I øjeblikket forudsiges kontrolleret termonuklear fusion meget ofte som en erstatning for klassiske atomkraftværker og endda fossile brændstoffer, men på trods af en række alvorlige succeser i denne retning er der endnu ikke blevet påvist en enkelt fungerende prototype af en termonuklear reaktor. Byggeriet af den første internationale termonukleare reaktor ITER i Frankrig (EU, Rusland, Kina, Indien og Republikken Korea er involveret i projektet) er stadig på et tidligt stadie af projektet. Samtidig arbejder det amerikanske selskab Lockheed Martin samt et team af forskere, der repræsenterer Massachusetts Institute of Technology (MIT), på udviklingen af en effektiv termonuklear reaktor. Det var MIT -eksperter, der i august 2015 annoncerede udviklingen af et nyt projekt af en temmelig kompakt tokamak.
Tokamak står for toroidal kammer med magnetiske spoler. Dette er en torusformet enhed designet til at indeholde plasma for at opnå de betingelser, der er nødvendige for strømmen af kontrolleret termonuklear fusion. Selve ideen om en tokamak tilhører sovjetiske fysikere. Forslaget om brug af kontrolleret termonuklear fusion til industrielle formål samt en specifik ordning, der anvender varmeisolering af et højtemperaturplasma ved et elektrisk felt, blev først formuleret af fysikeren O. A. Lavrentyev i hans arbejde skrevet i midten af 1950. Desværre blev dette værk "glemt" indtil 1970'erne. Selve udtrykket tokamak blev opfundet af IN Golovin, en elev af akademiker Kurchatov. Det er tokamak -reaktoren, der i øjeblikket er ved at blive skabt inden for rammerne af det internationale videnskabelige projekt ITER.
Mens arbejdet med oprettelsen af ITER -fusionsreaktoren i Frankrig forløber temmelig langsomt, er amerikanske ingeniører fra Massachusetts Institute of Technology kommet med et forslag til et nyt design til en kompakt fusionsreaktor. Sådanne reaktorer, sagde de, kunne sættes i kommerciel drift på bare 10 år. På samme tid har termonuklear energi med sine enorme genererede kapaciteter og uudtømmelige brintbrændstof kun været en drøm og en række dyre laboratorieforsøg og eksperimenter i årtier. I årenes løb havde fysikere endda en vittighed: "Den praktiske anvendelse af termonuklear fusion begynder om 30 år, og denne periode vil aldrig ændre sig." På trods af dette mener Massachusetts Institute of Technology, at det længe ventede gennembrud i energi vil ske på bare 10 år.
Tilliden hos MIT -ingeniørerne er baseret på brugen af nye superledende materialer til at skabe en magnet, der lover at være betydeligt mindre og mere kraftfuld end de tilgængelige superledende magneter. Ifølge professor Dennis White, direktør for MIT Plasma and Fusion Center, vil brugen af nye kommercielt tilgængelige superledende materialer baseret på bariumkobberoxid af sjælden jord (REBCO) give forskere mulighed for at udvikle kompakte og meget kraftige magneter. Ifølge forskere vil dette give mulighed for at opnå større effekt og tæthed af magnetfeltet, hvilket er særligt vigtigt for plasmaindeståelse. Takket være nye superledende materialer vil reaktoren ifølge amerikanske forskere være meget mere kompakt end eksisterende projekter, især den allerede nævnte ITER. Ifølge foreløbige skøn vil den nye fusionsreaktor med samme effekt som ITER have halv diameter. På grund af dette vil dets konstruktion blive billigere og lettere.
En anden nøglefunktion i det nye projekt med en termonuklear reaktor er brugen af flydende tæpper, som skal erstatte traditionelle solid-state, som er det vigtigste "forbrugsmateriale" i alle moderne tokamakker, da de påtager sig den vigtigste neutronstrøm og omdanner det til termisk energi. Det rapporteres, at væsken er meget lettere at udskifte end berylliumkassetter i kobberkasser, som er ret massive og vejer omkring 5 tons. Det er berylliumkassetterne, der vil blive brugt i designet af den internationale eksperimentelle termonukleare reaktor ITER. Brandon Sorbom, en af de førende forskere på MIT, der arbejder på projektet, taler om den nye reaktors høje effektivitet i området 3 til 1. På samme tid, med hans egne ord, design af rektor i fremtiden kan optimeres, hvilket muligvis vil gøre det muligt at opnå forholdet mellem den genererede energi og den forbrugte energi i niveauet 6 til 1.
Superledende materialer baseret på REBCO vil give et stærkere magnetfelt, hvilket gør det lettere at kontrollere plasmaet: jo stærkere feltet er, jo mindre volumen af kerne og plasma kan bruges. Resultatet bliver, at en lille fusionsreaktor kan producere den samme mængde energi som en moderne stor. På samme tid vil det være lettere at bygge en kompakt enhed og derefter betjene den.
Det skal forstås, at effektiviteten af en termonuklear reaktor direkte afhænger af superledende magnets effekt. De nye magneter kan også bruges på den eksisterende struktur af tokamaks, som har en doughnut-formet kerne. Derudover er en række andre innovationer mulige. Det er værd at bemærke, at den store eksperimentelle tokamak ITER, der i øjeblikket er under opførelse i Frankrig, nær Marseille, til en værdi af cirka 40 milliarder dollars, ikke tog hensyn til fremskridtene inden for superledere, ellers kunne denne reaktor have været halv størrelse, ville have koste skaberne meget billigere og ville have været bygget hurtigere. Imidlertid eksisterer muligheden for at installere nye magneter på ITER, og dette vil kunne øge dens effekt betydeligt i fremtiden.
Magnetfeltets styrke spiller en central rolle i kontrolleret termonuklear fusion. Ved at fordoble denne kraft 16 gange på én gang øges fusionsreaktionens kraft. Desværre er de nye REBCO superledere ikke i stand til at fordoble magnetfeltets styrke, men de er stadig i stand til at øge fusionsreaktionens effekt med 10 gange, hvilket også er et glimrende resultat. Ifølge professor Dennis White kan en termonuklear reaktor, der vil kunne levere elektrisk energi til omkring 100 tusind mennesker, bygges inden for cirka 5 år. Det er svært at tro det nu, men et epokegørende gennembrud i energi, der kan stoppe den globale opvarmning, kan ske relativt hurtigt, praktisk talt i dag. Samtidig er MIT overbevist om, at denne tid 10 år ikke er en joke, men en reel dato for udseendet af de første operationelle tokamaks.
