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总论1

第1章 世界各国的核聚变研究8

1.1 美国8

1.1.1 美国核聚变研究的背景及总体概述8

1.1.2 美国核聚变研究的经费与政策支持11

1.1.2.1 20世纪70年代的经费与政策11

1.1.2.2 80年代的经费与政策11

1.1.2.3 90年代的政策调整12

1.1.2.4 21世纪初的政策调整13

1.1.3 美国主要实验研究装置17

1.1.3.1 TFTR托卡马克装置17

1.1.3.2 DIII-D托卡马克装置18

1.1.3.3 Alcator C-Mod托卡马克装置22

1.1.3.4 NSTX球形环磁聚变装置23

1.1.4 美国主要装置的研究成果26

1.1.4.1 TFTR装置的研究成果26

1.1.4.2 DIII-D成果介绍27

1.1.4.3 Alcator 2003—2008年的主要研究成果32

1.1.4.4 NSTX对托卡马克物理学和ITER的贡献34

1.1.4.5 2009年研究进展35

1.1.5 美国聚变动力堆发展进程及研究现状35

1.1.5.1 ARIES计划35

1.1.5.2 APEX计划36

1.1.6 聚变材料计划37

1.1.7 虚拟技术实验室37

1.1.8 美国激光聚变研究的情况40

1.1.8.1 背景及美国国家点火装置（NIF）概况40

1.1.8.2 NIF的任务与装置研究的意义41

1.1.8.3 NIF取得的最新进展42

参考文献43

1.2 俄罗斯44

1.2.1 俄罗斯聚变研究背景44

1.2.2 俄罗斯聚变研究历史及主要聚变装置45

1.2.3 俄罗斯聚变研究的困难和经费投入49

1.2.4 俄罗斯主要聚变研究机构50

1.2.4.1 俄罗斯原子能机构/集团（ROSATOM）50

1.2.4.2 库尔恰托夫研究所（KI）50

1.2.4.3 俄罗斯科学院约飞物理技术研究所（PTI RAS）51

1.2.4.4 俄罗斯应用物理研究所（IAP RAS）52

1.2.4.5 叶菲莫夫电物理仪器研究所（NIIEFA）52

1.2.4.6 俄罗斯特罗伊茨克创新和热核研究所（TRINITI）52

1.2.4.7 俄罗斯A.A.Bochvar无机材料高科技研究所（VNIINM）52

1.2.5 俄罗斯磁约束聚变研究53

1.2.5.1 俄罗斯主要托卡马克装置和成果53

1.2.5.2 国际领先技术——回旋管57

1.2.5.3 俄罗斯聚变堆研究概况57

1.2.5.4 其他途径的研究概况58

1.2.6 俄罗斯惯性约束聚变及其他聚变研究59

1.2.6.1 激光聚变59

1.2.6.2 聚爆箔60

1.2.6.3 爆燃式聚变反应堆60

参考文献61

1.3 中国63

1.3.1 中国核聚变能源研究发展历程63

1.3.2 中国主要核聚变研究装置64

1.3.2.1 中国环流器一号（HL-1）及中国环流器新一号（HL-1M）64

1.3.2.2 中国环流器二号A（HL-2A）65

1.3.2.3 中国环流器二号M（HL-2M）68

1.3.2.4 合肥超环（HT-7）69

1.3.2.5 东方超环（EAST）70

1.3.3 中国高校的聚变研究72

1.3.3.1 中国科学技术大学73

1.3.3.2 华中科技大学73

1.3.3.3 其他相关高校74

1.3.3.4 高校的聚变研究人才培养74

1.3.4 中国聚变堆设计研究的现状75

1.3.4.1 聚变商用堆STR概念设计研究75

1.3.4.2 D-3He聚变堆的可行性研究75

1.3.4.3 聚变增殖堆设计研究76

1.3.4.4 示范堆研究76

1.3.5 中国聚变能研究开发专项77

1.3.5.1 专项目标77

1.3.5.2 专项主要任务77

1.3.5.3 稳步推进双边核聚变合作78

