Tokamak

Tokamak (lühend venekeelsest väljendist "тороидальная камера с магнитными катушками") on masin, millega toroidaalse (sõõrikukujulise) magnetvälja abil sulustada plasmat. Tokamaki leiutasid 1950. aastatel Nõukogude füüsikud Igor Tamm ja Andrei Sahharov, laiemale avalikkusele esitleti seda aastal 1968^[1].

Sarnaselt teise laialt kasutatava magnetsulustamise seadme stellaraatoriga tekitatakse plasmat vangistava magnetvälja toroidne komponent vaakumkambrit ümbritsevate elektromagnetite abil. Kuna toimimiseks on tarvis tugevaid magnetvälju, need aga tingivad vajaduse suurte voolude järgi, eelistatakse tänapäeval võimsuskadude vähendamiseks magnetite valmistamiseks kasutada ülijuhtivaid poole. Laetud osakeste trajektooride stabiliseerimiseks kasutatakse pintšefekti, kui poloidse magnetvälja saamiseks juhitakse läbi plasma tugev elektrivool. Pintšefekti rakendamine on tokamaki kõige suuremaks põhimõtteliseks eripäraks võrreldes stellaraatoriga.

Kõige käepärasem moodus voolu tekitamiseks oleks see indutseerida muutuva magnetväljaga. Muutuvale magnetväljale panustamine tingiks aga kogu süsteemi impulssrežiimis toimimise vajaduse, mis tooks kaasa tehnilisi probleeme, sh materjalide kiirenenud väsimise.^[2] Mõnevõrra parem ja praktikas ka rakendatav variant on kasutada kas elektromagnetilist mõjustamist (sarnane mikrolaineahju soojendamisprintsiibiga) või/ja suure energiaga neutraalsete (magnetvälja poolt mitte mõjustatavate) aineosakeste juhtimist plasmasse, kus need laengukandjatega põrkudes panevad viimased soovitud suunas liikuma ja omandaks samal ajal ka ise laengu.

Et saavutada seadme suuremat efektiivsust, eelistatakse nüüdisaegsetes lahendustes ära kasutada ka tokamaki plasmas selle ebaühtlase rõhu tõttu tekkivat nn bootstrap-voolu (bootstrap current). Bootstrap-voolu osakaal kogu poloidset magnetvälja tekitavast voolust ulatub mõningates tokamaki versioonides 80 protsendini ^[3].

• Magnetiline sulustamine
• Stellaraator

Pildid, videod ja helifailid Commonsis: Tokamak