Hlavní témata výzkumu na oddělení tokamak jsou zaměřena na základní fyzikální a technologické výzvy spojené s konstrukcí a provozem mezinárodního experimentálního reaktoru ITER a dalšími budoucími fúzními reaktory. Výzkum je prováděn na Evropských i světových experimentálních zařízeních, jako jsou tokamaky JET ASDEX-Upgrade, MAST, NSTX nebo stelarátory TJ-II a WEGA, a samozřejmě především na domácím tokamaku COMPASS, který nahradil předchozí CASTOR v roce 2007. Provoz COMPASSu v Praze začal v roce 2009 a jeho plnohodnotné vědecké využití začalo v roce 2012.
V současnosti působí oddělení tokamak především v následujících oblastech:
1. Vylepšení tokamaku COMPASS
Vylepšení provozu
- Systém magnetické perturbace pro kontrolu ELM nestabilit
- Systém vertikálních rázů pro kontrolu ELM nestabilit
- Optimalizace rychlého zpětnovazebního řízení vertikální polohy
- Režimy s vnitřní transportní bariérou
- Vývoj scénáře s vysokou hustotou v poměru ke Greenwaldově limitu
Vývoj diagnostických systémů
- Spektroskopie rekombinace výměnou náboje (charge exchange)
- Rychlá divertorová termografie
- Tomografie viditelného a rentgenové záření a rekonstrukce rychlých bolometrických měření
- Reflektometrie okrajového plazmatu a rychlé měření hustoty v oblasti piedestalu
- Analyzátor neutrálních částic pro měření iontové teploty
- Zobrazování vstřiku plynu pro studium turbulence
- Vylepšení systému Thomsonova rozptylu pro měření hustoty a teploty s vysokým prostorovým rozlišením
- Spektroskopie vyzařování svazku pro měření hustotního profilu a rotace plazmatu
- Měření proudu na okraji plazmatu pomocí atomárního svazku
2. Studium okrajového plazmatu na COMPASSu a dalších zařízeních
- Studium přechodu do režimu s vysokým udržením (H-mód) a generace transportních bariér na COMPASSu
- Studium vlastností piedestalu v H-módu na COMPASSu v porovnání s dalšími zařízeními
- Modelování potlačení ELM nestabilit pomocí rezonančních magnetických perturbací pro tokamaky ITER, MAST a COMPASS
- Studium disrupcí na COMPASSu
- Experimenty s ubíhajícími elektrony na COMPASSu
- Modelování interakcí mezi ubíhajícím elektrony a rezonanční magnetickou perturbací
- Modelování iontové difúze v systémech s magnetickými ostrovy a turbulentními strukturami
- Modelování tepelných toků na součásti diverotru v tokamaku ITER a optimalizace těchto komponent
- Teoretický a experimentální výzkum elektrostatických a magnetických turbulencí
3. Vývoj pokročilých diagnostických metod
- Pokročilé elektrostatické a magnetické sondy pro měření parametrů okrajového plazmatu (iontová teplota, potenciál plazmatu) pro různá zařízení
- Spektroskopické diagnostické nástroje pro měření profilu proudu v okrajovém plazmatu, rotace plazmatu aj.
- Počítačové modelování vlastností sond v okrajovém plazmatu
- Ozařovací testy pokročilých magnetických sond (Hallovy senzory aj.)
4. Interakce plazmatu se stěnou
- Teoretický a experimentální výzkum konverze elektronových Bernsteinových vln na řádné či mimořádné vlny v oblasti horní hybridní rezonance
- Studium generace rychlých elektronů před dolně hybridní anténou a příslušných indukovaných změn hustoty a toků v okrajovém plazmatu
- Modelování vlivu náhodných polí na nárůst frekvence vzniku rychlých částic
