching entre 1988 e 2002, e atualmente no Wendelstein 7-X, que está em construção há mais de 19 anos. Outro stellarator TJII está em operação em Madrid, Espanha. Nos EUA, o Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), onde o primeiro reator de fusão desse tipo foi construído em 1951, interrompeu a construção do NCSX em 2008 devido a estouros de custos e f alta de financiamento.
Além disso, progressos significativos foram feitos na pesquisa de fusão termonuclear inercial. A construção do National Ignition Facility (NIF) de US $ 7 bilhões no Laboratório Nacional de Livermore (LLNL), financiado pela Administração Nacional de Segurança Nuclear, foi concluída em março de 2009. O francês Laser Mégajoule (LMJ) começou a operar em outubro de 2014. Os reatores de fusão usam cerca de 2 milhões de joules de energia luminosa fornecida por lasers em alguns bilionésimos de segundo para um alvo de alguns milímetros de tamanho para iniciar uma reação de fusão nuclear. A principal tarefa do NIF e do LMJsão estudos para apoiar programas nucleares militares nacionais.
ITER
Em 1985, a União Soviética propôs construir a próxima geração de tokamak junto com a Europa, Japão e Estados Unidos. O trabalho foi realizado sob os auspícios da AIEA. Entre 1988 e 1990, os primeiros projetos do Reator Termonuclear Experimental Internacional, ITER, que também significa "caminho" ou "viagem" em latim, foram criados para provar que a fusão poderia produzir mais energia do que poderia absorver. O Canadá e o Cazaquistão também participaram através da mediação da Euratom e da Rússia, respectivamente.
Após 6 anos, o Conselho do ITER aprovou o primeiro projeto de reator integrado baseado em física e tecnologia estabelecidas, no valor de US$ 6 bilhões. Em seguida, os EUA se retiraram do consórcio, o que os obrigou a reduzir pela metade os custos e alterar o projeto. O resultado foi o ITER-FEAT, que custou US$ 3 bilhões, mas permitiu uma resposta autossustentável e um equilíbrio de poder positivo.
Em 2003, os EUA voltaram ao consórcio e a China anunciou seu desejo de participar. Como resultado, em meados de 2005, os parceiros concordaram em construir o ITER em Cadarache, no sul da França. A UE e a França contribuíram com metade dos 12,8 bilhões de euros, enquanto Japão, China, Coreia do Sul, EUA e Rússia contribuíram com 10% cada. O Japão forneceu componentes de alta tecnologia, hospedou a instalação IFMIF de € 1 bilhão para testes de materiais e teve o direito de construir o próximo reator de teste. O custo total do ITER inclui metade do custo de um contrato de 10 anosconstrução e meia - para 20 anos de operação. A Índia tornou-se o sétimo membro do ITER no final de 2005
Experiências devem começar em 2018 usando hidrogênio para evitar a ativação do ímã. Uso de plasma D-T não esperado antes de 2026
A meta do ITER é gerar 500 MW (pelo menos por 400 s) usando menos de 50 MW de potência de entrada sem gerar eletricidade.
A Demo da usina de demonstração de 2 gigawatts produzirá geração de energia em larga escala continuamente. O projeto conceitual para o Demo será concluído em 2017, com a construção a começar em 2024. O lançamento será em 2033.
JET
Em 1978, a UE (Euratom, Suécia e Suíça) iniciou um projeto JET europeu conjunto no Reino Unido. JET é o maior tokamak em operação no mundo hoje. Um reator JT-60 semelhante opera no Instituto Nacional de Fusão de Fusão do Japão, mas apenas o JET pode usar combustível de deutério-trítio.
O reator foi lançado em 1983, e se tornou o primeiro experimento, que resultou em fusão termonuclear controlada com potência de até 16 MW por um segundo e 5 MW de potência estável em plasma deutério-trítio em novembro de 1991. Muitos experimentos foram realizados para estudar vários esquemas de aquecimento e outras técnicas.
Outras melhorias no JET são para aumentar sua potência. O reator compacto MAST está sendo desenvolvido em conjunto com a JET e faz parte do projeto ITER.
