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推动日本核聚变研究的三大基地:QST、NIFS与大阪大学的角色

政府战略将QST定位为示范堆开发的核心。通过比较其与NIFS的学术及人才基础、大阪大学ILE的激光研究的不同角色,解读日本核聚变开发与企业参与点。

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围绕JT-60SA真空室组装中的环向场线圈
JT-60SA磁场线圈组装(2017年6月)来源:Fusion for Energy(F4E) · 使用条款

要理解日本核聚变能源开发,首先需要了解QST。日本对ITER的贡献、JT-60SA的等离子体研究,以及面向示范堆的开发,都在这家国立研究开发法人中连接起来。核聚变科学研究所(NIFS)的学术与人才基础,以及大阪大学激光科学研究所(ILE)的激光技术,与之共同构成研究体系。阅读政府战略,就能看到三大基地的角色,以及企业和学生参与的入口。

战略所说的“以QST为中心”,具体指什么

2025年6月4日修订的《核聚变能源创新战略》,提出为开发示范堆,建立以QST为中心、大学与企业参与的体制。同时提出强化QST、NIFS、大阪大学激光科学研究所等基地。QST的核心地位,针对的是面向示范堆的技术开发。政府整体政策协调由内阁府负责,并不意味着NIFS和大阪大学成为QST的下属机构。1

“示范堆”是指将实验所得知识连接到发电系统验证的开发阶段反应堆。要将研究成果推进为发电站,必须让燃料、材料、热量提取、维护等环节作为整体成立。了解三大基地时,也不能只看装置规模,还应看各机构承担哪些课题。

QST:连接国际项目与示范堆开发的实施主轴

QST全称为国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构。在核聚变领域,位于茨城县的那珂核聚变科学技术研究所,以及位于青森县的六所核聚变能源研究所,是重要基地。2

那珂的JT-60SA是日本与欧洲共同推进的超导托卡马克装置,目标包括支持ITER的等离子体研究、面向示范堆的补充研究,以及研究人员和工程技术人员培养。其研究不只是产生高温等离子体,还包括如何控制和维持。JT-60SA本身并不是出售电力的发电站。3

另一方面,QST作为ITER日本国内机构,负责日本分担设备的采购、供给及人员派遣。在超导线圈、加热、诊断和远程维护等领域,需要将研究要求连接到制造、质量保证与国际交付。QST对企业重要,是因为企业可通过它接触这些大型项目的具体技术要求。4

六所通过产学合作的示范堆设计联合特别团队等机制,推进面向发电的设计。QST公布的Q-DEMO是一项概念设计,利用ITER及示范堆设计的积累,目标是在2030年代实现发电验证。公布概念设计是成果,但不意味着建设完成或已经发电。5

被辅助设备包围的JT-60SA整机全景
JT-60SA(2024年12月)照片:© Fusion for Energy(F4E) · 使用条款

将大型装置的经验用于下一阶段开发

若仅把QST理解成一家“研究所”,就不容易看清这些联系。在JT-60SA学习运行与控制,在ITER积累大型设备制造和国际合作经验,并在示范堆设计中细化作为发电系统所需的条件。能够在不同阶段之间往返衔接,正是应首先理解QST的原因。

2026年4月8日确定的《面向核聚变能源社会应用的推进方式》,同样重视加快以QST为中心的示范堆研发。不过,成本合理化与实施主体的明确化仍被列为待研究课题。文件也记载了由QST与民营企业组成新实施主体的方案,但不能仅据此认定该主体已经成立。6

这一区分也影响商业判断。交付试验装置的合同、参与联合研究,以及未来的发电业务,其费用承担与责任都不同。应将政策目标与实际招募及合同条件分开核实。

日欧团队在JT-60SA控制室查看屏幕上的初期数据
JT-60SA控制室(2023年10月)照片:© QST/F4E/Fusion for Energy · 使用条款

NIFS:扩大科研与人才基础的共同利用基地

位于岐阜县土岐市的NIFS,是隶属自然科学研究机构的大学共同利用机构。研究对象不限于螺旋型路线,还包括等离子体物理、材料、计算科学和设备工程等。通过研究设施与合作研究机制,它汇聚大学和研究人员,培育也能用于具体反应堆开发的知识。7

政府战略将NIFS定位为通过大学间合作进行系统性人才培养的核心,并提出与QST等合作,利用ITER和JT-60SA。1 因此,“负责示范堆开发的QST”与“构建学术和教育网络的NIFS”,并不是同一排名中的第一和第二。把它们理解为推动开发的力量,以及厚植支撑开发的知识与人才的力量,会更清楚。

大阪大学ILE:从激光开辟另一条实现路径

在三大基地的语境中,大阪大学主要指激光科学研究所(ILE)。与磁约束等离子体的方式不同,ILE研究将激光集中到小型燃料靶上,形成高温、高密度状态。“激光XII号”(GEKKO XII)等大型激光装置,是其实验基础。8

此外,ILE的高功率激光系统工程研究组研究核聚变堆用激光驱动器,也涉及激光材料、反射镜及光学薄膜等技术。9 因此,不仅开发整座反应堆的企业,擅长光学部件、材料和精密控制的企业,也可能与其研究课题形成联系。这是从技术领域推导的可能性,不代表个别企业获得订单或产品获采用已有保证。

企业应关注“能试验什么”,而非仅看“归属哪里”

强化三大基地的目的之一,是让企业单独难以建设的试验设施也能够服务产业界。NIFS于2026年4月27日发布的通知,介绍了内阁府举行的三大基地设备说明会,并阐述吸收产业界研发需求的重要性。这是过去说明会的记录,不是当前的报名邀请。10

考虑参与的企业,应先把自身技术转化为“想试验什么、在什么条件下试验”的问题。例如,加热设备部件不仅涉及装入装置的尺寸,也涉及真空、热和维护条件。实际使用时,需分别确认设施开放时间、试验范围、费用、知识产权及成果公开条件。

日本的核聚变研究可以理解为:QST承担示范堆开发的重要主轴,NIFS和大阪大学ILE以不同优势拓展可能性。比记住三者名称更重要的是理解其角色差异,这才是进入研究、学习和商业活动的第一步。

在JT-60SA实验大厅吊装的中性束加热装置单元
JT-60SA中性束加热装置(2024年12月)照片:© Fusion for Energy(F4E) · 使用条款
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