第九届聚变核技术会议(ISFNT9)见闻

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Ninth International Symposium on Fusion Nuclear Technology (ISFNT9, http://w
ww.isfnt-9.org/ )2009年10月11-16日在大连召开。作为A会场的服务人员之一，我听了
所有A会场的报告，大致浏览了所有的Poster，也跟几个感兴趣的人聊了下。下面是一些
见闻和看法。因为偶是做低温等离子体理论和模拟的，虽然对磁约束和惯性约束聚变都
有点了解，不过毕竟还是外行。有些错误之处请大家纠正。

1. 背景知识
    为了方便不是等离子体专业的人了解，首先大致介绍一下基础知识，等离子体被称为物
质第4态，通常是由大量带电粒子组成，表现为集体行为。等离子体的研究方向主要包括
：（1）天体/大气等离子体，与天文和高能物理交叉，是唯一比较基础比较物理的方向
，也是等离子体物理唯一拿了诺贝尔的方向，主要研究天体，地外空间等发生的各种现
象；（2）聚变等离子体，未来能源的解决方案之一，与低能核物理和核技术交叉；（3
）低温等离子体，电子温度远大于离子温度，主要用于微电子加工，所有的电子元件都
需要等离子体加工技术，液晶和等离子体显示器、LED等都和这个技术相关，与化学、微
电子技术交叉；（4）激光和加速器技术，主要是低能强流加速器，基础研究和军用都比
较多，与光学、微波技术交叉；（5）尘埃等离子体，新兴的方向，目前还是基础研究为
主。其他还有些小方向，比如超冷等离子体，与BEC研究交叉。感兴趣可以查看wiki上的
相关条目。
    聚变的途径可以分为两大类，磁约束和惯性约束。现在还在研究的构型，磁约束（MCF）包括托克马克和仿星器，托克马可也就是著名的ITER装置采用的构型，是研究最多的装
置，国内中科院等离子体，西南核物理研究院，日本JAEA，欧盟的JET，美国PPPL的NST
X都是这种构型。仿星器目前只有德国马普所有个较大的装置7-X。磁约束聚变都是民用
的，而且相对比较偏基础。其他一些构型像是磁镜场等已经基本没人研究了。
惯性约束包括激光约束、Z-Pinch驱动和重离子驱动的三种。激光约束最主要的是美国劳
伦斯立物摩尔实验室（LLNL）的国家点火装置NIF，中国工程物理研究院和上海光机所和
法国的原子能委员会CEA，日本大阪大学也都有类似的装置，NIF我们后面还会提到。Z-
Pinch驱动主要是美国的Sandia实验室和海军实验室，中国工程物理研究院，俄国库尔恰
托夫研究所，法国CEA等机构都有相关研究，目前有一批大装置运行、在建或者是计划。
重离子驱动的惯性约束聚变差不多死了20年，目前只有美国的普林斯顿等离子体物理实
验室（PPPL）等再做一些基础研究，没有大装置运行。由于氢弹就是惯性约束的，所以
上述研究都有很强的军事背景，基本就是美国核武器库存管理计划的最主要的组成部分
，是全面核禁试后各国核武器研究的主要内容之一，主要用于研究初级材料的状态方程
和次级材料的点火燃烧过程。美国和俄国军方背景的实验室还研究一种构型叫MTF，这种
构型是不需要初级的&quot;清洁核弹&quot;的技术途径，研究相对较少。
   ITER装置是托克马克构型，是中、美、日、欧盟、韩、印度合作进行计划，建在法国
，总共预算为110亿欧元，也是目前最有希望实现聚变能的构型。托克马克装置的基础研
究进行了50年了，目前的研究主要侧重于ITER装置的工程实现。关于ITER的研究大致可
以分为3类：（1）基本的等离子体加热机制、不稳定性等的模拟和实验研究，这个比较
偏基础；由于研究多年，基本的现象和机制都比较清楚，现在主要侧重的都是具体构型
的2D/3D模拟和实验。特别是中性束、电子回旋共振和高低频混杂波三种加热机制、磁重
连，气泡膜等是目前的研究热点；（2）聚变相关的核技术，也是这次会议的内容；（3
