ટોકામેક : પ્લાઝ્મા માટે સંવૃત અથવા પરિભ્રમણ પૃષ્ઠ (doughnut અથવા toroid) આકારની પરિરોધ(confinement)-પ્રણાલી. પ્લાઝ્મા વિદ્યુતભારિત અને તટસ્થ કણોનો વાયુરૂપ સમૂહ છે, જે સમગ્રપણે વિદ્યુત-તટસ્થ વર્તણૂક ધરાવે છે અને તે દ્રવ્યનું ચોથું સ્વરૂપ છે.
ન્યૂક્લિયર સંગલન(fusion)થી મળતી ઊર્જા અગાધ અને શુદ્ધ હોય છે. આથી આવી ઊર્જા પેદા કરવા માટે સક્રિય પ્રયત્નો થવા લાગ્યા છે. સંગલન-ઊર્જા ઉત્પાદન કરવા માટે જરૂરી પ્રકલ્પ (project) હજુ અસ્તિત્વમાં આવ્યા નથી, પણ તે અંગેનું સંશોધન પૂરઝડપે ચાલી રહ્યું છે. આથી સંગલન ઊર્જાપ્રાપ્તિની સંભાવના વધતી જાય છે, પણ આર્થિક પ્રશ્નો તેની આડે આવે છે.
ટોકામેક પ્રયુક્તિના મહત્વના ઘટકો
સંગલન-ઊર્જા ઉપલબ્ધ કરવા આડે બે સમસ્યાઓ રહેલી છે : (1) સંગલન વિદ્યુતભારિત ઈંધણને અતિ ઊંચા ગતિક તાપમાન આશરે 40 × 106 કેલ્વિન સુધી લઈ જવું પડે છે, જે મુશ્કેલ છે. આટલું ઊંચું તાપમાન તો સૂર્યમાં પ્રવર્તે છે. (2) વિદ્યુતભારિત ઈંધણને લાંબા સમય સુધી પાત્રમાં જાળવી રાખવું પડે છે.
ચુંબકીય પરિરોધ (magnetic confinement) : વિદ્યુતભારિત ઈંધણ પ્લાઝમા સ્વરૂપે હોય છે. આવો પ્લાઝ્મા વાયુ બહારની બાજુએ દબાણ કરે છે, જેથી તે બહાર છટકવા પ્રયત્ન કરે છે. તેને પાત્રમાં જાળવી રાખવા માટે બાહ્ય દબાણની વિરુદ્ધ, વિદ્યુતચુંબકીય પ્રતિબળ લગાડવું પડે છે. આવું પ્રતિબળ પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્ર વડે શક્ય બને છે. આ ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે પ્લાઝ્માના વિદ્યુતભારિત કણો કક્ષીય ગતિ કરે છે. પરિણામે આવા કણો પાત્રની દીવાલને સ્પર્શ કર્યા વિના પાત્રની અંદર જ રહે છે. વિદ્યુતભારિત કણોના સંગલનની સંભાવના વધે તે માટે પ્લાઝ્માની પર્યાપ્ત સ્થિરતા આવશ્યક છે. ટોરોઇડલ પરિરોધ-પ્રણાલી એટલે કે ટોકામેક એ ચુંબકીય પરિરોધનો મહત્વનો પ્રકાર છે. ટોરોઇડલ એ વલયાકાર ચુંબકીય અંતર્ભાગ ઉપર વીંટાળેલું વાહક ગૂંચળું છે, જેના પ્રત્યેક આંટાનો એક છેડો ચુંબકીય વલય દ્વારા સૂત્રિત થયેલો હોય છે. તેને આપવામાં આવતા વલયાકાર પ્રબળ વિદ્યુતપ્રવાહ વડે પોલોઇડલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. આ ક્ષેત્રની સાથે ટોરોઇડલ ક્ષેત્ર સંયોજિત થતાં પરિણામી ક્ષેત્રની ચુંબકીય બળરેખાઓ સર્પિલ (spiral) આકારની બને છે.
ટોકામેકમાં પરિસંચારી પ્રવાહ વિદ્યુતભારને કેદ કરનાર બળ પેદા કરે છે અને પ્લાઝ્માને પ્રારંભમાં ગરમ કરવાનું કાર્ય પણ કરે છે.
ટોકામેકમાં પ્રબળ ટોરોઇડલ ક્ષેત્રનું મહત્ત્વનું કાર્ય પ્લાઝ્માને ચુંબકીય દ્રવગતિકીય (magnetohydrodynamic) સ્થિરતા આપવાનું છે. પણ તેનાથી ચુંબકીય ક્ષમતા આંક (બીટા) ઉપર મર્યાદા લદાય છે. ચુંબકીય સંગલનમાં ક્ષમતા-આંક બીટા એ પ્લાઝ્માની ઊર્જા ઘનતા અને બહારથી પ્રયોજિત કરેલ ક્ષેત્રની ઊર્જાનો ગુણોત્તર છે. આર્થિક લાભ માટે બીટાનું મૂલ્ય ઊંચું હોવું આવશ્યક છે.
ટોકામેકમાં પ્લાઝ્મા પૂરતા સમય માટે જળવાઈ રહે છે. આ રીતે ટોકામેક જેવી ટોરોઇડલ પ્રણાલી વડે પૂરતો પરિરોધ-સમય મળી રહે છે. ટોકામેકના પરિમાણનું ક્રમિક માપન (scaling) કરવાથી તે શક્ય બને છે. સ્વનિર્ભર સંગલન રિઍક્ટર માટે 40 × 106 કૅલ્વિન તાપમાન અને પ્રક્રિયકો સંગલન-ઊર્જા મુક્ત કરે ત્યાં સુધી જળવાઈ રહે તેવી પરિસ્થિતિનું નિર્માણ થતાં સંગલન-રિઍૅક્ટર સાકાર થશે.
પ્રહલાદ છ. પટેલ