Fuusioreaktori

Fuusioreaktori on ydinreaktori, jolla suoritetaan ydinfuusio. Fuusioreaktoreiden kehityksessä tavoitteena on sähköntuotantoon soveltuvan fuusiovoimalaitoksen valmistaminen. Tavallisimmassa fuusioreaktorityypissä vetyä yhdistetään heliumiksi, jolloin vapautuu energiaa. Ydinfuusio tuottaa suuria energiamääriä fuusioituvaa ainekiloa kohden, ja fuusioituva aine vety on maailmankaikkeuden yleisin alkuaine.
Vuonna 2015 kehityksessä tavoitteena on plusnettoenergisen ja pitkäkestoisen reaktion saavuttaminen. Esimerkiksi fuusiokokeissa JET-reaktorilla on hyvin pienen hetken ajan saatu reaktorista ulos enemmän tehoa kuin mitä siihen on syötetty. Seuraavaksi tutkijat yrittävät rakentaa laitteen, jossa fuusio jatkuisi pidempään. Suurin hanke näistä on rakenteilla oleva (2019) ITER. Jatkumona Iterille ensimmäisen sähköä tuottavan fuusioreaktorin, DEMO:n uskotaan valmistuvan 2050-luvulla, jos tutkimukset etenevät suunniteltua vauhtia. Eniten tutkitun tokamak-tyyppisen reaktorin lisäksi aktiivisen tutkimuksen kohteena on myös lukuisia muita tapoja toteuttaa fuusioreaktori.
Fuusioreaktori on peruslähtökohdiltaan turvallisempi kuin käytössä olevat fissioon perustuvat ydinreaktorit, koska fuusioreaktio vaatii hyvin erityiset olosuhteet verrattuna fissioreaktioon. Jos fuusioreaktori vikaantuu, fuusio lakkaa fissiosta poiketen välittömästi. Lisäksi fuusion tyypillisin reaktiotuote helium on varsin saasteeton verrattuna fission ydinjätteeseen, tosin reaktorin säteilemät protonit ja neutronit saastuttavat jossain määrin reaktorin rakenteita.
Fuusioreaktio.
Fuusioreaktiossa kevyet alkuaineet yhtyvät raskaammiksi alkuaineiksi. Yleisin fuusioreaktio on vetyatomien yhdistyminen heliumiksi.
Fuusioreaktiota tapahtuu luonnossa muun muassa tähtien ytimissä. Vetypommissa tapahtuu atomipommilla sytytetty hallitsematon fuusio, joka tapahtuu sekunnin murto-osissa. Fuusioreaktorin on kuitenkin toimittava huomattavasti pidempään ja hallitusti. Fuusiotutkijoita onkin sanottu "vetypommin kesyttäjiksi". Parhaiten onnistuneissa kokeissa fuusioitava aine on puristettu kasaan hyvin voimakkailla magneettikentillä ja kuumennettu erittäin suurilla sähkövirroilla plasmaksi. Yleensä tutkimusfuusioreaktorit ovat munkkirinkilän, toruksen muotoisia tokamak-laitteita. Tokamak toimii harvoin pitkään, koska niissä kuuma plasma "läikkyy yli" magneettikentästä.
Fuusiolaitteiden kehitys on ollut nopeaa, 2000-luvun fuusiolaitteet tuottavat tuhat-miljoonakertaisesti enemmän energiaa kuin 1970-luvun laitteet ja nykyään ollaankin aiempaan nähden jo melko lähellä jatkuvatoimista, runsaasti energiaa tuottavaa reaktoria.
Deuterium-tritium-reaktio.
Vedyn helposti fuusioituvia raskaita isotooppeja, ovat deuterium D ja tritium T. Todennäköisesti ensimmäinen fuusioreaktori toteutetaan (jos siis fuusiota yleensäkään saadaan toimimaan reaktorissa) käyttäen deuterium-tritium-fuusiota eli DT-fuusiota, koska se on helpoin toteuttaa ja myös tuottoisin. Tämä reaktio vaatii toimiakseen 90 miljoonaa astetta. Deuterium-deuterium-reaktio vaatii jo 600 miljoonaa astetta.
D-T-reaktio tuottaa heliumia ja energiaa deuteriumista ja tritiumista.
formula_1
Yksi D-T reaktio vapauttaa 17,6 MeV energiaa eli grammasta fuusioituvaa ainetta tulee 95000 kWh sähköä.
