トカマク
トカマクは、磁場を用いてプラズマをトーラス(ドーナツ形状)に閉じ込める装置です。名称はロシア語の「磁気コイル付きトロイダル容器」を意味する言葉の頭字語に由来します。
やさしい定義(高校レベル)
Section titled “やさしい定義(高校レベル)”ドーナツ型の真空容器の周りにコイルを巻いて強い磁場を作り、その中に 1 億度のプラズマを浮かせて閉じ込める装置です。現在世界で最も研究が進んでいる核融合方式で、フランスで建設中の国際実験炉 ITER もトカマクです。
動作原理(学部レベル以上)
Section titled “動作原理(学部レベル以上)”- トーラスに巻いたトロイダル磁場コイルが、ドーナツの輪をぐるりと回る向きの磁場を作ります
- 中心ソレノイドが変圧器の原理でプラズマ自身に大電流(プラズマ電流)を誘導し、その電流が輪の断面を回る向きのポロイダル磁場を作ります
- 2 つの磁場を合成したらせん状の磁力線がプラズマを安定に閉じ込めます
プラズマ電流を閉じ込めに使う点がトカマク最大の特徴で、構造を単純にできる一方、電流が急停止するディスラプションという固有の課題も生みます。
主要構成要素
Section titled “主要構成要素”- トロイダル磁場コイル
- 中心ソレノイド(プラズマ電流誘導用)
- ポロイダル磁場コイル(プラズマの位置・形状制御用)
- 真空容器
- ダイバータ(熱と粒子の排気用)
代表的な装置
Section titled “代表的な装置”- ITER(フランスで建設中の国際実験炉)
- JET(英国、1997 年に核融合出力 16.1 MW を記録)
- JT-60SA(日本、世界最大級の超伝導トカマク)
- KSTAR(韓国)