國內外核聚變目前做的較好的有哪些研究所或實驗室？

01-26

可以介紹下核聚變目前做的好的有哪些單位（大學，研究所，實驗室啥的）？如果能具體介紹課題組的話更好了，謝謝！！
能不能順便補充下國外知名高校，比如普林斯頓的情況。

謝謝邀請。

這個題目有點大，我只能介紹我了解的課題組，已國內為主。

先寫自己待過的三個地方。

1. 中國科學院物理研究所（直接利益相關，就放第一個了……）

其實物理所在國內是第一批從事磁約束核聚變研究的單位。在王龍教授的講義中提到：「中國科學院物理研究所於 1968 年建成一台角向箍縮裝置，並於下一年觀察到熱核聚變中子，1974年建成一台托卡馬克裝置CT-6。」但隨著西南物理研究院和中科院等離子體所的建立，研究中心搬出北京，在隨後很長的一段時間內物理所只有很少的人在繼續研究。2011年左右，李定教授、張文祿教授、曹金濤研究員入職物理所。到目前為止，等離子體組有十來個人。目前主要進行理論和模擬方面的研究，特別是GTC code，研究內容有NTM, TAE, GAM等。

2.
中國科學技術大學

中科大的等離子體物理專業應該是國內高校中最強的，理論、模擬、實驗都有。實驗方面有俞昌旋院士、劉萬東教授等，理論和模擬方面有秦宏、王少傑、陳銀華、蔡輝山等教授。在實驗裝置方面，除了在地空樓一二層的中小型裝置以外，有在西區新建的科大反場箍縮(KTX)裝置，近年更是參與了CFETR的建設。除了磁約束聚變，中科大也有研究激光聚變的課題組，比如鄭堅教授。

3.
四川大學

川大進入聚變等離子體領域時間不長，目前以數值模擬為主，配合585所分析實驗數據，並與720所有合作。有唐昌建、王嘉琦等教授，王中天研究員是客座教授。

接下來說主要實驗的幾個地方，都去過。

4.
中國科學院等離子體物理研究所

等體所在合肥科學島，一座長橋直通島上，我總幻想如果爆發生化危機就把橋炸斷玩隔離……等體所的最牛當然就是EAST啦，全稱是先進實驗超導托卡馬克，目前國內最好的實驗裝置。上過新聞聯播，能說的百度百科和所主頁都說得差不多了，不能說的在這兒也不能說……等體所雖然以實驗為主，但也有自己的理論室，有徐國盛等研究員。

5.
核工業西南物理研究院（585所）

辦公樓在成都二環路南段，試驗場地在白家那邊。裝置是中型托卡馬克裝置HL-2A，環流器二號的升級改造（HL-2M）依然進行中（雖說是改造，其實是新建啦。）理論室有彭曉東、曲洪鵬、何宏達等研究員。585所最大的福利是職工食堂！三塊錢吃到飽我會亂說？（ˉ﹃ˉ）

6.
中國工程物理研究院（綿陽九院）

這是本科的實習單位，好幾個師兄畢業了都去了九院。除了前面有人提到的Z箍縮，九院還有其他裝置，但……涉密不能說。九院很多東西都是涉密的，稍微不注意保衛科的叔叔就要找我喝茶了……ORZ其他能說的嘛，激光聚變的裝置是神光3，網上有照片；中國工程物理研究院北京應用物理與計算數學研究所（九院九所）在海淀區花園路，有做數值模擬的。（再看了看，這段應該沒有泄密……）

