托卡馬克是前蘇聯科學家於20世紀60年代發明的環形磁約束受控核聚變實驗裝置。它也稱托卡馬克磁約束裝置。
基本介紹
- 中文名：托馬克裝置
- 又稱：托卡馬克磁約束裝置
- 時間：20世紀60年代
- 擁有國家：俄、日、法、中
概念,托馬克的發展,我國的情況,
概念
磁約束 magnetic confinement 用磁場來約束電漿中帶電粒子的運動。氘、氚等較輕的原子核聚合成較重的原子核時，會釋放大量核能，但這種聚變反應只能在極高溫下進行，任何固體材料都將熔毀。因此，需要用特殊形態的磁場把由氘、氚等原子核及自由電子組成的一定密度的高溫電漿約束在有限體積內，使之脫離器壁並限制其熱導，這是實現受控熱核聚變的重要條件。 兩端呈瓶頸狀的磁力線，因瓶頸處磁場較強（也稱作磁鏡）能將帶電粒子反射回來 ，從而限制粒子的縱向（沿磁力線方向）移動，使粒子在作迴旋運動的同時，不斷地來回穿梭，被約束在兩端的磁鏡之間，但是仍有一部分其軌道與磁力線的夾角小於某值的帶電粒子會逃逸出去。為了避免帶電粒子的流失，曾經把磁力線連同電漿彎曲連線成環形；後來又改進為呈8字形的圓環形磁力線管，稱為仿星器；實驗上現最有成效的磁約束裝置是托卡馬克裝置，又稱環流器，它是環形螺線管，其中的磁力線具有螺旋形狀。
托馬克的發展
經過近半個世紀的努力，在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實,但相關結果都是以短脈衝形式產生的，與實際反應堆的連續運行有較大距離。
受控熱核聚變能研究的一次重大突破，就是將超導技術成功地套用於產生托卡馬克強磁場的線圈上，建成了超導托卡馬克，使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。
超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。因此，國際上正在建造的裝置都屬於超導裝置。
全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。
我國的情況
我國磁約束受控核聚變研究從五十年代末開始的小規模多途徑原理性探索研究階段已發展到近堆芯級大規模實驗階段，並逐漸形成了分工明確、優勢互補、相互促進的良好核聚變研究體系。
電漿所主要從事高溫電漿物理、受控熱核聚變技術的研究以及相關高技術的開發研究工作，擔負著國家核聚變大科學工程的建設和研究任務,先後建成HT-6B、HT-6M等托卡馬克實驗裝置。
1994年底，電漿所成功地建成我國第一台大型超導托卡馬克裝置HT-7（圖2），使我國進入超導托卡馬克研究階段，研究成果引起了國際聚變界的廣泛關注。
“九五”國家重大科學工程超導托卡馬克HT-7U計畫的實施，標誌著我國進入國際大型聚變裝置（近堆芯參數條件）的實驗研究階段，表明中國核聚變研究在國際上已占有重要地位。
中科院電漿所宣布，建成了世界上第一個全超導核聚變實驗裝置，由於其模擬太陽產生能量的方式而被形容為"人造太陽"。
