在人类追求无尽能源的道路上，一项革命性的科学探索正悄然发生——核聚变。不同于传统的核裂变，这一过程模仿了太阳的能量生成机制，通过原子的结合而非分裂来释放能量。在这一领域的最前沿，托卡马克装置扮演着至关重要的角色，它们是精密构建的实验反应器，专门设计用于达到和研究核聚变所需的极端高温等离子体环境。
随着全球科学家不断推动聚变研究的疆界，从法国宏伟的国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目到美国、中国、欧洲等地区的小型而专注的实验，研究人员正在不懈地寻求创新途径，致力于将聚变技术转化为现实。现在让我们深入了解托卡马克研究的核心，一窥未来能源革命的曙光。
一、ITER：最大的国际合作聚变研究项目
作为国际合作的杰出范例，全球聚变大型项目ITER位于法国，集结了中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等多个国家的力量，共同推进这一宏大的科研事业。普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）为ITER贡献了深厚的专业知识，承担起了设计诊断工具、软件及科学数据工具的重任。ITER不仅致力于物理领域的研究，更是向世界证明聚变能源可行性的关键探索之旅。
二、JET：全球最大的托克马克之一，已退役
JET（Joint European Torus，欧洲联合环形装置）是目前世界上最大的托克马克聚变实验装置之一，位于英国的牛津郡卡拉姆。它由欧洲多国合作建造和运营，旨在探索控制的热核聚变过程，并提供未来聚变反应堆设计与运行的科学依据和技术经验。
三、EAST：中国的超导聚变
EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，中国先进超导托克马克实验装置）是位于中国安徽省合肥市的一个核聚变实验设施，由中国科学技术大学等离子体物理研究所（IPP）负责运行。
EAST也被称为“人造太阳”，其目标是通过磁约束方式实现高温等离子体的稳定控制，以进一步推动聚变能源的研究和发展。值得注意的是，EAST配备了与ITER相关的加热和电流驱动系统，使其成为未来聚变反应堆部件的重要测试平台。
四、HL-3：环流三号被称为新一代“人造太阳”
环流三号是由中国自主设计研制的可控核聚变大科学装置。此装置用于核聚变研究，特别是在研究高性能聚变等离子体和从等离子体中提取热量的技术上有显著的进展。环流三号的主要目标是实现和维持高约束模式的等离子体运行，同时探索高性能聚变条件。这些研究成果对于未来实现商业化的核聚变发电具有重要意义。
五、JT-60SA：日本的聚变前沿堆
JT-60SA（Japan Torus-60 Super Advanced）是位于日本茨城县那珂市的一个先进的超导托克马克实验装置，由日本原子能研究开发机构（Japan Atomic Energy Agency, JAEA）管理和运营。该项目是日本对国际热核聚变实验堆（ITER）的一项重要贡献，并旨在为ITER以及未来的聚变能源发电厂的研发提供支持和数据。
该项目得益于美国普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）提供的尖端诊断技术，包括X射线成像晶体光谱仪，JT-60SA将有望揭示炽热等离子体中的宝贵信息，为聚变能源领域带来革命性的突破。
六、KSTAR：韩国的高级托克马克研究设施
KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research）是位于韩国大田市的高级超导托克马克研究设施。该设施由韩国国家聚变研究所（National Fusion Research Institute, NFRI）运营，是韩国对全球聚变项目（包括ITER）的重要贡献之一。这个设备致力于探索磁聚变能源的细微差别，并为未来反应堆的成功探索提供重要帮助。
七、SPARC： 美国一项用于实现商业磁约束聚变的计划
SPARC项目位于美国马萨诸塞州，由麻省理工学院的等离子体科学与聚变中心（MIT Plasma Science and Fusion Center）和Commonwealth Fusion Systems（CFS）共同发展的一个先进的核聚变研究项目。该项目致力于开发一个小型、高磁场的托克马克装置，目标是实现净聚变能输出，也就是制造出的聚变能量超过维持聚变反应所需的输入能量。
八、DIII-D：美国通用原子能DIII-D实验装置
加利福尼亚州圣地亚哥的DIII-D，推动了对先进托卡马克（AT）路径的探索。AT旨在确立托卡马克概念作为稳态聚变发电的可行途径。PPPL在DIII-D项目中发挥着重要作用，在实验、聚变理论、工程和设施运营方面贡献专业知识。
