Tokamakas

Tokamakas – riestainio formos, magnetinį lauką sukuriantis įrenginys, skirtas plazmos sulaikymui, vykstant termobranduolinei sintezei. Terminas tokamak yra vertinys iš rusų trumpinio Токамак (Тoроидальная Кaмера с Мaгнитными Катушками – riestainio formos talpa magnetinio lauko ritėse). Įrenginys 1950 m. buvo išrastas Tarybų Sąjungos fizikų Igorio Tamo (Тамм, Игорь Евгеньевич) ir Andrejaus Saharovo, vadovaujamų Atominės Energijos Instituto Maskvoje akademiko Levo Arcimovičiaus (Арцимович, Лев Андреевич) ir 1968 m. išbandytas Novosibirske.

Dizainas

Pagrindinė problema

Teigiamai įkrauti jonai ir neigiamai įkrauti elektronai sintezės plazmoje yra labai aukštoje temperatūroje ir turi atitinkamai didelius greičius. Norint išlaikyti sintezės procesą, dalelės iš karštos plazmos turi būti uždarytos centriniame regione, kitaip plazma greitai atvės. Magnetinio uždarymo sintezės prietaisai išnaudoja tai, kad įelektrintos magnetinio lauko dalelės patiria Lorenco jėgą ir eina sraigtiniais keliais išilgai lauko linijų.

Paprasčiausia magnetinio uždarymo sistema yra solenoidas. Solenoido plazma pasisuks aplink jo liniją einančias lauko linijas, neleisdama judėti šonų link. Tačiau tai netrukdo judėti link galų. Akivaizdus sprendimas yra sulenkti solenoidą aplink apskritimą, suformuojant torą. Tačiau buvo įrodyta, kad tokia tvarka nėra vienoda; dėl vien tik geometrinių priežasčių lauko išorinis toro kraštas yra mažesnis nei vidiniame krašte. Dėl šios asimetrijos elektronai ir jonai dreifuoja per lauką ir galiausiai atsitrenkia į toro sienas.

Išeitis yra suformuoti linijas taip, kad jos ne tik bėgiotų aplink torą, bet ir suktųsi kaip juostelės ant kalėdinio ledinuko.Tokiame lauke bet kuri dalelė atsidurs išoriniame taške, kur ji dreifuos į vieną pusę, tarkime į viršų, sekdama savo magnetinę liniją aplink torą, ji atsidurs vidinėje pusėje, kur nukreips kitą būdu. Šis dalelių tvardymas nėra tobulas tačiau skaičiavimai parodė jog tai yra pakankama norint palaikyti kurą reaktoriuje reikalingą laiko tarpą.