其他國內高校，簡略介紹了。

7.
浙江大學

浙大的「浙江大學聚變理論與模擬中心（ifts）」，有陳騮教授坐鎮，還有肖勇教授、仇志勇師兄等。浙大這幾年發展很好，實力強勁。

8.
北京大學

以理論和模擬為主。有林志宏、肖池階、雷奕安等教授。王曉鋼教授剛調離去了哈工大，個人感覺北大等體目前有點混亂……

9.
清華大學

清華主要研究球形托卡馬克，裝置是SUNIST，也即「中國聯合球形托卡馬克」。有高喆教授等。

10.
華中科大

華科的聚變與等離子體研究所，有J-TEXT托克馬克裝置。有虞清泉、庄革等，胡希偉老師應該退休了。

11.
大連理工大學

數值模擬為主，劉悅、王德真教授。

再說幾個國外的，這個了解不多。

12.
University of California Irvine

理論和模擬為主。陳騮教授、林志宏教授。

13.
Princeton University

Princeton Plasma Physics Lab（簡稱PPPL），各種大牛的聚集地。理論、模擬、實驗都是世界一流，華裔研究員有秦宏、傅國勇等。

其他國外研究機構還有MIT, University of Wisconsin–Madison, General Atomics等。

此答案權當拋磚引玉，歡迎指正。 @王雨雷@physixfan

中國工程物理研究院，俗稱九院，在綿陽。

說一個夏天剛去呆了三個月的地方：

美國伯克利附近的利物浦勞倫茲國家實驗室。lawrence livermore national lab。

這就是註明的nif所在的國家實驗室。應該是美國最大的集中研究核聚變的地方了。實驗室非常大，涵蓋各個方面的研究，fusion是其中很主要的一部分。

實驗室里白人比較多，因為牽涉到軍工核武器，所以對背景的檢查非常嚴格，入口是美國大兵每天檢查身份牌。我是在那裡做一個激光實驗。是一個中型的實驗設備，激光區域（chamber）大概有兩平方米的樣子，可以自己調節校準各種光路。最大能量在150J左右。完成光路搭設後每天可以打大概五到六發激光。有大概十幾個長期技術人員在這個設備。每個申請通過的實驗可以持續一個月。

在Rochester有一個比較大型的實驗設備歐米伽（omega），所有光路調設都是由專業人員完成的，實驗團隊只能負責策劃，每天可以打12發左右，能量更高。但是光路一旦搭建好，很難改變。

德州奧斯汀（UT austin）最近有一個新的小型實驗設備。chamber內部的操作基本全部由自己完成，甚至可以做一些laser contral的工作。

激光實驗的實驗設備越大，實驗團隊的可操作性就越小，要由專業的人員完成。

貌似很少有人說國外的？我簡單嘮叨幾句，提供幾個關鍵詞供大家搜索，具體細節不正確的話還望見諒。

大裝置：

歐洲方面，JET應該是最叼的，在英國。估計體積最大高參數運行時間最長的。被動散熱，跑過DT，安了iter-like wall.

德國比較有名的馬克是ASDEX-U和TEXTOR. 前者是最早的全W壁的堆，在ipp garching. 後者在Juelich，年前剛剛停機，全所重點基本往PWI方向靠。另一個ipp在建一台仿星器W-7, 也是超導的。話說國內某所的一台裝置是當年ipp贈送的，耗電量巨大…

荷蘭早年有台RTP，九十年代末解體，磁場，線圈在另兩台裝置上發揮預熱中。壯哉我大DIFFER…

捷克的ipp貌似也有不少裝置，名字忘了。

法國比較出名的是MAST，在CEA Cad···, 就是iter南面那個所。

毛子貌似也有一堆裝置，不識毛文所以不大清楚…不過不妨礙我輩崇拜一下，當年麻花圈概念就是人家搞的。

美國方面，Princeton有個NSTX-U（好像不對？小細節表介意…），最近在搞Li。GA的DIIID也很不錯，Stangeby大神在那工作呢。Alctar-C Mod(貌似又不對？跟你說別在意細節啦）貌似也挺有名，反正我聽說過…一些國家實驗室可能也有大裝備，在下孤陋寡聞不知道…對了最近馬洛的新聞挺火的，大家可以娛樂一下。

亞洲方面，我國的一堆大家說的很清楚了。日本里，JAEA和NIFS是很叼的，前者能跑T, 大裝置JT60U今年在推倒重建，值得期待。後者貌似有個球托，名字突然忘了…棒子繼承了白頭鷹的設計圖紙搞了KStard，據說很叼。印度貌似有神油裝置，不知。

如果不把眼光局限在大的聚變裝置的話，那有更多可以說了。理論和模擬做的太多同時也不是我專業就不說了。實驗方面，有模擬特定環境以簡化運行經費的裝置，美國有UCSD和ORNL，Aldho的幾個裝置；歐洲一堆，IPP,Juelich,FOM也有。日本和韓國不少。診斷方面，多得說不完…

