आज कई देश थर्मोन्यूक्लियर अनुसंधान में भाग ले रहे हैं। नेता यूरोपीय संघ, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान हैं, जबकि चीन, ब्राजील, कनाडा और कोरिया के कार्यक्रम तेजी से बढ़ रहे हैं। प्रारंभ में, संयुक्त राज्य अमेरिका और यूएसएसआर में फ्यूजन रिएक्टर परमाणु हथियारों के विकास से जुड़े थे और 1958 में जिनेवा में आयोजित शांति सम्मेलन के लिए परमाणुओं तक वर्गीकृत रहे। सोवियत टोकामक के निर्माण के बाद, 1970 के दशक में परमाणु संलयन अनुसंधान एक "बड़ा विज्ञान" बन गया। लेकिन उपकरणों की लागत और जटिलता इस हद तक बढ़ गई कि अंतरराष्ट्रीय सहयोग ही आगे बढ़ने का एकमात्र रास्ता था।
दुनिया में फ्यूजन रिएक्टर
1970 के दशक से, संलयन ऊर्जा के व्यावसायिक उपयोग को लगातार 40 वर्षों से पीछे धकेल दिया गया है। हालांकि, हाल के वर्षों में बहुत कुछ हुआ है जो इस अवधि को छोटा कर सकता है।
कई टोकामक बनाए गए हैं, जिनमें यूरोपीय जेट, ब्रिटिश MAST और प्रिंसटन, यूएसए में प्रायोगिक संलयन रिएक्टर TFTR शामिल हैं। अंतरराष्ट्रीय आईटीईआर परियोजना वर्तमान में फ्रांस के कैडराचे में निर्माणाधीन है। यह सबसे बड़ा बन जाएगाटोकामक जब यह 2020 में काम करना शुरू कर देता है। 2030 में, CFETR को चीन में बनाया जाएगा, जो ITER को पीछे छोड़ देगा। इस बीच, पीआरसी पूर्वी प्रायोगिक सुपरकंडक्टिंग टोकामक पर शोध कर रहा है।
एक अन्य प्रकार के फ्यूजन रिएक्टर - स्टेलेटर्स - भी शोधकर्ताओं के बीच लोकप्रिय हैं। सबसे बड़े एलएचडी में से एक ने 1998 में जापान के नेशनल फ्यूजन इंस्टीट्यूट में काम करना शुरू किया। इसका उपयोग सबसे अच्छा चुंबकीय प्लाज्मा कारावास विन्यास खोजने के लिए किया जाता है। जर्मन मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ने 1988 और 2002 के बीच गार्चिंग में वेंडेलस्टीन 7-एएस रिएक्टर पर और वर्तमान में वेंडेलस्टीन 7-एक्स पर शोध किया, जो 19 से अधिक वर्षों से निर्माणाधीन है। मैड्रिड, स्पेन में एक अन्य TJII तारकीय प्रचालन में है। अमेरिका में, प्रिंसटन प्लाज़्मा भौतिकी प्रयोगशाला (पीपीपीएल), जहां इस प्रकार का पहला संलयन रिएक्टर 1951 में बनाया गया था, ने 2008 में एनसीएसएक्स के निर्माण को लागत में वृद्धि और धन की कमी के कारण रोक दिया था।
इसके अलावा, जड़त्वीय थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। नेशनल न्यूक्लियर सिक्योरिटी एडमिनिस्ट्रेशन द्वारा वित्त पोषित लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) में $ 7 बिलियन नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (एनआईएफ) का निर्माण मार्च 2009 में पूरा हुआ था। फ्रेंच लेजर मेगाजूल (एलएमजे) ने अक्टूबर 2014 में ऑपरेशन शुरू किया था। फ्यूजन रिएक्टर एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए कुछ मिलीमीटर आकार के लक्ष्य के लिए एक सेकंड के कुछ अरबवें हिस्से में लेजर द्वारा वितरित प्रकाश ऊर्जा के लगभग 2 मिलियन जूल का उपयोग करते हैं। NIF और LMJ का मुख्य कार्यराष्ट्रीय सैन्य परमाणु कार्यक्रमों का समर्थन करने के लिए अध्ययन कर रहे हैं।
