נכון לעכשיו, היתוך תרמו -גרעיני מבוקר צפוי לעתים קרובות כתחליף לתחנות כוח גרעיניות קלאסיות ואף לדלקים מאובנים, אולם למרות מספר הצלחות רציניות בכיוון זה, טרם הודגם אב טיפוס אחד של כור תרמו -גרעיני. בניית הכור התרמו -גרעיני הבינלאומי הראשון ITER בצרפת (האיחוד האירופי, רוסיה, סין, הודו ורפובליקה של קוריאה מעורבים בפרויקט) עדיין בשלב מוקדם של הפרויקט. במקביל, התאגיד האמריקאי לוקהיד מרטין, כמו גם צוות חוקרים המייצגים את המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), עובדים על פיתוח כור תרמו -גרעיני יעיל. מומחי MIT הם שהודיעו באוגוסט 2015 על פיתוח פרויקט חדש של טוקמאק קומפקטי למדי.
Tokamak מייצג תא טורואידלי עם סלילים מגנטיים. זהו מכשיר בצורת טורוס שנועד להכיל פלזמה על מנת להשיג את התנאים הדרושים לזרימה של היתוך תרמו-גרעיני מבוקר. עצם הרעיון של טוקמאק שייך לפיזיקאים סובייטים. ההצעה לשימוש בהיתוך תרמו-גרעיני מבוקר לצרכים תעשייתיים, כמו גם תכנית ספציפית לבידוד תרמי של פלזמה בטמפרטורה גבוהה על ידי שדה חשמלי, נוסחו לראשונה על ידי הפיסיקאי או.א. לברנטייב בעבודתו שנכתבה באמצע 1950. לרוע המזל, יצירה זו "נשכחה" עד שנות השבעים. את המונח טוקמאק טבע טבע IN Golovin, תלמידו של האקדמאי קורצ'טוב. הכור טוקמאק הוא זה שנוצר כעת במסגרת הפרויקט המדעי הבינלאומי ITER.
בזמן שהעבודה על יצירת כור ההיתוך של ITER בצרפת מתקדמת לאט למדי, מהנדסים אמריקאים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס העלו הצעה לעיצוב חדש לכור היתוך קומפקטי. כורים כאלה, לדבריהם, יכולים להיות מופעלים לפעילות מסחרית תוך 10 שנים בלבד. יחד עם זאת, אנרגיה תרמו -גרעינית, עם כושר ההפקה העצום שלה ודלק מימן בלתי נדלה, נותרה רק חלום וסדרה של ניסויים וניסוי מעבדה יקרים במשך עשרות שנים. עם השנים, פיזיקאים אף התבדחו: "היישום המעשי של היתוך תרמו -גרעיני יתחיל בעוד 30 שנה, ותקופה זו לעולם לא תשתנה". למרות זאת, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס מאמין כי פריצת הדרך באנרגיה המיוחלת תתרחש בעוד 10 שנים בלבד.
הביטחון של מהנדסי ה- MIT מבוסס על שימוש בחומרים מוליכי -על חדשים ליצירת מגנט המבטיח להיות קטן וחזק משמעותית מהמגנטים המוליכים העל הקיימים. לדברי פרופסור דניס ווייט, מנהל מרכז פלזמה ופיוז'ן MIT, השימוש בחומרים מוליכי -על חדשים הקיימים במסחר המבוססים על תחמוצת נחושת בריום אדמה נדירה (REBCO) יאפשר למדענים לפתח מגנטים קומפקטיים וחזקים מאוד. לדברי מדענים, הדבר יאפשר השגת עוצמה וצפיפות רבה יותר של השדה המגנטי, החשוב במיוחד לכליאת פלזמה.הודות לחומרים מוליכי -על חדשים, הכור, על פי חוקרים אמריקאים, יהיה קומפקטי בהרבה מפרויקטים קיימים, בפרט ה- ITER שהוזכר כבר. על פי הערכות ראשוניות, באותו כוח כמו ITER, לכור ההיתוך החדש יהיה חצי מהקוטר. בשל כך, בנייתו תהפוך לזולה וקלה יותר.
