Токамак

Наиболее перспективным способом магнитного удержания плазмы является использование вакуумной тороидальной (в форме бублика) камеры, которая называется «токамак». Этот термин — акроним (сокращение) от русского описательного названия устройства — «тороидальная камера с магнитными катушками» (Теоретические основы термоядерного реактора, где плазма имела бы форму тора и удерживалась магнитным полем, были разработаны в 1951 году Игорем Евгеньевичем Таммом и Андреем Дмитриевичем Сахаровым. Красивый термин «токамак» был придуман позже Игорем Николаевичем Головиным, учеником академика Курчатова. Первоначально он звучал как «токамаг» — сокращение от слов «тороидальная камера магнитная», но И. А. Явлинский, автор первой тороидальной системы, предложил заменить «-маг» на «-мак» для благозвучия (другая версия происхождения этого акронима — термин «тороидальная камера с аксиальным магнитным полем»). В дальнейшем этот термин вошел во все языки. Первый токамак был построен в 1955 году, и долгое время токамаки существовали только в СССР. В данном случае авторское толкование этого сокращения тоже допустимо, но с оговорками.

Дело в том, что в дальнейшем описании тока-мака автор позволяет себе неточности — он упоминает магнитные катушки тороидального и полоидального поля, образующие магнитное поле, удерживающее плазму в камере. Но такая конструкция характерна для стелларатора — модели термоядерного реактора иного, чем токамак, типа (разработан Л. Спитцером в 1951 году). Особенность токамака состоит как раз в том, что полоидальное поле создается электрическим током, протекающим через плазму, в отличие от стелларатора, где поле создается целиком за счет внешних катушек. В связи с этим авторское описание токамака в этом разделе относится скорее к стелларатору. Впрочем, базовый принцип работы обоих этих устройств одинаков.). Плазма (смесь дейтерия и трития) находится внутри камеры.

Катушки тороидального поля и полоидального поля устанавливаются вокруг камеры. Через катушки пропущен электрический ток, создающий сильные магнитные поля. Сквозь плазму также пропущен электрический ток силой до 5 млн (5 000 000) ампер, подающийся огромным трансформатором. Электрический ток проходит сквозь плазму по всему тороиду по бесконечному, кругу. Этот ток создает свое магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с магнитным полем катушек, удерживая плазму и распределяя ее равномерно по всему объему тороидальной камеры. При этом магнитные поля отжимают плазму к центру поперечного сечения камеры, не позволяя войти в соприкосновение со стенками. Дело в том, что для осуществления термоядерного синтеза плазма должна быть нагрета до температур свыше 100 млн градусов по Цельсию (100 000 000 °С). Если перегретая плазма коснется стенки камеры токамака, стенка разрушится, воздух проникнет внутрь, плазма «остынет», и реакция синтеза прекратится. Гелий, получаемый в результате реакции синтеза, удаляется из камеры диверторами (отклонителями).