แต่ห่างจากจุดที่ร้อนระอุนี้ไปไม่กี่เซนติเมตร อุปกรณ์ของเครื่องโทคาแมคจะทำงานที่ความเย็นยะเยือก ในระดับที่เรา สร้างภาพได้ลำบากเช่นเดียวกัน ในขณะที่น้ำแข็งตัวที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส อุปกรณ์แม่เหล็กใน ITER ดังกล่าวจะ ถูกตั้งไว้ในอุณหภูมิราว 4 องศาเคลวิน หรือ ติดลบ 269 องศาเซลเซียส
หนาวขนาดไหนหรือ หนาวกว่าด้านมืดของดวงจันทร์ หนาวกว่าดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ดวงที่ 8 และดวงสุดท้ายในระบบ สุริยจักรวาล
เหตุที่ ITER ต้องให้แม่เหล็กอยู่ในความเย็นระดับนั้นก็เพราะสภาพนำยวดยิ่ง (superconductivity) นั่นเอง โดยเมื่อวัสดุ บางชนิดจะมีความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์ เมื่ออุณหภูมิลดต่ำเพียงพอ สมบัตินี้ถูกค้นพบเมื่อ ค.ศ. 1911
ในการนำไฟฟ้าปกติ เช่นในสายไฟที่เราใช้ตามอาคารบ้านเรือนนั้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนชนอะตอมในระหว่างที่มัน เคลื่อนไป ทำให้เกิดการเสียดสีและเกิดพลังงานความร้อนที่เสียไปโดยเปล่าประโยชน์
เครื่องมือขนาดใหญ่ดังเช่น ITER นั้น ต้องใช้ไฟฟ้าปริมาณสูงมาก หากต้องมาเสียพลังงานในลักษณะดังกล่าว ก็จะ ทำให้การปฏิบัติงานมีค่าใช้จ่ายที่สูง และยังทำให้ต้องมาหาวิธีระบายความร้อนที่เกิดขึ้นด้วย ดังนั้นเพื่อลดการสูญเสีย ของพลังงาน (ซึ่งก็หมายถึง ลดค่าใช้จ่ายในการเดินเครื่อง) ITER ก็ต้องการที่จะลดการเสียดสีของอิเล็กตรอนนี้ลง
พอล ลิเบย์เร ซึ่งเป็นหัวหน้าฝ่าย Central Solenoid and Correction Coil ของ ITER กล่าวว่า สภาพนำยวดยิ่งนั้น ทำให้พลังงานที่จ่ายให้กับเครื่องโทคาแมคนั้นไม่หายไปไหน คล้าย ๆ กับเราเติมน้ำใส่ถังที่ไม่มีรูรั่ว ใส่เท่าใด ก็อยู่ในถัง ทั้งหมด
จากการใช้วัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่งนี้ ทำให้ ITER สามารถที่จะใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น และ สร้างสนามแม่เหล็กที่ เข้มขึ้นกว่าที่สามารถสร้างได้โดยวัสดุธรรมดา การเดินเครื่องก็ใช้ไฟฟ้าน้อยลง และค่าใช้จ่ายก็ลดลงด้วย
อาร์นอด เดฟเรด หัวหน้าฝ่าย Superconductor Systems and Auxiliaries กล่าวว่า แม่เหล็กของ ITER จะใช้กำลัง ไฟฟ้าราว 35 ล้านวัตต์ (MW) (เปรียบเทียบ โทรทัศน์ LCD ใช้ไฟฟ้าราว 100 วัตต์) ซึ่งพลังงานส่วนใหญ่ก็จะใช้ในการ สร้างสภาวะอุณหภูมิต่ำนั่นเอง โดยหาก ITER เลือกใช้วัสดุปกติ กำลังไฟฟ้าจะอยู่ที่ 2 GW (ราว 57 เท่า) ซึ่งจะทำให้ ITER มีพลังงานสุทธิติดลบ นั่นคือ พลังงานที่ผลิตได้จะมีปริมาณต่ำกว่าพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนให้กับเครื่อง
สภาพนำยวดยิ่งนี้เป็นสิ่งที่ทำให้เทคโนโลยีที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูง ๆ ดังเช่น MRI รถไฟฟ้า Maglev และเครื่องเร่งอนุภาค ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมานั้นเกิดขึ้นได้
ITER จะใช้โลหะผสม ไนโอเบียม- ไทเทเนียม (NbTi) เป็นแม่เหล็กตัวนำยวดยิ่ง เพราะมีสมรรถนะที่ดีเยี่ยมในราคาที่ ไม่สูงนัก โดย ITER จะใช้ NbTi นี้ในส่วนแม่เหล็กที่สร้างสนามในแนวโพลอยดัล (รอบวงเล็ก) และขดลวดปรับแก้ (correction coils) อื่น ๆ
แต่ในบางบริเวณของ ITER นั้น อุณหภูมิจะสูงกว่าอุณหภูมิที่ NbTi จะเป็นตัวนำยวดยิ่งได้ ซึ่งเป็นส่วนที่ต้องสร้าง สนามแม่เหล็กความเข้มสูงมาก ๆ เช่น แม่เหล็กที่สร้างสนามในแนวโทรอยดัล (รอบวงใหญ่) และโซลีนอยด์แกนกลาง ในบริเวณเหล่านี้ ITER จะใช้เป็นตัวนำยวดยิ่ง ไนโอเบียม-ดีบุก (Nb3Sn) ซึ่งให้สมรรถนะสูงกว่า
ในอดีตนั้น เครื่องโทคาแมคที่สร้างขึ้นก่อน ITER ก็มี โทเรซูพรา (Tore Supra) ในฝรั่่งเศสที่เป็นเครื่องแรกที่เริ่มใช้ NbTi ในระบบสนามแม่เหล็กแนวโทรอยดัล ในปี 1988 และก็มี EAST ของจีน ที่เริ่มดำเนินการในปี 2006 เป็นผู้เริ่มใช้ วัสดุตัวนำยวดยิ่งแบบเต็มรูปแบบในเครื่องโทคาแมค
ล่าสุดเครื่องโทคาแมค KSTAR ของเกาหลีใต้ ( เริ่มปี 2008) ก็ใช้ Nb3Sn เช่นเดียวกับเครื่อง JT-60SA ของญี่ปุ่นที่ ปรับปรุงใหม่ และ SST-1 ที่กำลังสร้างในอินเดีย
เครื่องโทคาแมครุ่นใหม่ ๆ เหล่านี้ ก็จะสามารถสร้างสภาวะการทดลองได้ในระดับใกล้เคียงกับเครื่อง ITER ซึ่งจะเป็น เครื่องทดลองฟิวชันที่ใหญ่ที่สุดในโลก และก็จะร่วมเป็นเครื่องมือให้นักวิจัยได้ศึกษาหาความรู้ เพื่อหาหนทางสร้าง โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันที่ดีที่สุดต่อไปในอนาคต |