आईटीईआर
1985 में, सोवियत संघ ने यूरोप, जापान और अमेरिका के साथ मिलकर अगली पीढ़ी के टोकामक का निर्माण करने का प्रस्ताव रखा। यह कार्य IAEA के तत्वावधान में किया गया था। 1988 और 1990 के बीच, अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर, ITER, जिसका लैटिन में अर्थ "पथ" या "यात्रा" भी है, के लिए पहला डिज़ाइन यह साबित करने के लिए बनाया गया था कि संलयन जितना ऊर्जा अवशोषित कर सकता है उससे अधिक ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है। कनाडा और कजाकिस्तान ने भी क्रमशः यूरेटॉम और रूस की मध्यस्थता के माध्यम से भाग लिया।
6 वर्षों के बाद, आईटीईआर बोर्ड ने स्थापित भौतिकी और प्रौद्योगिकी पर आधारित पहली एकीकृत रिएक्टर परियोजना को मंजूरी दी, जिसकी कीमत $6 बिलियन है। तब अमेरिका संघ से हट गया, जिसने उन्हें लागत को आधा करने और परियोजना को बदलने के लिए मजबूर किया। परिणाम ITER-FEAT था, जिसकी लागत $3 बिलियन थी, लेकिन यह आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया और सकारात्मक शक्ति संतुलन की अनुमति देता था।
2003 में, अमेरिका संघ में फिर से शामिल हो गया, और चीन ने भाग लेने की अपनी इच्छा की घोषणा की। नतीजतन, 2005 के मध्य में, साझेदार दक्षिणी फ्रांस में कैडराचे में आईटीईआर बनाने के लिए सहमत हुए। यूरोपीय संघ और फ्रांस ने €12.8 बिलियन का आधा योगदान दिया, जबकि जापान, चीन, दक्षिण कोरिया, अमेरिका और रूस ने 10% प्रत्येक का योगदान दिया। जापान ने उच्च-तकनीकी घटक प्रदान किए, सामग्री परीक्षण के लिए €1 बिलियन IFMIF सुविधा की मेजबानी की, और अगले परीक्षण रिएक्टर के निर्माण का अधिकार था। ITER की कुल लागत में 10 साल की लागत का आधा शामिल हैनिर्माण और आधा - संचालन के 20 वर्षों के लिए। 2005 के अंत में भारत ITER का सातवां सदस्य बना
चुंबक सक्रियण से बचने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करके 2018 में प्रयोग शुरू होने चाहिए। 2026 से पहले डी-टी प्लाज्मा उपयोग की उम्मीद नहीं थी
ITER का लक्ष्य बिजली पैदा किए बिना 50 मेगावाट से कम इनपुट पावर का उपयोग करके 500 मेगावाट (कम से कम 400 सेकंड के लिए) उत्पन्न करना है।
2 गीगावाट डेमो पावर प्लांट डेमो निरंतर आधार पर बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन करेगा। डेमो के लिए कॉन्सेप्ट डिजाइन 2017 तक पूरा हो जाएगा और निर्माण 2024 में शुरू होगा। लॉन्च 2033 में होगा।
जेट
1978 में, EU (यूरेटम, स्वीडन और स्विटजरलैंड) ने यूके में एक संयुक्त यूरोपीय JET परियोजना शुरू की। जेट आज दुनिया में सबसे बड़ा ऑपरेटिंग टोकामक है। इसी तरह का एक जेटी-60 रिएक्टर जापान के नेशनल फ्यूजन फ्यूजन इंस्टीट्यूट में काम करता है, लेकिन केवल जेट ही ड्यूटेरियम-ट्रिटियम ईंधन का उपयोग कर सकता है।
रिएक्टर 1983 में लॉन्च किया गया था, और यह पहला प्रयोग बन गया, जिसके परिणामस्वरूप नवंबर 1991 में ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्लाज्मा पर एक सेकंड के लिए 16 मेगावाट तक की शक्ति और 5 मेगावाट की स्थिर शक्ति के साथ नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन हुआ। विभिन्न ताप योजनाओं और अन्य तकनीकों का अध्ययन करने के लिए कई प्रयोग किए गए हैं।
