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-60 142
1.5.5.2 LHD 149
1.5.6 BA计划及其进展 154
1.5.6.1 JT-60SA 156
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 ADITYA 193
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 JET 297
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