Tokamak
En tokamak (tокамак) er en type fusionsreaktordesign, som anvender et torusformet magnetfelt til at indeslutte plasmaet. Navnet stammer fra den russiske forkortelse токамак, for "тороидальная камера в магнитных катушках" (toroidalnaja kamera v magnitnykh katusjkakh) – "toroidalkammer i magnetspoler".
For at opnå en stabil plasmaligevægt forudsætter det magnetfeltlinjer, der bevæger sig rundt om torussen med en skruelinjeform. Sådan et skruelinjeformet felt kan dannes ved at tilføje et toroidalformet felt (gående rundt om torussen i cirkler) og en poloidalt felt (gående i cirkler vinkelret på dette toroidale felt). I en tokamak dannes det toroidale felt med elektromagneter, som går rundt om torussen - og det poloidale felt er resultatet af en toroidal elektrisk strøm, der løber inde i plasmaet. Denne elektriske vekselstrøm bliver induceret i plasmaet med et andet system af elektromagneter.
Tokamakken er en af adskillige typer af magnetiske indeslutningsenheder og er en af de mest udforskede kandidater for at opnå et producere en styret termonuklear fusionskraft. Magnetfelter anvendes til at indeslutte plasmaet, da ingen faststoffer kan klare de ekstremt høje plasmatemperaturer.
Tokamakker blev opfundet i 1950'erne af de sovjetiske fysikere Igor Tamm og Andrei Sakharov - og inspireret af en oprindelig ide fra Oleg Lavrentiev.[1]
Eksperimentelle tokamakker
Aktuelt i drift
(i kronologisk orden fra driftsstart)
- 1960'erne: TM1-MH (since 1977 Castor; siden 2007 Golem[2]) i Prag, Tjekkoslovakiet. I drift i Kurchatov Institute siden de tidlige 1960'ere men omdøbt til Castor i 1977 og flyttet til IPP CAS,[3] Prag; i 2007 flyttet til FNSPE, Czech Technical University in Prague og omdøbt til Golem.[4]
- 1975: T-10, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); 2 MW
- 1978: TEXTOR, i Jülich, Tyskland
- 1983: Joint European Torus (JET), i Culham, Storbritannien
- 1983: Novillo Tokamak,[5] ved Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, i Mexico City, Mexico
- 1985: JT-60, i Naka, Ibaraki Prefecture, Japan; (bliver opgraderet til Super, Advanceret model)
- 1987: STOR-M, University of Saskatchewan; Canada; første demonstration af vekselstrøm i en tokamak.
- 1988: Tore Supra,[6] ved CEA, Cadarache, Frankrig
- 1989: Aditya, ved Institute for Plasma Research (IPR) i Gujarat, Indien
- 1980s: DIII-D,[7] i San Diego, USA; driftet af General Atomics siden de sene 1980'ere
- 1989: COMPASS,[3] i Prag, Tjekkoslovakiet; i drift siden 2008, tidligere i drift fra 1989 til 1999 i Culham, Storbritannien
- 1990: FTU, i Frascati, Italien
- 1991: Tokamak ISTTOK,[8] ved Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Lissabon, Portugal;
NSTX-reaktor set udefra. - 1991: ASDEX Upgrade, i Garching, Tyskland
- 1992: H-1NF (H-1 National Plasma Fusion Research Facility)[9] baseret på H-1 Heliac apparatet bygget af Australia National University's plasma physics group og i drift siden 1992
- 1992: Alcator C-Mod,[10] MIT, Cambridge, USA
- 1992: Tokamak à configuration variable (TCV), ved EPFL, Schweiz
- 1994: TCABR, ved University of São Paulo, São Paulo, Brasilien; denne tokamak blev overført fra Centre des Recherches en Physique des Plasmas i Schweiz
- 1995: HT-7, i Hefei, Kina
- 1999: MAST, i Culham, Storbritannien
- 1999: NSTX i Princeton, New Jersey, USA
- 1999: Globus-M i Ioffe Institute
- 1990s: Pegasus Toroidal Experiment[11] ved University of Wisconsin-Madison; i drift siden de sene 1990'ere
- 2002: HL-2A, i Chengdu, Kina
- 2006: EAST (HT-7U), i Hefei, Kina (ITER-medlem)
- 2008: KSTAR, i Daejon, Sydkorea (ITER-medlem)
- 2010: JT-60SA, i Naka, Japan (ITER-medlem); opgraderet fra JT-60.
- 2012: SST-1, i Gandhinagar, Indien (ITER-medlem); Institute for Plasma Research reporterede 1000 sekunders drift.[12]
- 2012: IR-T1, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran[13]
- 2019: NORTH, DTU, Lyngby, Danmark (https://web.archive.org/web/20240730192139/https://www.dtu.dk/nyheder/alle-nyheder/nyhed?id=adc8577d-26b1-440a-8f09-b8041c32bf6f)
Tidligere i drift
- 1960s: T-3 og T-4, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); T-4 i drift 1968.