再說就收不住了，歡迎大家一起吐槽完善。

核聚變實驗方面，中科大科學島上有托卡馬克裝置，相關的一系列研究也非常多，做實驗得排隊，我師兄大四下學期做了一次，下次再上島做就是博士四年級了，等四年才能做上。

核聚變模擬方面，科大實力也非常強，申國家基金，軍*方面的錢就不說了。各種條件都非常好。

基本上科大聚變相關專業出來穩進綿陽九院。綿陽那面非常認科大的學生。

某高校老師去美國羅切斯特大學開會，把某種美國對中國禁止出口的超市就能買到的東西夾在書里想帶回來，直接被FBI在機場截住，夾在第幾頁FBI都知道。分分鐘被監視啊…從側面也說明這所高校核聚變做得多好。

雖然離開離開這個領域已經兩年了，還是抑制不住心中的激動，那些充實的歲月和勤奮而智慧的同窗～～

首先是鼎鼎大名的核物理西南研究院，成果頗為豐碩，可惜自己從事工程輔助部分，一直不很理解理論部分，就不多講了。

中科院等離子體所，和中科大華中科大均合作密切，理論工程研究和設計均在業界赫赫有名

高等院校：華中科技大學核聚變研究所，有國內高校唯一的中型核聚變裝置生源質量優秀，朝氣蓬勃，和上述兩所合作密切

以上三家均依託有托卡馬克裝置，科研條件十分優異，建議你可以去武漢或者合肥參觀參觀，學校還是比較開放的。另外也有很多院校在進行等離子體物理和實驗研究工作，不一一贅述。

略答如此～～

清華大學工程物理系；

中國科學技術大學，中科院等離子體物理研究所(所繫結合，通常一位老師兼兩邊)

核工業西南物理研究院；

中國工程物理研究院(激光聚變，原來是搞氫彈的)

具體的課題組你可以到以上的官網去找找看。

沒有人回答科研界外的進展，我轉一下之前給iweekly的約稿。

百年核聚變的新玩家

1920年基於英國物理學家弗朗西斯?阿斯頓的對低質量元素的測量，和愛因斯坦質能關係E＝mc

2

的發現，英國物理學家亞瑟?愛丁頓提出了天體中小質量元素聚合放出巨大的能量理論。我們熟悉的太陽就是通過把氫原子聚變成氦原子的核聚變來釋放能量的。氦是非常不活躍的元素，也就是氦氣球裡面填充的物質。核聚變的反應產物不僅沒有像核裂變一樣難以處理的核廢料，反應中產生的中子甚至可以用來處理核聚變電站的核廢料。直到1952年，第一個不可控核聚變實驗－－氫彈試爆成功，大大激發了人們對於實現和利用可控核聚變的的熱情。尤其在冷戰早期，各個大國投入巨資，興建大型設備，參與到可控核聚變研究的競爭當中。每個國家都想第一個擁有這個可以改變世界能源格局的王牌。政府資金在 1970 年代推動了核聚變研究領域的飛速發展，但是撥付到這一領域的預算在接下來的 10 年裡縮減了一半。

幾十年來，可控核聚變一直被預言「30年後可以實現」。可是數億百億美元的投入，幾十年的時間，可控核聚變似乎還是在「不遠的未來」。其實人類早已實現核聚變，只是輸入的能量大於輸出、或發生時間極短。要想產生可以實際利用的核聚變能量，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出。直到2014年，美國國家點火設施（NIF）的科學家才激光聚變裝置實現產出能量大於消耗能量的核聚變實驗。其實，實現可控核聚變的思路很簡單，就是讓較小的粒子在30億攝氏度的高溫環境中相撞，融合成較大的粒子。這個反應會放出巨大的能量。而這個反應的難點在於，目前沒有任何材料可以承受這樣的高溫，並保持一段時間使聚變反應可以發生。科學家為此想了很多辦法，國國家點火設施是用激光約束的辦法，而目前最有希望的是一種叫托可馬克的磁約束裝置。它可以用磁場把高溫等離子體約束在一個空間內，不需要與容器直接接觸。這種裝置往往要有體育場的大小。目前最大的托可馬克裝置就是由歐盟、美國、中國等國家耗資百億美元的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）。此項目在法國建設，幾經推遲和增加投資，目前實驗裝置最快將於2027開始運營實驗。而托可馬克裝置作為科研裝置，幾乎不太可能直接成為可控核聚變能源的實現裝置。

