Tänapäeval osalevad paljud riigid termotuumauuringutes. Liidrid on Euroopa Liit, USA, Venemaa ja Jaapan, Hiina, Brasiilia, Kanada ja Korea programmid kasvavad jõuds alt. Esialgu seostati USA ja NSV Liidu termotuumasünteesi reaktoreid tuumarelvade arendamisega ja need jäid salastatuks kuni 1958. aastal Genfis peetud konverentsini Aatomid rahu eest. Pärast nõukogude tokamaki loomist muutusid tuumasünteesiuuringud 1970. aastatel "suureks teaduseks". Kuid seadmete maksumus ja keerukus kasvasid nii kaugele, et rahvusvaheline koostöö oli ainus viis edasi liikuda.
Tuumasünteesireaktorid maailmas
Alates 1970. aastatest on termotuumasünteesienergia kaubanduslikku kasutamist pidev alt 40 aasta võrra tagasi lükatud. Viimastel aastatel on aga juhtunud palju, mis võib seda perioodi lühendada.
Ehitatud on mitu tokamaki, sealhulgas Euroopa JET, Briti MAST ja eksperimentaalne termotuumasünteesi reaktor TFTR USA-s Princetonis. Rahvusvaheline ITER-projekt on praegu Prantsusmaal Cadarache'is pooleli. Sellest saab suurimtokamak, kui see alustab tegevust 2020. aastal. 2030. aastal ehitatakse Hiinas CFETR, mis ületab ITERi. Samal ajal tegeleb Hiina Rahvavabariik EAST eksperimentaalse ülijuhtiva tokamaki uurimisega.
Teadlaste seas on populaarsed ka teist tüüpi termotuumasünteesi reaktorid – stellaatorid. Üks suurimaid, LHD, alustas tööd Jaapani riiklikus termotuumainstituudis 1998. aastal. Seda kasutatakse parima magnetilise plasma sulgemise konfiguratsiooni leidmiseks. Saksa Max Plancki Instituut uuris aastatel 1988–2002 Garchingis asuvat Wendelstein 7-AS reaktorit ja praegu enam kui 19 aastat ehitatavat Wendelstein 7-X-i. Teine TJII stellaraator töötab Hispaanias Madridis. USA-s peatas Princetoni plasmafüüsika labor (PPPL), kus 1951. aastal ehitati esimene seda tüüpi termotuumasünteesi reaktor, NCSX-i ehitamise 2008. aastal kulude ületamise ja rahastamise puudumise tõttu.
Lisaks on tehtud olulisi edusamme inertsiaalse termotuumasünteesi uurimisel. Riikliku tuumajulgeoleku administratsiooni rahastatud 7 miljardi dollari suuruse riikliku süüteseadme (NIF) ehitamine Livermore'i riiklikus laboris (LLNL), mida rahastab riiklik tuumajulgeoleku administratsioon, lõpetati 2009. aasta märtsis. Prantsuse Laser Mégajoule (LMJ) alustas tööd 2014. aasta oktoobris. Termotuumareaktorid kasutavad tuumasünteesireaktsiooni käivitamiseks umbes 2 miljonit džauli valgusenergiat, mille laserid edastavad mõne miljardik sekundi jooksul mõne millimeetri suurusele sihtmärgile. NIF-i ja LMJ põhiülesanneon uuringud riiklike sõjaliste tuumaprogrammide toetamiseks.
ITER
1985. aastal tegi Nõukogude Liit ettepaneku ehitada koos Euroopa, Jaapani ja USAga järgmise põlvkonna tokamak. Tööd viidi läbi IAEA egiidi all. Aastatel 1988–1990 loodi esimesed rahvusvahelise termotuumakatsereaktori ITER kujundused, mis tähendab ladina keeles ka "tee" või "teekond", et tõestada, et termotuumasünteesi abil on võimalik toota rohkem energiat, kui see suudab neelata. Kanada ja Kasahstan osalesid ka vastav alt Euratomi ja Venemaa vahendusel.