）等离子体诊断。本次会议主要涉及核技术相关的，不涉及1，3.。但是对于ITER装置和
聚变能本身来说， 2是非常重要的。

2. 会议见闻
2.1 概述
    本次会议摘要470，参会人数超过400，国外的超过300。主要来源有法国的ITER总部
，中国中科院等离子所、西南物理研究院，中国工程物理研究院和相关的一些大学，美
国UCLA，LLNL，INL、ORNL，PPPL等；日本JAEA，Kyoto，Tokyo，Kyushu大学；德国马普
所，KIT；法国CEA；俄国NIKIET，Efremov研究所；英国AEA；韩国NFRI等，基本代包括
了所有从事托克马可和ITER研究的单位。惯性约束聚变美国LLNL，日本Osaka大学派出了
很少几个代表（一个大会报告+4个poster），德国马普所的仿星器有一个Poster。其他
的几种构型未见报道。
    本次会议的主要内容是托克马克中第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、
包层（Blanket），燃料循环和氚工艺，真空系统的相关的设计、材料、加工的问题，还
包括核安全等一些问题。ITER装置和聚变能能不能实现，很大程度上要取决于能不能很
好的解决这些技术问题，特别是DEMO能否实现。
2.2  ITER相关的技术
    目前ITER装置的第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、包层（Blanket），燃料循环和氚工艺，真空系统的相关的设计、材料、加工的问题全部都没有定论，基本上每
个国家都提出了一种甚至好几种方案。大部分都还处于初步的实验验证阶段，而且基本
都是各有优缺点，估计每个单位都希望最终的ITER方案能采用自己的。各单位都基本已
经拿出了初步的样品，估计2012年前完成测试，2015年前交付。ITER的第一次等离子体
定在2018年，第一次D-T等离子体定在2021年，2030-2050之间是DEMO的设计运行，估计
2050-2080年能够实现商业运行。从现在的进度和模拟结果来看，完成这个计划应该是有
希望的。
    ITER装置的第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、包层（Blanket）的主要设计都是ITER总部完成的，主要是法国和德国。中国日本也针对自己的装置做了很多设计研
究工作。
    ITER第一壁直接和等离子体接触，要求能够承受很大的中子和热通量，而且在中子照射
下活化率要低（不能有剩余辐射）。各国都有自己的方案，石墨、不锈钢、钨还有其他
一些合金都是备选方案，不锈钢基本是首选。其中日本JAEA的F82H给我留下的印象最深
刻，他们研究这个材料超过20年，做热老化实验100，000个小时。
    偏滤器的要求和材料与第一壁类似，石墨是目前最有希望的备选方案。目前主要负责的
是日本的JEAE和俄国的Efremov研究所，已经有基于石墨的初步样品，看上去挺漂亮。美
国PPPL提出了全液态锂的方案，等离子体所有个W的方案。
    包层主要是Li材料，负责吸收中子产生氚，能量输出也主要在这一层，所以相关的冷却
系统也需要考虑。氚在自然界中自然界中是不存在的，需要用Li-6产生。为了实现聚变
能，T的产率必须大于1，有个2个大会报告的模拟和实验分析说明达到这一点是可能的。
包层支撑结构的材料与第一壁类似，包层本身的材料现在还没有定论，大概有固态和液
态包层两种技术方案。美国等国家采用的是LiPb液态合金，这种方案T循环很容易做，但
不太安全，而且可能会受线圈磁场力的影响；日本提出的是纳米Li2O颗粒，这种方案回
收T要麻烦一些。。
    燃料循环和氚工艺主要是如何安全。高效、可靠的回收包层中产生的放射性物质T，还包括相关的远程操纵等问题。日本的JAEA和各大学在这方面做了非常多的工作，毫无悬念