對於科研界，這確實是一個激動人心的進展，但是距離可控核聚變的實現還很遠。其實核聚變研究的進展發展並不慢，尤其在20世紀70年代到90年代，很多國家都擁有托可馬克或者其他可控核聚變研究裝置。直到現在，可控核聚變的實驗輸出能量也以每24月一倍的速度在增長－－和我們熟悉的集成電路的研究一樣，基本保持了摩爾定律預言的發展速度。相比之下，集成電路的發展給我帶來的生活便利，比如幾年前的功能手機和現在的智能手機，好像這個發展速度並不慢。可是20世紀末開始，一些國家已經開始減少對這個耗資費時的研究的投入，比起在集成電路上累積數以萬億計的投入，人類在控核聚變上百億級別的投入可能還只是個熱身。而且可控核聚變的長跑似乎還要更長一些。

由此看來，似乎核聚變電站的實現還很遙遠。然而國際合作的大型項目不是可控核聚變研究唯一的玩家，還有一批人，以創業公司加投資人的模式參與可控核聚變的研究，給可控核聚變的商用實現帶來了新的可能。

今年八月份，科學雜誌報道了來自美國加州Tri Alpha Energy公司的科學家們在控制超高溫氫等離子體的突破性進展，他們用小型裝置實現了將氫氣球加熱至一千萬攝氏度並保持五毫秒，比之前提高了數倍。Tri Alpha Energy的科學家採用了與大型托克馬克實驗不同的辦法，把硼元素加入到氫燃料中，阻止了反應中放出中子磨損機器零部件，進而取得了突破性進展。他們的裝置只有一個成年人大小，比起巨型的托可馬克有著巨大的商用前景。這家公司由加州大學歐文分校的物理博士米希爾?本德鮑爾（Michl Binderbauer）與他的博士導師諾曼?羅斯托克（Norman Rostoker）一起創辦，並用從微軟聯合創始人保羅?艾倫旗下風投機構和洛克菲勒家族募集到2億美元資金。他們預計可以在下一代裝置中實現十倍於現在的溫度。

除此之外，由已故麻省理工學院物理學教授羅伯特?W?巴薩德（Robert W. Bussard）建立的非營利組織EMC2 Fusion Development Corporation也在努力推進可控核聚變可行性的研究，他們聲稱實現了和Tri Alpha Energy相匹敵的結果。這個項目曾經由美國國防部和海軍資助，秘密研究一種被稱為Ploywell的可控核聚變實現方法。不同於以上幾種，這種方法試圖用高壓電場來實現高溫環境。但後來軍方撤資，因而他們開始尋求私人投資。

另一家由亞馬遜創始人傑弗里?貝佐斯投資的General Fusion公司，位於加拿大不列顛哥倫比亞省。創始人米歇爾?拉伯奇（Michel Laberge）博士畢業後做了十年激光印表機研發的工作。不惑之年的他，開始思考自己生活的意義。他想起了自己博士期間的研究——激光控制核聚變。而後他毅然賣掉公司股份，辭掉工作，在自己家的車庫裡做出了原型裝置，募集到風險投資，開始加入追逐可控核聚變的行列。General Fusion的裝置利用活塞通過氫氣來生成衝擊波，使用加農炮大小的活塞來進行壓縮。在高速下使勁壓縮，氫原子就會開始融合。他們已經做出了實驗原型機，目前也在四處融資。

除了這些，也有公司在努力實現小型的托克馬克裝置，比如英國的Tokamak Energy公司。更有樂觀者，比如美國最大的國防工業承包商洛克希德?馬丁，去年宣布自己的聚變研究項目時，表示該公司預計會在五年內建造出原型產品。傳統科研機構也在強勢推進，德國馬克斯-普朗克研究所的科學家研發的Wendelstein 7 x仿星體裝置也於今年11月開始運行，預計可以實現能夠運行30分鐘的超熱等離子體，加熱等效溫度為1.5億攝氏度，目前看來是最有前景的項目。不同於科研機構、大型企業，這些加入可控核聚變賽跑的小型公司多採用不同的方法，甚至是重拾幾十年前被拋棄的方案，加上當今先進的工程技術，創業公司的融資和管理方式來試圖實現突破。而他們由於資本來源的限制，也更多地在往小型商用化的方向發展。可以想像，能放在卡車上的可控核聚變裝置確實很誘人，這必將帶領巨大的經濟效益。

