Hivi sasa, fusion ya nyuklia iliyodhibitiwa mara nyingi hutabiriwa kama uingizwaji wa mimea ya nguvu za nyuklia na hata mafuta, hata hivyo, licha ya mafanikio kadhaa makubwa katika mwelekeo huu, hakuna mfano hata mmoja wa kazi ya mtambo wa nyuklia bado haujaonyeshwa. Ujenzi wa mtambo wa kwanza wa nyuklia wa ITER huko Ufaransa (EU, Russia, China, India na Jamhuri ya Korea wanahusika katika mradi huo) bado uko katika hatua ya mwanzo ya mradi huo. Wakati huo huo, shirika la Amerika Lockheed Martin, pamoja na timu ya watafiti wanaowakilisha Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT), wanafanya kazi katika ukuzaji wa mtambo mzuri wa nyuklia. Walikuwa wataalam wa MIT ambao walitangaza mnamo Agosti 2015 maendeleo ya mradi mpya wa tokamak inayofaa kabisa.
Tokamak inasimama kwa chumba cha toroidal na coil za sumaku. Hii ni kifaa chenye umbo la torus iliyoundwa na kuwa na plasma ili kufikia hali muhimu kwa mtiririko wa fusion ya nyuklia inayodhibitiwa. Wazo lenyewe la tokamak ni la wanafizikia wa Soviet. Pendekezo la matumizi ya fusion ya nyuklia inayodhibitiwa kwa madhumuni ya viwandani, na vile vile mpango maalum wa kutumia insulation ya mafuta ya plasma ya joto kali na uwanja wa umeme, iliundwa kwanza na mwanafizikia O. A. Lavrentyev katika kazi yake iliyoandikwa katikati ya 1950. Kwa bahati mbaya, kazi hii "ilisahaulika" hadi miaka ya 1970. Neno tokamak lilibuniwa na IN Golovin, mwanafunzi wa Academician Kurchatov. Ni reactor ya tokamak ambayo sasa inaundwa ndani ya mfumo wa mradi wa kimataifa wa kisayansi ITER.
Wakati kazi ya uundaji wa mtambo wa fusion wa ITER nchini Ufaransa ikiendelea polepole, wahandisi wa Amerika kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts wamekuja na pendekezo la muundo mpya wa kiunganishi cha fusion. Mitambo kama hiyo, walisema, inaweza kuwekwa katika biashara kwa miaka 10 tu. Wakati huo huo, nishati ya nyuklia, na uwezo wake mkubwa uliotengenezwa na mafuta ya hidrojeni yasiyoweza kuwaka, imebaki kuwa ndoto tu na safu ya majaribio na majaribio ya gharama kubwa ya maabara kwa miongo kadhaa. Kwa miaka mingi, wanafizikia hata walikuwa na mzaha: "Matumizi ya vitendo ya fusion ya nyuklia itaanza katika miaka 30, na kipindi hiki hakitabadilika kamwe." Pamoja na hayo, Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts inaamini kuwa mafanikio yaliyosubiriwa kwa muda mrefu ya nishati yatatokea kwa miaka 10 tu.
Kujiamini kwa wahandisi wa MIT kunategemea utumiaji wa vifaa vipya vya kutengeneza vifaa vya kutengeneza sumaku ambayo inaahidi kuwa ndogo na yenye nguvu zaidi kuliko sumaku zinazopatikana. Kulingana na Profesa Dennis White, mkurugenzi wa Kituo cha Plasma na Fusion cha MIT, utumiaji wa vifaa vipya vya kuuza bidhaa kwa kutumia msingi wa nadra ya oksidi ya bariamu ya shaba (REBCO) itawawezesha wanasayansi kukuza sumaku zenye nguvu na zenye nguvu sana. Kulingana na wanasayansi, hii itaruhusu kufikia nguvu zaidi na msongamano wa uwanja wa sumaku, ambayo ni muhimu sana kwa kufungwa kwa plasma. Shukrani kwa vifaa vipya vya kutengeneza vifaa, reactor, kulingana na watafiti wa Amerika, itakuwa ngumu zaidi kuliko miradi iliyopo, haswa, ITER iliyotajwa tayari. Kulingana na makadirio ya awali, kwa nguvu sawa na ITER, mtambo mpya wa fusion utakuwa na nusu ya kipenyo. Kwa sababu ya hii, ujenzi wake utakuwa wa bei rahisi na rahisi.
