Dự án nhiệt hạch bằng lò Tokamak siêu dẫn tiên tiến (Fusion by Advanced Superconducting Tokamak - FAST), sẽ được đặt tại Nhật Bản, nhằm mục đích tạo ra và duy trì plasma phản ứng deuterium-tritium (D-T), trình bày một hệ thống năng lượng nhiệt hạch tích hợp, kết hợp chuyển đổi năng lượng, bao gồm công nghệ phát điện và nhiên liệu.
Dự án sẽ sử dụng cấu hình Tokamak, được lựa chọn vì dữ liệu đã được thiết lập tốt và khả năng mở rộng của nó. Với mục tiêu sản xuất điện từ năng lượng nhiệt hạch vào những năm 2030, FAST sẽ giải quyết các thách thức kỹ thuật còn lại, trên con đường tiến đến xây dựng các nhà máy điện nhiệt hạch thương mại.
Mặc dù các thí nghiệm nhiệt hạch trong thời gian gần đây đã đạt được, hoặc sẽ sớm đạt được các lần phóng plasma xung trung bình để giảm rủi ro giới hạn plasma và kiểm soát một nhà máy thí điểm nhiệt hạch. Nhưng vẫn còn những trở ngại quan trọng trong việc khai thác vận chuyển năng lượng để sử dụng bên ngoài liên tục, thiết lập chu trình nhiên liệu tritium, quá trình sinh sản tritium và tích hợp những tiến bộ này vào cấu hình đại diện cho một nhà máy điện nhiệt hạch khả thi về mặt thương mại.
Hiện tại, không có thiết bị thử nghiệm nào trên thế giới có khả năng tạo ra môi trường nhiệt hạch cần thiết - thông lượng neutron nhiệt hạch và tải nhiệt liên quan - để thu hẹp khoảng cách giữa các thí nghiệm plasma tiên tiến hiện nay với mục tiêu cuối cùng là khai thác năng lượng thực tế.
FAST đặt mục tiêu giải quyết các khoảng cách này bằng cách cung cấp một nền tảng toàn diện, độc đáo để phát triển các công nghệ áp dụng cho các nhà máy điện nhiệt hạch thực tế, bao gồm các thiết bị trình diễn và nhà máy thí điểm nhiệt hạch. Dự án bao gồm việc đạt được trạng thái plasma liên tục, trích xuất và chuyển đổi năng lượng, giải quyết các thách thức về kỹ thuật, an toàn cho hệ thống.
FAST áp dụng cấu hình Tokamak, được cho là phương pháp giới hạn plasma đã được thiết lập tốt với cơ sở dữ liệu rộng lớn, đặc biệt là sử dụng thiết kế Tokamak có tỉ lệ khung hình thấp và cuộn dây siêu dẫn nhiệt độ cao (high temperature superconducting - HTS), cho phép thiết kế nhỏ gọn, giúp giảm chi phí sản xuất và rút ngắn thời gian thi công.
Hệ thống này hướng đến mục tiêu sản xuất điện, công suất từ 50 đến 100 MW. Thiết bị này được lên kế hoạch hoạt động trong 1.000 giờ hoạt động toàn công suất.
Dự án quy tụ các nhà nghiên cứu hàng đầu từ các tổ chức uy tín, cùng với các đối tác công nghiệp từ Nhật Bản, Vương quốc Anh, Hoa Kỳ và Canada. Dự án FAST sẽ tiến triển thông qua sự hợp tác với các trường đại học và viện nghiên cứu quan trọng ở Nhật Bản và quốc tế.
Trước mắt, một nhóm thiết kế khái niệm sẽ được thành lập, bao gồm các nhà nghiên cứu plasma và các nhà nghiên cứu kỹ thuật nhà máy điện. Thiết kế sơ bộ dự kiến sẽ hoàn thành trong năm 2025. Một đánh giá kỹ lưỡng, bao gồm công nghệ, tài trợ, quy định và chính sách, sẽ được tiến hành khi chuyển sang thiết kế chi tiết, tại đó sẽ đưa ra quyết định về tính khả thi của việc thực hiện.
