60 évvel ezelőtt, 1965 márciusában helyezték üzembe a T-6 tokamakot, 50 éve a T-11 tokamakot, amelyben egy átalakított T-6 típus üzemelt. A T-11-es tokamakot is továbbfejlesztették, jelenleg T-11M néven működik a troicki intézetben. Az Oroszországi Föderáció TRINITI Állami Kutatóközpontjának tudósai a tervezés alatt álló termonukleáris létesítmények technológiáinak kifejlesztéséhez használják.
A T-6, mint az nevéből is kitűnik, nem az első és nem is az utolsó volt a tokamak-sorozatban. Egyébként idén van az évfordulója annak az első tudományos vitának is, melynek témája az az ötlet volt, hogy az ipari energetikában hasznosítsák a szabályozott termonukleáris fúziót (CTF). 1950-ben egy fiatal őrmester, Oleg Lavrentyev – aki akkoriban katonai szolgálatot teljesített Szahalin szigetén – levelet írt a Szovjetunió Kommunista Pártja Központi Bizottságának. Ebben két elképzelést vázolt fel, melyek közül az egyiket éppen a szabályozott termonukleáris fúziónak szentelte. Oleg Lavrentyev olyan reaktorrendszert javasolt, amelyben a magas hőmérsékletű plazmát nagyfeszültségű elektromos térrel izolálják. A levelet átadták az atomfizikusoknak, akik felismerték a levélíró ötletének eredetiségét és merészségét.
A mágneses plazmaszigeteléssel ellátott toroidális (fánk alakú) fúziós reaktor életképesebb ötletét Andrej Szaharov és Igor Tamm dolgozta ki. Tervüket 1951 januárjában hagyták jóvá. Még ugyanabban az évben összeszerelték az első egységet. Ez egy vastag falú rézburkolatba épített üvegtórusz volt. Azt feltételezték, hogy a plazmát a rajta átfolyó áram fogja melegíteni, és a falakkal való érintkezését a rézburkolatban gerjesztett indukált Foucault-áramok fogják megakadályozni. Később, 1957-ben Igor Golovin – Igor Kurcsatov tanítványa – azt javasolta, hogy a szabályozott termonukleáris fúzió szovjet tudósok által kifejlesztett rendszerét nevezzék „tokamak”-nak. Ez a szó a „tóruszkamra mágneses tekercsekkel” orosz kifejezés rövidítése.
A toroidális koncepció versenyzett a sztellarátor elképzeléssel. A szabályozott termonukleáris fúzió témájában 1968-ban Novoszibirszkben tartott nemzetközi konferencián azonban a szovjet tudósok beszámoltak a tokamakkal elért kísérleti eredményekről, amelyek nagyságrendekkel jobbak voltak, mint a más típusú létesítményeken elért eredmények. A beszámolók – képletesen szólva – szellemi „termonukleáris robbanásként” hatottak.
A tokamakok ezután kezdtek világszerte megjelenni, és vezető helyet foglaltak el a termonukleáris tudomány világában. 1960 és 1988 között csak a Szovjetunióban 21 tokamakot építettek, amelyek közül néhányat más országok számára is átadtak. És a lényeg, hogy a nemzetközi ITER projekt, amely a szabályozott termonukleáris fúzió kereskedelmi megvalósításának lehetőségét hivatott igazolni szintén egy tokamak.
A T-6 tokamak tervezője Vlagyimir Muhovatov volt, a Kurcsatov Intézet tudományos munkatársa, a Szovjetunió későbbi állami díjasa, és Arcimovics belső körének legokosabb és legrátermettebb tagja. Muhovatov a T-6 berendezést a toroidális mágneses mező egyenletességének („súrlódásmentességének”) mesterműveként képzelte el. Stabilizáló rézburkolata volt a kisülési kamrában, rendkívül közel a plazmához, hogy maximális áramfelvétellel és minimális stabilitási tartalékkal működhessen. A plazma stabilitásának részletes tanulmányozására használták.
1975-ben a készüléket modernizálták, és T-11-nek nevezték el. Olyan kísérleteket végeztek vele, melyek során azt vizsgálták, hogyan lehet a plazmát magasabb hőfokra fűteni gyors semleges atomok sugárnyalábjának befecskendezésével. Ez azért volt fontos, mert a tokamakokban a plazma kiegészítő fűtése ekkorra már önálló problémává vált. A számítások azt mutatták, hogy a plazma hagyományos fűtéssel elérhető határhőmérséklete 4-5-ször alacsonyabb, mint az intenzív termonukleáris reakcióhoz szükséges hőmérséklet. A semleges atomok befecskendezésének ötlete jó eredményeket mutatott.
1985-ben az egységet szétszerelték, majd korszerűsítették és T-11M néven élesztették újra, hogy Azizovnak köszönhetően diagnosztikai problémákat oldjon meg. Jelenleg a troicki T-11M tokamak egyike a három működő oroszországi mágneses szigetelésű berendezésnek. Anyagtudományi próbapadként működik, segítségével az első fal legfontosabb feladatainak megoldásait kutatják és az új elképzelések valós körülmények közötti tesztelésére használják.
Az első nagy siker a karboránnal történő boronizálás alkalmazása volt, ezzel az eljárással vonják be az összes orosz és számos külföldi tokamak első falát, hogy csökkentsék a szennyeződés szintjét. A második siker a lítium felhasználása kapilláris-porózus rendszerekkel ugyanezen célokra.
A T-11M paraméterei modern mércével mérve szerények: a plazmaáram maximális erőssége 0,1 MA, a maximális plazmaelektron-hőmérséklet 500 eV, a maximális plazmasűrűség pedig néhány egység 7 x 1013 cm3-enként. A T-11M tokamak azonban lehetővé teszi, hogy tanulmányozzák a plazma és a tokamak első falának, valamint az első fal anyagának kölcsönhatásait, kifejlesszék a védekezés módszereit, tanulmányozzák a kisülés leállásának dinamikáját és új plazmadiagnosztikai eljárásokat dolgozzanak ki.
A T-11M-ben jelenleg folyékony lítiumos védelmet fejlesztenek a tokamakok számára. Erre a plazmából érkező részecskeáramok megállításához van szükség a fal hőterhelésének csökkentése érdekében. 2022-ben az intézet tudósai a T-11M emitterrendszerének külső lítium-utántöltését a munkakamra vákuumfeltételeinek megsértése nélkül végezték el – ami világszínvonalú eredmény.
Jelenleg a fúziós reaktor első falának lítiumos védelmére szolgáló rendszerek és technológiák teljes sorát tesztelik a T-11M-en. Ezen kutatások eredményeit komplexebb projektekben – a T-15MD tokamakon, az orosz reaktortechnológiai tokamakon (TRT) és a falak bórkarbiddal történő boronizálása tekintetében a nemzetközi ITER-projektben – használják fel. A tervek szerint a TRT esetében többek között a folyékonylítium-védelmet fogják alkalmazni.
