Τόκαμακ

Με την διεθνή σήμερα ονομασία Τόκαμακ φέρεται ειδική τεχνολογική διάταξη θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα, μορφής δακτυλιοειδούς θαλάμου που χρησιμοποιείται στην έρευνα θερμοπυρηνικής ενέργειας. Εφευρέθηκε από σοβιετικούς φυσικούς στη δεκαετία του 1960 και από το 1968 και μετά άρχισε η εγκατάσταση παρόμοιων διατάξεων σε διάφορες πόλεις του κόσμου.

Θάλαμος Τόκαμακ, κάθετης διάταξης στήλης, τύπου TCV επενδεδυμένος με πλάκες γραφίτη

Όνομα

Το όνομα Τόκαμακ είναι αρκτικόλεξο από την πλήρη ρωσική ονομασία του ΤΟροϊντάλναγια ΚAμερα ς ΜΑγνήτνιμι Κατούσκαμι (= δακτυλιοειδής θάλαμος με μαγνητικά πεδία).

Μέρη της διάταξης

Μία διάταξη Τόκαμακ περιλαμβάνει τα ακόλουθα βασικά μέρη:

1. Τον δακτυλιοειδή θάλαμο κενού εντός του οποίου εισάγεται υδρογόνο.
2. Μία μεγάλη σειρά πηνίων που περιβάλει τον παραπάνω θάλαμο και δημιουργεί δακτυλιοειδές μαγνητικό πεδίο προκαλώντας ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις που καθιστούν το υδρογόνο ιονισμένο και θερμό.
3. Μια άλλη επίσης σειρά πηνίων πέριξ του θαλάμου που διατηρεί την ύλη σε κατάσταση πλάσματος.
4. Συμπληρωματικά επαγωγικά δακτυλιοειδή πηνία σε παράλληλη διάταξη υπεράνω και κάτω του θαλάμου που δημιουργούν επίσης πολικά πεδία.

Αρχή λειτουργίας

Η Αρχή λειτουργίας της εν λόγω διάταξης βασίζεται στη παραγωγή έργου εκ της πυρηνικής αντίδρασης και συγκεκριμένα της προκαλούμενης πυρηνικής σύντηξης. Θερμαινόμενο το υλικό σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και παραμένοντας σε κατάσταση πλάσματος, (ιονισμένο), ακολουθούν αλυσιδωτές αντιδράσεις από τη σύντηξη δευτερίου και τριτίου όπου αποδεσμεύονται ηλεκτρόνια. Η δε αποδέσμευση ενέργειας είναι ανάλογη της υπολειπόμενης μάζας επί της ταχύτητας του φωτός. Ενέργεια που θα μπορεί μέσω ατμογεννήτριας να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.

Σημαντικότερα Τόκαμακ

Οι σημαντικότερες και μεγαλύτερες διατάξεις Τόκαμακ στον κόσμο είναι:

1. Το "Τζι-I-Τι", ή Τζετ, (JET) στη Αγγλία που κατασκευάστηκε το 1983 με τη συνεργασία 10 ευρωπαϊκών χωρών,
2. Το "Τι-Εφ-Τι-Αρ", (TFTR), στο Πρίνστον των ΗΠΑ με έναρξη λειτουργίας του το 1982, και
3. Το "JT-60" στην Ιαπωνία με έναρξη λειτουργίας το 1985.

Το JET στις 21 Δεκεμβρίου 2021 παρήγαγε 59 MJ σε διάρκεια πέντε δευτερολέπτων, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ παραγωγής ενέργειας από πυρηνική σύντηξη των 21,7 MJ που κατείχε από το 1997.

Σημαντικές διατάξεις Τόκαμακ υπό κατασκευή είναι:

1. Ο αντιδραστήρας ITER, ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας αυτού του τύπου, που κατασκευάζεται στη Γαλλία
2. Ο αντιδραστήρας SPARC που κατασκευάζεται στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ και διαθέτει τους ισχυρότερους μαγνήτες που έχουν κατασκευαστεί

Πηγές

• "Εγκυκλοπαίδεια Πάπυρος Λαρούς Μπριτάννικα" τομ.57ος, σελ.286.

Βιβλιογραφία

• Braams, C.M., Stott, P.E. (2002). Nuclear Fusion: Half a Century of Magnetic Confinement Research. Institute of Physics Publishing. ISBN 0-7503-0705-6. 
• Dolan, Thomas J. (1982). Fusion Research, Volume 1 - Principles. Pergamon Press. LCC QC791.D64. 
• Nishikawa, K., Wakatani, M. (2000). Plasma Physics. Springer-Verlag. ISBN 3-540-65285-X. 
• Raeder, J. (1986). Controlled Nuclear Fusion. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10312-8. 
• Wesson, John (2000). The Science of JET. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 10 Αυγούστου 2007. Ανακτήθηκε στις 3 Σεπτεμβρίου 2010. 
• Wesson, John (2004). Tokamaks. Oxford University Press. ISBN 0-19-850922-7. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Plasma Science - site on tokamaks from the French CEA.
• Fusion Programs at General Atomics, including the DIII-D National Fusion Facility, an experimental tokamak.
• Fusion and Plasma Physics Seminar Αρχειοθετήθηκε 2009-12-15 στο Wayback Machine. 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.
• Information on conditions necessary for nuclear reaction in a tokamak reactor