Eräs deuterium-tritium-reaktorin rasite on se, että se vaatii litiumia, josta reaktorin tuottamat neutronit pilkkovat tritiumia. Alkupanokseksi vaaditaan valmista tritiumia jonkun verran. Tämä tritium voidaan tuottaa fissiotutkimusreaktorissa tai vastaavassa. Litiumin määrä on maan pinnalla rajallinen. Tämän reaktion tuottamat hyvin suurienergiaiset neutronit ovat vaarallisempia kuin D-D-reaktion tuottamat. Reaktori ei liene ainekiloa kohden käytännössä yhtä tuottoinen kuin D-D-reaktori.
Deuterium-Deuterium-reaktio.
Pääasiallinen deuterium-deuterium-reaktorin etu on, että se ei vaadi polttoaineeksi litiumia tai tritiumia.
formula_2
ja myös
formula_3
D-D-reaktorin etuja on riippumattomuus tritiumista tai litiumista, sekä luultavasti hieman pehmeämpi neutronisäteily.
Fuusioreaktion vaatimukset.
Fuusio on vaikea toteuttaa, koska kaikki atomiytimet ovat positiivisesti varautuneita ja siten hylkivät toisiaan. Jos kuitenkin ytimiä puristetaan tai törmäytetään kyllin lujaa toisiaan vastaan, atomiytimet voivat yhdistyä. Fysiikasta tiedetään, että lämpö on aineen pienimpien osasten liikettä. Lämpötilan kasvaessa atomit ja niiden ytimet liikkuvat yhä nopeammin. Riittävän korkeissa lämpötiloissa atomin ytimet liikkuvat niin nopeasti, että törmäävät toisiinsa sähköisistä poistovoimista huolimatta. Törmäyksessä ytimet yhdistyvät ja vapautuu suuri määrä energiaa.
Maan oloissa 100–150 miljoonan asteen lämpötilassa vetyatomien liike on jo niin nopeaa, että vety-ytimien positiiviset varaukset eivät enää riitä hylkimään atomiytimiä. Auringossa fuusio tapahtuu jo matalammassa, kymmenen miljoonan asteen luokkaa olevassa lämpötilassa, sillä aineen tiheys on siellä huomattavasti suurempi. Fuusiota siis edistää korkean lämpötilan lisäksi suuri tiheys. Fuusioreaktori vaatii siis riittävän lämpötilan, tiheyden ja plasman koossapitoajan.
Lawsonin kriteeri.
Jotta fuusioreaktio alkaisi, fuusioituva vety pitää kuumentaa riittävän korkeaan lämpötilaan, puristaa riittävän tiheäksi ja pitää koossa riittävän kauan. Näin fuusiolaitteen energiantuotolle välttämätön (mutta ei riittävä) ehto on, täyttääkö se tietyssä lämpötilassa tarvittavan hiukkastiheyden formula_4 ja koossapitoajan formula_5 ("tau") tulon. Tietylle lämpötilalle ja fuusiopolttoaineelle formula_6 on Lawsonin kriteeri. Sen esitti J. D. Lawson vuonna 1957.
D-T-reaktiolle 100 miljoonan kelvinin lämpötilassa, jolloin hiukkasten keskimääräinen kineettinen energia on 10 keV luokkaa, Lawsonin kriteeri formula_6 on 1020 s/m3. D-D-reaktiolle taas Lawsonin kriteeri on 1022 s/m3 eli energian tuottamiseksi tarvitaan 100-kertainen lisäys vetyionien tiheydelle tai koossapysymisajalle tai jollekin näiden yhdistelmälle.
Fuusioreaktion vaikutus reaktoriin.
Fuusioreaktiot vapauttavat ylimääräisiä neutroneja tai protoneja, jotka ovat vaarallista ionisoivaa säteilyä ja saattavat muuttaa reaktorin materiaaleja radioaktiivisiksi. Tämän takia yhtä fuusioreaktoria voitaneen käyttää korkeintaan muutaman vuosikymmenen ajan –
lopulta reaktorin materiaalit alkavat säteillä vaarallisesti ja reaktori on hajotettava ja siirrettävä asianmukaiseen säilöön esim. betonin sisään. Reaktorin osat saattavat pysyä vaarallisen radioaktiivisina muutamia satoja vuosia.
Vetyplasman koossa pitämisen ongelma.
