托卡马克名称的来源
托卡马克以其独特的环形构造和强大的磁约束能力而著称。其名称"Tokamak"源自俄语的"环形"（toroidal）、"真空室"（kamera）、"磁场"（magnit）和"线圈"（kotushka），这一命名反映了其设计的核心要素。
在托卡马克的心脏位置，是一个环形的真空室，其外围被精心缠绕的线圈所包围。当电流通过这些线圈时，它们共同作用，创造出一个强大的螺旋形磁场。这个磁场不仅对内部的等离子体进行有效的约束，还将其加热至数百万度的高温，为核聚变反应的发生提供了必要的条件。
线圈特点
-超导特性：线圈通常由超导材料制成，如NbTi或Nb3Sn，这些材料在极低温度下具有零电阻，可以承载极高的电流而不产生能量损失。
-强大的磁场：线圈设计用于产生强大的磁场，这个磁场可以高达数特斯拉，是地球磁场的数万倍，足以约束高温等离子体。线圈具有复杂的环形和螺旋形几何结构，以优化磁场的分布和等离子体的稳定性。
-低温冷却：为了维持超导状态，线圈需要在极低温度下运行，通常使用液氦作为冷却剂。
-大规模和高成本：托卡马克装置中的线圈规模巨大，制造和安装成本高昂，因此线圈需要在长时间内保持性能，以支持持续的核聚变实验和潜在的商业运行。
ITER装置中的线圈
以ITER（国际热核聚变实验反应堆）为例，它是人类历史上规模最大的国际科学合作项目之一，旨在实现可控核聚变反应的实验验证。这个宏伟的工程不仅是核聚变技术发展的里程碑，也是未来清洁能源的希望所在。在ITER的核心区域，是一系列精密设计的超导磁体线圈，它们是实现等离子体稳定约束的关键。
ITER磁体系统由四个主要子系统组成，其中包括：18个环向场线圈（Toroidal Field Coil, 简称 TFC）；6个极向场线圈（Poloidal Field coil, 简称PFC）；18个校正线圈（Correction coil, 简称CC）以及中心螺线管（Central Solenoid,简称CS）。
其周边连接关系为：放置在18个重力支撑（Gravity Support，简称GS）上的TFC通过6组极向场线圈支撑（PFCS）支持6个PFC；同时通过3组校正场线圈支撑（CCS）支持CC。TFC通过其自身的结构和支撑对CS提供支持。
环向场线圈：它由18个TF线圈构成，每个TF线圈由7根完整连续的基于Nb3Sn超导线的铠装导体（CICC）绕制而成。总的来说，制造18个TF线圈总共需要126根单元导体。ITER装置运行时，TF导体内流动着4.2K（-269℃）的超流态液氦，每根导体额定电流68kA，承受的磁场强度最高达12T，约为地球磁场的20万倍。
2008年6月16日，中国与ITER组织签署《环向场导体采购安排协议》，根据协议规定，中国承担11根TF导体制造任务，约占全部TF导体制造任务的7.51%。
极向场（PF）线圈：它的主要作用是在等离子体的产生、上升、成形和平顶各个阶段提供欧姆加热和控制等离子体位形。PF线圈系统由6个不同尺寸的独立线圈组成，自上而下分别为PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6。与环向场线圈导体类似，PF线圈导体为NbTi基超导铠装导体。运行时，PF导体内通有4.2K（-269℃）的液氦，电流45kA，磁场强度最高可达5T。
2008年10月10日，中方与ITER组织签署极向场线圈导体采购安排协议，中方负责制造PF2至PF5共60根PF导体，约占全部PF导体的65%。
校正场超导磁体系统（CC）：这是ITER超导托卡马克装置中重要的部件之一，主要用来补偿环向场和极向场系统由于制造与安装过程带来的不可消除的磁场误差。ITER装置共有18个校正场线圈，其中底部、侧线圈和顶部线圈各6个。ITER校正场线圈是由NbTi超导导体绕制而成，匝工作电流10kA，最高磁场约5T。中方承担ITER装置所有18个校正场线圈的制造。
自2010年中方与ITER国际组织签署采购安排协议以来，经国内多年联合攻关，先后完成了线圈绕制、氦冷却管焊接、真空压力浸渍、线圈盒封焊等多项关键技术认证。系列生产制造已于2017年正式开展。
中心螺管CS：
穿过环的中心是一个巨大的超导线圈筒（中心螺管CS），在环向场线圈外侧还布有六个大型环向超导线圈，即极向场线圈。中心螺管和极向场线圈的作用是产生等离子体电流和控制等离子体位形。
托卡马克装置中的线圈，作为其核心部件之一，承载着实现核聚变反应的重任。它们不仅需要承受极端的温度和强大的磁场，还要保证在长时间运行中的稳定性和可靠性。随着技术的不断进步和国际合作的深化，这些线圈的设计和制造工艺也在不断提高，为实现高效、安全的核聚变能源提供了坚实的基础。
参考链接：
- https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=346921
- https://www.iterchina.cn/hxcdt/info/2018/12019.html#