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詞源

托卡馬克這個詞是轉(zhuǎn)寫俄語單詞 токамак ，是一個縮寫： 它的名字Tokamak來源于環(huán)形（ toroidal ）、真空室（ kamera ）、磁（ magnit ）、線圈（ kotushka ）。

環(huán)形設(shè)計

托卡馬克的磁場和電流。圖中所示的是環(huán)形場和產(chǎn)生它的線圈（藍色），等離子體電流（紅色）和由它產(chǎn)生的極向場，并且當這些被覆蓋在所得的扭曲場。

托卡馬克的中央是一個環(huán)形的真空室（有點像輪胎），外面纏繞著多組一定形態(tài)的線圈。真空室內(nèi)充入一定氣體，在燈絲的熱電子或者微波等預電離手段的作用下，產(chǎn)生少量離子，然后通過感應或者微波、中性束注入等方式，激發(fā)并維持一個強大的環(huán)形等離子體電流。這個等離子體電流與外面的線圈電流一起，產(chǎn)生一定的螺旋型磁場，將其中的等離子體約束住，并使其與外界盡可能地絕熱。這樣，等離子體才能被感應、中性束、離子回旋共振、電子回旋共振、低雜波等方式加熱到上億度的高溫，以達到核聚變的目的。

相比其他的磁約束受控核聚變方式，托卡馬克的優(yōu)勢地位的建立來源于前蘇聯(lián)的T-3托卡馬克的實驗結(jié)果。1968年8月在蘇聯(lián)新西伯利亞召開的第三屆等離子體物理和受控核聚變研究國際會議上， 列夫·阿齊莫維齊 （ 英語 ： Lev Artsimovich ） 宣布在蘇聯(lián)的T-3托卡馬克上實現(xiàn)了電子溫度1 keV，質(zhì)子溫度0.5 keV，nτ=10 m .s，這是受控核聚變研究的重大突破，在國際上掀起了一股托卡馬克的熱潮，各國相繼建造或改建了一批大型托卡馬克裝置。其中比較著名的有：日本的JT-60，美國普林斯頓大學由仿星器-C改建成的ST Tokamak，美國橡樹嶺國家實驗室的奧爾馬克（Ormark），法國馮克奈-奧-羅茲研究所的TFR Tokamak，英國卡拉姆實驗室的克利奧（Cleo），西德馬克斯-普朗克研究所的Pulsator Tokamak。

托卡馬克裝置

美國80年代的TFTR裝置

20世紀70年代后期到80年代中期，世界各國陸續(xù)建成了五個大型的托卡馬克實驗器，他們分別是：

1982-1997年:美國的 TFTR （ 英語 ： Tokamak_Fusion_Test_Reactor ） （Tokamak Fusion Test Reactor，已拆解）。

1980年: 通用原子能公司的DIII-D，獲得了目前傳統(tǒng)大環(huán)徑比托卡馬克（區(qū)別于低環(huán)徑比球形）上最高水平等離子體比壓值，其創(chuàng)新的D型截面也展示了良好約束效果。

1985年: JT-60,日本茨城縣那珂市（目前正在進行升級到高級型號）

1983年:歐洲的歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應堆（Joint European Torus）

1988-2005年:俄國莫斯科庫爾恰托夫研究所T-15（超導線圈一直工作不正常，基本上未獲得太多結(jié)果）。

其他

中國的先進超導托卡馬克實驗裝置(EAST)（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）

中國的球形托卡馬克SUNIST（Sino-UNIted Spherical Tokamak）

韓國的超導托卡馬克KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research）

即將開始的托卡馬克

國際熱核聚變實驗反應堆（ITER），位于法國卡達拉舍，500MW，建設(shè)開始于2010年，第一個等離子體產(chǎn)生有望在2020年 。

DEMO; 2000 MW, 連續(xù)運行, 連接電網(wǎng)。規(guī)劃中國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）的接任者; 根據(jù)初步時間表，建造將在2024年開始。

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