托卡马克（Tokamak）是一种利用磁约束来实现受控核聚变反应的装置。它最早由苏联科学家在20世纪50年代提出，是目前国际上最主流的核聚变研究方向之一。托卡马克装置的基本原理是通过强大的磁场将高温等离子体约束在一个环形区域内，从而为核聚变反应提供必要的条件。
在托卡马克中，等离子体被放置在一个称为“真空室”的金属容器内。为了防止等离子体与容器壁接触而导致能量损失，科学家们使用了复杂的磁场系统。这个系统包括一个主磁场和一系列辅助线圈，它们共同作用形成了一个类似甜甜圈形状的磁场结构，称为“托卡马克位形”。在这个位形中，带电粒子沿着磁力线运动而不易逃逸出去。
此外，为了进一步提高等离子体温度并促进核聚变反应的发生，在托卡马克装置中还会施加微波加热或其他形式的能量输入。当等离子体达到足够高的温度时，原子核之间的库仑排斥力会被克服，使得它们能够相互靠近并发生聚变反应，释放出巨大的能量。
尽管托卡马克技术已经取得了许多重要进展，但要实现商业化应用仍然面临诸多挑战。例如，如何长时间稳定地维持高密度等离子体状态以及如何有效降低运行成本等问题都需要进一步解决。然而，随着全球范围内对清洁能源需求的增长，人们对于托卡马克装置寄予厚望，并且正在不断努力改进其性能以早日实现可控核聚变的梦想。
