託卡馬克(Tokamak)是一環形裝置，通過約束電磁波驅動，創造氘、氚實現聚變的環境和超高溫，並實現人類對聚變反應的控制。它的名字Tokamak來源於環形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、線圈(kotushka)。託卡馬克中等離子體的束縛是靠縱場(環向場)線圈，產生環向磁場，約束等離子體，極向場控制等離子體的位置和形狀，中心螺管也產生垂直場，形成環向高電壓，激發等離子體，同時加熱等離子體，也起到控制等離子體的作用。
艱難探索
二戰末期，蘇聯和美、英各國的科學家在互相保密的情況下開展了受控核聚變有關工作。蘇聯庫爾恰託夫原子能研究所的阿奇莫維奇於1954年建成了第一個磁約束裝置。但人們很快發現，理論上估計的等離子體約束時間與實驗結果相差甚遠。人們開始認識到核聚變問題的複雜和研究的艱難。在這種情況下，蘇、美等國感到保密不利於研究的進展，只有開展國際學術交流，才能推進核聚變的深入研究。另外，磁約束核聚變與熱核武器在科學技術上沒有重大的重疊，而且其商業應用的競爭為時尚早。於是，1958年秋在日內瓦舉行的第二屆和平利用原子能國際會議上達成協議，各國互相公開研究，開展國際學術合作。
自這次會議後，50年來，全世界共建造了上百個託卡馬克裝置，在改善等離子體加熱和磁場約束上下足了功夫。在託卡馬克裝置上努力提高「聚變三重積」，提高能量增益因子Q值（即輸出功率與輸入功率之比）一直是核聚變研究的核心目標。早在1933年，人們用加速器使原子核獲得所需的動能，在實驗室實現了核聚變。可是從這樣的核聚變中得到的能量比加速器消耗的能量要小得多，根本無法獲得增益的能量。直到1970年，前蘇聯在託卡馬克裝置T-3上，才有可以察覺到的核聚變能量輸出，能量增益因子Q值為十億分之一。從1970年代末開始，美、歐、日、蘇開始建造四個大型託卡馬克，即美國的聚變實驗反應器TFTR，歐洲建在英國的歐洲聯合環JET，日本的JT-60和原蘇聯的T-15，它們是後來在磁約束聚變研究中做出了決定性貢獻的四個裝置。
終於實現了「發電」
1991年11月9日，歐共體的JET裝置運行實驗核聚變反應持續了2秒鐘，等離子體溫度達到3億攝氏度，獲得的聚變輸出功率為1700千瓦，能量增益因子Q值達0.11-0.12。這是人類歷史上第一次用可控方式獲得的聚變能，意義十分重大。
1993年12月9日和10日，美國在TFTR裝置兩次實驗釋放的聚變能分別為3000千瓦和5600千瓦，能量增益因子Q值達0.28。
1997年9月22日，聯合歐洲環JET又創造輸出功率為12900千瓦的世界紀錄，Q值達0.60，持續時間2秒。僅過了39天，輸出功率又提高到1.61萬千瓦，Q值達到0.65。
1997年12月，日本宣布在JT-60上成功實現了Q值1.00。後來，Q值又超過了1.25。
這一系列突破性的進展表明，磁約束核聚變研究終於完成驗證科學可行性的基礎研究，為轉向以證實工程可行性為主的技術研究，即國際託卡馬克實驗堆ITER計劃奠定了基礎。
超導技術，「如虎添翼」
另外，研究和改進磁場的形態和性質，以達到等離子體長時間的的穩定約束，使得反應堆連續穩態運行是受控核聚變研究的另一個重點。
約束等離子體的磁場，雖然不怕高溫，卻很不穩定。為了維持強大的約束磁場，需要非常強大的電流，時間長了，線圈就要發熱。從這個角度來說，常規託卡馬克裝置不可能長時間運轉。
為了解決這個問題，人們把最新的超導技術引入到託卡馬克裝置中，應用於產生強磁場的線圈。目前，法國、日本、俄羅斯和中國共有4個超導的託卡馬克裝置在運行，它們都只有縱向場線圈採用超導技術，屬於部分超導。
2002年初，中國HT-7超導託卡馬克實現了放電脈衝長度大於100倍能量約束時間的高約束穩態運行。法國的超導託卡馬克Tore-Supra體積是HT-7的17.5倍，它是世界上第一個真正實現高參數準穩態運行的裝置。
中國和韓國正在建造全超導的託卡馬克裝置，目標是實現更長時間的穩態運行。
目前全世界已有30多個國家及地區開展了核聚變研究，運行的託卡馬克裝置至少有幾十個。
在和平利用核聚變的不懈探索中，理論研究和實驗技術上遇到又解決了一個又一個難題，隨著核聚變研究的進展，人們對受控核聚變越來越有信心。
但到目前為止，託卡馬克裝置都是脈衝式的，等離子體約束時間很短，大多以毫秒計算，還沒有一臺託卡馬克裝置實現長時間的穩態運行，而且在能量輸出上很難做到不賠本運轉。
進一步開展廣泛國際合作，用全尺寸反應堆大工程促進研究，「畢其功於一役」，是加速實現核聚變能利用的明智選擇。
（文章摘自鳳凰網軍事）