當然，有人瘋狂追逐，也有人並不看好。普林斯頓大學等離子物理實驗室主任斯圖爾特?布拉格（Stewart Prager）說，這必將是一個漫長的過程。如果他們能成功當然很棒，但是他們如果他們宣稱會很快很好地解決這個問題，我是懷疑的。

在這批創業公司出現之前，可控核聚變的研究基本要依賴多國合作。最大的國際熱核聚變實驗反應堆的參與國甚至幾乎囊括了所有科技大國——歐盟，印度，日本，中國，俄羅斯，韓國和美國。即使這樣，進展也很緩慢。加拿大已經退出，美國甚至也在1999年退出過該項目，而後於2003年重新加入。與目前廣泛商用的核裂變核電站不同，核聚變採用大海中的氫的同位素為原料，不僅廉價易得，而且可以說是取之不盡，更沒有核裂變電站帶來的核泄漏污染問題。因為核聚變的廢料極少而且沒有放射性。因而可控核聚變的利用會將核污染徹底變成歷史。除了可能同樣需要修建在水源地這一局限，這幾乎是人類能源問題的終極解決方案。但是如果黑馬誕生於創業公司或者大型軍火公司，而不是國際大型合作科研機構，研究成果如何分享利用又將是一個很大的話題。可以想見，先擁有這項技術的國家，將擁有比原子彈帶來的核威懾更巨大的核能威懾，隨之而來的經濟政治影響可能無法想像。美國近年來頁岩氣技術的飛速發展，已經深刻改變了世界能源格局，也影響了世界政治經濟力量的天平。除了原油價格維持低位，飽受關注的中東問題也已經體現出不同往日的發展方式。如果可控核聚變這樣跨越式的發展得以實現，廉價易得的能源必將改寫整個世界的格局。

現在來看，投資可控核聚變的風險投資人都不得不承擔很大的投資風險。他們當然比政府更希望看到短期內的商業回報，也不排除他們在買「核聚變彩票」。這些投資人用科技公司造出了火箭（SpaceX），造出了量子計算機（D-wave), 從目前的研究進展看，他們也將先於科研界實現真正的無人駕駛汽車等這些以前在科幻小說裡面的概念。英國小型托克馬克裝置研究公司Tokamak Energy 的CEO大衛?金厄姆（David Kingham)說，有很多投資者都對這個領域感興趣，他們願意承擔更大的風險。私人資金往往可以做到政府資金做不到的事。

這一次，他們會不會是黑馬呢？

其實漏了慣性約束聚變了，我是物理所的學生，我進物理所的時候，等離子體（磁約束）那個大組早已經衰落，自主研發的新概念球形sunset托克馬克放置在清華工程熱物理學院。我是最後一個學生，後來最後一個導師退休，整個大實驗室空蕩蕩，儀器上布滿灰塵，水管漏水，甚至住進去了野貓，還不止一隻。儀器圖紙如廢紙般放在辦公室，前幾天物業還要求清理辦公室。

張文祿的引進（他原是中科大的教授）也那個時候的事，不過他是做模擬的。現在物理所還在做等離子體相關實驗方向的有我現在所在的組，光學五組。還有其它等，呵呵。（物理所歷史上，等離子體組就是從光學組分出去的，結果最後一個學生又轉進了光學組，令人莞爾）。現在物理所實驗這邊主要是激光等離子體，也有一些用等離子微加工，長材料的。不排除物理所引進一些牛人，重新搞磁約束聚變實驗的可能，不過那需要一隊牛人，有魄力的領袖，物理所降低實驗室房租等等，令人唏噓。

激光等離子體方向國內比較出名的有上海交大，上海光機所的神光實驗室，工程九院等等（它得先有錢，再有大型激光器），當然，還有物理研究所光學5組，美國的National Ignition Facility Project，簡稱NIF，日本的大阪大學等等。

現在等離子的實驗成本越來越高，而且經常要排號什麼的，發次很緊。做實驗的人往往需要預先有很好的理論模擬功底，而且很早之前就準備（否則實驗沒東西浪費好多錢，一發激光有可能就是農民工一年的工資）。

放電或者是材料應用等成本比較低的等離子方向，申請個幾十萬的項目就可以搞搞，國內很多大學都有相關實驗組（因為便宜，好出文章嗎）。但要是做基本理論什麼的，發好點的文章什麼的，科學還是植根於經濟基礎的。

合肥的中科大

答個歐洲的。