，我认为将来ITER中间的氚工艺一定是日本的，日本人在工程技术上的认真程度确实是
别的国家不能比的。美国DOE直接支持了这个项目的研究，本土似乎没有单位参加。ITE
R总部和德国马普所也有一些研究，但是主要侧重燃料循环系统设计，不涉及氚工艺本身
。
    与之相关的研究包括辐射剂量的分析，安全性，真空室的设计。这些吸引了很多不是从
事聚变等离子研究的单位。比如美国ORNL，法国CEA，英国AEA等某些传统上是从事裂变
研究的单位，都发表了关于聚变堆安全性、辐射剂量的蒙特卡洛模拟。
2.3  其他技术途径的评述
    本次会议其他技术途径来的人较少。主要是美国LLNL来个人介绍NIF装置进展和相关的惯性约束聚变能装置的设计。德国马普所介绍了7-X仿星器的进展。日本京都大学和中国工
程物理研究院还提出了聚变-裂变混合堆的方案。
    LLNL的PPT做的比较华丽，介绍了很多最新进展。NIF装置推后6年后终于今年5月192路完全建成，目前已经成功的完成了一系列间接驱动DT靶丸的实验，能量是YAG 3倍频1MJ多
，实验中首次观测到了热中子。目前安装的诊断装置有硬X射线能谱和硬X射线照相机两
种诊断设备，从硬X射线照相得到的等离子体照片来看，氘氚靶丸压缩很均匀，定标图说
明到激光能量3MJ的时候能产生250MJ的能量。NIF的控制大厅非常强大，而且能实现几个
小时一次的运行效率。 LLNL还在鼓吹基于惯性约束聚变的电站（IFE）。采用重复频率
运行的激光器，每秒15次，能够大概实现400MW的电站。LLNL认为2030年能实现IFE，并
且认为IFE和MCF是&quot;同等重要&quot;的。
    会后我问了报告人几个问题：（1）为什么NIF采用间接驱动的方式？答：直接驱动他们
不研究，主要是罗切斯特大学的工作，直接驱动有快电子的问题，压缩比上不去，他似
乎有点不屑直接驱动这种方案；（2）靶丸吸收了多少能量？答：几百kJ，这是非常高的
效率了；（3）针对IFE，激光能量转换效率低（不到1%）怎么办？答：将来能到10%，还
说他们在实验半导体激光器驱动（这个能量转换效率高点），只不过现在还不成熟；（
4）针对IFE，激光器和激光器的电源重复频率运行怎么解决？答：原则上没有问题；（
5）又没做材料相关的实验？答：他们做了很多，但是没有回答是否做核材料实验的问题
。
    NIF装置本身证明的美帝的科研实力确实是最强大的，NIF装置本身对于核武器初级和次
级研究也非常大的作用。NIF装置全部的耗费跟ITER装置相当，这种怪物大概也就美帝有
钱有能力搞定。但是在我看来，美帝的忽悠能力一点不必他们的科研能力差。IFE是不切
实际的，原因就是我上面问道的两个问题，激光驱动的ICF能量转换效率太低，而且激光
器、电源尤其是光学元件不可能长时间高重复频率运行的。如果说磁约束已经进入实际
的工艺设计阶段，惯性约束还仅仅停留在概念设计阶段。我完全不看好IFE能在50年内实
现，甚至也许永远都实现不了。NIF的主要用途也就是初级核材料状态方程和次级的点火
燃烧的研究，这完全是军事上核武器的研究所需要的。NIF去趟聚变能的浑水我认为完全
没有必要。
    仿星器大装置目前只有德国马普所的7-X装置，目前大部分元件正在安装，少部分正在修改设计，作为另一种磁约束的构型，目前这个方向比较冷。
2.4 从会议报告看聚变研究各国的水平和政策
    首先说中国，中科院等离子所和西南物理研究院都很好的工作，相对于其他国家，我们
的研究非常全面，涉及到了所有ITER重要的方向，包括模拟，设计，材料都有很好的工
作，不少方面能达到或者接近国际最先进的水品。而且国家也很重视，科技部ITER办的
报告说，今后一些年用于ITER的经费和用于国内聚变研究的经费配比将是1：1。在ITER
装置中我们可能会占到一个比较大的份额。工程物理研究院的相关工作也能说明国内研