Fuusioitava vety on kuumennettava korkealämpöiseksi plasmaksi, jota pidetään koossa magneettikentillä "magneettisessa pullossa". Plasmassa positiivisesti varautuneet atomin ytimet ja elektronit ovat irti toisistaan. Vety on plasmaa yli 100 000 kelvinin lämpötilassa.
Pullon vaatimat voimakkaat magneettikentät on saatu aikaan suurilla suprajohtavilla käämeillä, joissa kulkee suuri virta. Plasman pidempiaikainen koossa pitäminen on osoittautunut ongelmalliseksi, sillä kuumassa magneettisessa plasmassa on monia epävakaisuusilmiöitä. Magneettifuusiolaitteissa kuumennettu vety on pidettävä irti reaktorin seinämistä, koska mikään seinämä ei kestä plasman 100 miljoonan asteen lämpötilaa. Plasma värähtelee ja on epävakaata. Usein yritykset vakauttaa plasmaa ovat tuottaneet uusia epävakaisuuksia. Eri fuusiolaitteissa on erilaisia puutteita, mutta eräs kaikille laitteille tyypillinen ongelma on uurre-eli vaihtoepävakaisuus. Yleensä epävakaisuudet johtuvat magneettikentän voimaviivojen kaartumisesta.
Reaktorityypit.
Yleisimmät reaktorityypit ovat munkkirinkilän muotoinen "Tokamak"-tyyppinen reaktori ja "stellaraattori".
Tokamak.
Tokamak on tavallisin tapa toteuttaa fuusiolaite fuusioreaktoriin liittyvissä tutkimuksissa. Se on rakenteeltaan suhteellisen yksinkertainen ja helpohko toteuttaa. Tokamakeja on tämän takia rakennettu moniin maihin. Laite on munkkirinkilän eli toruksen muotoinen tyhjiökammio, jota ympäröivät voimakkaat magneetit. Kammion keskellä on ohut kuuma vetyplasma, jota kuumennetaan ja pidetään paikoillaan miljoonien ampeerien suuruisilla sähkövirroilla. Magneettikentät ovat suuruuksiltaan useita tesloja, ja Tokamak vaatii kymmenien megawattien energian sisäänsyötön toimiakseen.
Tokamakissa fuusioituva deuterium kuumennetaan vaihtuvalla magneettikentällä kuumaksi plasmaksi, joka pidetään renkaanmuotoisen kammion keskellä. Aluksi plasma kuumennetaan muuttuvien magneettikenttien aiheuttamalla virralla noin 30 miljoonaan asteeseen asti. Tämän jälkeen kuumennusta jatketaan muilla tavoilla, esimerkiksi hiukkassuihkuilla tai radiotaajuisella sähkökentällä. Plasman keskellä lämpötila on 100 miljoonaa astetta, reunalla 2 000 astetta. Plasma pysyy koossa ulkoisten magneettikenttien ja plasmassa esiintyvien virtojen aiheuttamien kenttien avulla. Nimi tokamak tulee venäjän sanoista "toroidinen kammio magneettikäämeillä" (). Tokamakin idean esittelivät venäläiset fyysikot Igor Tamm ja Andrei Saharov vuonna 1951.
Tokamak-reaktorissa plasma pysyy paikoillaan korkeintaan tunnin kerrallaan, jonka jälkeen reaktori on tyhjennettävä ja täytettävä uudella polttoaineella.
Tokamakin vakava kehittely alkoi Neuvostoliitossa 1960-luvulla. Tuleva koefuusioreaktori ITER on rakenteeltaan Tokamak. Koska plasmassa oleva magneettikenttä on rinkelimäinen, vakauttaa se sitä luonnostaan. Plasma pyrkii kuitenkin vaeltamaan pitkin magneettikenttää, ja suorassa päistään puristetussa "tukitussa" magneettikentässä plasma karkaa helposti.
Joint European Torus (JET) on tokamak-tyyppinen reaktori, joka aloittaa testit raskaalla ja superraskaalla vedyllä vuoden 2020 lopulla.
Magneettikenttä on renkaassa olevan ruuvikierteen muotoinen. Rengaskammion poikkileikkaus on yleensä ulospäin osoittava D. Toruksen muoto on sopiva, koska plasmalla on taipumus virrata tiettyyn suuntaan pitkin magneettikentän voimaviivoja. Näin plasma kiertää toruksessa. Tokamakissa on hienosta teoriasta huolimatta monia epävakaisuusilmiöitä, eikä siinäkään ole onnistuttu pitämään fuusioreaktiota käynnissä kovin kauan.
