Leo, nchi nyingi zinashiriki katika utafiti wa nyuklia. Viongozi hao ni Umoja wa Ulaya, Marekani, Urusi na Japan, huku programu za China, Brazil, Kanada na Korea zikikua kwa kasi. Hapo awali, vinu vya muunganisho nchini Merika na USSR vilihusishwa na uundaji wa silaha za nyuklia na vilisalia kuainishwa hadi mkutano wa Atoms for Peace uliofanyika Geneva mnamo 1958. Baada ya kuundwa kwa tokamak ya Soviet, utafiti wa fusion ya nyuklia katika miaka ya 1970 ukawa "sayansi kubwa". Lakini gharama na utata wa vifaa hivyo uliongezeka hadi kufikia hatua ambapo ushirikiano wa kimataifa ulikuwa njia pekee ya kusonga mbele.
Fusion reactors duniani
Tangu miaka ya 1970, matumizi ya kibiashara ya nishati ya muunganisho yamerejeshwa nyuma kwa miaka 40. Hata hivyo, mengi yametokea katika miaka ya hivi karibuni ambayo yanaweza kufupisha kipindi hiki.
Tokamak kadhaa zimejengwa, ikiwa ni pamoja na JET ya Ulaya, MAST ya Uingereza na kinu cha majaribio cha TFTR huko Princeton, Marekani. Mradi wa kimataifa wa ITER kwa sasa unajengwa huko Cadarache, Ufaransa. Itakuwa kubwa zaiditokamak itakapoanza kufanya kazi mnamo 2020. Mnamo 2030, CFETR itajengwa nchini Uchina, ambayo itapita ITER. Wakati huo huo, PRC inafanya utafiti kuhusu tokamak ya majaribio ya upitishaji nguvu ya MASHARIKI.
Vinu vya muunganisho vya aina nyingine - stellators - pia vinajulikana na watafiti. Moja ya kubwa zaidi, LHD, ilianza kazi katika Taasisi ya Kitaifa ya Fusion ya Japan mnamo 1998. Inatumika kupata usanidi bora wa kizuizi cha plasma ya sumaku. Taasisi ya Ujerumani ya Max Planck ilifanya utafiti kuhusu kinu cha Wendelstein 7-AS huko Garching kati ya 1988 na 2002, na kwa sasa kwenye Wendelstein 7-X, ambayo imekuwa ikijengwa kwa zaidi ya miaka 19. Nyota nyingine ya TJII inafanya kazi Madrid, Uhispania. Nchini Marekani, Maabara ya Fizikia ya Plasma ya Princeton (PPPL), ambapo kinu cha kwanza cha aina hii kilijengwa mwaka wa 1951, kilisimamisha ujenzi wa NCSX mwaka wa 2008 kutokana na kuongezeka kwa gharama na ukosefu wa fedha.
Aidha, mafanikio makubwa yamepatikana katika utafiti wa muunganisho wa inertial thermonuclear. Ujenzi wa Kituo cha Kitaifa cha Kuwasha (NIF) cha $7 bilioni katika Maabara ya Kitaifa ya Livermore (LLNL), unaofadhiliwa na Utawala wa Kitaifa wa Usalama wa Nyuklia, ulikamilika Machi 2009. Laser Mégajoule ya Ufaransa (LMJ) ilianza kufanya kazi Oktoba 2014. Vinu vya muunganisho vinatumia takriban joule milioni 2 za nishati ya mwanga inayotolewa na leza katika mabilioni machache ya sekunde hadi lengo la milimita chache kwa ukubwa ili kuanza mwitikio wa muunganisho wa nyuklia. Kazi kuu ya NIF na LMJni masomo ya kusaidia mipango ya kitaifa ya kijeshi ya nyuklia.
ITER
Mnamo 1985, Muungano wa Sovieti ulipendekeza kujenga kizazi kijacho tokamak pamoja na Ulaya, Japan na Marekani. Kazi hiyo ilifanywa chini ya usimamizi wa IAEA. Kati ya 1988 na 1990, miundo ya kwanza ya Reactor ya Majaribio ya Thermonuclear ya Kimataifa, ITER, ambayo pia inamaanisha "njia" au "safari" katika Kilatini, iliundwa ili kuthibitisha kwamba muunganisho unaweza kutoa nishati zaidi kuliko inaweza kunyonya. Kanada na Kazakhstan pia zilishiriki kupitia upatanishi wa Euratom na Urusi mtawalia.
Baada ya miaka 6, Bodi ya ITER iliidhinisha mradi wa kwanza jumuishi wa kinu kulingana na fizikia na teknolojia iliyoanzishwa, wenye thamani ya $6 bilioni. Kisha Merika ilijiondoa kutoka kwa muungano, ambayo iliwalazimu kupunguza gharama kwa nusu na kubadilisha mradi. Matokeo yalikuwa ITER-FEAT, iliyogharimu dola bilioni 3 lakini ikiruhusu majibu ya kujikimu na usawa wa nishati chanya.
