世界最大核聚变装置在日本开始运行，水平如何，能直接用来发电？

日本的JT-60SA号核聚变发电实验装置称“世界最大”，其实它是国际合作项目ITER装置的技术备份，但是由于“三个和尚抬水吃”，国际项目延期严重，并且超了预算，所以进展缓慢，因此日本这个装置就成为“最大”了，但是却不是最先进的。而最有可能实现商业化发电的人造太阳“夸父”核聚变装置，正在中国合肥进行建设。

我们知道，按照劳森判据（Lawson criterion)衡量核聚变装置及核聚变研究水平有三个参数：燃料的离子温度、等离子体密度和能量约束时间。只有这三个参数的乘积超过特定的数值，才能实现真正意义上的核聚变，进而实现发电。

科学家们的目标是：1兆安等离子体电流、1亿度高温等离子体、1000秒运行时间。中国多管齐下，多个试验装置在进行突破，同时商业化发电的验证装置的示范堆也在建设，并且取得了一系列举世瞩目的成就。

眼看着ITER费钱不说，建设还很缓慢，美国想要退出，中国突破不断，日本和欧盟就加快了合作的JT-60SA的建造，并且最近实现了成功点火。JT-60SA是日本的新一代托卡马克等离子体实验装置，原理与中国的东方超环EAST相似，都是利用磁场约束圆环形等离子体的技术。

JT-60SA虽然是ITER的备份，但是设计进行了简化，因为其只使用氘（D）作为模拟燃料开展等离子体控制实验，放弃了最具有商业前景的"氘-氚(D-T)"反应，所以更为简化。其目标是使用氘维持100秒左右的等离子态，为ITER探索核聚变反应的最佳条件和参数，测试相关技术和操作要点。

和众多核聚变项目一样，日本JT-60SA也经历了延误，相比此前计划，实际上已经延期了15年。尽管日本在1990年代中期利用“JT-60U”实现了5.2亿K的温度和Q=1.25的参数表现，但是20年始终未能解决”保温性能“问题，为此日本再砸千亿日元建造该试验装置。

主要要解决2大问题，第一：D（氘）反应温度大于10亿K，Q＞3；第二，提高保温性能，也就是“约束时间τE”。

日本找到的办法就是建造直径更大，使用超导磁线圈代替普通线圈来实现，也就是现在的JT-60SA。日本为了全面进军核聚变，此试验装置没有像ITEA一样大规模从中国采购部件，而是让住友、三菱等这些日企去研发，因此也是造成延期的原因之一。

据其官网数据，JT-60SA在日本国内的采购率达到了95.6%，这次点火运行之后还要继续采购中性粒子等部件。预计到2029年才算全部建成。

但是，值得说明的是，这是日本采用氘（D）作为模拟燃料最终为建立发电的原型堆做准备，即便全部达成目标，按照其计划也要到2030年才能实施发电试验堆的建造计划，而中国已经基本建成完成了。

所以，从综合上来看，日本的JT-60SA探索前景可能比较广泛，但是，对于实现发电还有很远的路要走，真正领先世界核聚变的还要看中国。

中国从1965年建立了二机部585所，就是核工业西南物理研究院的前身，专门从事核聚变能源开发，到如今“人造太阳”成果丰硕。整个装置的国产化率达到了90%，“我们花了10年的时间，建成世界首个全超导托卡马克装置。其后又花了15年的时间，先后实现了1兆安、1.6亿度、1056秒的等离子体运行的三大科学目标。”

与日本不同，中方的方案就是具有发电前景的D-T核聚变反应堆，目前，中方的成绩如下：

1、“EAST”：2021年12月30日，在注入能量达到1.73吉焦的条件下，实现电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体运行1056秒；2023年4月12日，第122254次实验，成功实现了403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行……

2、“中国环流三号”：2023年8月25日，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录……

3、“夸父”：“聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）”已经在合肥开工建设，进入关键采购和安装调试阶段。这意味着中国已经开始核聚变商业发电原型机的试验的建造工作。

总之，日本的JT-60SA从体积上确实算“最大”，但是在参数目标上不算最先进，也不能直接用来发电。而最接近成功的还是中国的试验装置和示范装置。

如果一切顺利，“夸父”（CRAFT）2035年前建造完成任务，再进行15年左右的试验，那么中国率先使用上可控核聚变就真的来了。

中国现有的“人造太阳装置”正在不断冲击新的目标，致力于2050年实现能源化利用。显然，从整体进度上，中国领跑世界，日本、美国、欧洲算是在跟跑。