Ein Tokamak ist ein toroidförmiger (krapfenförmiger) magnetischer Plasmaeinschluss, der führende Kandidat für die Erzeugung magnetischer Fusionsenergie. Der Begriff Tokamak kommt von den russischen Wörtern: „toroidalnaya“, „kamera“ und „magnitnaya“, was „toroidal, Kammer, magnetisch“ bedeutet. Der letzte Buchstabe g wurde durch k ersetzt, um eine Analogie zum Wort Magie zu vermeiden. Es wurde in den 1950er Jahren von Igor Jewgenjewitsch Tamm und Andrei Sacharow erfunden.
Der Tokamak zeichnet sich durch die Verwendung des Plasmastroms aus, um die helikale Komponente des Magnetfelds zu erzeugen, die für stabile Gleichgewichte erforderlich ist. Dies kann mit einer anderen toroidalen magnetischen Einschlussvorrichtung verglichen werden, dem Stellarator, bei dem alle einschließenden Magnetfelder von externen Spulen erzeugt werden und ein vernachlässigbarer Strom durch das Plasma fließt.
Warum Donut-Form? Die charakteristische Form des Fusionsreaktors ist wegen einer besonderen Eigenschaft eines Donuts notwendig, die (zum Beispiel) eine Kugel nicht hat. Im Wesentlichen ist das Problem das Hairy-Ball-Theorem. Wenn aus einer Kugel Haare wachsen, ist es unmöglich, sie so zu kämmen, dass keine Haare abstehen. Ein haariger Donut kann jedoch so gekämmt werden.
Dies ist wichtig, da ein Fusionsreaktor ein haariger Donut ist, bei dem die Haare die magnetischen Feldlinien sind. Eine zu Berge stehende Haarsträhne wäre eine Instabilität im Reaktor.