"Ha a fúziós berendezéseket az alakjuk miatt legtöbbször amerikai cukros fánkhoz hasonlítjuk, akkor az angliai Oxford melletti MAST Upgrade tokamak inkább hasonlít a nagyi szalagos fánkjához, a gömbhöz közelítő formája miatt." - mutatta be a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont a Mega Ampere Spherical Tokamakot 2020-ban, aminek jellegzetessége a sajátos, gömb alakú kialakítása volt. A gömb (avagy szférikus) tokamakok előnye a fánk formájú tokamakokkal szemben, amelyet például az ITER-ben is alkalmaznak majd, hogy kompakt formájuk lehetővé teszi a kisebb fúziós erőművek létrehozását, mivel a gömbölyűbb berendezésben valakivel egyszerűbb a plazma korlátozása.

"A forma sokat számít a plazma kezelése szempontjából"

- magyarázza a PPPL (Princetoni Plazmafizikai Laboratórium) kommunikációs menedzsere a laboratórium közleményében, amelyben az újfajta, a MAST-hoz hasonló, de mégis egészen egyedi tokamakot mutatják be.

A SMART (SMall Aspect Ratio Tokamak) lesz az első fúziós berendezés, amelyben a szférikus struktúrát ötvözik az úgynevezett negatív triangularitással, hogy ennek a speciális elrendezésnek a hatékonyságát teszteljék. A triangularitás a plazma keresztmetszetére utal a tokamak berendezésben: ez általában egy D-alakzatnak felel meg és amennyiben a D görbéje a tokamak falainak irányába helyezkedik el, akkor pozitív triangularitásnak, ha befelé, a tokamak középpontja felé, akkor negatív triangularitásnak nevezik a formát. A negatív triangularitás lehetőségeit már korábban elkezdték feltérképezni és az ezzel kapcsolatos tanulmányok azt mutatták, hogy ez az elrendezés segíti a plazma interakciójának csökkentését a tokamak felszínének anyagával. Emellett ez a kialakítás segíti a stabil plazmakorlátozás megvalósítását és az ELM (edge localized mode) által okozott nehézségek megoldását is, ami a plazmaszéli instabilitásokat jelenti. Az ELM jelenségének kezelése kritikus fontosságú a jövőbeli fúziós erőművek megbízható működése szempontjából, így különféle módszereket tesztelnek a probléma orvoslására, többek között a deutériumlövedékek alkalmazását is.

A SMART tokamak a Princeton Plazmafizikai Laboratórium részvételével a Sevillai Egyetemen épül, ahol a tokamak típusának kiválasztásában az intézmény anyagi lehetőségei is szerepet játszottak, a gömb alakú fúziós berendezés azonban minden elvárásnak megfelel, hiszen kellően kis méretű, de mégis egyedi megoldást kínál a különleges struktúra tanulmányozására. A SMART projektet vezető Manuel Garcia-Muñoz professzor elmondása szerint a negatív triangularitás az instabilitások megszüntetése révén jobb teljesítményhez vezethet és megakadályozhatja a tokamak falainak sérülését is, új utakat nyitva meg a kompakt fúziós reaktorok készítése terén.

A berendezés mágneses rendszere 12 toroidális tekercsből, 8 poloidális tekercsből és egy központi solenoidból áll, amelyek közül a rendelkezésre álló hely szűkössége miatt a központi rendszer megtervezése a legnehezebb feladat. A SMART-ban még nem gyújtották be az első plazmát, egyelőre a konstrukció zajlik, de később a működése három szakaszban valósul majd meg, amelyek során a pozitív és negatív triangularitás hatásait is felmérik. Az első fázisban a gépezet tesztelése és az első plazma beindítása történik majd, a második szakasz fókuszában az új diagnosztikai rendszerek és a semleges nyaláb befecskendezésének próbája áll, a harmadik fázisban pedig már elkezdődhet az egyik legfontosabb feladat, a plazma tanulmányozása.

(Fotó: Sevillai Egyetem, M. Garcia-Munoz et al/Fusion Engineering and Design)

Nyolcvanas években készült tokamak kelt életre és újra használják A kínai HT-6M tokamakot alkalmazzák Thaiföldön a fúziós energia kutatásokhoz.