Kipengele kingine muhimu katika mradi mpya wa mtambo wa nyuklia ni utumiaji wa blanketi za kioevu, ambazo zinapaswa kuchukua nafasi ya zile zenye hali ya jadi, ambazo ndizo "nyenzo muhimu" katika tokamaks zote za kisasa, kwani huchukua mtiririko kuu wa nyutroni, ukibadilisha ndani ya nishati ya joto. Inaripotiwa kuwa kioevu ni rahisi kuchukua nafasi kuliko kaseti za berili katika kesi za shaba, ambazo ni kubwa sana na zina uzani wa tani 5. Ni kaseti za beriamu ambazo zitatumika katika kubuni ya mitambo ya kimataifa ya majaribio ya nyuklia ITER. Brandon Sorbom, mmoja wa watafiti wanaoongoza huko MIT, ambaye anafanya kazi kwenye mradi huo, anazungumza juu ya ufanisi mkubwa wa mtambo mpya katika mkoa wa 3 hadi 1. Wakati huo huo, kwa maneno yake mwenyewe, muundo wa rector katika siku zijazo inaweza kuboreshwa, ambayo, ikiwezekana, itaruhusu kufikia uwiano wa nishati inayotokana na nishati iliyotumiwa katika kiwango cha 6 hadi 1.
Vifaa vya kutengeneza nguvu kulingana na REBCO vitatoa uwanja wenye nguvu wa sumaku, ambayo inafanya iwe rahisi kudhibiti plasma: uwanja unavyokuwa na nguvu, kadiri kiwango cha msingi na plasma inaweza kutumika. Matokeo yake itakuwa kwamba mtambo mdogo wa fusion unaweza kutoa nguvu sawa na ile kubwa ya kisasa. Wakati huo huo, itakuwa rahisi kujenga kitengo cha kompakt na kisha kuifanya.
Inapaswa kueleweka kuwa ufanisi wa mtambo wa nyuklia moja kwa moja inategemea nguvu ya sumaku zinazoongoza. Sumaku mpya pia zinaweza kutumika kwenye muundo uliopo wa tokamaks, ambazo zina msingi wa umbo la donut. Kwa kuongezea, ubunifu zingine kadhaa zinawezekana. Ikumbukwe kwamba tokamak kubwa ya majaribio ya ITER inayojengwa sasa huko Ufaransa, karibu na Marseille, yenye thamani ya dola bilioni 40, haikuzingatia maendeleo katika uwanja wa superconductors, vinginevyo hii reactor ingekuwa ukubwa wa nusu, ingekuwa gharama wabunifu ni rahisi sana na ingekuwa imejengwa haraka. Walakini, uwezekano wa kufunga sumaku mpya kwenye ITER upo na hii itaweza kuongeza nguvu yake katika siku zijazo.
Nguvu ya uwanja wa sumaku ina jukumu muhimu katika fusion ya nyuklia inayodhibitiwa. Kuongeza nguvu hii mara 16 mara moja huongeza nguvu ya mmenyuko wa fusion. Kwa bahati mbaya, waendeshaji mpya wa REBCO hawawezi kuongeza nguvu ya uwanja wa sumaku, lakini bado wanaweza kuongeza nguvu ya athari ya fusion kwa mara 10, ambayo pia ni matokeo bora. Kulingana na Profesa Dennis White, mitambo ya nyuklia, ambayo itaweza kusambaza nishati ya umeme kwa watu wapatao elfu 100, inaweza kujengwa ndani ya miaka 5 hivi. Ni ngumu kuiamini sasa, lakini mafanikio makubwa ya nishati ambayo yanaweza kuzuia mchakato wa ongezeko la joto ulimwenguni yanaweza kutokea haraka sana, hivi leo. Wakati huo huo, MIT ina hakika kuwa wakati huu miaka 10 sio mzaha, lakini tarehe halisi ya kuonekana kwa tokamaks za kwanza za kazi.
