為什麼託卡馬克裝置越建越大？
近幾十年來，託卡馬克裝置的尺寸越來越大，比如ITER。尺寸大的好處是什麼？是為了提高磁場強度，從而加強約束嗎？小裝置就不能提高磁場強度了嗎？
這個其實是根據各種裝置上的實驗參數用定標率外推出來的。等離子體的能量約束時間跟參數的依賴是下圖：
分別是電流，縱場，電子密度，拉長比，主離子序數，大半徑，加熱功率，環徑比。
這個關係就告訴我們裝置大了約束性能好。。。。
當然如果磁場足夠強也是可以的，但是成本高的多。現在美國MIT那邊也在打算建強磁場託卡馬克。
不邀自來！
我不太懂核聚變，我是個做超導磁體的。我說兩句行外人的理解。
中心的真空室做的越大，主等離子體部分越大。核聚變其實是個概率問題，主等離子體越大，概率越大，容錯率也大。
其實有公司再做緊湊型的核聚變，用的球型的結構。
從超導磁體的角度，目前託卡馬克的磁體設計難度不大，尺寸大點小點都不會出現設計不具備可行性的問題。
瀉藥，題主看來對託卡馬克還是有一定了解的。理想中要達到聚變的條件必然追求高eta，高eta意味著可控的高密度和高溫度。小裝置靠提高磁場（超導）或者改變一定的外觀（球馬克）的確也可以實現高beta。但也有一定的問題，我的薄見+拙見有以下幾點：
1等離子體的高非線性行為導致要實時反饋診斷數據和調節 , 診斷和加熱清洗這些裝置都要上而且沒辦法等比例縮小，大裝置意味著可以上多組診斷和控制。比如說現在國內的裝置是沒辦法把ECE ，Langmuir 探針，多普勒探測儀，Thomsen散射儀，甚至NBI，ECRH這種一股腦上上去的。做大的話就有可能就能更好的定標或者控制。
2.大體積意味著等立體主體多，第一壁和偏濾器的雜誌進入等離子相對比例會少，減少冷卻熄火的可能性。
3.大體積意味著磁力線曲率相對較低，這樣導致交換不穩定性的條件變的更難，更利於長時間高參數運行（H模）。當然球馬克也有這個優點，原因不同。小裝置如果要高eta值需要更高的電流密度，這樣導致的外扭曲模和鋸齒震蕩就比較危險。
4.體積更大意味著臺基區的寬度更寬，最新的研究都表明更寬更平緩的臺基壓強更容易實現super-H模的出現，而super-H模被認為是可以讓託卡馬克超超高參穩定運行的先進模式。
5. 大體積意味著對磁場強度的要求變低，非超導的磁鐵很難做到高磁場（這個不懂，最高4特斯拉左右？）， 超導的磁鐵做高很難應付等離子體電流波動造成的反向機械衝擊。而且鍊鋼總比造先進磁鐵容易也便宜的多。
在過去的五十多年裡，託卡馬克裝置確實越來越大
勞森判據認為，密度、溫度以及約束時間滿足了以下公式時，聚變裝置可以實現點火。
為了實現點火，需要較高的密度、溫度以及能量約束時間。
密度和溫度在等離子體中的分佈如下圖，芯部溫度高，邊緣溫度低，更大的裝置更容易在芯部達到較高的密度和溫度。
至於能量約束時間，過去的幾十年裏，發展出了一系列的定標率。其中，為ITER發展的定標率就有多個，常用的ITER98y,2定標表的達式為[2]：
這一定標率是由11個託卡馬克的1398個數據點得來的，結果表明：更大的大半徑（R）以及更大的小半徑（a)都可以提高約束時間。
[1] [PDF] ITER on the road to fusion energy | Semantic Scholar
[2] ITER E D A. Plasma confinement and transport[J]. Nuclear Fusion, 1999, 39(12 ITER physics basis): 2175–2249.
我也不太懂核聚變，我是個做輔助加熱電源的。
首先說一個事實就是，大部分人以為的託卡馬克裝置就只是個主機系統，就是那個甜甜圈及其外殼，但實際上為了讓裝置運行，還有一大堆輔助系統，包括但不限於診斷，加熱，控制，供配電，水冷等等，他們的佔地面積比主機要大的多。
然後就是從輔助加熱系統的角度說，為了提升等離子體溫度參數，需要很大的加熱功率。但越大功率的輔助加熱系統，所需要的窗口面積越多，即要在甜甜圈外圍打的洞越多。然而一定半徑的裝置外圍窗口面積是一定的。像NBI的缺點之一就是單位功率所需的窗口面積比其他幾種加熱手段要大的多。
首先你肯定知道目前核聚變是不可控的，你可以把核聚變反應比喻成一堆活躍的水，那麼這些水如果越多（反應程度越大），它的容器也就要越大（不要讓水溢出），以便於控制核聚變反應。
就目前來看，我們的技術還不夠先進，所以我們只能通過這種簡單粗暴的放大方法來實現對一定程度的且反應程度越越大的核聚變的控制。
當然我可以給你補充一下，從最初簡易的小型託卡馬克實驗裝置，到現在大型全超導託卡馬克實驗裝置，再到聚變實驗反應堆建設，人類對於核聚變能的開發已經走過了60餘年的歷程，其中的核聚變程度越來越大。對於開發核聚變的竟然性，我們要有充分的瞭解。1955年第一次日內瓦會議時，印度科學家巴巴（Bhabha）認為在20年內可控核聚變就可以成功。當時參加會議的許多著名科學家對此沒有意義，表現出比較樂觀。1957年，蘇聯科學家庫爾恰托夫(Kurchatov)在英國哈威爾研究中心首次介紹蘇聯核聚變研究的成時，對核聚變研究的展望也是十分樂觀的。但事實表明，當時對核聚變的複雜性是估計不足的。
展望未來，核聚變能應用的實驗仍是一個有持久而不平坦的過程。預計在2025年產生第一炮等離子體的ITER將會大大提高核聚變商用的可能性；而我國的CFETR不但能為我國進一步獨立自主的開發和利用核聚變能奠定堅實的在科學技術與工程基礎，而且使得我國率先利用核聚變發電實現能源的跨越式發展成為可能。
相信我們以後技術的逐步提高，我們也可以製出像鋼鐵俠胸前那個核反應堆大小的可控核聚變。共勉。
我們先不要管體積，關鍵是要建成，就好像計算機一開始的時候巨大而笨拙，後來越來越小越來越先進。
聚變增益因子，約束因子和功率等參數，都是和裝置小半徑成比例，要想獲得更高參數的等離子體就需要大的小半徑，小半徑大，由於工程因素，裝置越來越大
之前貼吧上有個有意思的觀點，因為物理規律的限制，人類上來就應該朝向一個幾立方公里尺度的超級巨型裝置去努力。不然的話 就像假如人類上來就試圖做一個米粒大小的蒸汽機，也許到現在也成功不了。
已經有答主給出了約束時間的公式，我補一張圖。
越往右上裝置的體量越大，約束時間也越長。而輸出功率與約束時間是是正相關的。因此增大裝置是向實現輸出能量一種嘗試。
因為已經窮盡其窮了，已經沒招了，可控核聚變永遠都是下一個10年， 下個20年，下個50年的， 十年復十年十年何其多啊， 可控核聚變超越了人類的可操控方式， 地球上無法實現
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