图片:日本国立量子科学技术研究院中聚变研究所的核聚变实验装置 JT-60SA(大竹智子提供)
日本通过了有史以来第一个国家核聚变战略,反映了建立国内聚变工业的需要。该战略呼吁私营部门更广泛地参与聚变能研发。内阁府编制的一份报告称:“我们将利用技术优势,将聚变能源产业化列为我们的愿景,以抢占市场机遇。”
日本一直是法国正在建设的国际热核实验反应堆 (ITER) 的主要贡献者,该反应堆的目标是在 2035 年产生第一个等离子体。然而,聚变研究近年来变化迅速,投资者资助有雄心壮志的私营部门项目让商业反应堆比 ITER 更快地运行。
鉴于这些发展,报告称日本应采取“多方面的方法”,包括创建和支持本土聚变能源产业,而不仅仅是参与 ITER。
“日本在制造业中享有技术优势和可靠性,这是通过过去的研发培育出来的,以及支持这些优势的基础研究基础设施和人力资源开发系统,”报告指出。“另一方面,鉴于其他国家的加速发展,日本面临单纯提供技术但工业化落后从而失去市场竞争的风险。”
政府将在 2024 年 3 月之前成立聚变工业委员会,以发展相关产业,并制定确保聚变技术安全的指导方针。报告称,日本还将加速产学合作,国家量子科学技术研究院 (QST) 将发挥核心作用。
政府还将优先考虑国内大学的聚变能教育,以培养该领域的专家,并寻求吸引海外机构和其他学科的人才。
日本的两个主要聚变研究设施是位于茨城县中区的 QST 中聚变研究所的 JT-60SA 和安装在岐阜县土岐市国家聚变科学研究所 (NIFS) 的大型螺旋装置 (LHD)。JT-60SA 是之前由日本原子能研究所 (JAERI) 运营的 JT-60(Japan Torus-60)的升级版。JT-60于1985年开始服役,经过多次改型,2020年,JT60升级为JT-60SA。2021年和2022年调查了一次极向场线圈短路,并进行了修复。
LHD 是世界上第二大超导仿星器,仅次于德国的 Wendelstein 7-X。它于 1998 年开始运行,并于 2005 年维持等离子体 3,900 秒。2006 年,增加了一个新的氦气冷却器,使许多长期运行成为可能。
日本的聚变研究可以追溯到 1950 年代,政府继续支持聚变研究,但主要集中在 ITER、JT-60SA 和 NIFS。一些私营初创企业,如 Ex-Fusion 和 Kyoto Fusioneering,最近与英国原子能管理局签署了合作协议。新战略旨在鼓励进一步的私人发展。