究实力不错。例如等离子所的FDS的模拟工作我感觉就很好，比英国AEA和美国威斯康辛
大学的类似模拟工作应该都要好。
    我感觉美国的政策内部分歧很大，导致美国不是很全心全意的参与ITER装置，投入不够
。LLNL等国家实验室鼓吹激光驱动IFE，Sandia鼓吹Z-Pinch，PPPL又主张重离子驱动惯
性约束聚变，另外他们部分人还在搞球形的托克马克研究。ITER装置目前是由UCLA等大
学主导，Idaho实验室（INL）参与推动的。ORNL是美国ITER装置的牵头单位，但目前他
们更多的是从自己的老本行裂变堆出发，从事一些比较边缘的安全性的分析。美国能源
部没有出面整合美国的MFE研究也就说明美国内部分歧大，并没有把这个研究放在很重要
的地位。我认为美帝的研究工作整体可能要比欧盟和日本差一些。
    欧盟是比较全心全意的投入的，特别是法国和德国，投入非常大，ITER主要设计基
本都是法国和德国主导的。而且他们的工作也做得比较好，覆盖面很全面。其他的西班
牙。意大利也有不少工作，荷兰甚至成立了一家相关的公司。德国马普所、KIT（这次有
不少KIT的中国人），法国ITER总部和CEA很多不错的工作。不过欧盟内部绿党势力大，
反对声音也很大。激光驱动的研究相对不是那么重要，只有CEA在从事。这次会也看得出
来，英国的这方面科学研究衰落的很厉害，甚至可能都不如意大利西班牙了。欧盟的优
势在于内部研究机构整合的比较好，而且很多重要的系统设计是ITER总部和相关单位完
成的。ITER装置是欧盟起主导作用的。
    日本的投入相对最大，JAEA是主导的机构，还有很多相关的大学，可以看出日本人投入
了大力气。除了ITER日本内部也在推动自己的聚变计划。虽然整体设计上比不上欧盟，
但日本在材料和工艺方面的优势十分明显，可以不夸张的说，某些部件的关键技术大概
只有日本人能搞定。很多关键的材料和部件加工与工艺将来可能都是日本人提供的。这
次确实感受得到日本在核技术方面的强悍，甚至到了美帝在有些部分都要仰仗的程度（
例如氚工艺）。凭借他们的核技术已经相关的材料工艺，如果允许日本人造核武器，他
们能够在很短的时间内不输与美帝。
    俄国来的单位较少，而且年龄大的很多，和苏联曾经的科学地位很不相符。虽然等离子
学界顶级的理论研究家大部分都是俄国人，但是这一批人很多都在美国德国工作，而且
年龄偏大。俄国一方面好的本土工作不多，另一方面科研人员年龄老化严重。如果这一
状况进一步下去，大概俄国15年内科研就会彻底完蛋。
    韩国和印度的研究我感觉都是处于起步阶段，还处于学科建设的阶段。跟我们比还是有
些差距的。

3. 对于我们工作的启示
3.1 国内相关研究的启示
    由于聚变是解决世界能源问题最有希望的途径之一，全世界各国都投入的很多经费和人
力，相关专业如果有兴趣可以考虑参与部分研究。很多相关的机构已经从这方面切入了
，举例来说，美国的ORNL、法国的CEA是从裂变相关的核技术方面、日本的京都、东北大
学是从材料学方面切入的。
    聚变研究涉及的相关专业有等离子体物理，材料，核技术，力学等分支。下面将分别介
绍一下。
    等离子体物理是聚变研究本身的学科，大会2个最重要的报告都指出1950-2010年是等离
子体物理，2010年后是等离子体聚变工程的年代。目前聚变等离子体的研究已经逐渐面
向工程化，在一系列大项目的驱动下，机会和经费都比较多。但是就模拟来说，通常需
要采用能对实际复杂的构型2D/3D的流体，输运等模拟程序，由于国外不少组从事这些程
序开发多年，这个领域进入门槛很高，而且偏工程设计和优化。加热机制不稳定性这样
的纯理论研究剩下的问题较少而且较难，不太容易出成果。聚变研究在短期内也很难有
成就感。如果喜欢大工程的成就感，聚变会比较适合；如果喜欢基础研究和比较短平快
的研究，聚变可能是不太合适的。
   材料将是ITER装置研究非常重要的一部分，主要涉及上述的第一壁和包层材料的设计
