Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) đã đạt được sự kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân và điểm cân bằng năng lượng . Vào ngày 5 tháng 12 năm 2022, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm tổng hợp hạt nhân có kiểm soát bằng cách sử dụng tia laser, trong đó 192 chùm tia laser cung cấp hơn 2 triệu joule năng lượng tia cực tím cho một viên nhiên liệu nhỏ trong buồng mục tiêu đông lạnh và đạt được điểm cân bằng năng lượng, có nghĩa là thí nghiệm tổng hợp hạt nhân đã tạo ra nhiều năng lượng hơn lượng năng lượng do tia laser cung cấp. Bước đột phá này đã đạt được lần đầu tiên trong lịch sử sau nhiều thập kỷ nghiên cứu miệt mài. Đây là một cột mốc quan trọng trong khoa học và có ý nghĩa quan trọng đối với triển vọng năng lượng tổng hợp sạch trong tương lai hướng tới nền kinh tế không phát thải carbon, để chống lại biến đổi khí hậu và duy trì khả năng răn đe hạt nhân mà không cần phải tiến hành thử nghiệm hạt nhân phục vụ quốc phòng. Trước đó, vào ngày 8 tháng 8 năm 2021, nhóm nghiên cứu đã đạt đến ngưỡng kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân. Thí nghiệm đã tạo ra nhiều năng lượng hơn bất kỳ thí nghiệm tổng hợp hạt nhân nào trước đây nhưng chưa đạt được điểm cân bằng năng lượng. Thí nghiệm mới nhất được tiến hành vào ngày 5 tháng 12 năm 2022 đã đạt được thành tựu hòa vốn năng lượng, qua đó chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát có thể được khai thác để đáp ứng nhu cầu năng lượng, mặc dù việc ứng dụng năng lượng tổng hợp hạt nhân vào thương mại thực tế có thể vẫn còn rất xa vời.
Phản ứng hạt nhân tạo ra một lượng năng lượng lớn tương đương với lượng khối lượng bị mất đi, theo phương trình đối xứng khối lượng-năng lượng E=MC² của Einstein. Phản ứng phân hạch liên quan đến sự phân hủy hạt nhân của nhiên liệu hạt nhân (các nguyên tố phóng xạ như urani-235) hiện đang được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất điện. Tuy nhiên, các lò phản ứng dựa trên phân hạch hạt nhân tiềm ẩn rủi ro cao đối với con người và môi trường, như trường hợp Chernobyl đã chứng minh, và nổi tiếng vì tạo ra chất thải phóng xạ nguy hiểm với chu kỳ bán rã rất dài, cực kỳ khó xử lý.
Trong tự nhiên, ở các ngôi sao như Mặt Trời, phản ứng tổng hợp hạt nhân liên quan đến sự hợp nhất của các hạt nhân hydro nhỏ hơn là cơ chế tạo ra năng lượng. Khác với phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng tổng hợp hạt nhân đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cực cao để các hạt nhân có thể hợp nhất. Yêu cầu về nhiệt độ và áp suất cực cao này được đáp ứng ở lõi Mặt Trời, nơi phản ứng tổng hợp các hạt nhân hydro là cơ chế chính tạo ra năng lượng, nhưng việc tái tạo các điều kiện khắc nghiệt này trên Trái Đất cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát, và do đó, các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân vẫn chưa trở thành hiện thực. (Phản ứng tổng hợp nhiệt hạch không kiểm soát ở nhiệt độ và áp suất cực cao được tạo ra bằng cách kích hoạt thiết bị phân hạch là nguyên lý đằng sau vũ khí hydro).
Vào năm 1926, chính Arthur Eddington là người đầu tiên đề xuất rằng các ngôi sao lấy năng lượng từ phản ứng tổng hợp hydro thành helium. Minh chứng trực tiếp đầu tiên về phản ứng tổng hợp hạt nhân là trong phòng thí nghiệm vào năm 1934 khi Rutherford cho thấy phản ứng tổng hợp đơteri thành heli và quan sát thấy “một hiệu ứng to lớn đã được tạo ra” trong quá trình này. Xét về tiềm năng to lớn của nó trong việc cung cấp năng lượng sạch không giới hạn, các nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thế giới đã có những nỗ lực phối hợp để tái tạo phản ứng tổng hợp hạt nhân trên Trái đất nhưng đó là một nhiệm vụ khó khăn.
Ở nhiệt độ cực cao, các electron tách khỏi hạt nhân và các nguyên tử trở thành khí ion hóa bao gồm các hạt nhân dương và các electron âm, mà chúng ta gọi là plasma, có mật độ thấp hơn không khí một phần triệu. Điều này làm cho môi trường phản ứng tổng hợp hạt nhân rất loãng. Để phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra trong môi trường như vậy (có thể tạo ra lượng năng lượng đáng kể), cần đáp ứng ba điều kiện: nhiệt độ phải rất cao (có thể gây ra các va chạm năng lượng cao), mật độ plasma phải đủ (để tăng xác suất va chạm) và plasma (có xu hướng giãn nở) phải được giữ trong một khoảng thời gian đủ dài để phản ứng tổng hợp xảy ra. Điều này khiến việc phát triển cơ sở hạ tầng và công nghệ để chứa và kiểm soát plasma nóng trở thành trọng tâm chính. Từ trường mạnh có thể được sử dụng để xử lý plasma như trong trường hợp Tokamak của ITER. Giữ plasma bằng quán tính là một phương pháp khác, trong đó các viên nang chứa các đồng vị hydro nặng được làm nổ tung bằng các chùm tia laser năng lượng cao.
Các nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) thuộc NIF đã sử dụng kỹ thuật nổ sập bằng laser (phản ứng tổng hợp hạt nhân giam giữ quán tính). Về cơ bản, các viên nang kích thước milimét chứa đầy deuterium và tritium được nổ sập bằng laser công suất cao tạo ra tia X. Viên nang bị nung nóng và biến thành plasma. Plasma tăng tốc vào bên trong tạo ra điều kiện áp suất và nhiệt độ cực cao khi nhiên liệu trong viên nang (các nguyên tử deuterium và tritium) hợp nhất, giải phóng năng lượng và một số hạt, bao gồm cả hạt alpha. Các hạt được giải phóng tương tác với plasma xung quanh và làm nóng nó hơn nữa, dẫn đến nhiều phản ứng tổng hợp hạt nhân hơn và giải phóng thêm 'năng lượng và hạt', do đó thiết lập một chuỗi phản ứng tổng hợp hạt nhân tự duy trì (gọi là 'sự bốc cháy tổng hợp hạt nhân').
Cộng đồng nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân đã nỗ lực trong nhiều thập kỷ để đạt được "sự khởi phát phản ứng tổng hợp"; một phản ứng tổng hợp tự duy trì. Vào ngày 8 tháng 8 năm 2021, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Lawrence đã tiến đến ngưỡng "khởi phát phản ứng tổng hợp", điều mà họ đã đạt được vào ngày 5 tháng 12 năm 2022. Vào ngày này, việc khởi phát phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát trên Trái đất đã trở thành hiện thực - một cột mốc quan trọng trong khoa học!
***
 have achieved fusion ignition and energy breakeven. On 5th December 2022....){kind=link}