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推動日本核聚變研究的三大基地:QST、NIFS與大阪大學的角色

政府戰略將QST定位為示範堆開發的核心。通過比較其與NIFS的學術及人才基礎、大阪大學ILE的雷射研究的不同角色,解讀日本核聚變開發與企業參與點。

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圍繞JT-60SA真空室組裝中的環向場線圈
JT-60SA磁場線圈組裝(2017年6月)來源:Fusion for Energy(F4E) · 使用條款

要理解日本核聚變能源開發,首先需要瞭解QST。日本對ITER的貢獻、JT-60SA的電漿研究,以及面向示範堆的開發,都在這家國立研究開發法人中連接起來。核聚變科學研究所(NIFS)的學術與人才基礎,以及大阪大學雷射科學研究所(ILE)的雷射技術,與之共同構成研究體系。閱讀政府戰略,就能看到三大基地的角色,以及企業和學生參與的入口。

戰略所說的“以QST為中心”,具體指什麼

2025年6月4日修訂的《核聚變能源創新戰略》,提出為開發示範堆,建立以QST為中心、大學與企業參與的體制。同時提出強化QST、NIFS、大阪大學雷射科學研究所等基地。QST的核心地位,針對的是面向示範堆的技術開發。政府整體政策協調由內閣府負責,並不意味著NIFS和大阪大學成為QST的下屬機構。1

“示範堆”是指將實驗所得知識連接到發電系統驗證的開發階段反應堆。要將研究成果推進為發電站,必須讓燃料、材料、熱量提取、維護等環節作為整體成立。瞭解三大基地時,也不能只看裝置規模,還應看各機構承擔哪些課題。

QST:連接國際項目與示範堆開發的實施主軸

QST全稱為國立研究開發法人量子科學技術研究開發機構。在核聚變領域,位於茨城縣的那珂核聚變科學技術研究所,以及位於青森縣的六所核聚變能源研究所,是重要基地。2

那珂的JT-60SA是日本與歐洲共同推進的超導托卡馬克裝置,目標包括支持ITER的電漿研究、面向示範堆的補充研究,以及研究人員和工程技術人員培養。其研究不只是產生高溫電漿,還包括如何控制和維持。JT-60SA本身並不是出售電力的發電站。3

另一方面,QST作為ITER日本國內機構,負責日本分擔設備的採購、供給及人員派遣。在超導線圈、加熱、診斷和遠程維護等領域,需要將研究要求連接到製造、質量保證與國際交付。QST對企業重要,是因為企業可通過它接觸這些大型項目的具體技術要求。4

六所通過產學合作的示範堆設計聯合特別團隊等機制,推進面向發電的設計。QST公佈的Q-DEMO是一項概念設計,利用ITER及示範堆設計的積累,目標是在2030年代實現發電驗證。公佈概念設計是成果,但不意味著建設完成或已經發電。5

被輔助設備包圍的JT-60SA整機全景
JT-60SA(2024年12月)照片:© Fusion for Energy(F4E) · 使用條款

將大型裝置的經驗用於下一階段開發

若僅把QST理解成一家“研究所”,就不容易看清這些聯繫。在JT-60SA學習運行與控制,在ITER積累大型設備製造和國際合作經驗,並在示範堆設計中細化作為發電系統所需的條件。能夠在不同階段之間往返銜接,正是應首先理解QST的原因。

2026年4月8日確定的《面向核聚變能源社會應用的推進方式》,同樣重視加快以QST為中心的示範堆研發。不過,成本合理化與實施主體的明確化仍被列為待研究課題。文件也記載了由QST與民營企業組成新實施主體的方案,但不能僅據此認定該主體已經成立。6

這一區分也影響商業判斷。交付試驗裝置的合同、參與聯合研究,以及未來的發電業務,其費用承擔與責任都不同。應將政策目標與實際招募及合同條件分開核實。

日歐團隊在JT-60SA控制室查看屏幕上的初期數據
JT-60SA控制室(2023年10月)照片:© QST/F4E/Fusion for Energy · 使用條款

NIFS:擴大科研與人才基礎的共同利用基地

位於岐阜縣土岐市的NIFS,是隸屬自然科學研究機構的大學共同利用機構。研究對象不限於螺旋型路線,還包括電漿物理、材料、計算科學和設備工程等。通過研究設施與合作研究機制,它匯聚大學和研究人員,培育也能用於具體反應堆開發的知識。7

政府戰略將NIFS定位為通過大學間合作進行系統性人才培養的核心,並提出與QST等合作,利用ITER和JT-60SA。1 因此,“負責示範堆開發的QST”與“構建學術和教育網絡的NIFS”,並不是同一排名中的第一和第二。把它們理解為推動開發的力量,以及厚植支撐開發的知識與人才的力量,會更清楚。

大阪大學ILE:從雷射開闢另一條實現路徑

在三大基地的語境中,大阪大學主要指雷射科學研究所(ILE)。與磁約束電漿的方式不同,ILE研究將雷射集中到小型燃料靶上,形成高溫、高密度狀態。“激光XII號”(GEKKO XII)等大型雷射裝置,是其實驗基礎。8

此外,ILE的高功率雷射系統工程研究組研究核聚變堆用雷射驅動器,也涉及雷射材料、反射鏡及光學薄膜等技術。9 因此,不僅開發整座反應堆的企業,擅長光學部件、材料和精密控制的企業,也可能與其研究課題形成聯繫。這是從技術領域推導的可能性,不代表個別企業獲得訂單或產品獲採用已有保證。

企業應關注“能試驗什麼”,而非僅看“歸屬哪裡”

強化三大基地的目的之一,是讓企業單獨難以建設的試驗設施也能夠服務產業界。NIFS於2026年4月27日發佈的通知,介紹了內閣府舉行的三大基地設備說明會,並闡述吸收產業界研發需求的重要性。這是過去說明會的記錄,不是當前的報名邀請。10

考慮參與的企業,應先把自身技術轉化為“想試驗什麼、在什麼條件下試驗”的問題。例如,加熱設備部件不僅涉及裝入裝置的尺寸,也涉及真空、熱和維護條件。實際使用時,需分別確認設施開放時間、試驗範圍、費用、知識產權及成果公開條件。

日本的核聚變研究可以理解為:QST承擔示範堆開發的重要主軸,NIFS和大阪大學ILE以不同優勢拓展可能性。比記住三者名稱更重要的是理解其角色差異,這才是進入研究、學習和商業活動的第一步。

在JT-60SA實驗大廳吊裝的中性束加熱裝置單元
JT-60SA中性束加熱裝置(2024年12月)照片:© Fusion for Energy(F4E) · 使用條款
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