Kuue aasta pärast kiitis ITERi juhatus heaks esimese väljakujunenud füüsikal ja tehnoloogial põhineva integreeritud reaktoriprojekti, mille väärtus on 6 miljardit dollarit. Seejärel astus USA konsortsiumist välja, mis sundis neid kulusid poole võrra vähendama ja projekti muutma. Tulemuseks oli ITER-FEAT, mis maksis 3 miljardit dollarit, kuid võimaldas isemajandavat reageerimist ja positiivset võimsustasakaalu.
2003. aastal liitus USA uuesti konsortsiumiga ja Hiina teatas oma soovist osaleda. Selle tulemusena leppisid partnerid 2005. aasta keskel kokku ITERi ehitamises Lõuna-Prantsusmaal Cadarache'is. EL ja Prantsusmaa panustasid poole 12,8 miljardist eurost ning Jaapan, Hiina, Lõuna-Korea, USA ja Venemaa kumbki 10%. Jaapan pakkus kõrgtehnoloogilisi komponente, võõrustas 1 miljardi euro väärtuses IFMIF-i materjalide testimise rajatist ja tal oli õigus ehitada järgmine katsereaktor. ITERi kogumaksumus sisaldab poolt 10-aastase perioodi maksumusestehitus ja pool - 20 tööaastaks. Indiast sai 2005. aasta lõpus ITERi seitsmes liige
Katsed peaksid algama 2018. aastal, kasutades vesinikku, et vältida magnetite aktiveerimist. D-T plasmakasutust ei eeldata enne 2026. aastat
ITERi eesmärk on toota 500 MW (vähem alt 400 s), kasutades vähem kui 50 MW sisendvõimsust ilma elektrit tootmata.
2-gigavatine demoelektrijaam Demo hakkab pidev alt tootma suuremahulist elektrienergiat. Demo ideekavand valmib 2017. aastaks ja ehitus algab 2024. aastal. Käivitamine toimub 2033. aastal.
JET
1978. aastal alustas EL (Euratom, Rootsi ja Šveits) Ühendkuningriigis ühist Euroopa JET projekti. JET on tänapäeval suurim töötav tokamak maailmas. Sarnane JT-60 reaktor töötab Jaapani riiklikus termotuumasünteesi instituudis, kuid ainult JET saab kasutada deuteerium-triitiumkütust.
Reaktor käivitati 1983. aastal ja sellest sai esimene katse, mille tulemuseks oli kontrollitud termotuumasünteesi võimsus kuni 16 MW ühe sekundi jooksul ja 5 MW stabiilse võimsusega deuteerium-triitium plasmas 1991. aasta novembris. Erinevate kütteskeemide ja muude tehnikate uurimiseks on tehtud palju katseid.
JETi edasised täiustused on selle võimsuse suurendamiseks. MAST-i kompaktreaktorit arendatakse koos JET-iga ja see on osa ITER-projektist.
K-STAR
K-STAR on Korea ülijuhtiv tokamak National Fusion Research Institute'ist (NFRI) Daejeonis, mis tootis oma esimese plasma 2008. aasta keskel. Tegemist on ITERi pilootprojektiga, mis on rahvusvahelise koostöö tulemus. 1,8 m raadiusega tokamak on esimene reaktor, mis kasutab ülijuhtivaid Nb3Sn magneteid, samu, mida plaanitakse kasutada ka ITERis. 2012. aastaks valminud esimese etapi käigus pidi K-STAR tõestama põhitehnoloogiate elujõulisust ja saavutama plasmaimpulsid kestusega kuni 20 s. Teises etapis (2013–2017) täiendatakse seda pikkade kuni 300 s pikkuste impulsside uurimiseks H-režiimis ja üleminekuks suure jõudlusega AT-režiimile. Kolmanda etapi (2018-2023) eesmärk on saavutada pideva impulsi režiimis kõrge jõudlus ja efektiivsus. 4. etapil (2023-2025) testitakse DEMO tehnoloogiaid. Seade ei ole triitiumivõimeline ega kasuta D-T kütust.
