2023年11月2日，世界上最新、规模最大的核聚变反应堆JT-60SA成功点火，成为实用核聚变能源漫长发展进程中的一个里程碑。据悉，日本希望2050年之前建造一座示范发电厂DEMO，JT-60SA的成功点火对其后续建造具有重大探索意义。
装置概览
JT-60SA位于茨城县的日本原子能研究开发机构（Japan Atomic Energy Agency，JAEA）内，是一个由日本量子科学技术研究所（National Institutes for Quantum Science and Technology，QST）和欧洲聚变能组织(Fusion for Energy，F4E)合作建设和运行的托卡马克装置。重点围绕装置稳定性控制、髙能粒子行为、物理学理论、等离子体材料相互作用、聚变工程、理论模型和仿真代码等方面进行研究。“SA” 是“Super Advanced”的缩写，JT-60SA即为 “超级先进的JT-60”。
根据计划，JT-60SA的运行将分为3个阶段，即初始研究期、综合研究期和拓展研究期。
-初始研究期：将历时4~5年，在此期间将进行使用氕等离子体的综合性能试验和使用氘等离子体的实验研究；
-综合研究期：将历时4~6年，期间将达成的目标是能够长时间维持临界条件和高压等离子体，确立能够稳定保持自持燃烧的超高压等离子体所须的加热、测量、电流驱动方法与控制仪器的结构；
-拓展研究期：将探明高压等离子体及辐射损失比率高的等离子体的运行界限，同时将确立示范堆的标准运行方案与控制方法。
JT-60SA核聚变研究，汇集了来自日本和欧盟超过220名优秀的科研人员，其中日本约150人，欧盟约70人。
预期目标
JT-60SA目标是通过补充性研发来解决ITER和DEMO的关键物理问题，探索聚变发电厂建设的最佳条件。
主机参数
JT-60SA装置核心部分，大半径3.0m，小半径1.18m，可以产生5.5MA的等离子体电流，中心环向磁场强度将达到2.3T。
突出特点
-JT-60SA的聚变反应原料是氢和氘，反应时不会产生大量中子和热量。
-JT-60SA采用ECRH、NBI两种不同类型的加热源，可以实现41MW的加热功率。
发展历程
-1985年4月，JT-60投入运行，当时与TFTR、JET并称为世界三大托卡马克。主要目标是：达到临界等离子体条 件；确认在此条件下的约束定标律、二级加热及杂质控制。
-1989-1991年，JT-60改造为JT-60U，围绕约束性能的改善和稳态运行开展了实验。
-1996年，JT-60U实现创纪录的5.22亿等离子体温度，Q值突破1.25。
-2007年2月，日本和欧盟签署“Broader Approach Agreement”，双方合作建设JT-60SA，
-2013年，JT-60SA启动建设。
-2020年3月，JT-60SA完成主体装置建造。
-2021年3月，JT-60SA在测试时，由于关键连接点绝缘不足，超导磁线圈的供电电缆发生短路，造成了电气连接受损，并导致氦气泄漏，冷却系统的性能降低，随即对装置的电气连接绝缘层进行重新设计。
-2023年10月，JT-60SA首次产生等离子体。
-2023年11月，JT-60SA成功点火，基本功能实现，达到满功率后可将等离子体加热到2亿等离子体温度并维持约100秒。
-2023年12月，JT-60SA正式投入运行，是ITER建成前全球最大的托卡马克研究装置。
重要成就
JT-60SA正式投入运行不长，目前在科研领域尚未实现突破性成就。但是其前身JT-60U，甚至是JT-60却在科学领域做出了不小的贡献，特别是在能量增益因子、等离子体温度以及核聚变三乘积等方面均获得了国际最高数值。
-高约束长脉冲混杂模式放电维持了28s。实验中发现，当密度达到0.55倍密度极限值时，温度和密度都出现了峰化分布。虽然放电中具有强烈峰化的压强分布。
-实现了托卡马克稳态运行所必需的非感应电流驱动的高性能化。通过低混杂波电流驱动 （LHCD）及世界上JT-60唯一拥有的高能量（500kV）负离子源中性粒子束（NNB），验证了包括非感应驱动电流（3.6MA（LHCD）和1MA（NNB）），电流驱动效率（3.5×1019A/W/cm2（LHCD）和1.6×1019A/W/cm2 （NNB））等参数，确认了对聚变堆区域的外推有效性。
尽管受到重新设计、采购和日本地震等问题影响，JT-60SA项目进度较最初计划已经出现了较长时间的延误，但科研人员对依旧看好JT-60SA未来前景。
JT-60SA现任项目负责人Sam Davis曾表示，JT-60SA“向世界证明了该装置实现了基本功能”。意大利物理学家Ambrogio Fasoli教授也表示，“JT-60SA的投入使用标志着一个极其重要的里程碑”。
参考链接：
- https://www.jt60sa.org/wp/
- https://www.jt60sa.org/wp/main-research-objectve/
- https://wuli.iphy.ac.cn/en/article/pdf/preview/10.7693/wl20160203.pdf
- https://wap.sciencenet.cn/mobile.php?type=daily&op=detail&id=376900&mobile=1