V současné době je kontrolovaná termonukleární fúze velmi často předpovídána jako náhrada klasických jaderných elektráren a dokonce i fosilních paliv, nicméně navzdory řadě vážných úspěchů v tomto směru nebyl dosud prokázán ani jeden funkční prototyp termonukleárního reaktoru. Výstavba prvního mezinárodního termonukleárního reaktoru ITER ve Francii (do projektu jsou zapojeny EU, Rusko, Čína, Indie a Korejská republika) je stále v rané fázi projektu. Americká společnost Lockheed Martin a tým výzkumníků zastupujících Massachusettský technologický institut (MIT) současně pracují na vývoji účinného termonukleárního reaktoru. Byli to odborníci z MPO, kteří v srpnu 2015 oznámili vývoj nového projektu poměrně kompaktního tokamaku.
Tokamak je zkratka pro toroidní komoru s magnetickými cívkami. Jedná se o zařízení ve tvaru torusu navržené tak, aby obsahovalo plazmu, aby bylo dosaženo podmínek nezbytných pro tok řízené termonukleární fúze. Samotná myšlenka tokamaku patří sovětským fyzikům. Návrh na použití řízené termonukleární fúze pro průmyslové účely a také konkrétní schéma využívající tepelnou izolaci vysokoteplotního plazmatu elektrickým polem poprvé formuloval fyzik O. A. Lavrentyev ve své práci napsané v polovině roku 1950. Bohužel toto dílo bylo „zapomenuto“až do 70. let minulého století. Samotný termín tokamak vytvořil IN Golovin, student akademika Kurchatova. Právě tokamakový reaktor v současné době vzniká v rámci mezinárodního vědeckého projektu ITER.
Zatímco práce na vytvoření fúzního reaktoru ITER ve Francii postupují poměrně pomalu, američtí inženýři z Massachusettského technologického institutu přišli s návrhem nového návrhu kompaktního fúzního reaktoru. Takové reaktory by podle nich mohly být uvedeny do komerčního provozu za pouhých 10 let. Přitom termonukleární energie se svými obrovskými generovanými kapacitami a nevyčerpatelným vodíkovým palivem zůstává po celá desetiletí pouze snem a sérií nákladných laboratorních experimentů a experimentů. Za ta léta měli fyzici dokonce vtip: „Praktická aplikace termojaderné fúze začne za 30 let a toto období se nikdy nezmění.“Navzdory tomu Massachusettský technologický institut věří, že dlouho očekávaný průlom v energetice nastane za pouhých 10 let.
Důvěra inženýrů MIT je založena na použití nových supravodivých materiálů k vytvoření magnetu, který slibuje, že bude výrazně menší a silnější než dostupné supravodivé magnety. Podle profesora Dennise Whitea, ředitele plazmového a fúzního centra MIT, použití nových komerčně dostupných supravodivých materiálů na bázi oxidu měďnatého barya vzácných zemin (REBCO) umožní vědcům vyvinout kompaktní a velmi silné magnety. Podle vědců to umožní dosáhnout větší síly a hustoty magnetického pole, což je zvláště důležité pro plazmové uvěznění. Díky novým supravodivým materiálům bude reaktor podle amerických výzkumníků mnohem kompaktnější než stávající projekty, zejména již zmíněný ITER. Podle předběžných odhadů bude mít nový fúzní reaktor při stejném výkonu jako ITER poloviční průměr. Díky tomu bude jeho stavba levnější a snazší.
Další klíčovou vlastností nového projektu termonukleárního reaktoru je použití kapalných přikrývek, které by měly nahradit tradiční pevné fáze, které jsou hlavním „spotřebním materiálem“všech moderních tokamaků, protože přebírají hlavní tok neutronů, do tepelné energie. Uvádí se, že vyměnit kapalinu je mnohem snazší než kazety s beryliem v měděných pouzdrech, které jsou poměrně masivní a váží asi 5 tun. Právě beryliové kazety budou použity při návrhu mezinárodního experimentálního termonukleárního reaktoru ITER. Brandon Sorbom, jeden z předních výzkumníků z MIT, který na projektu pracuje, hovoří o vysoké účinnosti nového reaktoru v oblasti 3 až 1. Současně podle vlastních slov návrh rektora v budoucnosti lze optimalizovat, což případně umožní dosáhnout poměru generované energie k vydané energii na úrovni 6 ku 1.
Supravodivé materiály na bázi REBCO poskytnou silnější magnetické pole, což usnadní ovládání plazmy: čím silnější pole, tím menší objem jádra a plazmy lze použít. Výsledkem bude, že malý fúzní reaktor může produkovat stejné množství energie jako moderní velký. Současně bude snazší postavit kompaktní jednotku a poté ji provozovat.
Mělo by být zřejmé, že účinnost termonukleárního reaktoru přímo závisí na síle supravodivých magnetů. Nové magnety lze také použít na stávající strukturu tokamaků, které mají jádro ve tvaru koblihy. Kromě toho je možná řada dalších novinek. Stojí za zmínku, že velký experimentální tokamak ITER, který je v současné době ve výstavbě ve Francii poblíž Marseille, v hodnotě asi 40 miliard dolarů, nebere v úvahu pokrok v oblasti supravodičů, jinak by tento reaktor mohl mít poloviční velikost, stálo tvůrce mnohem levněji a bylo by postaveno rychleji. Možnost instalace nových magnetů na ITER však existuje a to v budoucnu bude moci výrazně zvýšit její výkon.
Síla magnetického pole hraje klíčovou roli v řízené termonukleární fúzi. Zdvojnásobení této síly 16krát najednou zvýší sílu fúzní reakce. Nové supravodiče REBCO bohužel nejsou schopné zdvojnásobit sílu magnetického pole, ale přesto dokážou 10krát zvýšit sílu fúzní reakce, což je také vynikající výsledek. Podle profesora Dennise Whitea lze termonukleární reaktor, který bude schopen dodávat elektrickou energii zhruba 100 tisícům lidí, postavit zhruba do 5 let. Nyní je těžké tomu uvěřit, ale epochální průlom v energii, který může zastavit proces globálního oteplování, může nastat relativně rychle, prakticky dnes. Zároveň je MIT přesvědčen, že tentokrát 10 let není vtip, ale skutečné datum vzniku prvních operačních tokamaků.
