Šiuo metu labai dažnai prognozuojama, kad kontroliuojama termobranduolinė sintezė pakeis klasikines atomines elektrines ir netgi iškastinį kurą, tačiau, nepaisant daugybės rimtų sėkmių šia kryptimi, dar nebuvo pademonstruotas nė vienas darbinis termobranduolinio reaktoriaus prototipas. Pirmojo tarptautinio termobranduolinio reaktoriaus ITER statyba Prancūzijoje (ES, Rusija, Kinija, Indija ir Korėjos Respublika dalyvauja projekte) dar tik pradinėje projekto stadijoje. Tuo pat metu amerikiečių korporacija „Lockheed Martin“ir mokslininkų komanda, atstovaujanti Masačusetso technologijos institutui (MIT), dirba prie efektyvaus termobranduolinio reaktoriaus kūrimo. Būtent MIT ekspertai 2015 metų rugpjūtį paskelbė apie naujo gana kompaktiško tokamako projekto kūrimą.
Tokamak reiškia toroidinę kamerą su magnetinėmis ritėmis. Tai toro formos įtaisas, skirtas plazmai laikyti, kad būtų sukurtos sąlygos, būtinos kontroliuojamai termobranduolinei sintezei tekėti. Pati tokamako idėja priklauso sovietų fizikams. Pasiūlymą naudoti kontroliuojamą termobranduolinę sintezę pramoniniais tikslais, taip pat specialią schemą, naudojant aukšto temperatūros plazmos šilumos izoliaciją elektriniu lauku, pirmą kartą suformulavo fizikas O. A. Lavrentjevas savo darbe, parašytame 1950 m. Deja, šis darbas buvo „užmirštas“iki aštuntojo dešimtmečio. Pats terminas tokamak buvo sukurtas akademiko Kurchatovo mokinio IN Golovino. Būtent tokamako reaktorius šiuo metu kuriamas pagal tarptautinį mokslinį projektą ITER.
Nors darbas kuriant ITER sintezės reaktorių Prancūzijoje vyksta gana lėtai, Amerikos inžinieriai iš Masačusetso technologijos instituto pateikė pasiūlymą dėl naujo kompaktiško sintezės reaktoriaus dizaino. Pasak jų, tokius reaktorius galima pradėti eksploatuoti vos per 10 metų. Tuo pačiu metu termobranduolinė energija, turinti milžiniškus pajėgumus ir neišsenkantį vandenilio kurą, dešimtmečius liko tik svajonė ir brangių laboratorinių eksperimentų bei eksperimentų serija. Bėgant metams fizikai net pajuokavo: „Praktinis termobranduolinės sintezės pritaikymas prasidės po 30 metų ir šis laikotarpis niekada nesikeis“. Nepaisant to, Masačusetso technologijos institutas mano, kad ilgai lauktas energetikos proveržis įvyks vos per 10 metų.
MIT inžinierių pasitikėjimas grindžiamas naujų superlaidžių medžiagų naudojimu, siekiant sukurti magnetą, kuris žada būti žymiai mažesnis ir galingesnis už turimus superlaidžius magnetus. Pasak MIT Plazmos ir sintezės centro direktoriaus profesoriaus Denniso White'o, naujų komerciškai prieinamų superlaidžių medžiagų, pagamintų iš retųjų žemių bario vario oksido (REBCO), naudojimas leis mokslininkams sukurti kompaktiškus ir labai galingus magnetus. Pasak mokslininkų, tai leis pasiekti didesnę magnetinio lauko galią ir tankį, o tai ypač svarbu plazmai sulaikyti. Dėl naujų superlaidžių medžiagų reaktorius, pasak amerikiečių tyrėjų, bus daug kompaktiškesnis nei esami projektai, ypač jau minėtas ITER. Preliminariais skaičiavimais, esant tokiai pačiai galiai kaip ir ITER, naujasis sintezės reaktorius bus pusės skersmens. Dėl to jo konstrukcija taps pigesnė ir lengvesnė.
Kitas svarbus bruožas naujame termobranduolinio reaktoriaus projekte yra skystų antklodžių, kurios turėtų pakeisti tradicines kieto kūno antklodes, kurios turėtų pakeisti pagrindines „sunaudojamas medžiagas“visuose šiuolaikiniuose tokamakuose, nes jos įgauna pagrindinį neutronų srautą, konvertavimą. jį paversti šilumine energija. Pranešama, kad skystį pakeisti yra daug lengviau nei vario dėklų berilio kasetes, kurios yra gana masyvios ir sveria apie 5 tonas. Būtent berilio kasetės bus naudojamos kuriant tarptautinį eksperimentinį termobranduolinį reaktorių ITER. Brandonas Sorbomas, vienas iš pirmaujančių MIT tyrėjų, dirbantis prie projekto, kalba apie aukštą naujojo reaktoriaus efektyvumą 3–1 regione. Kartu, jo paties žodžiais tariant, rektoriaus dizainas ateityje gali būti optimizuotas, o tai, ko gero, leis pasiekti pagamintos energijos ir išeikvotos energijos santykį nuo 6 iki 1.
Superlaidžios medžiagos, pagamintos REBCO pagrindu, užtikrins stipresnį magnetinį lauką, todėl bus lengviau valdyti plazmą: kuo stipresnis laukas, tuo mažesnis šerdies ir plazmos tūris. Rezultatas bus tas, kad mažas sintezės reaktorius gali pagaminti tiek pat energijos, kiek modernus didelis. Tuo pačiu metu bus lengviau sukurti kompaktišką įrenginį ir tada jį valdyti.
Reikėtų suprasti, kad termobranduolinio reaktoriaus efektyvumas tiesiogiai priklauso nuo superlaidžių magnetų galios. Naujieji magnetai taip pat gali būti naudojami esamai tokamakų, turinčių spurgos formos šerdį, struktūrai. Be to, galima ir nemažai kitų naujovių. Verta paminėti, kad šiuo metu Prancūzijoje, netoli Marselio, statomas didelis eksperimentinis tokamakas ITER, kurio vertė apie 40 milijardų dolerių, neatsižvelgė į pažangą superlaidininkų srityje, kitaip šis reaktorius galėjo būti perpus mažesnis. kūrėjams kainavo daug pigiau ir būtų pastatytas greičiau. Tačiau yra galimybė ITER įrengti naujus magnetus, ir tai ateityje gali žymiai padidinti jo galią.
Magnetinio lauko stiprumas vaidina pagrindinį vaidmenį kontroliuojamoje termobranduolinėje sintezėje. Padvigubinus šią jėgą 16 kartų vienu metu, padidėja sintezės reakcijos galia. Deja, naujieji REBCO superlaidininkai nesugeba padvigubinti magnetinio lauko stiprumo, tačiau vis tiek sugeba 10 kartų padidinti sintezės reakcijos galią, o tai taip pat yra puikus rezultatas. Profesoriaus Denniso White'o teigimu, termobranduolinis reaktorius, galintis tiekti elektros energiją maždaug 100 tūkst. Žmonių, gali būti pastatytas per maždaug 5 metus. Dabar sunku tuo patikėti, tačiau epochinis energijos proveržis, galintis sustabdyti visuotinio atšilimo procesą, gali įvykti palyginti greitai, praktiškai šiandien. Tuo pačiu metu MIT yra įsitikinęs, kad šį kartą 10 metų - ne pokštas, o tikra data, kai pasirodys pirmieji veikiančios tokamakos.
