托卡马克

本文講述的是核聚变装置。關於吉爾吉斯的城市名，詳見「托克马克」。

托卡马克（Tokamak）是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。

托卡马克的中央是一个环形的真空室（有点像轮胎），外面缠绕着多组一定形态的线圈。真空室内充入一定气体，在灯丝的热电子或者微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。

相比其他的磁约束受控核聚变方式，托卡马克的优势地位的建立来源于前苏联的T-3托卡马克的实验结果。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克(Ormark)，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)，西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。

[编辑] 托卡马克装置

20世纪70年代后期到80年代中期，世界各国陆续建成了四个大型的托卡马克，他们分别是：

• 美国的 TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor)
• 日本的 JT-60
• 欧洲的 JET (Joint European Torus)
• 苏联的 T-15（超导线圈一直工作不正常，基本上未获得太多结果）

除这上面的四个以外，通用原子能公司的DIII-D应该也占有重要的地位。在DIII-D上，获得了目前传统大环径比托卡马克（区别于低环径比的球形托卡马克）上最高水平的等离子体比压值。其创新性的D型截面，也展示了非常良好的约束效果。

[编辑] 其他

• 中国的超导托卡马克 HT－7U(后更名为EAST，Experimental Advanced Superconducting Tokamak)
• 中国的球形托卡马克SUNIST，Sino-UNIted Spherical Tokamak)
• 目前处于计划阶段的国际热核聚变实验反应堆（ITER）