Mnamo 2003, Marekani ilijiunga tena na muungano huo, na China ikatangaza nia yake ya kushiriki. Kama matokeo, katikati ya 2005, washirika walikubali kujenga ITER huko Cadarache kusini mwa Ufaransa. EU na Ufaransa zilichangia nusu ya Euro bilioni 12.8, wakati Japan, China, Korea Kusini, Marekani na Urusi zilichangia 10% kila moja. Japani ilitoa vipengele vya teknolojia ya juu, iliandaa kituo cha IFMIF cha Euro bilioni 1 kwa ajili ya majaribio ya vifaa, na ilikuwa na haki ya kujenga kinu cha pili cha majaribio. Gharama ya jumla ya ITER inajumuisha nusu ya gharama ya miaka 10ujenzi na nusu - kwa miaka 20 ya kazi. India ikawa mwanachama wa saba wa ITER mwishoni mwa 2005
Majaribio yanapaswa kuanza mwaka wa 2018 kwa kutumia hidrojeni ili kuepuka kuwezesha sumaku. Matumizi ya plasma ya D-T hayakutarajiwa kabla ya 2026
Lengo la ITER ni kuzalisha MW 500 (angalau kwa 400 s) kwa kutumia chini ya MW 50 za umeme wa pembejeo bila kuzalisha umeme.
Onyesho la kituo cha kuzalisha umeme cha gigawati 2 kitazalisha uzalishaji mkubwa wa nishati kwa misingi inayoendelea. Ubunifu wa dhana ya Onyesho utakamilika ifikapo 2017, na ujenzi kuanza mnamo 2024. Uzinduzi huo utafanyika mwaka wa 2033.
JET
Mnamo 1978, EU (Euratom, Uswidi na Uswisi) ilianza mradi wa pamoja wa Ulaya wa JET nchini Uingereza. JET ndiyo tokamak kubwa zaidi inayofanya kazi ulimwenguni leo. Reactor sawia ya JT-60 inafanya kazi katika Taasisi ya Kitaifa ya Fusion ya Japani, lakini ni JET pekee inayoweza kutumia mafuta ya deuterium-tritium.
Kinu kilizinduliwa mnamo 1983, na kikawa jaribio la kwanza, ambalo lilisababisha muunganisho wa nyuklia uliodhibitiwa na nguvu ya hadi MW 16 kwa sekunde moja na MW 5 za nguvu thabiti kwenye plasma ya deuterium-tritium mnamo Novemba 1991. Majaribio mengi yamefanywa ili kusoma mifumo mbalimbali ya kuongeza joto na mbinu nyinginezo.
Maboresho zaidi ya JET ni kuongeza nguvu zake. Kinu cha MAST kinatengenezwa pamoja na JET na ni sehemu ya mradi wa ITER.
K-STAR
K-STAR ni tokamak ya Kikorea inayoongoza sana kutoka Taasisi ya Kitaifa ya Utafiti wa Fusion (NFRI) huko Daejeon, ambayo ilizalisha plasma yake ya kwanza katikati ya 2008. Huu ni mradi wa majaribio wa ITER, ambao ni matokeo ya ushirikiano wa kimataifa. Radius tokamak ya mita 1.8 ndiyo kinu cha kwanza kutumia sumaku za Nb3Sn zenye ubora wa juu, zile zile ambazo zimepangwa kutumika katika ITER. Wakati wa hatua ya kwanza, iliyokamilishwa na 2012, K-STAR ilibidi kudhibitisha uwezekano wa teknolojia za kimsingi na kufikia mipigo ya plasma na muda wa hadi 20 s. Katika hatua ya pili (2013–2017), inaboreshwa ili kusoma mapigo marefu hadi 300 s katika hali ya H na mpito kwa hali ya juu ya utendaji wa AT. Lengo la awamu ya tatu (2018-2023) ni kufikia utendaji wa juu na ufanisi katika hali ya kuendelea ya mapigo. Katika hatua ya 4 (2023-2025), teknolojia za DEMO zitajaribiwa. Kifaa hakina uwezo wa tritium na hakitumii mafuta ya D-T.
K-DEMO
Iliyoundwa kwa ushirikiano na Maabara ya Fizikia ya Plasma ya Marekani ya Princeton (PPPL) na NFRI ya Korea Kusini, K-DEMO inatazamiwa kuwa hatua inayofuata katika ukuzaji wa kinu cha kibiashara baada ya ITER, na kitakuwa mtambo wa kwanza wa kuzalisha umeme. uwezo wa kuzalisha nguvu katika mtandao wa umeme, yaani kW milioni 1 ndani ya wiki chache. Kipenyo chake kitakuwa 6.65 m, na kitakuwa na moduli ya eneo la kuzaliana itakayoundwa kama sehemu ya mradi wa DEMO. Wizara ya Elimu, Sayansi na Teknolojia ya Koreainapanga kuwekeza takribani won trilioni 1 ($941 milioni) ndani yake.
