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: “toroidnaya”, “kamera” e “magnitnaya”, che significano “toroidale, camera, magnetico”. L’ultima lettera g è stata sostituita da k per evitare l’analogia con la parola magia. È stato inventato negli anni ‘1950 da Igor Yevgenyevich Tamm e Andrei Sakharov.
Il tokamak è caratterizzato dall’utilizzo della corrente di plasma per generare la componente elicoidale del campo magnetico necessaria per equilibri stabili. Questo può essere paragonato a un altro dispositivo toroidale di confinamento magnetico, lo stellarator, in cui tutti i campi magnetici di confinamento sono prodotti da bobine esterne e c’è una corrente trascurabile che scorre 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. In sostanza il problema è il teorema della palla pelosa. Se una sfera ha dei capelli che crescono, è impossibile pettinarla in modo che nessun pelo si sporga. Tuttavia una ciambella pelosa può essere così pettinata.
Questo è importante perché un reattore a fusione è una ciambella pelosa con i capelli che rappresentano le linee del campo magnetico. Una ciocca di capelli ritta sarebbe un’instabilità nel reattore.