Para saintis di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) telah mencapainya gabungan penyalaan dan tenaga pulang modal. pada 5th Disember 2022, pasukan penyelidik menjalankan eksperimen gabungan terkawal menggunakan laser apabila 192 pancaran laser menghantar lebih daripada 2 juta joule tenaga UV kepada pelet bahan api kecil dalam ruang sasaran kriogenik dan mencapai pulang modal tenaga, bermakna percubaan gabungan menghasilkan lebih banyak tenaga daripada disediakan oleh laser untuk memacunya. Kejayaan ini dicapai buat kali pertama dalam sejarah selepas bekerja keras selama beberapa dekad. Ini adalah peristiwa penting dalam sains dan mempunyai implikasi yang ketara untuk prospek tenaga gabungan bersih pada masa hadapan ke arah ekonomi karbon bersih-sifar, untuk memerangi perubahan iklim dan untuk mengekalkan penghalang nuklear tanpa menggunakan ujian nuklear ke arah pertahanan negara. Terdahulu, pada 8thOgos 2021, pasukan penyelidik telah mencapai ambang penyalaan gabungan. Percubaan telah menghasilkan lebih banyak tenaga daripada mana-mana eksperimen gabungan sebelumnya tetapi pulang modal tenaga tidak tercapai. Eksperimen terbaru yang dijalankan pada 5th Disember 2022 telah mencapai prestasi pulang modal tenaga sekali gus memberikan bukti konsep bahawa pelakuran nuklear terkawal boleh dieksploitasi untuk memenuhi keperluan tenaga, walaupun aplikasi tenaga gabungan komersial praktikal mungkin masih sangat jauh.
Nuklear tindak balas menghasilkan sejumlah besar tenaga bersamaan dengan jumlah jisim yang hilang, seperti persamaan simetri jisim-tenaga E=MC2 daripada Einstein. Tindak balas pembelahan yang melibatkan pecahan nukleus bahan api nuklear (unsur radioaktif seperti uranium-235) kini digunakan dalam reaktor nuklear untuk penjanaan kuasa. Walau bagaimanapun, reaktor berasaskan pembelahan nuklear menghadapi risiko manusia dan alam sekitar yang tinggi seperti yang terbukti dalam kes Chernobyl, dan terkenal kerana menghasilkan sisa radioaktif berbahaya dengan separuh hayat yang sangat panjang yang amat sukar untuk dilupuskan.
Di alam semula jadi, bintang seperti matahari kita, pelakuran nuklear melibatkan penggabungan nukleus hidrogen yang lebih kecil adalah mekanisme penjanaan tenaga. Pelaburan nuklear, tidak seperti pembelahan nuklear, memerlukan suhu dan tekanan yang sangat tinggi untuk membolehkan nukleus bergabung. Keperluan suhu dan tekanan yang sangat tinggi ini dipenuhi di teras matahari di mana pelakuran nukleus hidrogen adalah mekanisme utama penjanaan tenaga tetapi mencipta semula keadaan ekstrem di bumi ini tidak dapat dilakukan setakat ini dalam keadaan makmal terkawal dan akibatnya, reaktor pelakuran nuklear masih belum menjadi kenyataan. (Penyatuan termonuklear yang tidak terkawal pada suhu dan tekanan yang melampau yang dihasilkan oleh pencetus peranti pembelahan adalah prinsip di sebalik senjata hidrogen).
Arthur Eddingtonlah yang mula-mula mencadangkan, pada tahun 1926, bahawa bintang-bintang menarik tenaga mereka daripada gabungan hidrogen menjadi helium. Demonstrasi langsung pertama pelakuran nuklear adalah di makmal pada tahun 1934 apabila Rutherford menunjukkan pelakuran deuterium menjadi helium dan memerhatikan "kesan besar telah dihasilkan" semasa proses itu. Memandangkan potensinya yang besar untuk menyediakan tenaga bersih tanpa had, terdapat usaha bersepadu oleh saintis dan jurutera di seluruh dunia untuk meniru pelakuran nuklear di Bumi tetapi ia merupakan satu tugas yang sukar.
Pada suhu yang melampau, elektron akan dipisahkan daripada nukleus dan atom menjadi gas terion yang terdiri daripada nukleus positif dan elektron negatif, apa yang kita panggil plasma, iaitu satu juta kali kurang tumpat daripada udara. Ini menjadikan gabungan persekitaran yang sangat lemah. Untuk pelakuran nuklear berlaku dalam persekitaran sedemikian (yang boleh menghasilkan jumlah tenaga yang ketara), tiga syarat harus dipenuhi; harus ada suhu yang sangat tinggi (yang boleh mencetuskan perlanggaran tenaga tinggi), harus ada ketumpatan plasma yang mencukupi (untuk meningkatkan kebarangkalian perlanggaran) dan plasma (yang mempunyai kecenderungan untuk mengembang) harus dihadkan untuk tempoh masa yang mencukupi untuk membolehkan gabungan. Ini menjadikan pembangunan infrastruktur dan teknologi untuk membendung dan mengawal plasma panas sebagai tumpuan utama. Medan magnet yang kuat boleh digunakan untuk menangani plasma seperti dalam kes Tokamak ITER. Kurungan inersia plasma adalah pendekatan lain di mana kapsul yang diisi dengan isotop hidrogen berat diletupkan menggunakan pancaran laser tenaga tinggi.
Kajian gabungan yang dijalankan di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) NIF menggunakan teknik letupan dipacu laser (penyatuan kurungan inersia). Pada asasnya, kapsul bersaiz milimeter yang diisi dengan deuterium dan tritium telah diletupkan dengan laser berkuasa tinggi yang menghasilkan sinar-x. Kapsul dipanaskan dan bertukar menjadi plasma. Plasma memecut ke dalam mewujudkan tekanan dan keadaan suhu yang melampau apabila bahan api dalam kapsul (deuterium dan atom tritium) bercantum, membebaskan tenaga dan beberapa zarah termasuk zarah alfa. Zarah yang dibebaskan berinteraksi dengan plasma sekeliling dan memanaskannya seterusnya membawa kepada lebih banyak tindak balas pelakuran dan pembebasan lebih banyak 'tenaga dan zarah' sekali gus menubuhkan rantai tindak balas pelakuran yang mampan sendiri (dipanggil 'pencucuhan gabungan').
Komuniti penyelidikan gabungan telah mencuba selama beberapa dekad untuk mencapai 'pencucuhan gabungan'; tindak balas gabungan yang berterusan. pada 8th Ogos 2021, pasukan Makmal Lawrence tiba di ambang 'pencucuhan gabungan' yang telah mereka capai pada 5th Disember 2022. Pada hari ini, pencucuhan gabungan terkawal di Bumi menjadi realiti – satu pencapaian dalam sains yang dicapai!
***