K-STAR
K-STAR é um tokamak supercondutor coreano do National Fusion Research Institute (NFRI) em Daejeon, que produziu seu primeiro plasma em meados de 2008. Este é um projeto piloto do ITER, fruto da cooperação internacional. O tokamak de 1,8 m de raio é o primeiro reator a usar ímãs supercondutores de Nb3Sn, os mesmos que estão planejados para serem usados no ITER. Durante a primeira etapa, concluída em 2012, o K-STAR teve que provar a viabilidade das tecnologias básicas e obter pulsos de plasma com duração de até 20 s. Na segunda etapa (2013–2017), está sendo atualizado para estudar pulsos longos de até 300 s no modo H e fazer a transição para o modo AT de alto desempenho. O objetivo da terceira fase (2018-2023) é alcançar alto desempenho e eficiência no modo de pulso contínuo. Na 4ª etapa (2023-2025), serão testadas as tecnologias DEMO. O dispositivo não é compatível com trítio e não usa combustível D-T.
K-DEMO
Desenvolvido em colaboração com o Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA e o NFRI da Coréia do Sul, o K-DEMO deve ser o próximo passo no desenvolvimento de reatores comerciais após o ITER e será a primeira usina de energia capaz de gerar energia em rede elétrica, ou seja, 1 milhão de kW em poucas semanas. Seu diâmetro será de 6,65 m, e terá um módulo de zona de reprodução sendo criado como parte do projeto DEMO. Ministério da Educação, Ciência e Tecnologia da Coreiaplaneja investir cerca de 1 trilhão de won (US$ 941 milhões) nele.
EAST
O Tokamak Experimental Avançado Supercondutor Chinês (EAST) do Instituto Chinês de Física em Hefei criou plasma de hidrogênio a 50 milhões °C e o manteve por 102 segundos.
TFTR
No laboratório americano PPPL, o reator termonuclear experimental TFTR operou de 1982 a 1997. Em dezembro de 1993, o TFTR tornou-se o primeiro tokamak magnético a realizar extensos experimentos com plasma de deutério-trítio. No ano seguinte, o reator produziu um então recorde de 10,7 MW de potência controlável e, em 1995, foi atingido um recorde de temperatura de gás ionizado de 510 milhões °C. No entanto, a instalação não atingiu o objetivo de energia de fusão de equilíbrio, mas atendeu com sucesso os objetivos de projeto de hardware, contribuindo significativamente para o desenvolvimento do ITER.
LHD
LHD no Instituto Nacional de Fusão de Fusão do Japão em Toki, Prefeitura de Gifu, foi o maior stellarator do mundo. O reator de fusão foi lançado em 1998 e demonstrou qualidades de confinamento de plasma comparáveis a outras grandes instalações. Foi atingida uma temperatura de íons de 13,5 keV (cerca de 160 milhões °C) e uma energia de 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Após um ano de testes que começou no final de 2015, a temperatura do hélio atingiu brevemente 1 milhão °C. Em 2016, um reator de fusão com hidrogênioplasma, usando 2 MW de potência, atingiu uma temperatura de 80 milhões ° C em um quarto de segundo. O W7-X é o maior stellarator do mundo e está planejado para operar continuamente por 30 minutos. O custo do reator foi de 1 bilhão de euros.
NIF
O National Ignition Facility (NIF) no Livermore National Laboratory (LLNL) foi concluído em março de 2009. Usando seus 192 feixes de laser, o NIF é capaz de concentrar 60 vezes mais energia do que qualquer sistema de laser anterior.
Fusão a frio
Em março de 1989, dois pesquisadores, o americano Stanley Pons e o britânico Martin Fleischman, anunciaram que haviam lançado um simples reator de fusão a frio de mesa operando à temperatura ambiente. O processo consistia na eletrólise de água pesada usando eletrodos de paládio, nos quais se concentravam núcleos de deutério em alta densidade. Os pesquisadores afirmam que foi produzido calor que só poderia ser explicado em termos de processos nucleares, e havia subprodutos da fusão, incluindo hélio, trítio e nêutrons. No entanto, outros experimentadores não conseguiram repetir essa experiência. A maioria da comunidade científica não acredita que reatores de fusão a frio sejam reais.
Reações nucleares de baixa energia
Iniciado por alegações de "fusão a frio", a pesquisa continuou no campo de reações nucleares de baixa energia, com algum suporte empírico, masnão é uma explicação científica geralmente aceita. Aparentemente, interações nucleares fracas são usadas para criar e capturar nêutrons (em vez de uma força poderosa, como na fissão ou fusão nuclear). Experimentos incluem permeação de hidrogênio ou deutério através de um leito catalítico e reação com um metal. Os pesquisadores relatam uma liberação observada de energia. O principal exemplo prático é a interação do hidrogênio com o pó de níquel com a liberação de calor, cuja quantidade é maior do que qualquer reação química pode fornecer.