加工等问题，如果有人从事不锈钢、Li、氧化锆等材料实验或者模拟研究，可以考虑涉
及。因为目前还没有定论，进入门槛相对较低，相关专业可以考虑参与。日本的几个大
学，北京科技大学等都有参与、
    核技术主要是同位素方面（氚工艺），还包括辐射和安全评估，如果有裂变方面的研
究基础可以考虑，用于聚变堆模型需要改动的不大。CEA，ORNL等传统上以聚变为主的单
位都有涉及。
  力学主要是液态LiPb包层、冷却水系统等的计算和实验，我注意到UCLA有用ANSYS和C
osmol计算的。
  上述研究都非常侧重工程，要求能对实际装置构型进行实验和模拟研究。对模拟来说
，对实际装置进行多模型耦合计算将是最近几年的发展方向。
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所有A会场的报告，大致浏览了所有的Poster，也跟几个感兴趣的人聊了下。下面是一些
见闻和看法。因为偶是做低温等离子体理论和模拟的，虽然对磁约束和惯性约束聚变都
有点了解，不过毕竟还是外行。有些错误之处请大家纠正。

1. 背景知识
    为了方便不是等离子体专业的人了解，首先大致介绍一下基础知识，等离子体被称为物
质第4态，通常是由大量带电粒子组成，表现为集体行为。等离子体的研究方向主要包括
：（1）天体/大气等离子体，与天文和高能物理交叉，是唯一比较基础比较物理的方向
，也是等离子体物理唯一拿了诺贝尔的方向，主要研究天体，地外空间等发生的各种现
象；（2）聚变等离子体，未来能源的解决方案之一，与低能核物理和核技术交叉；（3
）低温等离子体，电子温度远大于离子温度，主要用于微电子加工，所有的电子元件都
需要等离子体加工技术，液晶和等离子体显示器、LED等都和这个技术相关，与化学、微
电子技术交叉；（4）激光和加速器技术，主要是低能强流加速器，基础研究和军用都比
较多，与光学、微波技术交叉；（5）尘埃等离子体，新兴的方向，目前还是基础研究为
主。其他还有些小方向，比如超冷等离子体，与BEC研究交叉。感兴趣可以查看wiki上的
相关条目。
    聚变的途径可以分为两大类，磁约束和惯性约束。现在还在研究的构型，磁约束（MCF）包括托克马克和仿星器，托克马可也就是著名的ITER装置采用的构型，是研究最多的装
置，国内中科院等离子体，西南核物理研究院，日本JAEA，欧盟的JET，美国PPPL的NST
X都是这种构型。仿星器目前只有德国马普所有个较大的装置7-X。磁约束聚变都是民用
的，而且相对比较偏基础。其他一些构型像是磁镜场等已经基本没人研究了。
惯性约束包括激光约束、Z-Pinch驱动和重离子驱动的三种。激光约束最主要的是美国劳
伦斯立物摩尔实验室（LLNL）的国家点火装置NIF，中国工程物理研究院和上海光机所和
法国的原子能委员会CEA，日本大阪大学也都有类似的装置，NIF我们后面还会提到。Z-
Pinch驱动主要是美国的Sandia实验室和海军实验室，中国工程物理研究院，俄国库尔恰
托夫研究所，法国CEA等机构都有相关研究，目前有一批大装置运行、在建或者是计划。
重离子驱动的惯性约束聚变差不多死了20年，目前只有美国的普林斯顿等离子体物理实
验室（PPPL）等再做一些基础研究，没有大装置运行。由于氢弹就是惯性约束的，所以
上述研究都有很强的军事背景，基本就是美国核武器库存管理计划的最主要的组成部分
，是全面核禁试后各国核武器研究的主要内容之一，主要用于研究初级材料的状态方程
和次级材料的点火燃烧过程。美国和俄国军方背景的实验室还研究一种构型叫MTF，这种
构型是不需要初级的&quot;清洁核弹&quot;的技术途径，研究相对较少。
   ITER装置是托克马克构型，是中、美、日、欧盟、韩、印度合作进行计划，建在法国
，总共预算为110亿欧元，也是目前最有希望实现聚变能的构型。托克马克装置的基础研
究进行了50年了，目前的研究主要侧重于ITER装置的工程实现。关于ITER的研究大致可