Ranskalaisella WEST-reaktorilla on vuonna 2003 tehty kuuden ja puolen minuutin maailmanennätys.
Japanilaisessa JT60-SA-reaktorissa testataan suprajohtavia magneetteja.
JET-koereaktori on tehnyt ennätyksen tuotetun energian määrässä: JET tuotti 59 megajoulea energiaa alle kymmenessä sekunnissa, joka rikkoi vuoden 1997 ennätyksen 21,7 megajoulen tuotannosta. Vuonna 2024 JET paransi tulostaan tuottaen 69 megajoulea energiaa viidessä sekunnissa.
Stellaraattori.
Toinen ratkaisu, stellaraattori, muistuttaa tokamakia, mutta plasmavirroilla ei siinä ole merkitystä plasman koossa pitämisessä. Tällaisia laitteita on tutkittu vähemmän kuin tokamakia.
Stellaraattorissa pyritään kiertämään joitain plasmalle tyypillisiä epävakaisuuksia, joita tokamakissa on. Stellaraattori on tokamakia monimutkaisempi niin teoriassa kuin käytännössäkin. Monet stellaraattorin osat ovat vaikeampia valmistaa kuin tokamakin osat. Jotkut plasmatutkijat pitävät Yhdysvalloissa 1950-luvulla kehitettyä stellaraattoria tokamakia kehittyneempänä, parempana ratkaisuna. Laitteita on tutkittu Yhdysvalloissa, Saksassa ja Japanissa. Stellaraattorin plasmatila on mutkainen torus.
Stellaraattoriin voitaisiin lisätä polttoainetta sen ollessa käytössä.
Wendelstein 7-X on stellaraattori, jossa plasma on saatu pidettyä hallussa 100 sekuntia kerrallaan.
Laserfuusio.
Laserfuusiolaitteessa lasersäteet puristavat fuusioituvaa ainetta sisältävän pienen pillerin (pelletin) kasaan. Puristuminen perustuu kuumenemisen aiheuttamaan pelletin pintakerroksen laajenemiseen. On myös tutkittu pelletin puristamista ioneilla. Fuusion sytyttämistä on tutkittu NOVA-laserilla sekä National Ignition Facilityllä (NIF).
EU:ssa aiheen tutkimushankkeita ovat muun muassa HIPER ja Laser Mégajoule (LMJ).
Vuonna 2021 kerrottiin, että NIF on onnistunut laser-fuusiossa ja se on tuottanut energiaa lyhyen ajan. Kokeen toistaminen on kuitenkin tuottanut vaikeuksia. Reaktio ei toistaiseksi tuntemattomasta syystä käyttäydy ennakoidulla tavalla kun plasma siirtyy syttymispisteestä palamiseen.
Laser-fuusio käynnistyy lyhyellä erittäin voimakkaalla pulssilla laser-valoa, joka kohdistuu pieneen metalliseen sylinteriin. Metalli säteilee röntgen-säteitä, joka höyrystää läheisen pelletin pinnan. Tämä tuottaa voimakkaan lämpöaallon ja painetta pelletin sisään, jossa on deuteriumia ja tritiumia. Nämä muodostavat korkean energian plasmaa, joka luo sopivan tilanteen fuusioreaktiolle. Jos kaikki toimii oikein tämä sytyttää plasman eikä lisää energiaa tarvita.
Joulukuussa 2022 kerrottiin, että Lawrence Livermore National Laboratoryn National Ignition Facility Kaliforniassa on onnistunut tuottamaan enemmän energiaa fuusiolla kuin reaktion ylläpitämiseen käytettiin. Koe tuotti 3,15 megajoulea energiaa kun reaktiota varten käytettiin 2,05 megajoulea energiaa.
Fuusion hyödyt ja haitat.
