Fuziunea cu izolare magnetică este o abordare a fuziunii nucleare care implică suspendarea unei plasme (gaz ionizat) într-un câmp magnetic și creșterea temperaturii și presiunii acesteia la niveluri mari. Fuziunea nucleară este un tip de energie nucleară produsă atunci când nucleele atomice ușoare – hidrogen, deuteriu, tritiu sau heliu – sunt topite împreună la temperaturi și presiuni mari. Toată lumina și căldura Soarelui provin din reacțiile de fuziune nucleară care se desfășoară în miezul său. Prin aceasta, Soarele poate exista deloc – presiunea exterioară a reacțiilor de fuziune echilibrează tendința spre colapsul gravitațional.
Deși omenirea a valorificat energia de fisiune – spargerea nucleelor grele – pentru energie nucleară, puterea de fuziune de succes încă ne scapă. Până acum, fiecare încercare de a genera energie de fuziune consumă mai multă energie decât produce. Fuziunea cu izolare magnetică este una dintre cele două abordări populare ale fuziunii nucleare – cealaltă este fuziunea cu izolare inerțială, care implică bombardarea unei pelete de combustibil cu lasere de mare putere. În prezent, există un proiect de mai multe miliarde de dolari care urmărește fiecare cale – Facilitatea Națională de Aprindere din Statele Unite urmărește fuziunea cu izolare inerțială, iar Reactorul Experimental Termonuclear Internațional, un proiect internațional, urmărește fuziunea cu izolare magnetică.
Experimentele de fuziune cu izolare magnetică au început în 1951, când Lyman Spitzer, un fizician și astronom, a construit Stellerator, un dispozitiv de izolare a plasmei în formă de opt. O descoperire majoră a avut loc în 1968, când oamenii de știință ruși au prezentat publicului designul tokamak, un tor care ar fi proiectul majorității dispozitivelor de fuziune cu izolare magnetică viitoare. În 1991, a existat un alt pas înainte cu construcția START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) în Marea Britanie, a unui spheromak sau a unui tokamak sferic. Testele au arătat că acest dispozitiv este de aproximativ trei ori mai bun decât majoritatea tokamak-urilor la inițierea reacțiilor de fuziune, iar spheromak-urile continuă să fie un domeniu continuu de investigație în cercetarea fuziunii.
Pentru ca reacțiile de fuziune să fie eficiente, centrul unui reactor tokamak trebuie încălzit la temperaturi de aproximativ 100 de milioane Kelvin. La temperaturi atât de ridicate, particulele au o energie cinetică extraordinară și încearcă în mod constant să scape. O cercetare a fuziunii compară provocarea fuziunii prin izolare magnetică cu cea a stoarcerii unui balon – dacă apăsați puternic pe o parte, pur și simplu iese pe alta. În fuziunea cu izolare magnetică, această „ipare” face ca particulele de temperatură înaltă să se ciocnească de peretele reactorului, răzuind bucăți de metal într-un proces cunoscut sub numele de „pulverizare”. Aceste particule absorb energie, scăzând temperatura totală a plasmei închise și fac dificilă atingerea temperaturii potrivite.
Dacă energia de fuziune ar putea fi stăpânită, ar putea deveni o sursă de energie inegalabilă pentru umanitate, dar nici cei mai optimişti cercetători nu se aşteaptă la generarea de energie comercială înainte de 2030.