Pašlaik kontrolēta kodolsintēze ļoti bieži tiek prognozēta kā klasisko atomelektrostaciju un pat fosilā kurināmā aizstājējs, tomēr, neraugoties uz vairākiem nopietniem panākumiem šajā virzienā, vēl nav demonstrēts neviens darba kodolreaktora prototips. Pirmā starptautiskā kodolreaktora ITER būvniecība Francijā (ES, Krievija, Ķīna, Indija un Korejas Republika ir iesaistītas projektā) vēl ir projekta sākuma stadijā. Tajā pašā laikā amerikāņu korporācija Lockheed Martin, kā arī pētnieku komanda, kas pārstāv Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtu (MIT), strādā pie efektīva kodolreaktora izstrādes. Tieši MIT eksperti 2015. gada augustā paziņoja par jauna diezgan kompakta tokamaka projekta izstrādi.
Tokamak apzīmē toroidālo kameru ar magnētiskām spolēm. Šī ir torusa formas ierīce, kas paredzēta plazmas saturēšanai, lai sasniegtu nosacījumus, kas vajadzīgi kontrolētas kodolsintēzes plūsmai. Pati tokamaka ideja pieder padomju fiziķiem. Priekšlikumu par kontrolētas kodolsintēzes izmantošanu rūpnieciskiem mērķiem, kā arī īpašu shēmu, izmantojot augstas temperatūras plazmas siltumizolāciju ar elektrisko lauku, vispirms formulēja fiziķis O. A. Lavrentjevs savā darbā, kas rakstīts 1950. gada vidū. Diemžēl šis darbs tika "aizmirsts" līdz septiņdesmitajiem gadiem. Pati terminu tokamak izdomāja akadēmiķa Kurčatova students IN Golovins. Tieši tokamak reaktors šobrīd tiek veidots starptautiskā zinātniskā projekta ITER ietvaros.
Kamēr darbs pie ITER kodolsintēzes reaktora izveides Francijā notiek diezgan lēni, amerikāņu inženieri no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta ir nākuši klajā ar priekšlikumu par jaunu kompakta kodolsintēzes reaktora dizainu. Pēc viņu teiktā, šādus reaktorus varētu nodot komerciālai ekspluatācijai tikai 10 gadu laikā. Tajā pašā laikā kodolenerģija ar milzīgām ģenerētajām jaudām un neizsīkstošo ūdeņraža degvielu gadu desmitiem ir palikusi tikai sapnis un dārgu laboratorijas eksperimentu un eksperimentu sērija. Gadu gaitā fiziķiem pat bija joks: "Praktiskā kodolsintēzes pielietošana sāksies pēc 30 gadiem, un šis periods nekad nemainīsies." Neskatoties uz to, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts uzskata, ka ilgi gaidītais izrāviens enerģētikā notiks tikai pēc 10 gadiem.
MIT inženieru pārliecības pamatā ir jaunu supravadošu materiālu izmantošana, lai radītu magnētu, kas solās būt ievērojami mazāks un jaudīgāks par pieejamajiem supravadošajiem magnētiem. Saskaņā ar MIT Plazmas un kodolsintēzes centra direktora profesora Denisa Vaita teikto, jaunu komerciāli pieejamu supravadošu materiālu izmantošana, kuru pamatā ir retzemju bārija vara oksīds (REBCO), ļaus zinātniekiem izstrādāt kompaktus un ļoti spēcīgus magnētus. Pēc zinātnieku domām, tas ļaus sasniegt lielāku magnētiskā lauka jaudu un blīvumu, kas ir īpaši svarīgi plazmas norobežošanai. Pateicoties jauniem supravadošiem materiāliem, reaktors, pēc amerikāņu pētnieku domām, būs daudz kompaktāks nekā esošie projekti, jo īpaši jau minētais ITER. Saskaņā ar provizoriskiem aprēķiniem, ar tādu pašu jaudu kā ITER jaunajam kodolsintēzes reaktoram būs puse diametra. Sakarā ar to tā konstrukcija kļūs lētāka un vieglāka.
Vēl viena galvenā iezīme jaunajā kodolreaktora projektā ir šķidru segu izmantošana, kam vajadzētu aizstāt tradicionālās cietvielu segas, kas ir galvenais "patērējamais materiāls" visos mūsdienu tokamakos, jo tās uzņem galveno neitronu plūsmu, pārveidojot to siltumenerģijā. Tiek ziņots, ka šķidrumu ir daudz vieglāk nomainīt nekā berilija kasetes vara korpusos, kas ir diezgan masīvi un sver aptuveni 5 tonnas. Tieši berilija kasetes tiks izmantotas starptautiskā eksperimentālā kodolreaktora ITER projektēšanā. Brendons Sorboms, viens no vadošajiem MIT pētniekiem, kurš strādā pie projekta, runā par jaunā reaktora augsto efektivitāti reģionā no 3 līdz 1. Tajā pašā laikā, pēc viņa paša vārdiem, rektora dizains. nākotnē to var optimizēt, kas, iespējams, ļaus sasniegt saražotās enerģijas un patērētās enerģijas attiecību 6 pret 1.
Supravadoši materiāli, kuru pamatā ir REBCO, nodrošinās spēcīgāku magnētisko lauku, kas atvieglo plazmas vadību: jo spēcīgāks lauks, jo mazāku var izmantot serdes un plazmas tilpumu. Rezultāts būs tāds, ka neliels kodolsintēzes reaktors var radīt tādu pašu enerģijas daudzumu kā mūsdienu lielais. Tajā pašā laikā būs vieglāk izveidot kompaktu bloku un pēc tam to ekspluatēt.
Jāsaprot, ka kodolreaktora efektivitāte ir tieši atkarīga no supravadošo magnētu jaudas. Jaunos magnētus var izmantot arī uz esošās tokamaku struktūras, kurām ir virtulis formas kodols. Turklāt ir iespējami vairāki citi jauninājumi. Ir vērts atzīmēt, ka lielais eksperimentālais tokamak ITER, kas pašlaik tiek būvēts Francijā, netālu no Marseļas, un kura vērtība ir aptuveni 40 miljardi dolāru, neņēma vērā progresu supravadītāju jomā, pretējā gadījumā šis reaktors varēja būt uz pusi mazāks. radītājiem izmaksāja daudz lētāk un būtu uzbūvēts ātrāk. Tomēr pastāv iespēja ITER uzstādīt jaunus magnētus, un tas nākotnē var ievērojami palielināt tā jaudu.
Magnētiskā lauka stiprumam ir galvenā loma kontrolētā kodoltermiskās saplūšanas procesā. Šī spēka divkāršošana vienlaikus 16 reizes palielina kodolsintēzes reakcijas jaudu. Diemžēl jaunie REBCO supravadītāji nespēj dubultot magnētiskā lauka stiprumu, taču tie tomēr spēj palielināt saplūšanas reakcijas jaudu par 10 reizēm, kas arī ir lielisks rezultāts. Pēc profesora Denisa Vaita teiktā, aptuveni 5 gadu laikā var tikt uzbūvēts kodolreaktors, kas spēs piegādāt elektroenerģiju aptuveni 100 tūkstošiem cilvēku. Šobrīd ir grūti tam noticēt, bet laikmetu izraisošs sasniegums enerģētikā, kas var apturēt globālās sasilšanas procesu, var notikt salīdzinoši ātri, praktiski šodien. Tajā pašā laikā MIT ir pārliecināts, ka šoreiz 10 gadi nav joks, bet gan īsts datums pirmo darbības tokamaku parādīšanai.
