วันนี้ หลายประเทศเข้าร่วมในการวิจัยเทอร์โมนิวเคลียร์ ผู้นำได้แก่สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และญี่ปุ่น ในขณะที่โครงการของจีน บราซิล แคนาดา และเกาหลีกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ในขั้นต้น เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์และยังคงถูกจัดประเภทไว้จนถึงการประชุม Atoms for Peace ที่จัดขึ้นที่เจนีวาในปี 1958 หลังจากการสร้างโทคามักของสหภาพโซเวียต การวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชันในปี 1970 ได้กลายเป็น "วิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่" แต่ค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่ความร่วมมือระหว่างประเทศเป็นหนทางเดียวที่จะก้าวไปข้างหน้า
เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันในโลก
ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 การใช้พลังงานฟิวชันในเชิงพาณิชย์ได้ลดลงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 40 ปี อย่างไรก็ตาม มีหลายอย่างเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาซึ่งอาจทำให้ช่วงเวลานี้สั้นลง
สร้างโทคาแมคหลายตัวแล้ว รวมถึง European JET, British MAST และ TFTR เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันทดลองในพรินซ์ตัน สหรัฐอเมริกา ขณะนี้โครงการ ITER ระหว่างประเทศอยู่ระหว่างการก่อสร้างในเมือง Cadarache ประเทศฝรั่งเศส มันจะกลายเป็นที่ใหญ่ที่สุดtokamak เมื่อเริ่มดำเนินการในปี 2020 ในปี 2030 CFETR จะถูกสร้างขึ้นในประเทศจีน ซึ่งจะแซงหน้า ITER ในขณะเดียวกัน จีนกำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับโทคามัคตัวนำยิ่งยวดทดลองของ EAST
เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันประเภทอื่น - สเตลเลเตอร์ - ก็เป็นที่นิยมในหมู่นักวิจัยเช่นกัน LHD ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งเริ่มทำงานที่ National Fusion Institute ของญี่ปุ่นในปี 2541 ใช้เพื่อค้นหาการกำหนดค่าการกักขังพลาสมาแม่เหล็กที่ดีที่สุด สถาบัน Max Planck ของเยอรมันได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ Wendelstein 7-AS ในเมือง Garching ระหว่างปี 1988 และ 2002 และปัจจุบันอยู่ที่ Wendelstein 7-X ซึ่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างมานานกว่า 19 ปี เครื่องฉายดาว TJII อีกเครื่องกำลังดำเนินการอยู่ในกรุงมาดริด ประเทศสเปน ในสหรัฐอเมริกา Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ซึ่งสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันประเภทนี้เครื่องแรกในปี 1951 ได้หยุดการก่อสร้าง NCSX ในปี 2008 เนื่องจากต้นทุนล้นเกินและขาดเงินทุน
นอกจากนี้ยังมีความก้าวหน้าที่สำคัญในการวิจัยการหลอมรวมเทอร์โมนิวเคลียร์แบบเฉื่อย การก่อสร้างศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติ (NIF) มูลค่า 7 พันล้านดอลลาร์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลิเวอร์มอร์ (LLNL) ซึ่งได้รับทุนจาก National Nuclear Security Administration เสร็จสมบูรณ์ในเดือนมีนาคม 2552 French Laser Mégajoule (LMJ) เริ่มดำเนินการในเดือนตุลาคม 2014 เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันใช้พลังงานแสงประมาณ 2 ล้านจูลที่ส่งโดยเลเซอร์ในไม่กี่วินาทีไปยังเป้าหมายที่มีขนาดไม่กี่มิลลิเมตรเพื่อเริ่มปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน งานหลักของ NIF และ LMJกำลังศึกษาเพื่อสนับสนุนโครงการนิวเคลียร์ทางการทหารของประเทศ
