V súčasnosti sa kontrolovaná termonukleárna fúzia veľmi často predpovedá ako náhrada klasických jadrových elektrární a dokonca aj fosílnych palív, napriek mnohým vážnym úspechom v tomto smere však ešte nebol preukázaný ani jeden funkčný prototyp termonukleárneho reaktora. Výstavba prvého medzinárodného termonukleárneho reaktora ITER vo Francúzsku (do projektu sú zapojené EÚ, Rusko, Čína, India a Kórejská republika) je stále v ranej fáze projektu. Americká spoločnosť Lockheed Martin a tím vedcov zastupujúcich Massachusettský technologický inštitút (MIT) zároveň pracujú na vývoji účinného termonukleárneho reaktora. Boli to experti z MIT, ktorí v auguste 2015 oznámili vývoj nového projektu pomerne kompaktného tokamaku.
Tokamak je skratka pre toroidnú komoru s magnetickými cievkami. Toto je zariadenie v tvare torusu navrhnuté tak, aby obsahovalo plazmu, aby sa dosiahli podmienky nevyhnutné pre tok riadenej termonukleárnej fúzie. Samotná myšlienka tokamaku patrí sovietskym fyzikom. Návrh na použitie riadenej termonukleárnej fúzie na priemyselné účely, ako aj špecifickú schému využívajúcu tepelnú izoláciu vysokoteplotnej plazmy elektrickým poľom, prvýkrát sformuloval fyzik O. A. Lavrentyev vo svojej práci napísanej v polovici roku 1950. Na toto dielo sa bohužiaľ „zabudlo“až do 70. rokov minulého storočia. Samotný termín tokamak vymyslel IN Golovin, študent akademika Kurchatova. Práve tokamakový reaktor v súčasnosti vzniká v rámci medzinárodného vedeckého projektu ITER.
Zatiaľ čo práce na vytváraní fúzneho reaktora ITER vo Francúzsku postupujú pomerne pomaly, americkí inžinieri z Massachusettského technologického inštitútu prišli s návrhom nového návrhu kompaktného fúzneho reaktora. Takéto reaktory by podľa nich mohli byť uvedené do komerčnej prevádzky len za 10 rokov. Termonukleárna energia so svojimi obrovskými generovanými kapacitami a nevyčerpateľným vodíkovým palivom zostáva po celé desaťročia iba snom a sériou drahých laboratórnych experimentov a experimentov. Fyzici za tie roky dokonca zažartovali: „Praktická aplikácia termonukleárnej fúzie sa začne o 30 rokov a toto obdobie sa nikdy nezmení.“Napriek tomu Massachusettský technologický inštitút verí, že dlho očakávaný prielom v energetike nastane už o 10 rokov.
Dôvera inžinierov z MIT je založená na použití nových supravodivých materiálov na vytvorenie magnetu, ktorý sľubuje, že bude výrazne menší a výkonnejší ako dostupné supravodivé magnety. Podľa profesora Dennisa Whitea, riaditeľa plazmového a fúzneho centra MIT, použitie nových komerčne dostupných supravodivých materiálov na báze oxidu bárnatého meďnatého (REBCO) umožní vedcom vyvinúť kompaktné a veľmi silné magnety. Podľa vedcov to umožní dosiahnuť väčšiu silu a hustotu magnetického poľa, čo je obzvlášť dôležité pre zadržanie plazmy. Vďaka novým supravodivým materiálom bude reaktor podľa amerických vedcov oveľa kompaktnejší ako existujúce projekty, najmä už spomínaný ITER. Podľa predbežných odhadov bude mať nový fúzny reaktor pri rovnakom výkone ako ITER polovičný priemer. Vďaka tomu bude jeho konštrukcia lacnejšia a jednoduchšia.
Ďalšou kľúčovou črtou nového projektu termonukleárneho reaktora je použitie kvapalných prikrývok, ktoré by mali nahradiť tradičné polovodičové pokrývky, ktoré sú hlavným „spotrebným materiálom“vo všetkých moderných tokamakoch, pretože preberajú hlavný tok neutrónov a konvertujú ich. to na tepelnú energiu. Uvádza sa, že nahradenie kvapaliny je oveľa jednoduchšie ako kazety s berýliom v medených puzdrách, ktoré sú dosť masívne a vážia asi 5 ton. Práve berýliové kazety budú použité pri konštrukcii medzinárodného experimentálneho termonukleárneho reaktora ITER. Brandon Sorbom, jeden z popredných výskumníkov z MIT, ktorý na projekte pracuje, hovorí o vysokej účinnosti nového reaktora v oblasti 3 až 1. Zároveň podľa vlastných slov návrh rektora v budúcnosti môže byť optimalizovaný, čo prípadne umožní dosiahnuť pomer generovanej energie k vydanej energii na úrovni 6 ku 1.
Supravodivé materiály na báze REBCO poskytnú silnejšie magnetické pole, ktoré uľahčuje ovládanie plazmy: čím silnejšie pole, tým menší objem jadra a plazmy je možné použiť. Výsledkom bude, že malý fúzny reaktor môže produkovať rovnaké množstvo energie ako moderný veľký. Súčasne bude jednoduchšie postaviť kompaktnú jednotku a potom ju prevádzkovať.
Malo by byť zrejmé, že účinnosť termonukleárneho reaktora priamo závisí od sily supravodivých magnetov. Nové magnety je možné použiť aj na existujúcu štruktúru tokamakov, ktoré majú jadro v tvare šišky. Okrem toho je možné množstvo ďalších inovácií. Stojí za zmienku, že veľký experimentálny tokamak ITER, ktorý je v súčasnosti vo výstavbe vo Francúzsku, neďaleko Marseille, v hodnote asi 40 miliárd dolárov, nezohľadnil pokrok v oblasti supravodičov, inak by tento reaktor mohol byť polovičnej veľkosti, stálo tvorcov oveľa lacnejšie a bolo by ich postavené rýchlejšie. Možnosť inštalácie nových magnetov na ITER však existuje a to bude v budúcnosti schopné výrazne zvýšiť jeho výkon.
Sila magnetického poľa hrá kľúčovú úlohu v riadenej termonukleárnej fúzii. Zdvojnásobenie tejto sily 16 -krát naraz zvyšuje silu fúznej reakcie. Nové supravodiče REBCO bohužiaľ nie sú schopné zdvojnásobiť silu magnetického poľa, ale napriek tomu sú schopné zvýšiť výkon fúznej reakcie 10 -krát, čo je tiež vynikajúci výsledok. Podľa profesora Dennisa Whitea termonukleárny reaktor, ktorý bude schopný dodávať elektrickú energiu asi 100 tisíc ľuďom, možno postaviť do približne 5 rokov. Teraz je tomu ťažké uveriť, ale epochálny prelom v energii, ktorý môže zastaviť proces globálneho otepľovania, sa môže stať relatívne rýchlo, prakticky dnes. MIT je zároveň presvedčený, že tentokrát 10 rokov nie je vtip, ale skutočný dátum vzniku prvých operačných tokamakov.
