Che cos'è un tokamak?

Un tokamak è un dispositivo di confinamento al plasma magnetico toroidale (a forma di ciambella), il principale candidato per la produzione di energia di fusione magnetica. Il termine tokamak deriva dalle parole russe: "toroidalnaya", "kamera" e "magnitnaya", che significa "toroidale, camera, magnetico". L'ultima lettera g è stata sostituita da k per evitare l'analogia con la parola magia. Fu inventato negli anni '50 da Igor Yevgenyevich Tamm e Andrei Sakharov.

Il tokamak è caratterizzato dall'uso della corrente del plasma per generare la componente elicoidale del campo magnetico necessaria per equilibri stabili. Questo può essere paragonato a un altro dispositivo di confinamento magnetico toroidale, lo stellarator, in cui tutti i campi magnetici confinanti sono prodotti da bobine esterne e c'è una corrente trascurabile che fluisce attraverso il plasma.

Perché a forma di ciambella? La forma distintiva del reattore a fusione è necessaria a causa di una particolare proprietà di una ciambella che una sfera (ad esempio) non ha. Essenzialmente il problema è il teorema della palla pelosa. Se una sfera ha i capelli che crescono da essa, allora è impossibile pettinarli in modo che non si attacchino. Tuttavia una ciambella pelosa può essere così pettinata.

Questo è importante perché un reattore a fusione è una ciambella pelosa con i capelli che sono le linee del campo magnetico. Una ciocca di capelli che sta in piedi sarebbe un'instabilità nel reattore.