Tokamak: het apparaat dat wordt gebruikt om plasma voor kernfusie te beperken en te bestuderen

Tokamak is een apparaat dat wordt gebruikt om plasma op te sluiten en te bestuderen, een toestand van materie die zo heet is dat deze wordt geïoniseerd, wat betekent dat de atomen van hun elektronen worden ontdaan. De tokamak is een toroïdaal (donutvormig) vat dat magnetische velden gebruikt om het plasma vast te houden en te verwarmen tot temperaturen van meer dan 150 miljoen graden Celsius. De tokamak is een van de verschillende soorten magnetische opsluitingsapparaten die worden ontwikkeld om kernfusie te benutten, het proces door welke atoomkernen samenkomen om energie vrij te geven. Fusie heeft het potentieel om een vrijwel onbeperkte bron van schone energie te bieden, aangezien het enige bijproduct van de reactie helium is, een onschadelijk gas. De tokamak werd in de jaren vijftig in de Sovjet-Unie uitgevonden en is sindsdien het onderwerp geweest van uitgebreid onderzoek en ontwikkeling. Het apparaat maakt gebruik van een combinatie van magnetische velden en radiofrequentieverwarming om het plasma op te sluiten en te verwarmen. De magnetische velden worden gecreëerd door een reeks spoelen die het ringkernvat omringen, terwijl de radiofrequentieverwarming wordt geleverd door een reeks antennes die elektromagnetische golven op een specifieke frequentie uitzenden. De tokamak heeft verschillende voordelen ten opzichte van andere soorten fusie-apparaten, waaronder het vermogen om gedurende lange tijd een stabiel plasma te behouden en het vermogen om op te schalen naar grotere afmetingen. De tokamak heeft echter ook enkele beperkingen, zoals de noodzaak van een hoge mate van opsluiting en de moeilijkheid om een stabiel plasma te bereiken in de aanwezigheid van onzuiverheden. Onderzoekers werken momenteel aan verschillende tokamaks van de volgende generatie, waaronder de ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) en de Wendelstein 7-X, die zijn ontworpen om nog groter en krachtiger te zijn dan bestaande apparaten. Deze nieuwe apparaten zullen nog meer energie kunnen produceren en zullen wetenschappers helpen de eigenschappen van plasma en de uitdagingen van het bereiken van gecontroleerde kernfusie beter te begrijpen.