75年來，實用核聚變反應堆的承諾一直令人沮喪地遙不可及，幾十年來，一個核聚變反應堆的承諾似乎只是幾十年后的事情。然而，這種反應堆技術的意義及其為人類提供幾乎無限的廉價、清潔能源的能力，是一個“改變游戲規則”的因素，因此科學家和工程師們繼續追求它。

核聚變的原理相對簡單。只要把氫原子放在太陽內部的那種熱量和壓力下，足夠長的時間讓它們融合在一起，形成更重的原子，在這個過程中它們會釋放出巨大的能量。

不幸的是，這是一個典型的例子，就像小提琴一樣，在理論上很容易演奏，但在實踐中卻難以置信地難以做到。簡單地說，讓三個主要因素（熱、壓力和時間）達到平衡以產生核聚變并不難。事實上，在1964年的紐約世界博覽會期間，舉辦了一個展覽，公眾可以觀看一個臺式核聚變反應堆在幾分之一秒內的實時運行。從那時起，困難的部分是想出一個反應器，能夠穩定地產生實際數量的能量，而且其數量要大于為啟動反應而必須投入的能量。

其中最有前景的是托卡馬克反應堆，它最早于20世紀50年代在蘇聯開發。其基本設計是一個空心環，周圍有線圈，在里面建立了一個磁場。該環包含一個真空，氫原子被引入其中。當原子加熱到數百萬度時，磁場會約束和擠壓它們，剝奪它們的電子并在它們圍繞環旋轉時將它們變成等離子體。當條件合適時，核聚變就會發生。

在過去70年里建造的大多數托卡馬克反應堆都是政府資助的研究反應堆，它們集中于學習更多關于氫等離子體的行為和建造一個實用反應堆將遇到的問題。這意味著這些托卡馬克往往是非常大和昂貴的，并引導如此巨大的能量。

在天平的另一端是私人資助的反應堆，如托卡馬克能源公司的ST40球形托卡馬克。雖然政府反應堆已經達到了1億攝氏度大關，但用一個更小的商業反應堆做到這一點，成本只有5000萬英鎊，并得到外部觀察員的確認，這是一個相當大的成就。

據該公司稱，ST40的目的是專注于聚變能源的商業應用。具體而言，使反應堆在經濟上可行。出于這個原因，ST40是一個球形托卡馬克。

傳統的托卡馬克有大的環形室，而球形反應堆要緊湊得多，并且用在室中央以柱子形式相遇的磁鐵取代了所有環繞的磁鐵。這給了反應堆一個扁圓形的形狀，就像一個蘋果。這允許磁鐵更接近等離子體流，因此磁鐵更小，使用更少的功率，但產生更強烈的場。

此外，ST40使用高溫超導磁體，該磁體由稀土氧化鋇銅制成，形成厚度小于0.1毫米的窄帶。這些“高溫”磁鐵的工作溫度在零下250℃至零下200℃之間，或大約是液氮的溫度。這使得保持反應堆磁鐵的溫度比依靠液態氦的磁鐵要便宜得多。

這種設置使得反應堆更小、更簡單，在支持聚變反應的條件下，等離子體保持得更穩定。然而，與傳統的托卡馬克相比，該反應器的整體壓力較小，而且中央支柱容易受到等離子體的腐化，需要定期更換。

該公司現在正在研究一個更先進的反應堆，即ST-HTS，該反應堆將在幾年內投入使用，并有望在2030年代為設計第一個真正的商業工廠提供信息。

托卡馬克能源公司首席執行官Chris Kelsall說：“我們對取得這一突破感到自豪，這使我們離為世界提供一種新的、安全的和無碳的能源更近了一步。當與高溫超導磁體相結合時，球形托卡馬克代表了實現清潔和低成本商業聚變能源的最佳途徑。我們的下一個裝置將首次結合這兩項世界領先的技術，是我們以緊湊型核聚變模塊提供低成本能源的使命的核心。”