토카막(Tokamak)은 핵융합 연구를 위한 장치로, 주로 플라스마를 자기장으로 가두어 고온 상태에서 핵융합 반응을 일으키는 데 사용된다. 이 장치는 러시아의 과학자들이 1950년대 초에 개발했으며, '토카막'이라는 이름은 러시아어의 약자에서 유래하였다. 토카막은 원형의 링 형태를 가지며, 내부에 플라스마를 생성하고 가두기 위한 구조물이 있다.

토카막의 기본 원리는 플라스마가 매우 높은 온도에서 핵융합 반응을 일으키는 것이며, 이를 위해 플라스마를 수천만 도에 이르는 온도로 가열해야 한다. 플라스마는 양성자와 중성자로 구성된 핵입자로 이루어져 있으며, 이러한 입자들이 높은 온도에서 상호작용하면 헬륨과 에너지를 생성하게 된다. 이 과정은 태양에서 일어나는 핵융합과 유사하다.

토카막 내부는 대칭적인 자기장을 통해 플라스마가 벽에 닿지 않도록 유지된다. 이때 사용되는 자기장은 일반적으로 초전도 자석을 사용해 생성되며, 자기장 형상과 세기를 조절함으로써 플라스마의 안정성을 높인다. 안정적인 플라스마를 유지하는 것은 핵융합 연구의 핵심적인 도전 과제 중 하나이다.

현재까지 여러 국가에서 다양한 모델의 토카막이 개발되고 운영되고 있다. 대표적인 예로는 ITER(국제 열핵융합 실험로)와 K-STAR(한국형 초전도 토카막)가 있다. ITER는 프랑스에서 건설 중인 국제 프로젝트로, 상업적인 핵융합 에너지를 향한 중요한 첫걸음으로 기대되고 있다. K-STAR는 한국에서 개발된 토카막으로, 보다 짧은 시간 안에 고온 플라스마를 안정적으로 유지하는 기술을 연구하는 데 초점을 맞추고 있다. 이러한 연구들은 미래의 에너지원으로서 핵융합의 가능성을 높이고 있다.