[科普中國]-RTP托卡馬克

RTP托卡馬克，即托卡馬克（Tokamak），又稱環(huán)磁機，是一種利用磁約束來實現(xiàn)磁約束聚變的環(huán)性容器。達(dá)到穩(wěn)定的等離子體均衡需要圍繞環(huán)面移動的螺旋形狀的磁力線。

托卡馬克是磁約束裝置的幾種類型之一，并且是用于生產(chǎn)受控?zé)岷撕司圩兡苤械囊粋€最深入研究的候選類型。磁場被用于約束是因為等離子體冷卻會使反應(yīng)停止。而超導(dǎo)托卡馬克可長時間約束等離子體。第一個超導(dǎo)托卡馬克為俄制的T-7(托卡馬克7號)，而T-7由中國改造成HT-7(合肥托卡馬克7號為“全”超導(dǎo)托卡馬克)。而HT-7U就是現(xiàn)今中國的EAST。托卡馬克的一種替代方案是仿星器。

托卡馬克最初是由位于蘇聯(lián)莫斯科的庫爾恰托夫研究所的物理學(xué)家伊戈爾·塔姆，安德烈·薩哈羅夫，和列夫·阿齊莫維齊等人在1950年代發(fā)明的。

簡介RTP托卡馬克，即托卡馬克（Tokamak），又稱環(huán)磁機，是一種利用磁約束來實現(xiàn)磁約束聚變的環(huán)性容器。達(dá)到穩(wěn)定的等離子體均衡需要圍繞環(huán)面移動的螺旋形狀的磁力線。

托卡馬克是磁約束裝置的幾種類型之一，并且是用于生產(chǎn)受控?zé)岷撕司圩兡苤械囊粋€最深入研究的候選類型。磁場被用于約束是因為等離子體冷卻會使反應(yīng)停止。而超導(dǎo)托卡馬克可長時間約束等離子體。第一個超導(dǎo)托卡馬克為俄制的T-7(托卡馬克7號)，而T-7由中國改造成HT-7(合肥托卡馬克7號為“全”超導(dǎo)托卡馬克)。而HT-7U就是現(xiàn)今中國的EAST。托卡馬克的一種替代方案是仿星器。

托卡馬克最初是由位于蘇聯(lián)莫斯科的庫爾恰托夫研究所的物理學(xué)家伊戈爾·塔姆，安德烈·薩哈羅夫，和列夫·阿齊莫維齊等人在1950年代發(fā)明的。1

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）。1

環(huán)形設(shè)計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(yù)電離手段的作用下，產(chǎn)生少量離子，然后通過感應(yīng)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(yīng)、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(dá)到核聚變的目的。1

托卡馬克裝置20世紀(jì)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（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(yīng)堆（Joint European Torus）

1988-2005年:俄國莫斯科庫爾恰托夫研究所T-15（超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)堆（ITER），位于法國卡達(dá)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)劃中的國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）的接任者; 根據(jù)初步時間表，建造將在2024年開始。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所