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托卡马克是一种用于核聚变研究的重要装置。它的外形像一个甜甜圈，通过强大的磁场将高温等离子体约束在环形真空室内，防止等离子体接触容器壁而冷却。这种设计是实现受控核聚变的关键技术之一。
托卡马克的工作原理基于磁约束聚变。首先将氢的同位素氘和氚加热到一亿度以上的极高温度，形成等离子体状态。然后利用强大的磁场将这些高温等离子体约束在环形容器内，防止它们接触容器壁。在如此极端的条件下，氘和氚核能够克服电磁斥力发生聚变反应，释放出巨大的能量。
托卡马克的成功运行依赖于三大关键技术。首先是超导磁体系统，包括环向线圈和极向线圈，它们产生复杂的磁场结构来约束等离子体。其次是等离子体加热系统，通过中性束注入、射频波加热等方式将等离子体加热到一亿度以上。最后是等离子体控制系统，实时监测和调节等离子体的形状、位置和稳定性，确保聚变反应的持续进行。
全球有多个重要的托卡马克项目正在推进核聚变技术的发展。ITER是目前世界上最大的托卡马克项目，由多个国家合作建设，预计在2025年开始运行。中国的EAST装置是世界上第一个全超导托卡马克，已经创造了多项世界纪录。欧洲的JET装置则是目前世界上最成功的托卡马克之一。这些项目的最终目标是在2050年左右实现核聚变能的商业化应用。
总结一下我们今天学习的内容：托卡马克是实现受控核聚变的关键装置，它通过强大的磁场约束高温等离子体，使氘和氚发生聚变反应释放巨大能量。全球多个托卡马克项目正在推进这项技术的发展，有望在本世纪中叶实现核聚变能源的商业化应用，为人类提供几乎无限的清洁能源，解决能源危机和环境问题。