MASHARIKI
Shirika la Kichina la Majaribio ya Hali ya Juu la Tokamak (EAST) katika Taasisi ya Uchina ya Fizikia huko Hefei liliunda plazima ya hidrojeni ifikapo milioni 50 °C na kuishikilia kwa sekunde 102.
TFTR
Katika maabara ya Marekani ya PPPL, kinu cha majaribio cha nyuklia cha TFTR kilifanya kazi kuanzia 1982 hadi 1997. Mnamo Desemba 1993, TFTR ikawa tokamak ya kwanza ya sumaku kufanya majaribio ya kina na plasma ya deuterium-tritium. Mwaka uliofuata, reactor ilitoa rekodi ya wakati huo ya MW 10.7 ya nguvu inayoweza kudhibitiwa, na mwaka wa 1995, rekodi ya joto ya ionized ya 510 milioni ° C ilifikiwa. Hata hivyo, kituo hakikufikia lengo la kuvunja-hata nishati ya muunganisho, lakini kilifikia malengo ya muundo wa maunzi, na kutoa mchango mkubwa katika maendeleo ya ITER.
LHD
LHD katika Taasisi ya Kitaifa ya Fusion ya Japani huko Toki, Mkoa wa Gifu ilikuwa nyota kubwa zaidi duniani. Kinu cha muunganisho kilizinduliwa mnamo 1998 na kimeonyesha sifa za kufungwa kwa plasma ikilinganishwa na vifaa vingine vikubwa. Joto la ioni la 13.5 keV (karibu milioni 160 °C) na nishati ya 1.44 MJ ilifikiwa.
Wendelstein 7-X
Baada ya mwaka wa majaribio ulioanza mwishoni mwa 2015, halijoto ya heliamu ilifikia 1 milioni °C. Mnamo 2016, reactor ya fusion na hidrojeniplasma, kwa kutumia 2 MW ya nguvu, ilifikia joto la milioni 80 ° C ndani ya robo ya pili. W7-X ndiye nyota kubwa zaidi ulimwenguni na imepangwa kufanya kazi mfululizo kwa dakika 30. Gharama ya kinu ilifikia € bilioni 1.
NIF
Kifaa cha Kitaifa cha Kuwasha (NIF) katika Maabara ya Kitaifa ya Livermore (LLNL) ilikamilika Machi 2009. Kwa kutumia miale yake ya leza 192, NIF ina uwezo wa kuzingatia nishati mara 60 zaidi ya mfumo wowote wa leza uliotangulia.
Mchanganyiko wa baridi
Mnamo Machi 1989, watafiti wawili, Mmarekani Stanley Pons na Mwingereza Martin Fleischman, walitangaza kwamba walikuwa wamezindua kinu rahisi cha kuunganisha kompyuta kwenye eneo-kazi kinachofanya kazi kwa joto la kawaida. Mchakato huo ulijumuisha electrolysis ya maji nzito kwa kutumia electrodes ya palladium, ambayo nuclei ya deuterium ilijilimbikizia kwenye msongamano mkubwa. Watafiti wanadai kuwa joto lilitolewa ambalo linaweza kuelezewa tu katika suala la michakato ya nyuklia, na kulikuwa na bidhaa za mchanganyiko ikiwa ni pamoja na heli, tritium na nyutroni. Walakini, wajaribio wengine walishindwa kurudia uzoefu huu. Wengi wa jumuiya ya wanasayansi hawaamini kwamba vinururishi vya muunganisho baridi ni halisi.
maitikio ya nyuklia yenye nishati kidogo
Iliyoanzishwa na madai ya "muunganisho baridi", utafiti umeendelea katika nyanja ya athari za nyuklia zisizo na nishati kidogo, kwa usaidizi wa kitaalamu, lakinisi maelezo ya kisayansi yanayokubalika kwa ujumla. Inavyoonekana, mwingiliano dhaifu wa nyuklia hutumiwa kuunda na kukamata nyutroni (badala ya nguvu kubwa, kama katika mgawanyiko wa nyuklia au muunganisho). Majaribio yanajumuisha upenyezaji wa hidrojeni au deuterium kupitia kitanda cha kichocheo na athari kwa chuma. Watafiti wanaripoti kutolewa kwa nishati. Mfano mkuu wa kiutendaji ni mwingiliano wa hidrojeni na unga wa nikeli pamoja na kutoa joto, kiasi ambacho ni kikubwa kuliko athari yoyote ya kemikali inaweza kutoa.
