日本的JT-60SA號核聚變發(fā)電實驗裝置稱“世界最大”，其實它是國際合作項目ITER裝置的技術(shù)備份，但是由于“三個和尚抬水吃”，國際項目延期嚴(yán)重，并且超了預(yù)算，所以進(jìn)展緩慢，因此日本這個裝置就成為“最大”了，但是卻不是最先進(jìn)的。而最有可能實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電的人造太陽“夸父”核聚變裝置，正在中國合肥進(jìn)行建設(shè)。

我們知道，按照勞森判據(jù)（Lawson criterion)衡量核聚變裝置及核聚變研究水平有三個參數(shù)：燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間。只有這三個參數(shù)的乘積超過特定的數(shù)值，才能實現(xiàn)真正意義上的核聚變，進(jìn)而實現(xiàn)發(fā)電。

科學(xué)家們的目標(biāo)是：1兆安等離子體電流、1億度高溫等離子體、1000秒運行時間。中國多管齊下，多個試驗裝置在進(jìn)行突破，同時商業(yè)化發(fā)電的驗證裝置的示范堆也在建設(shè)，并且取得了一系列舉世矚目的成就。

眼看著ITER費錢不說，建設(shè)還很緩慢，美國想要退出，中國突破不斷，日本和歐盟就加快了合作的JT-60SA的建造，并且最近實現(xiàn)了成功點火。JT-60SA是日本的新一代托卡馬克等離子體實驗裝置，原理與中國的東方超環(huán)EAST相似，都是利用磁場約束圓環(huán)形等離子體的技術(shù)。

JT-60SA雖然是ITER的備份，但是設(shè)計進(jìn)行了簡化，因為其只使用氘（D）作為模擬燃料開展等離子體控制實驗，放棄了最具有商業(yè)前景的"氘-氚(D-T)"反應(yīng)，所以更為簡化。其目標(biāo)是使用氘維持100秒左右的等離子態(tài)，為ITER探索核聚變反應(yīng)的最佳條件和參數(shù)，測試相關(guān)技術(shù)和操作要點。

和眾多核聚變項目一樣，日本JT-60SA也經(jīng)歷了延誤，相比此前計劃，實際上已經(jīng)延期了15年。盡管日本在1990年代中期利用“JT-60U”實現(xiàn)了5.2億K的溫度和Q=1.25的參數(shù)表現(xiàn)，但是20年始終未能解決”保溫性能“問題，為此日本再砸千億日元建造該試驗裝置。

主要要解決2大問題，第一：D（氘）反應(yīng)溫度大于10億K，Q＞3；第二，提高保溫性能，也就是“約束時間τE”。

日本找到的辦法就是建造直徑更大，使用超導(dǎo)磁線圈代替普通線圈來實現(xiàn)，也就是現(xiàn)在的JT-60SA。日本為了全面進(jìn)軍核聚變，此試驗裝置沒有像ITEA一樣大規(guī)模從中國采購部件，而是讓住友、三菱等這些日企去研發(fā)，因此也是造成延期的原因之一。

據(jù)其官網(wǎng)數(shù)據(jù)，JT-60SA在日本國內(nèi)的采購率達(dá)到了95.6%，這次點火運行之后還要繼續(xù)采購中性粒子等部件。預(yù)計到2029年才算全部建成。

但是，值得說明的是，這是日本采用氘（D）作為模擬燃料最終為建立發(fā)電的原型堆做準(zhǔn)備，即便全部達(dá)成目標(biāo)，按照其計劃也要到2030年才能實施發(fā)電試驗堆的建造計劃，而中國已經(jīng)基本建成完成了。

所以，從綜合上來看，日本的JT-60SA探索前景可能比較廣泛，但是，對于實現(xiàn)發(fā)電還有很遠(yuǎn)的路要走，真正領(lǐng)先世界核聚變的還要看中國。

中國從1965年建立了二機(jī)部585所，就是核工業(yè)西南物理研究院的前身，專門從事核聚變能源開發(fā)，到如今“人造太陽”成果豐碩。整個裝置的國產(chǎn)化率達(dá)到了90%，“我們花了10年的時間，建成世界首個全超導(dǎo)托卡馬克裝置。其后又花了15年的時間，先后實現(xiàn)了1兆安、1.6億度、1056秒的等離子體運行的三大科學(xué)目標(biāo)?！?/p>

與日本不同，中方的方案就是具有發(fā)電前景的D-T核聚變反應(yīng)堆，目前，中方的成績?nèi)缦拢?/p>

1、“EAST”：2021年12月30日，在注入能量達(dá)到1.73吉焦的條件下，實現(xiàn)電子溫度近7000萬攝氏度的長脈沖高參數(shù)等離子體運行1056秒；2023年4月12日，第122254次實驗，成功實現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行……

2、“中國環(huán)流三號”：2023年8月25日，首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，再次刷新我國磁約束聚變裝置運行紀(jì)錄……

3、“夸父”：“聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）”已經(jīng)在合肥開工建設(shè)，進(jìn)入關(guān)鍵采購和安裝調(diào)試階段。這意味著中國已經(jīng)開始核聚變商業(yè)發(fā)電原型機(jī)的試驗的建造工作。

總之，日本的JT-60SA從體積上確實算“最大”，但是在參數(shù)目標(biāo)上不算最先進(jìn)，也不能直接用來發(fā)電。而最接近成功的還是中國的試驗裝置和示范裝置。

如果一切順利，“夸父”（CRAFT）2035年前建造完成任務(wù)，再進(jìn)行15年左右的試驗，那么中國率先使用上可控核聚變就真的來了。

中國現(xiàn)有的“人造太陽裝置”正在不斷沖擊新的目標(biāo)，致力于2050年實現(xiàn)能源化利用。顯然，從整體進(jìn)度上，中國領(lǐng)跑世界，日本、美國、歐洲算是在跟跑。