Saat ini, fusi termonuklir terkontrol sangat sering diprediksi sebagai pengganti pembangkit listrik tenaga nuklir klasik dan bahkan bahan bakar fosil, namun, meskipun sejumlah keberhasilan serius dalam arah ini, belum ada satu pun prototipe kerja reaktor termonuklir yang dapat didemonstrasikan. Pembangunan reaktor termonuklir internasional pertama ITER di Prancis (Uni Eropa, Rusia, Cina, India, dan Republik Korea terlibat dalam proyek ini) masih dalam tahap awal proyek. Pada saat yang sama, perusahaan Amerika Lockheed Martin, serta tim peneliti yang mewakili Massachusetts Institute of Technology (MIT), sedang mengerjakan pengembangan reaktor termonuklir yang efisien. Pakar MIT-lah yang mengumumkan pada Agustus 2015 pengembangan proyek baru tokamak yang cukup ringkas.
Tokamak adalah singkatan dari ruang toroidal dengan kumparan magnet. Ini adalah perangkat berbentuk torus yang dirancang untuk menampung plasma untuk mencapai kondisi yang diperlukan untuk aliran fusi termonuklir terkontrol. Gagasan tokamak adalah milik fisikawan Soviet. Proposal untuk penggunaan fusi termonuklir terkontrol untuk keperluan industri, serta skema spesifik menggunakan isolasi termal plasma suhu tinggi oleh medan listrik, pertama kali dirumuskan oleh fisikawan O. A. Lavrentyev dalam karyanya yang ditulis pada pertengahan 1950. Sayangnya, karya ini "terlupakan" hingga tahun 1970-an. Istilah tokamak diciptakan oleh IN Golovin, seorang mahasiswa Akademisi Kurchatov. Ini adalah reaktor tokamak yang saat ini sedang dibuat dalam kerangka proyek ilmiah internasional ITER.
Sementara pekerjaan pembuatan reaktor fusi ITER di Prancis berjalan agak lambat, insinyur Amerika dari Institut Teknologi Massachusetts telah mengajukan proposal untuk desain baru reaktor fusi kompak. Reaktor semacam itu, kata mereka, dapat dioperasikan secara komersial hanya dalam 10 tahun. Pada saat yang sama, energi termonuklir, dengan kapasitas yang dihasilkan sangat besar dan bahan bakar hidrogen yang tidak habis-habisnya, tetap menjadi mimpi dan serangkaian eksperimen dan eksperimen laboratorium yang mahal selama beberapa dekade. Selama bertahun-tahun, fisikawan bahkan memiliki lelucon: "Penerapan praktis fusi termonuklir akan dimulai dalam 30 tahun, dan periode ini tidak akan pernah berubah." Meskipun demikian, Massachusetts Institute of Technology percaya bahwa terobosan energi yang telah lama ditunggu-tunggu akan terjadi hanya dalam 10 tahun.
Keyakinan para insinyur MIT didasarkan pada penggunaan bahan superkonduktor baru untuk membuat magnet yang menjanjikan untuk menjadi jauh lebih kecil dan lebih kuat daripada magnet superkonduktor yang tersedia. Menurut Profesor Dennis White, direktur MIT Plasma and Fusion Center, penggunaan bahan superkonduktor baru yang tersedia secara komersial berdasarkan oksida tembaga barium tanah jarang (REBCO) akan memungkinkan para ilmuwan untuk mengembangkan magnet yang kompak dan sangat kuat. Menurut para ilmuwan, ini akan memungkinkan pencapaian kekuatan dan kepadatan medan magnet yang lebih besar, yang sangat penting untuk kurungan plasma. Berkat bahan superkonduktor baru, reaktor, menurut peneliti Amerika, akan jauh lebih kompak daripada proyek yang ada, khususnya, ITER yang telah disebutkan. Menurut perkiraan awal, dengan kekuatan yang sama dengan ITER, reaktor fusi baru akan memiliki setengah diameter. Karena itu, konstruksinya akan menjadi lebih murah dan lebih mudah.
Fitur kunci lain dalam proyek baru reaktor termonuklir adalah penggunaan selimut cair, yang seharusnya menggantikan solid-state tradisional, yang merupakan "bahan habis pakai" utama di semua tokamak modern, karena mereka mengambil fluks neutron utama, mengubah itu menjadi energi panas. Dilaporkan bahwa cairan lebih mudah diganti daripada kaset berilium dalam kotak tembaga, yang cukup besar dan beratnya sekitar 5 ton. Ini adalah kaset berilium yang akan digunakan dalam desain reaktor termonuklir eksperimental internasional ITER. Brandon Sorbom, salah satu peneliti terkemuka di MIT, yang mengerjakan proyek tersebut, berbicara tentang efisiensi tinggi reaktor baru di wilayah 3 banding 1. Pada saat yang sama, dengan kata-katanya sendiri, desain rektor di masa depan dapat dioptimalkan, yang, mungkin, akan memungkinkan pencapaian rasio energi yang dihasilkan dengan energi yang dikeluarkan pada tingkat 6 banding 1.
Bahan superkonduktor berdasarkan REBCO akan memberikan medan magnet yang lebih kuat, yang membuatnya lebih mudah untuk mengontrol plasma: semakin kuat medannya, semakin kecil volume inti dan plasma yang dapat digunakan. Hasilnya adalah reaktor fusi kecil dapat menghasilkan jumlah energi yang sama dengan reaktor besar modern. Pada saat yang sama, akan lebih mudah untuk membangun unit yang kompak dan kemudian mengoperasikannya.
Harus dipahami bahwa efisiensi reaktor termonuklir secara langsung tergantung pada kekuatan magnet superkonduktor. Magnet baru juga dapat digunakan pada struktur tokamak yang ada, yang memiliki inti berbentuk donat. Selain itu, sejumlah inovasi lain dimungkinkan. Perlu dicatat bahwa tokamak eksperimental besar ITER yang saat ini sedang dibangun di Prancis, dekat Marseille, bernilai sekitar 40 miliar dolar, tidak memperhitungkan kemajuan di bidang superkonduktor, jika tidak, reaktor ini bisa berukuran setengah, akan biaya pencipta jauh lebih murah dan akan dibangun lebih cepat. Namun, kemungkinan memasang magnet baru pada ITER ada dan ini akan dapat meningkatkan kekuatannya secara signifikan di masa depan.
Kekuatan medan magnet memainkan peran kunci dalam fusi termonuklir terkendali. Menggandakan gaya ini 16 kali sekaligus meningkatkan kekuatan reaksi fusi. Sayangnya, superkonduktor REBCO baru tidak mampu menggandakan kekuatan medan magnet, tetapi mereka masih mampu meningkatkan kekuatan reaksi fusi sebanyak 10 kali lipat, yang juga merupakan hasil yang sangat baik. Menurut Profesor Dennis White, reaktor termonuklir, yang akan mampu memasok energi listrik ke sekitar 100 ribu orang, dapat dibangun dalam waktu sekitar 5 tahun. Sulit dipercaya sekarang, tetapi terobosan energi yang membuat zaman yang dapat menghentikan proses pemanasan global dapat terjadi relatif cepat, praktis hari ini. Pada saat yang sama, MIT yakin bahwa 10 tahun kali ini bukanlah lelucon, tetapi tanggal nyata untuk kemunculan tokamak operasional pertama.