1.3.6 中国的惯性约束聚变（ICF）现状78

1.3.6.1 “神光-Ⅰ”79

1.3.6.2 “神光-Ⅱ”和“神光-Ⅱ”升级79

1.3.6.3 “神光-Ⅲ”原型装置80

参考文献81

1.4 欧盟及主要成员国82

1.4.1 欧盟核聚变研究发展回顾83

1.4.2 欧盟核聚变研究发展86

1.4.2.1 欧盟重视核聚变研究的战略地位86

1.4.2.2 欧盟科学地制定核聚变研究的战略规划87

1.4.2.3 欧盟加强核聚变研究经费的支持力度91

1.4.3 欧盟核聚变研究成果93

1.4.3.1 欧洲联合环（JET）的贡献和作用93

1.4.3.2 欧洲原子能联营协会各研究机构的聚变研究98

1.4.3.3 欧盟主要成员国的核聚变研究概述102

1.4.3.4 欧盟惯性约束核聚变的发展112

1.4.4 下一代聚变堆（DEMO）研究114

1.4.4.1 欧盟致力于聚变堆的基础研究114

1.4.4.2 欧盟DEMO堆的研究重点117

1.4.5 欧盟工业界参与核聚变研究的活动120

1.4.6 核聚变研究人才的培养和公众宣传121

1.4.7 结束语123

参考文献124

1.5 日本125

1.5.1 日本聚变研究背景125

1.5.2 日本聚变研究体制127

1.5.3 日本聚变研究经费128

1.5.4 日本聚变研究计划129

1.5.4.1 第一阶段（1965—1974年）计划129

1.5.4.2 第二阶段（1975—1991年）计划130

1.5.4.3 第三阶段（1992—2030年）计划134

1.5.5 日本主要研究装置及其成果142

1.5.5.1 JT-60142

1.5.5.2 LHD149

1.5.6 BA计划及其进展154

1.5.6.1 JT-60SA156

1.5.6.2 IFMIF的工艺设计和验证159

1.5.6.3 工艺设计和验证的主要课题161

1.5.7 日本激光核聚变研究161

1.5.8 日本核聚变人才培养163

1.5.8.1 人才培养的思路163

1.5.8.2 人才培养必要的实施策略164

1.5.9 日本产业界在聚变研究中的作用165

1.5.9.1 企业对JT-60及JT-60U的贡献166

1.5.9.2 企业对LHD的贡献167

1.5.9.3 企业对ITER-EDA的贡献168

1.5.9.4 日本主要参与核聚变研制和建设的企业168

1.5.10 核聚变研究中间技术的应用170

1.5.11 日本下一步聚变堆开发计划171

1.5.11.1 ITER研究开发172

1.5.11.2 高β稳态运行方法的原理验证172

1.5.11.3 原型堆材料、堆工艺技术开发173

1.5.11.4 托卡马克理论、模拟研究174

1.5.11.5 原型堆的概念设计174

1.5.11.6 非托卡马克途径的重点计划174

参考文献175

1.6 韩国175

1.6.1 韩国的聚变研究背景及基本政策175

1.6.2 韩国的聚变研究预算178

1.6.3 KSTAR项目178

1.6.3.1 KSTAR项目建设及目的178

1.6.3.2 KSTAR装置梗概179

1.6.3.3 KSTAR装置的研制成果及下一步计划180

1.6.3.4 KSTAR研制过程中开发的10大科技成果183

1.6.4 实验包层计划184

1.6.5 2012—2016年核聚变计划184

1.6.6 核聚变研究给韩国企业带来的机遇185

1.6.7 结束语186

参考文献186

1.7 印度187

1.7.1 印度能源概况187

1.7.2 印度聚变能源政策188

1.7.3 印度核聚变研究机构189

1.7.4 印度聚变研究经费191

1.7.5 印度聚变研究历程191

1.7.6 印度主要聚变研究装置及研究成果193

1.7.6.1 ADITYA193

1.7.6.2 SST-1装置197

1.7.6.3 SINP托卡马克装置203