जेईटी में और सुधार इसकी शक्ति बढ़ाने के लिए हैं। MAST कॉम्पैक्ट रिएक्टर को JET के साथ मिलकर विकसित किया जा रहा है और यह ITER परियोजना का हिस्सा है।
के-स्टार
K-STAR डेजॉन में नेशनल फ्यूजन रिसर्च इंस्टीट्यूट (NFRI) का एक कोरियाई सुपरकंडक्टिंग टोकामक है, जिसने 2008 के मध्य में अपना पहला प्लाज्मा तैयार किया था। यह आईटीईआर की एक पायलट परियोजना है, जो अंतरराष्ट्रीय सहयोग का परिणाम है। 1.8 मीटर त्रिज्या टोकामक सुपरकंडक्टिंग Nb3Sn मैग्नेट का उपयोग करने वाला पहला रिएक्टर है, वही जिन्हें ITER में उपयोग करने की योजना है। पहले चरण के दौरान, 2012 तक पूरा हुआ, K-STAR को बुनियादी तकनीकों की व्यवहार्यता साबित करनी थी और 20 s तक की अवधि के साथ प्लाज्मा दालों को प्राप्त करना था। दूसरे चरण (2013-2017) में, इसे एच मोड में 300 सेकेंड तक लंबी दालों का अध्ययन करने और उच्च-प्रदर्शन एटी मोड में संक्रमण के लिए उन्नत किया जा रहा है। तीसरे चरण (2018-2023) का लक्ष्य निरंतर पल्स मोड में उच्च प्रदर्शन और दक्षता हासिल करना है। चौथे चरण (2023-2025) में डेमो प्रौद्योगिकियों का परीक्षण किया जाएगा। डिवाइस ट्रिटियम सक्षम नहीं है और डी-टी ईंधन का उपयोग नहीं करता है।
के-डेमो
अमेरिकी ऊर्जा विभाग के प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला (पीपीपीएल) और दक्षिण कोरिया के एनएफआरआई के सहयोग से विकसित, के-डेमो आईटीईआर के बाद वाणिज्यिक रिएक्टर विकास में अगला कदम है, और यह पहला बिजली संयंत्र होगा। विद्युत नेटवर्क में बिजली पैदा करने में सक्षम, अर्थात् कुछ हफ्तों के भीतर 1 मिलियन किलोवाट। इसका व्यास 6.65 मीटर होगा, और इसमें डेमो प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में एक प्रजनन क्षेत्र मॉड्यूल बनाया जाएगा। कोरियाई शिक्षा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालयइसमें लगभग 1 ट्रिलियन वोन ($941 मिलियन) निवेश करने की योजना है।
पूर्व
हेफ़ेई में चीनी भौतिकी संस्थान में चीनी प्रायोगिक उन्नत सुपरकंडक्टिंग टोकामक (ईएएसटी) ने 50 मिलियन डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन प्लाज्मा बनाया और इसे 102 सेकंड तक रखा।
टीएफटीआर
अमेरिकी प्रयोगशाला पीपीपीएल में प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर टीएफटीआर 1982 से 1997 तक संचालित हुआ। दिसंबर 1993 में, टीएफटीआर ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्लाज्मा के साथ व्यापक प्रयोग करने वाला पहला चुंबकीय टोकामक बन गया। अगले वर्ष, रिएक्टर ने एक तत्कालीन रिकॉर्ड 10.7 मेगावाट नियंत्रणीय शक्ति का उत्पादन किया, और 1995 में, 510 मिलियन डिग्री सेल्सियस के एक आयनित गैस तापमान रिकॉर्ड तक पहुंच गया। हालांकि, सुविधा ने ब्रेक-ईवन फ्यूजन ऊर्जा के लक्ष्य को हासिल नहीं किया, लेकिन हार्डवेयर डिजाइन लक्ष्यों को सफलतापूर्वक पूरा किया, जिससे आईटीईआर के विकास में महत्वपूर्ण योगदान मिला।