ITER
ในปี 1985 สหภาพโซเวียตเสนอให้สร้างโทคามักรุ่นต่อไปร่วมกับยุโรป ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา งานนี้ดำเนินการภายใต้การอุปถัมภ์ของ IAEA ระหว่างปี พ.ศ. 2531 ถึง พ.ศ. 2533 การออกแบบครั้งแรกสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์นานาชาติ ITER ซึ่งหมายถึง "เส้นทาง" หรือ "การเดินทาง" ในภาษาละติน ถูกสร้างขึ้นเพื่อพิสูจน์ว่าการหลอมรวมสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่มันจะดูดซับได้ แคนาดาและคาซัคสถานก็เข้าร่วมผ่านการไกล่เกลี่ยของยูราตอมและรัสเซียตามลำดับ
หลังจาก 6 ปี คณะกรรมการ ITER ได้อนุมัติโครงการเครื่องปฏิกรณ์แบบบูรณาการโครงการแรกที่อิงจากฟิสิกส์และเทคโนโลยีที่จัดตั้งขึ้น มูลค่า 6 พันล้านดอลลาร์ จากนั้นสหรัฐฯ ถอนตัวจากกลุ่มบริษัท ซึ่งบังคับให้พวกเขาลดค่าใช้จ่ายลงครึ่งหนึ่งและเปลี่ยนแปลงโครงการ ผลลัพธ์ที่ได้คือ ITER-FEAT ซึ่งมีมูลค่า 3 พันล้านดอลลาร์ แต่อนุญาตให้มีการตอบสนองที่ยั่งยืนและสมดุลพลังงานในเชิงบวก
ในปี 2546 สหรัฐฯ กลับเข้าร่วมสมาคม และจีนประกาศความปรารถนาที่จะเข้าร่วม เป็นผลให้ในกลางปี 2005 พันธมิตรตกลงที่จะสร้าง ITER ใน Cadarache ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส สหภาพยุโรปและฝรั่งเศสบริจาคครึ่งหนึ่งของจำนวน 12.8 พันล้านยูโร ในขณะที่ญี่ปุ่น จีน เกาหลีใต้ สหรัฐอเมริกา และรัสเซียมีส่วนสนับสนุนคนละ 10% ญี่ปุ่นจัดหาส่วนประกอบไฮเทค เป็นเจ้าภาพโรงงาน IFMIF มูลค่า 1 พันล้านยูโรสำหรับการทดสอบวัสดุ และมีสิทธิ์สร้างเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบเครื่องถัดไป ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของ ITER รวมครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่าย 10 ปีการก่อสร้างและครึ่งหนึ่ง - เป็นเวลา 20 ปีของการดำเนินงาน อินเดียกลายเป็นสมาชิกคนที่เจ็ดของ ITER เมื่อสิ้นปี 2548
การทดลองควรเริ่มในปี 2018 โดยใช้ไฮโดรเจนเพื่อหลีกเลี่ยงการกระตุ้นแม่เหล็ก ไม่คาดว่าจะใช้พลาสมา D-T ก่อนปี 2569
เป้าหมายของ ITER คือการสร้าง 500 MW (อย่างน้อย 400 วินาที) โดยใช้กำลังไฟอินพุตน้อยกว่า 50 MW โดยไม่ผลิตไฟฟ้า
การสาธิตโรงไฟฟ้าสาธิตขนาด 2 กิกะวัตต์จะผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่อย่างต่อเนื่อง การออกแบบแนวคิดสำหรับการสาธิตจะแล้วเสร็จในปี 2560 โดยจะเริ่มก่อสร้างในปี 2567 การเปิดตัวจะมีขึ้นในปี 2033
JET
ในปี 1978 สหภาพยุโรป (ยูราตอม สวีเดน และสวิตเซอร์แลนด์) ได้เริ่มโครงการร่วมของ European JET ในสหราชอาณาจักร JET เป็น tokamak ปฏิบัติการที่ใหญ่ที่สุดในโลกในปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์ JT-60 ที่คล้ายกันทำงานที่ National Fusion Fusion Institute ของญี่ปุ่น แต่มีเพียง JET เท่านั้นที่สามารถใช้เชื้อเพลิงดิวเทอเรียม-ไอโซโทป