1.7.7 印度聚变堆设计研究204

1.7.8 印度相关应用技术发展208

1.7.9 印度惯性约束聚变研究208

参考文献209

第2章 国际热核聚变实验堆（ITER）计划211

2.1 ITER计划的背景和意义211

2.2 ITER计划的科学目标213

2.3 ITER的工程技术基础及目标216

2.4 ITER计划的经费和各参与方的支持力度218

2.5 各国参与ITER计划情况221

2.5.1 美国221

2.5.1.1 美国加入ITER计划的过程221

2.5.1.2 美国ITER项目办公室（US-DA）简介223

2.5.1.3 美国承担的ITER任务223

2.5.2 俄罗斯225

2.5.2.1 俄罗斯参与ITER计划过程225

2.5.2.2 俄罗斯2002—2005“国际热核聚变实验堆（ITER）”专项计划226

2.5.2.3 俄罗斯ITER国内机构简介227

2.5.2.4 俄罗斯承担的ITER采购包任务227

2.5.2.5 俄罗斯签署的采购包协议231

2.5.2.6 俄罗斯ITER项目研究最新成果232

2.5.3 中国232

2.5.3.1 中国参与ITER计划的意义232

2.5.3.2 中国承担的ITER采购包233

2.5.3.3 中国采购包进展237

2.5.3.4 中国ITER实验包层模块的研究开发243

2.5.4 欧盟244

2.5.4.1 欧盟对ITER计划的技术支持244

2.5.4.2 欧盟在ITER计划中所承担的任务246

2.5.4.3 欧盟采购包进展249

2.5.5 日本251

2.5.5.1 日本承担的采购包及其进展252

2.5.5.2 日本ITER实验包层模块的研究开发254

2.5.6 韩国255

2.5.6.1 韩国加入ITER计划的进程255

2.5.6.2 韩国ITER国内机构（KO-DA）255

2.5.6.3 韩国承担的ITER采购包任务及执行情况256

2.5.7 印度258

2.5.7.1 印度参与ITER计划过程与现状258

2.5.7.2 印度承担的ITER采购包任务及执行情况259

2.6 ITER计划实施阶段总体进展263

2.7 ITER后的目标273

参考文献273

第3章 国际核聚变能源发展趋势和前景276

3.1 美国277

3.1.1 美国核聚变发展路线图277

3.1.2 聚变核科学研究设施（FNSF）278

3.1.3 通往DEMO的道路上存在的问题和解决方案280

3.2 俄罗斯283

3.2.1 俄罗斯聚变发展路线图283

3.2.2 T-15MD托卡马克计划285

3.2.3 IGNITOR计划286

3.2.4 哈萨克斯坦材料测试托卡马克（KTM）288

3.2.5 月球开采燃料计划289

3.3 中国289

3.3.1 中国的聚变发展战略289

3.3.1.1 近期目标289

3.3.1.2 中期目标290

3.3.1.3 远期目标291

3.3.2 CFETR（中国聚变工程实验堆）292

3.3.3 中国聚变路线图293

3.4 欧盟295

3.4.1 欧盟聚变发展路线图295

3.4.2 现有装置的前沿课题研究297

3.4.2.1 JET297

3.4.2.2 BA协议297

3.4.3 NET（实验堆）和DEMO（示范堆）计划298

3.5 日本299

3.5.1 日本核聚变开发路线299

3.5.2 日本聚变堆计划299

3.6 韩国302

3.6.1 韩国聚变发展战略302

3.6.2 韩国KO-DEMO计划302

3.6.3 韩国KO-DEMO发展中存在的问题和建议305

3.7 印度306

3.7.1 印度聚变能源发展路线图306

3.7.2 D-T装置——稳态超导托卡马克-2（SST-2）307

3.7.3 DEMO的开发和聚变电站计划308

3.8 各国聚变发展路线图分析310

参考文献317

缩略语319