ITER

ITER（国际热核聚变实验堆）是证明核聚变发电实现可能性的世界最大的国际科学项目。正在法国南部卡达拉舍建设中，35 个国家以上参与。

历史和国际合作

1985 年日内瓦峰会上美国总统里根和苏联书记长戈尔巴乔夫就核聚变研究的国际合作达成一致为起源。1988 年开始概念设计，最初由 EU、日本、苏联、美国 4 方推进。

2001 年为了削减成本设计缩小，核聚变输出从 1500 MW 改为 500 MW，但维持了 Q = 10 的目标。2006 年 ITER 协定签字，现在由 EU、日本、美国、俄罗斯、中国、韩国、印度 7 方参与。

主要目标

ITER 的核心目标是实现 Q = 10（核聚变增益）。从 50 MW 的加热功率获得 500 MW 的核聚变输出，证明核聚变作为净能源源的功能。另外，首次实现由阿尔法粒子自己加热支配的「燃烧等离子体」，目标是 400-600 秒的感应运行，最大 3600 秒的非感应运行。

主要参数

等离子体大半径 6.2 m、等离子体小半径 2.0 m、等离子体电流 15 MA、轴上磁场 5.3 T、等离子体体积 840 m³。总重量约 23,000 吨。

主要组件

超导磁体系统总蓄积能量 51 GJ，由 18 个环形磁场线圈（Nb3Sn、最大 11.8 T）、6 个极向磁场线圈（NbTi）、6 模块中心螺线管构成。真空容器是双重壁结构的不锈钢制，分为 9 个扇区。包层是具有铍第一壁的 440 个模块，偏滤器是钨制，54 个 cassette。

加热系统由中性粒子束注入（33 MW、1 MeV）、离子回旋共振加热（20 MW）、电子回旋共振加热（20-27 MW）3 种构成，合计 73 MW。

建设状况和课题

2010 年开工，2020 年开始机械组装。最初以 2020 年为目标的首次等离子体因真空容器品质问题和 COVID-19 的影响延期到 2035 年。D-T 运行开始预定 2039 年。总成本从最初约 50 亿欧元增加到 200 亿欧元以上。EU 负担 45%，其他 6 方各负担 9%。

各方分担

EU 负责整个建筑和真空容器。日本制造中性粒子束装置和 9 个环形磁场线圈。美国负责中心螺线管，中国负责低温恒温器。

安全特性

等离子体中的氚只有约 1 g，没有连锁反应不可能失控。停止加热等离子体自然消失，不产生长寿命高放射性废物。真空容器、低温恒温器、房屋的多重屏障封闭放射性物质。

意义和展望

ITER 在实用规模证明燃烧等离子体物理、大型超导磁体技术、远程维护技术、氚技术。其成果对原型炉 DEMO 设计不可缺少，期待开辟 21 世纪后半商用的核聚变发电之路。