九、T-15MD (俄罗斯)
T-15MD 是一个位于俄罗斯的先进托卡马克型核聚变研究装置，位于克尔恰托夫研究所 (Kurchatov Institute)，这是T-15装置的升级版。T-15MD 使用超导磁体来控制高温等离子体，它旨在成为俄罗斯未来10至15年内唯一的ITER型装置。
十、ASDEX Upgrade (AUG)-德国聚变能源的试验台
轴对称偏滤器实验（ASDEX）升级堆位于德国的一种先进的托卡马克实验设备，由马普等离子体物理研究所（Max Planck Institute for Plasma Physics）在加尔辛（Garching）操作。它是1980年至1990年运行的ASDEX实验的升级版。是向ITER和DEMO等大型聚变发电厂迈进的重要一步。其钨包覆的墙壁模仿了未来反应堆的设想。ASDEX升级堆提供了三种等离子体加热方法——中性粒子注入、射频和微波——使研究人员能够完善控制持续聚变反应所需的高温、高密度等离子体的技术。
十一、MAST Upgrade（Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade）
MAST Upgrade是英国的先进核聚变实验设施，位于英国气象局核聚变能源中心（Culham Centre for Fusion Energy）。与传统的托卡马克相比，MAST Upgrade采用了球形设计，这有助于更有效地控制等离子体，并可能减少建造和运行成本。使用Super-X偏滤器（Super-X Divertor）：MAST Upgrade是首个试验这种先进排气系统的托卡马克。这种系统旨在减少从等离子体离开的粒子对设备的热和功率负载，从而延长排气系统组件的使用寿命。如果成功，Super-X技术可能会被用于原型电厂和商业聚变反应堂。
十二、WEST项目
法国WEST实验室深入研究全钨内部结构和超导磁体的创新设计，这一成果与ITER项目高度相似，被视为ITER技术验证的关键平台。另外，PPPL所研发的前沿杂质粉末喷射器，能够有效将材料喷射至托卡马克内，实现等离子体杂质的精准管理，同时避免反应堆停机，大大提升了整体运营效率。
十三、COMPASS-U-捷克共和国的高功率测试堆
COMPASS-U，这一位于捷克科学院的中型高场托卡马克，预计将在2025年完成其建设，并有望为聚变界带来革命性的突破。作为该项目的核心合作伙伴，美国的普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）正在致力于为其开发先进的舱内磁诊断技术。COMPASS-U的实验研究和发现，将为ITER及未来发电站的成功奠定坚实的理论基础，提供宝贵的数据支持。
十四、LTX-β(Lithium Tokamak Experiment-Beta)
LTX-β (Lithium Tokamak Experiment-Beta) 是美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室 (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL) 的一个先进核聚变实验设施。它是 LTX (Lithium Tokamak Experiment) 的升级版本，用于研究并改进更有效的等离子体约束和管理方法。LTX-β 是世界上第一个采用全液态金属（锂）面向组件（PFCs）的等离子体约束实验，有助于改进等离子体的稳定性和效率。
十五、ST40
ST40是由Tokamak Energy在英国开发和运行的高场球形托卡马克装置。它采用了一种创新的等离子体启动技术，目标是在小型装置中达到燃烧等离子体的条件。ST40的设计旨在验证和展示高场快速托卡马克可以成为商用核聚变能源的可行途径。它实现了超高聚变相关温度，并使用了PPPL的TRANSP预测软件。
参考链接：
https://www.iter.org/
https://euro-fusion.org/jet
http://english.ipp.cas.cn/au/in/
https://www.ipp.mpg.de/ippcms/eng/for/projekte/asdex/
https://w3.pppl.gov/tftr/
https://tokamakenergy.com/st40/
https://www.jt60sa.org/
https://www.psfc.mit.edu/sparc
www.nrcki.ru/equipments/tokamak_t-15md/index.shtml