K-DEMO
K-DEMO, mis töötati välja koostöös USA energeetikaministeeriumi Princetoni plasmafüüsika laboriga (PPPL) ja Lõuna-Korea NFRI-ga. võimeline tootma elektrivõrgus võimsust ehk 1 miljon kW mõne nädala jooksul. Selle läbimõõt saab olema 6,65 m ja sellele luuakse projekti DEMO raames taastootmistsooni moodul. Korea haridus-, teadus- ja tehnoloogiaministeeriumkavatseb sellesse investeerida umbes 1 triljon vonni (941 miljonit dollarit).
IDA
Hiina eksperimentaalne täiustatud ülijuhtiv tokamak (EAST) Hiina Füüsika Instituudis Hefeis lõi vesiniku plasma temperatuuril 50 miljonit °C ja hoidis seda 102 sekundit.
TFTR
Ameerika laboris PPPL töötas eksperimentaalne termotuumareaktor TFTR aastatel 1982–1997. 1993. aasta detsembris sai TFTR-ist esimene magnetiline tokamak, mis viis läbi ulatuslikke katseid deuteeriumi-triitiumi plasmaga. Järgmisel aastal tootis reaktor tolleaegse rekordilise juhitava võimsusega 10,7 MW ja 1995. aastal saavutati ioniseeritud gaasi temperatuurirekord 510 miljonit °C. Rajatis ei saavutanud siiski tasuvusläve termotuumasünteesi eesmärki, kuid täitis eduk alt riistvara kavandamise eesmärgid, andes olulise panuse ITERi arendamisse.
LHD
LHD Jaapani riiklikus termotuumasünteesi instituudis Tokis, Gifu prefektuuris, oli maailma suurim stellaraator. Termotuumasünteesi reaktor käivitati 1998. aastal ja selle plasmasulguri omadused on võrreldavad teiste suurte rajatistega. Saavutati ioonide temperatuur 13,5 keV (umbes 160 miljonit °C) ja energia 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Pärast aastast katsetamist, mis algas 2015. aasta lõpus, jõudis heeliumi temperatuur korraks 1 miljoni °C-ni. 2016. aastal termotuumasünteesi reaktor vesinikuga2 MW võimsust kasutav plasma saavutas veerand sekundiga temperatuuri 80 miljonit °C. W7-X on maailma suurim stellaraator ja plaanitakse pidev alt töötada 30 minutit. Reaktori maksumus ulatus 1 miljardi euroni.
NIF
National Ignition Facility (NIF) Livermore'i riiklikus laboris (LLNL) valmis 2009. aasta märtsis. Kasutades oma 192 laserkiirt, suudab NIF koondada 60 korda rohkem energiat kui ükski varasem lasersüsteem.
Külmsüntees
Märtsis 1989 teatasid kaks teadlast, ameeriklane Stanley Pons ja britt Martin Fleischman, et nad on käivitanud lihtsa lauaarvuti külmsünteesireaktori, mis töötab toatemperatuuril. Protsess seisnes raske vee elektrolüüsis pallaadiumelektroodide abil, millele kontsentreeriti suure tihedusega deuteeriumi tuumad. Teadlased väidavad, et tekkis soojust, mida saab seletada ainult tuumaprotsesside kaudu, ja termotuumasünteesi kõrvalsaadused, sealhulgas heelium, triitium ja neutronid. Kuid teised katsetajad ei suutnud seda kogemust korrata. Enamik teadusringkondadest ei usu, et külmsünteesireaktorid on tõelised.
Madala energiatarbega tuumareaktsioonid
Külma termotuumasünteesi väidetest alguse saanud uuringud on jätkunud madala energiatarbega tuumareaktsioonide vallas, kasutades mõningast empiirilist toetust, kuidei ole üldtunnustatud teaduslik seletus. Ilmselt kasutatakse neutronite loomiseks ja hõivamiseks nõrka tuuma vastasmõju (mitte võimsat jõudu, nagu tuuma lõhustumise või termotuumasünteesi puhul). Katsed hõlmavad vesiniku või deuteeriumi läbitungimist läbi katalüütilise kihi ja reaktsiooni metalliga. Teadlased teatavad täheldatud energia vabanemisest. Peamine praktiline näide on vesiniku koostoime niklipulbriga soojuse eraldumisega, mille kogus on suurem kui ükski keemiline reaktsioon võib anda.