Suurimpia etuja on käytetyn polttoaineen yleisyys ja runsas energiantuotto ainekiloa kohden. Vedyn polttaminen sekä kemiallisesti että ydinreaktiossa on runsaasti energiaa tuottavaa. 1 kg vetyä tuottaa kemiallisesti palamalla noin 119 megajoulea. 1 kg vetyä fuusioreaktiossa tuottaa yli viisi miljoonaa kertaa enemmän: 600 terajoulea. Kemiallinen palaminen vapauttaa kemiallisen sidoksen energiaa, ydinreaktio atomiytimen sisäistä vahvan ydinvuorovaikutuksen sidosenergiaa. Fuusion käyttö ydinvoiman tuotannossa toisi monia etuja suhteessa nykyisissä voimaloissa käytettyyn fissioreaktioon. Fuusion polttoainetta on luonnossa käytännössä rajattomasti: vety on yleisin alkuaine. Deuteriumia saadaan pelkästään merivedestä valtavat määrät, sillä noin joka 5000:s vetyatomi on deuteriumatomi. Tritiumia saadaan tuotettua litiumista pommittamalla ainetta neutroneilla. Lisäksi fuusion reaktiotuotteena syntyvä helium ei ole radioaktiivista eikä muutenkaan vaarallista, joten mitään käytetyn polttoaineen sijoitusongelmaa ei synny.
Fuusioreaktori on turvallinen, koska fuusio ei reaktori sammutettuna jatku minuuttia kauemmin. Fuusioreaktiota on vaikeampi hallita kuin fissiota, koska se vaatii äärimmäiset, tarkoin määritetyt magneettikenttä-, lämpötila- ja paineolosuhteet. Vaikka fuusioreaktorin jäähdyttimeksi ja tritiumin raaka-aineeksi aiottu litium on helposti syttyvää, on sitä reaktorissa kerrallaan vain noin kilon verran.
Reaktori saattaa vaurioitua magneetin "räjähtäessä" mutta kyse ei ole keskimääräistä teollisuusonnettomuutta vakavammasta tapahtumasta, säteilyä ei ympäristöön vapaudu.
Fuusiovoimalan taloudellisesta puolesta ei tällä hetkellä tiedetä juurikaan – käyttö- ja rakennuskustannuksia ei tunneta. Jotkut olettavat fuusion olevan hieman muita energiamuotoja halvempaa, toiset muutamaa kertaluokkaa kalliimpaa.
Täysin saasteetonta ei ole fuusiovoimakaan: reaktorin ennustetaan saastuvan ajan myötä vaarallisen radioaktiiviseksi, koska fuusioreaktori säteilee neutroneja noin 100 kertaa enemmän kuin fissioreaktori. Neutronit taas saattavat aiheuttaa aineissa reaktioita, jotka muuttavat ne radioaktiivisiksi. Tällä tavoin mahdollisesti syntyvien isotooppien on kuitenkin arveltu olevan melko lyhytikäisiä -- arvioiden mukaan reaktori olisi vaarallisen aktiivinen muutamia satoja vuosia, joka on huomattava parannus perinteisen fissioreaktion tuottaman ydinjätteen kymmenientuhansien vuosien aikoihin.
Fuusiotutkimus.
Fuusioon tarvittavat lämpötila ja tiheys on saavutettu, samoin plasman pitäminen koossa onnistuu kohtalaisen hyvin. Ongelma fuusiokokeiluissa on ollut plasman "läikkyminen yli" magneettisesta pullosta. Tutkimuksessa on pyritty hitaasti yhä parempiin teholukemiin, mutta reaktorista on saatu vain hetkellisesti enemmän tehoa, kuin reaktion ylläpitämiseen on vaadittu. Fuusiota on pystytty tähän asti pitämään käynnissä vain muutamia sekunteja. Kaikki rakennetut laitteet ovat olleet vasta koelaitteita. Fuusiokokeille ominaista on ollut, että yhden ongelman ratkaiseminen synnyttää uusia ongelmia. Todellisen reaktorin oloja ei ole tutkittu. Tutkimuksen painopiste on siirtymässä reaktorimateriaaleihin.
Reaktorin pintamateriaalien tulisi kestää kovaa kuumuutta ja neutronisäteilyä, ja kuitenkin jäähdytyksen olisi toimittava hyvin pitkiä aikoja. Samalla kun reaktorin pintamateriaali hehkuu kovassa kuumuudessa, sen käämien olisi pysyttävä noin 200 pakkasasteessa suprajohtavuuden säilyttämiseksi. Litiumvaippa jäähdyttää reaktorin sisäpinnan. Monet ehdotetut materiaalit ovat joko nopeasti lämmössä ja säteilyssä kuluvia, hidastavat pieninä määrinä hiukkasina leijuessaan fuusioreaktiota tai muuttuvat reaktorin säteilyssä helposti radioaktiivisiksi.