एलएचडी
जापान के टोकी में नेशनल फ्यूजन फ्यूजन इंस्टीट्यूट में एलएचडी, गिफू प्रीफेक्चर दुनिया का सबसे बड़ा तारकीय यंत्र था। फ्यूजन रिएक्टर 1998 में लॉन्च किया गया था और इसने अन्य बड़ी सुविधाओं की तुलना में प्लाज्मा कारावास गुणों का प्रदर्शन किया है। 13.5 केवी (लगभग 160 मिलियन डिग्री सेल्सियस) का आयन तापमान और 1.44 एमजे की ऊर्जा तक पहुंच गया।
वेंडेलस्टीन 7-एक्स
2015 के अंत में शुरू हुए एक साल के परीक्षण के बाद, हीलियम का तापमान कुछ समय के लिए 1 मिलियन डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया। 2016 में, हाइड्रोजन के साथ एक संलयन रिएक्टरप्लाज्मा, 2 मेगावाट बिजली का उपयोग करते हुए, एक सेकंड के एक चौथाई के भीतर 80 मिलियन डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पहुंच गया। W7-X दुनिया का सबसे बड़ा तारकीय यंत्र है और इसे लगातार 30 मिनट तक संचालित करने की योजना है। रिएक्टर की लागत 1 अरब € थी।
एनआईएफ
लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) में राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा (एनआईएफ) मार्च 2009 में पूरी हुई थी। अपने 192 लेजर बीम का उपयोग करके, एनआईएफ किसी भी पिछले लेजर सिस्टम की तुलना में 60 गुना अधिक ऊर्जा केंद्रित करने में सक्षम है।
शीत संलयन
मार्च 1989 में, दो शोधकर्ताओं, अमेरिकी स्टेनली पोंस और ब्रिटिश मार्टिन फ्लेशमैन ने घोषणा की कि उन्होंने कमरे के तापमान पर काम करने वाला एक साधारण डेस्कटॉप कोल्ड फ्यूजन रिएक्टर लॉन्च किया है। इस प्रक्रिया में पैलेडियम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके भारी पानी का इलेक्ट्रोलिसिस शामिल था, जिस पर ड्यूटेरियम नाभिक उच्च घनत्व पर केंद्रित थे। शोधकर्ताओं का दावा है कि गर्मी का उत्पादन किया गया था जिसे केवल परमाणु प्रक्रियाओं के संदर्भ में समझाया जा सकता था, और हीलियम, ट्रिटियम और न्यूट्रॉन सहित संलयन उप-उत्पाद थे। हालांकि, अन्य प्रयोगकर्ता इस अनुभव को दोहराने में विफल रहे। अधिकांश वैज्ञानिक समुदाय यह नहीं मानते कि शीत संलयन रिएक्टर वास्तविक हैं।
कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाएं
"शीत संलयन" के दावों से शुरू होकर, कुछ अनुभवजन्य समर्थन के साथ, कम-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाओं के क्षेत्र में अनुसंधान जारी है, लेकिनआम तौर पर स्वीकृत वैज्ञानिक व्याख्या नहीं। जाहिर है, कमजोर परमाणु अंतःक्रियाओं का उपयोग न्यूट्रॉन बनाने और पकड़ने के लिए किया जाता है (एक शक्तिशाली बल के बजाय, जैसे कि परमाणु विखंडन या संलयन में)। प्रयोगों में उत्प्रेरक बिस्तर के माध्यम से हाइड्रोजन या ड्यूटेरियम के पारगमन और धातु के साथ प्रतिक्रिया शामिल है। शोधकर्ताओं ने ऊर्जा के एक मनाया रिलीज की रिपोर्ट की। मुख्य व्यावहारिक उदाहरण गर्मी की रिहाई के साथ निकल पाउडर के साथ हाइड्रोजन की बातचीत है, जिसकी मात्रा किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया से अधिक हो सकती है।
