Tokamak

En tokamak  (tокамак) er en type fusionsreaktordesign, som anvender et torusformet magnetfelt til at indeslutte plasmaet. Navnet stammer fra den russiske forkortelse токамак, for "тороидальная камера в магнитных катушках" (toroidalnaja kamera v magnitnykh katusjkakh) – "toroidalkammer i magnetspoler".

For at opnå en stabil plasmaligevægt forudsætter det magnetfeltlinjer, der bevæger sig rundt om torussen med en skruelinjeform. Sådan et skruelinjeformet felt kan dannes ved at tilføje et toroidalformet felt (gående rundt om torussen i cirkler) og en poloidalt felt (gående i cirkler vinkelret på dette toroidale felt). I en tokamak dannes det toroidale felt med elektromagneter, som går rundt om torussen - og det poloidale felt er resultatet af en toroidal elektrisk strøm, der løber inde i plasmaet. Denne elektriske vekselstrøm bliver induceret i plasmaet med et andet system af elektromagneter.

Tokamakken er en af adskillige typer af magnetiske indeslutningsenheder og er en af de mest udforskede kandidater for at opnå et producere en styret termonuklear fusionskraft. Magnetfelter anvendes til at indeslutte plasmaet, da ingen faststoffer kan klare de ekstremt høje plasmatemperaturer.

Tokamakker blev opfundet i 1950'erne af de sovjetiske fysikere Igor Tamm og Andrei Sakharov - og inspireret af en oprindelig ide fra Oleg Lavrentiev.

Eksperimentelle tokamakker

Aktuelt i drift 
 (i kronologisk orden fra driftsstart) 

 1960'erne: TM1-MH (since 1977 Castor; siden 2007 Golem) i Prag, Tjekkoslovakiet. I drift i Kurchatov Institute siden de tidlige 1960'ere men omdøbt til Castor i 1977 og flyttet til IPP CAS, Prag; i 2007 flyttet til FNSPE, Czech Technical University in Prague og omdøbt til Golem.
 1975: T-10, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); 2 MW
 1978: TEXTOR, i Jülich, Tyskland
 1983: Joint European Torus (JET), i Culham, Storbritannien
 1983: Novillo Tokamak, ved Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, i Mexico City, Mexico
 1985: JT-60, i Naka, Ibaraki Prefecture, Japan; (bliver opgraderet til Super, Advanceret model)
 1987: STOR-M, University of Saskatchewan; Canada; første demonstration af vekselstrøm i en tokamak.
 1988: Tore Supra, ved CEA, Cadarache, Frankrig
 1989: Aditya, ved Institute for Plasma Research (IPR) i Gujarat, Indien
 1980s: DIII-D, i San Diego, USA; driftet af General Atomics siden de sene 1980'ere
 1989: COMPASS, i Prag, Tjekkoslovakiet; i drift siden 2008, tidligere i drift fra 1989 til 1999 i Culham, Storbritannien
 1990: FTU, i Frascati, Italien
 1991: Tokamak ISTTOK, ved Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Lissabon, Portugal; 
 1991: ASDEX Upgrade, i Garching, Tyskland
 1992: H-1NF (H-1 National Plasma Fusion Research Facility) baseret på H-1 Heliac apparatet bygget af Australia National University's plasma physics group og i drift siden 1992
 1992: Alcator C-Mod, MIT, Cambridge, USA
 1992: Tokamak à configuration variable (TCV), ved EPFL, Schweiz
 1994: TCABR, ved University of São Paulo, São Paulo, Brasilien; denne tokamak blev overført fra Centre des Recherches en Physique des Plasmas i Schweiz
 1995: HT-7, i Hefei, Kina
 1999: MAST, i Culham, Storbritannien
 1999: NSTX i Princeton, New Jersey, USA
 1999: Globus-M i Ioffe Institute
 1990s: Pegasus Toroidal Experiment ved University of Wisconsin-Madison; i drift siden de sene 1990'ere
 2002: HL-2A, i Chengdu, Kina
 2006: EAST (HT-7U), i Hefei, Kina (ITER-medlem)
 2008: KSTAR, i Daejon, Sydkorea (ITER-medlem)
 2010: JT-60SA, i Naka, Japan (ITER-medlem); opgraderet fra JT-60.
 2012: SST-1, i Gandhinagar, Indien (ITER-medlem); Institute for Plasma Research reporterede 1000 sekunders drift.
 2012: IR-T1, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran

Tidligere i drift 

 1960s: T-3 og T-4, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); T-4 i drift 1968.
 1963: LT-1, Australia National University's plasma physics group byggede den første tokamak udenfor Sovjetunionen c. 1963
 1971-1980: Texas Turbulent Tokamak, University of Texas at Austin, USA
 1973-1976: Tokamak de Fontenay aux Roses (TFR), nær Paris, Frankrig
 1973-1979: Alcator A, MIT, USA
 1978-1987: Alcator C, MIT, USA
 1979-1998: MT-1 Tokamak, Budapest, Ungarn (Bygget af Kurchatov Institute, Rusland, transporteret til Ungarn i 1979, genopbygget som MT-1M i 1991)
 1982-1997: TFTR, Princeton University, USA
 1987-1999: Tokamak de Varennes; Varennes, Canada; driftet af Hydro-Québec og anvendt af forskere fra Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ) og Institut national de la recherche scientifique (INRS)
 1988-2005: T-15, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); 10 MW
 1991-1998: START i Culham, Storbritannien
 1990'ere-2001: COMPASS, i Culham, Storbritannien
 1994-2001: HL-1M Tokamak, i Chengdu, Kina
 1999-2005: UCLA Electric Tokamak, i Los Angeles, USA

Planlagte 
 ITER, internationalt projekt i Cadarache, Frankrig; 500 MW; bygning startede i 2010, første plasma forventes i 2020.
 DEMO; 2000 MW, vedvarende drift, forbundet til elnettet. Planlagt efterfølger til ITER; bygning forventes startet i 2024.

Kilder/referencer

Se også 
 Magnetisk spejl
 Edge-Localized Mode
 Stellarator
 Dynomak
 Reversed-field pinch

Eksterne henvisninger 

 CCFE  - site from the UK fusion research centre CCFE.
 Fusion Programs  at General Atomics, including the DIII-D National Fusion Facility, an experimental tokamak.
 Fusion and Plasma Physics Seminar at MIT OCW
 Unofficial ITER fan club, Club for fans of the biggest tokamak planned to be built in near future.
 www.tokamak.info Extensive list of current and historic tokamaks from around the world.

Fusionskraft