Fuusiotutkimus 1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa.
Fuusiotekniikkaa on tutkittu 1950-luvulta lähtien. Euroopan tunnetuimmassa fuusiolaitteessa JET:issä saatiin 1991 noin 1 megawatti 2 sekunnissa, mutta energiankulutus oli 15 megawattia. Tämä tulos oli huomattavasti parempi kuin 1970-luvulla, jolloin toiveet fuusiosta ennen vuotta 2000 olivat jo hiipuneet. 1994 USA:ssa tuotettiin 10,7 MW yhden sekunnin ajan satojen megawattien kulutuksella. Vuonna 1997 JETissä tehtiin maailmanennätys: 16 megawattia. Tuolloin energiaa syntyi 21,7 megajoulea. Laitos on tyypiltään tokamak-reaktori.
Edistys on ollut aikaisemmasta valtavaa: 1970-luvulla saatiin fuusiokokeissa ulos vain watin tuhannesosia. Kaikkien aikojen kestävin fuusioreaktio on mitattu ranskalaisessa koereaktorissa: kuusi ja puoli minuuttia.
Fuusioreaktorin tekniikka on osoittautunut odotettua vaikeammaksi. Lisäksi tutkijoiden on ollut vaikeaa saada rahoitusta tutkimuksilleen niiden hitaan etenemisen ja pitkän aikajänteen takia. Yksi reaktorin haasteista on löytää materiaaleja, jotka kestäisivät reaktorissa esiintyviä äärimmäisen korkeita lämpötiloja.
21. joulukuuta 2021 JET:issä tehtiin jälleen uusi fuusioreaktion ennätys, jonka kesto oli viisi sekuntia ja jossa energiaa syntyi 59 megajoulea.
Joulukuussa 2022 kerrottiin, että laserfuusiolla on onnistuttu ensi kertaa tuottamaan enemmän energiaa kuin reaktioon käytetään. Reaktio tuotti 3,15 megajoulea energiaa kun siihen käytettiin 2,05 megajoulea.
Helmikuussa 2025 Ranskan vaihtoehtoisten energiamuotojen ja atomienergian komissio CEA ilmoitti ylläpitäneensä vetyplasmaa 22 minuutin ajan Cadarachen WEST-tokamakissa.
Fuusiohankkeita.
Kansainvälisenä yhteistyönä aiotaan rakentaa tutkimuslaitos ITER, jolla pyritään saavuttamaan energiantuotannossa pitkään jatkuva positiivinen hyötysuhde. ITER-hanke on kohdannut monia takaiskuja ja koereaktorin paikasta on kiistelty, mutta paikaksi on lopulta valittu Ranska. Vuonna 2009 tehdyn väliarvion perusteella projektin budjetti on kolminkertaistunut 15 miljardiin euroon, ja sen valmistumispäivää on lykätty vuoteen 2020. Sen jälkeen suunnitteilla on DEMO, ensimmäinen kaupallisen fuusioreaktorin prototyyppi. Sen on arvioitu aloittavan 2030-luvulla.
Vuonna 2016 MIT:n Alcator C-Mod -reaktorilla saavutettiin plasman paineen uusi maailmanennätys. Samalla osoitettiin että pienellä tokamakilla kyetään luomaan ääriolosuhteita.
Yksityinen TAE (Tri Alpha Energy) on yhteistyössä Googlen Applied Science -yksikön kanssa C2W/Norman-fuusioreaktorin kehittämiseksi pidemmälle.
Huhtikuussa 2018 Kiina on sanonut olevansa edellä fuusioenergiassa. Marraskuussa 2018 kiinalainen suprajohtava TOKAMAK (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST) saavutti yli 100 miljoonan celsiusasteen lämpötilan. 100 miljoonan asteen saavuttamista pidetään merkittävänä merkkipaaluna, sillä fuusioreaktion täytyy tapahtua maapallolla tuossa lämpötilassa, jotta reaktio kuluttaisi vähemmän energiaa kuin siitä saadaan.
Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisesta fuusiolaboratoriosta on perustettu Tokamak Energy, joka on kehittänyt Tokamak-mallisen fuusioreaktorin joka on ylittänyt yli 15 miljoonan celsiusasteen lämpötilan.