เครื่องปฏิกรณ์เปิดตัวในปี 1983 และกลายเป็นการทดลองครั้งแรก ซึ่งส่งผลให้มีการควบคุมเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันด้วยกำลังสูงถึง 16 MW เป็นเวลาหนึ่งวินาที และ 5 MW ของพลังงานคงที่บนพลาสมาดิวเทอเรียม-ทริเทียมในเดือนพฤศจิกายน 1991 มีการทดลองหลายครั้งเพื่อศึกษารูปแบบการให้ความร้อนและเทคนิคอื่นๆ
การปรับปรุงเพิ่มเติมสำหรับ JET คือการเพิ่มพลังของมัน เครื่องปฏิกรณ์ขนาดกะทัดรัด MAST กำลังได้รับการพัฒนาร่วมกับ JET และเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ ITER
K-STAR
K-STAR คือโทคามักตัวนำยิ่งยวดของเกาหลีจากสถาบันวิจัยฟิวชั่นแห่งชาติ (NFRI) ในเมืองแทจอน ซึ่งผลิตพลาสมาตัวแรกในกลางปี 2551 เป็นโครงการนำร่องของ ITER ซึ่งเป็นผลมาจากความร่วมมือระหว่างประเทศ tokamak รัศมี 1.8 ม. เป็นเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่ใช้แม่เหล็ก Nb3Sn ที่มีตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นเครื่องเดียวกับที่วางแผนจะใช้ใน ITER ในระหว่างขั้นตอนแรก ซึ่งแล้วเสร็จภายในปี 2555 K-STAR ต้องพิสูจน์ความอยู่รอดของเทคโนโลยีพื้นฐานและบรรลุพลาสม่าพัลส์ด้วยระยะเวลาสูงสุด 20 วินาที ในระยะที่สอง (2556-2560) กำลังได้รับการอัปเกรดเพื่อศึกษาพัลส์ที่ยาวถึง 300 วินาทีในโหมด H และเปลี่ยนเป็นโหมด AT ประสิทธิภาพสูง เป้าหมายของระยะที่สาม (2018-2023) คือการบรรลุประสิทธิภาพและประสิทธิภาพสูงในโหมดพัลส์ต่อเนื่อง ในขั้นตอนที่ 4 (2023-2025) เทคโนโลยี DEMO จะได้รับการทดสอบ อุปกรณ์ไม่สามารถใช้ไอโซโทปและไม่ใช้เชื้อเพลิง D-T
K-DEMO
พัฒนาโดยความร่วมมือกับ Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ และ NFRI ของเกาหลีใต้ K-DEMO ถูกกำหนดให้เป็นขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์หลังจาก ITER และจะเป็นโรงไฟฟ้าแห่งแรก สามารถผลิตไฟฟ้าในระบบเครือข่ายไฟฟ้าได้ 1 ล้านกิโลวัตต์ภายในเวลาไม่กี่สัปดาห์ เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 6.65 ม. และจะมีการสร้างโมดูลโซนการทำสำเนาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ DEMO กระทรวงศึกษาธิการ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งเกาหลีวางแผนที่จะลงทุนประมาณ 1 ล้านล้านวอน ($941 ล้าน) ในนั้น
ตะวันออก
Tokamak ตัวนำยิ่งยวดขั้นสูงสำหรับการทดลองของจีน (ตะวันออก) ที่สถาบันฟิสิกส์แห่งประเทศจีนในเหอเฟย ได้สร้างไฮโดรเจนพลาสม่าที่อุณหภูมิ 50 ล้าน°C และเก็บไว้เป็นเวลา 102 วินาที
TFTR
ในห้องปฏิบัติการ PPPL ของอเมริกา เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเทอร์โมนิวเคลียร์แบบทดลองทำงานตั้งแต่ปี 1982 ถึง 1997 ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2536 TFTR กลายเป็นโทคาแมคแม่เหล็กตัวแรกที่ทำการทดลองกับพลาสมาดิวเทอเรียม-ทริเทียม ในปีถัดมา เครื่องปฏิกรณ์ผลิตพลังงานที่ควบคุมได้ 10.7 เมกะวัตต์ ซึ่งเป็นสถิติสูงสุดในขณะนั้น และในปี 2538 มีอุณหภูมิก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนได้ถึง 510 ล้าน°C อย่างไรก็ตาม โรงงานนี้ไม่บรรลุเป้าหมายของพลังงานฟิวชั่นที่คุ้มทุน แต่บรรลุเป้าหมายการออกแบบฮาร์ดแวร์ได้สำเร็จ ซึ่งมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนา ITER