תכונה מרכזית נוספת בפרויקט החדש של כור תרמו-גרעיני היא השימוש בשמיכות נוזליות, שאמורות להחליף את המצב הקבוע במצבים מוצקים, שהם "החומר המתכלה" העיקרי בכל הטוקמאקים המודרניים, מכיוון שהם תופסים את שטף הניוטרונים הראשי, וממירים זה לאנרגיה תרמית. נמסר כי קל יותר להחליף את הנוזל מאשר קלטות בריליום במארזי נחושת, שהם די מסיביים ושוקלים כ -5 טון. קלטות הבריליום ישמשו בעיצוב הכור התרמו -גרעיני הניסיוני הבינלאומי ITER. ברנדון סורבום, אחד החוקרים המובילים ב- MIT, שעובד על הפרויקט, מדבר על היעילות הגבוהה של הכור החדש באזור 3 עד 1. יחד עם זאת, במילותיו שלו, עיצוב הרקטור. בעתיד ניתן לייעל אותו, מה שאולי יאפשר להשיג את היחס בין האנרגיה המופקת לאנרגיה שהוצאתה ברמה של 6 ל -1.
חומרים מוליכי -על המבוססים על REBCO יספקו שדה מגנטי חזק יותר, מה שמקל על השליטה בפלזמה: ככל שהשדה חזק יותר כך נפח הליבה והפלזמה קטן יותר. התוצאה תהיה שכור היתוך קטן יכול לייצר אותה כמות אנרגיה כמו גדול מודרני. יחד עם זאת, יהיה קל יותר לבנות יחידה קומפקטית ולאחר מכן להפעיל אותה.
יש להבין כי יעילותו של כור תרמו -גרעיני תלויה ישירות בכוחם של מגנטים מוליכי -על. המגנטים החדשים יכולים לשמש גם על המבנה הקיים של הטוקמאקים, בעלי ליבה בצורת סופגנייה. בנוסף, מספר חידושים נוספים אפשריים. ראוי לציין כי הטוקמאק הניסיוני הגדול ITER הנבנה כיום בצרפת, ליד מרסיי, בשווי של כ -40 מיליארד דולר, לא הביא בחשבון את ההתקדמות בתחום מוליכי העל, אחרת הכור הזה היה יכול להיות חצי מהגודל, היה עלו ליוצרים הרבה יותר זול והיה נבנה מהר יותר. עם זאת, האפשרות להתקין מגנטים חדשים ב- ITER קיימת והדבר יוכל להגדיל משמעותית את כוחו בעתיד.
עוצמת השדה המגנטי ממלאת תפקיד מרכזי בהיתוך תרמו -גרעיני מבוקר. הכפלת כוח זה 16 פעמים בבת אחת מגבירה את כוחה של תגובת ההיתוך. לרוע המזל, מוליכי העל החדשים של REBCO אינם מסוגלים להכפיל את חוזק השדה המגנטי, אך הם עדיין מסוגלים להגדיל את עוצמת תגובת ההיתוך פי 10, וזו גם תוצאה מצוינת. לדברי פרופסור דניס ווייט, כור תרמו -גרעיני, שיוכל לספק אנרגיה חשמלית לכ -100 אלף איש, יכול להיבנות בתוך כ -5 שנים. קשה להאמין לזה כעת, אך פריצת דרך באנרגיה שיכולה לעצור את תהליך ההתחממות הגלובלית יכולה לקרות מהר יחסית, כמעט כיום. יחד עם זאת, MIT בטוחים כי הפעם 10 שנים אינן בדיחה, אלא תאריך אמיתי להופעת הטוקמאקים המבצעיים הראשונים.