- 1963: LT-1, Australia National University's plasma physics group byggede den første tokamak udenfor Sovjetunionen c. 1963
- 1971-1980: Texas Turbulent Tokamak, University of Texas at Austin, USA
- 1973-1976: Tokamak de Fontenay aux Roses (TFR), nær Paris, Frankrig
- 1973-1979: Alcator A, MIT, USA
- 1978-1987: Alcator C, MIT, USA
- 1979-1998: MT-1 Tokamak, Budapest, Ungarn (Bygget af Kurchatov Institute, Rusland, transporteret til Ungarn i 1979, genopbygget som MT-1M i 1991)
- 1982-1997: TFTR, Princeton University, USA
- 1987-1999: Tokamak de Varennes; Varennes, Canada; driftet af Hydro-Québec og anvendt af forskere fra Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ) og Institut national de la recherche scientifique (INRS)
- 1988-2005: T-15, i Kurchatov Institute, Moskva, Rusland (tidligere Sovjetunionen); 10 MW
- 1991-1998: START i Culham, Storbritannien
- 1990'ere-2001: COMPASS, i Culham, Storbritannien
- 1994-2001: HL-1M Tokamak, i Chengdu, Kina
- 1999-2005: UCLA Electric Tokamak, i Los Angeles, USA
Planlagte
- ITER, internationalt projekt i Cadarache, Frankrig; 500 MW; bygning startede i 2010, første plasma forventes i 2020.[14]
- DEMO; 2000 MW, vedvarende drift, forbundet til elnettet. Planlagt efterfølger til ITER; bygning forventes startet i 2024.
Kilder/referencer
- ^ Bondarenko B D "Role played by O. A. Lavrent'ev in the formulation of the problem and the initiation of research into controlled nuclear fusion in the USSR" Phys. Usp. 44 844 (2001) available online
- ^ Golem tokamak
- ^ a b "Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Science". Arkiveret fra originalen 1. september 2015. Hentet 25. oktober 2014.
- ^ "History of Golem". Arkiveret fra originalen 17. februar 2013. Hentet 25. oktober 2014.
- ^ Ramos J., Meléndez L. et al., Diseño del Tokamak Novillo, Rev. Mex. Fís. 29 (4), 551, 1983
- ^ "Tore Supra". Arkiveret fra originalen 15. november 2012. Hentet 25. oktober 2014.
- ^ DIII-D (video)
- ^ "ISTTOK". Arkiveret fra originalen 7. marts 2010. Hentet 25. oktober 2014.
- ^ "Arkiveret kopi" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 13. marts 2018. Hentet 25. oktober 2014.
- ^ Alcator C-Mod
- ^ Pegasus Toroidal Experiment
- ^ The SST-1 Tokamak Page
- ^ "Tokamak". Pprc.srbiau.ac.ir. Arkiveret fra originalen 12. maj 2012. Hentet 2012-06-28.
- ^ "ITER & Beyond. The Phases of ITER". Hentet 12. september 2012.
- 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.
{{cite book}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link) - Dolan, Thomas J. (1982). Fusion Research, Volume 1 - Principles. Pergamon Press. Skabelon:LCC.
- Nishikawa, K., Wakatani, M. (2000). Plasma Physics. Springer-Verlag. ISBN 3-540-65285-X.
{{cite book}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link) - Raeder, J.; et al. (1986). Controlled Nuclear Fusion. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10312-8.
{{cite book}}: Eksplicit brug af et al. i:|author2=(hjælp) - Wesson, John (2000). The Science of JET (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 12. maj 2013. Hentet 25. oktober 2014.
- Wesson, John; et al. (2004). Tokamaks. Oxford University Press. ISBN 0-19-850922-7.
{{cite book}}: Eksplicit brug af et al. i:|author2=(hjælp)
Se også
- Magnetisk spejl
- Edge-Localized Mode
- Stellarator
- Dynomak
- Reversed-field pinch
Eksterne henvisninger
 | Wikimedia Commons har medier relateret til: |
- CCFE Arkiveret 28. oktober 2020 hos Wayback Machine - site from the UK fusion research centre CCFE.
- Fusion Programs Arkiveret 4. oktober 2009 hos Wayback Machine at General Atomics, including the DIII-D National Fusion Facility, an experimental tokamak.
- Fusion and Plasma Physics Seminar 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.
Medier brugt på denne side
Alcator C control room.jpg
Forfatter/Opretter: MIT PSFC photographer Ron Levenson, Licens: CC BY 3.0
The control room of the Alcator C tokamak at the MIT Plasma Science and Fusion Center (at the time, the Plasma Fusion Center), in about 1982–1983. The tokamak was in the "cell" underneath this control room.
Forfatter/Opretter: MIT PSFC photographer Ron Levenson, Licens: CC BY 3.0
The control room of the Alcator C tokamak at the MIT Plasma Science and Fusion Center (at the time, the Plasma Fusion Center), in about 1982–1983. The tokamak was in the "cell" underneath this control room.
From left to right: 1. Catherine L. Fiore (blue sweater) 2. ??? (grey blouse) 3. John E. Rice (checkered shirt) 4. Earl S. Marmar (pink shirt) 5. Bruce Lipschultz 6. Bill C. Parkin (white collared shirt) 7–8. [two unidentified people behind Bill Parkin] 9. ??? (dark blue shirt)
10. ??? (light blue shirt)
Alcator C-Mod.jpg
Forfatter/Opretter: Dan Brunner, Licens: CC0
The Alcator C-Mod tokamak fusion experiment at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) Plasma Science and Fusion Center (PSFC). Photo taken March 1, 2012 by Daniel Brunner. Cropping and colour adjustment done March 1, 2012 by Geoff Olynyk.
Forfatter/Opretter: Dan Brunner, Licens: CC0
The Alcator C-Mod tokamak fusion experiment at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) Plasma Science and Fusion Center (PSFC). Photo taken March 1, 2012 by Daniel Brunner. Cropping and colour adjustment done March 1, 2012 by Geoff Olynyk.