托卡马克模型是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字来源于环形、真空室、磁、线圈。
托卡马克模型的中央是一个环形的真空室(有点像轮胎),外面缠绕着多组一定形态的线圈。真空室内充入一定气体,在灯丝的热电子或者微波等预电离手段的作用下,产生少量离子,然后通过感应或者微波、中性束注入等方式,激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起,产生一定的螺旋型磁场,将其中的等离子体约束住,并使其与外界尽可能地绝热。这样,等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温,以达到核聚变的目的。
如何克服巨大的静电斥力将原子核聚到一起,还要将它们的密度维持在一定水平以防不安全的能量爆发(如氢弹就是不可控的核聚变)?前苏联科学家在20世纪50年代初率先提出磁约束的概念,并在1954年建成了X一个磁约束装置—形如中空面包圈的环形容器“托克马克模型”,又称环流器。一般情况下,在X过10万摄氏度的磁场中,原子中的电子就脱离了原子核的束缚,形成等离子体。带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动,所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中,也叫磁笼。