LHD
LHD ที่สถาบันฟิวชั่นฟิวชั่นแห่งชาติของญี่ปุ่นในโทกิ จังหวัดกิฟุเป็นดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเปิดตัวในปี 2541 และได้แสดงให้เห็นคุณสมบัติการกักขังในพลาสมาที่เทียบได้กับโรงงานขนาดใหญ่อื่นๆ อุณหภูมิไอออน 13.5 keV (ประมาณ 160 ล้าน °C) และพลังงาน 1.44 MJ ถึงแล้ว
เวนเดลสไตน์ 7-X
หลังจากหนึ่งปีของการทดสอบที่เริ่มเมื่อปลายปี 2015 อุณหภูมิฮีเลียมได้สูงถึง 1 ล้าน°C ในช่วงเวลาสั้นๆ ในปี 2559 เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันกับไฮโดรเจนพลาสม่าซึ่งใช้พลังงาน 2 เมกะวัตต์ มีอุณหภูมิถึง 80 ล้าน°C ภายในเสี้ยววินาที W7-X เป็นเครื่องกำเนิดดวงดาวที่ใหญ่ที่สุดในโลก และมีแผนจะทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 30 นาที ค่าใช้จ่ายของเครื่องปฏิกรณ์มีจำนวน 1 พันล้านยูโร
NIF
โรงงานจุดระเบิดแห่งชาติ (NIF) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลิเวอร์มอร์ (LLNL) เสร็จสมบูรณ์ในเดือนมีนาคม 2552 การใช้ลำแสงเลเซอร์ 192 ลำทำให้ NIF มีสมาธิในพลังงานมากกว่าระบบเลเซอร์รุ่นก่อนๆ ถึง 60 เท่า
โคลด์ฟิวชัน
ในเดือนมีนาคม 1989 นักวิจัยสองคนคือ American Stanley Pons และ British Martin Fleischman ประกาศว่าพวกเขาได้เปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์ Cold Fusion แบบตั้งโต๊ะที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง กระบวนการประกอบด้วยอิเล็กโทรไลซิสของน้ำหนักที่ใช้อิเล็กโทรดแพลเลเดียมซึ่งนิวเคลียสดิวเทอเรียมถูกทำให้เข้มข้นที่ความหนาแน่นสูง นักวิจัยอ้างว่าความร้อนถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถอธิบายได้ในแง่ของกระบวนการนิวเคลียร์เท่านั้น และมีผลพลอยได้จากการหลอมรวม เช่น ฮีเลียม ทริเทียม และนิวตรอน อย่างไรก็ตาม ผู้ทดลองคนอื่นๆ ล้มเหลวในการทำซ้ำประสบการณ์นี้ ชุมชนวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่เชื่อว่าเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเย็นมีจริง
ปฏิกิริยานิวเคลียร์พลังงานต่ำ
ริเริ่มโดยอ้างว่าเป็น "ฟิวชั่นเย็น" การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปในด้านปฏิกิริยานิวเคลียร์พลังงานต่ำด้วยการสนับสนุนเชิงประจักษ์บางส่วน แต่ไม่ใช่คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป เห็นได้ชัดว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบอ่อนถูกใช้เพื่อสร้างและจับนิวตรอน (แทนที่จะเป็นแรงที่ทรงพลัง เช่น ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือฟิวชัน) การทดลองรวมถึงการซึมผ่านของไฮโดรเจนหรือดิวเทอเรียมผ่านเตียงเร่งปฏิกิริยาและทำปฏิกิริยากับโลหะ นักวิจัยรายงานการปลดปล่อยพลังงานที่สังเกตได้ ตัวอย่างหลักในทางปฏิบัติคือปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับผงนิกเกิลกับการปล่อยความร้อน ซึ่งปริมาณของไฮโดรเจนจะมีมากกว่าปฏิกิริยาเคมีใดๆ