以分为3类：（1）基本的等离子体加热机制、不稳定性等的模拟和实验研究，这个比较
偏基础；由于研究多年，基本的现象和机制都比较清楚，现在主要侧重的都是具体构型
的2D/3D模拟和实验。特别是中性束、电子回旋共振和高低频混杂波三种加热机制、磁重
连，气泡膜等是目前的研究热点；（2）聚变相关的核技术，也是这次会议的内容；（3
）等离子体诊断。本次会议主要涉及核技术相关的，不涉及1，3.。但是对于ITER装置和
聚变能本身来说， 2是非常重要的。

2. 会议见闻
2.1 概述
    本次会议摘要470，参会人数超过400，国外的超过300。主要来源有法国的ITER总部
，中国中科院等离子所、西南物理研究院，中国工程物理研究院和相关的一些大学，美
国UCLA，LLNL，INL、ORNL，PPPL等；日本JAEA，Kyoto，Tokyo，Kyushu大学；德国马普
所，KIT；法国CEA；俄国NIKIET，Efremov研究所；英国AEA；韩国NFRI等，基本代包括
了所有从事托克马可和ITER研究的单位。惯性约束聚变美国LLNL，日本Osaka大学派出了
很少几个代表（一个大会报告+4个poster），德国马普所的仿星器有一个Poster。其他
的几种构型未见报道。
    本次会议的主要内容是托克马克中第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、
包层（Blanket），燃料循环和氚工艺，真空系统的相关的设计、材料、加工的问题，还
包括核安全等一些问题。ITER装置和聚变能能不能实现，很大程度上要取决于能不能很
好的解决这些技术问题，特别是DEMO能否实现。
2.2  ITER相关的技术
    目前ITER装置的第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、包层（Blanket），燃料循环和氚工艺，真空系统的相关的设计、材料、加工的问题全部都没有定论，基本上每
个国家都提出了一种甚至好几种方案。大部分都还处于初步的实验验证阶段，而且基本
都是各有优缺点，估计每个单位都希望最终的ITER方案能采用自己的。各单位都基本已
经拿出了初步的样品，估计2012年前完成测试，2015年前交付。ITER的第一次等离子体
定在2018年，第一次D-T等离子体定在2021年，2030-2050之间是DEMO的设计运行，估计
2050-2080年能够实现商业运行。从现在的进度和模拟结果来看，完成这个计划应该是有
希望的。
    ITER装置的第一壁（First Wall）、偏滤器（Diverter）、包层（Blanket）的主要设计都是ITER总部完成的，主要是法国和德国。中国日本也针对自己的装置做了很多设计研
究工作。
    ITER第一壁直接和等离子体接触，要求能够承受很大的中子和热通量，而且在中子照射
下活化率要低（不能有剩余辐射）。各国都有自己的方案，石墨、不锈钢、钨还有其他
一些合金都是备选方案，不锈钢基本是首选。其中日本JAEA的F82H给我留下的印象最深
刻，他们研究这个材料超过20年，做热老化实验100，000个小时。
    偏滤器的要求和材料与第一壁类似，石墨是目前最有希望的备选方案。目前主要负责的
是日本的JEAE和俄国的Efremov研究所，已经有基于石墨的初步样品，看上去挺漂亮。美
国PPPL提出了全液态锂的方案，等离子体所有个W的方案。
    包层主要是Li材料，负责吸收中子产生氚，能量输出也主要在这一层，所以相关的冷却
系统也需要考虑。氚在自然界中自然界中是不存在的，需要用Li-6产生。为了实现聚变
能，T的产率必须大于1，有个2个大会报告的模拟和实验分析说明达到这一点是可能的。
包层支撑结构的材料与第一壁类似，包层本身的材料现在还没有定论，大概有固态和液
态包层两种技术方案。美国等国家采用的是LiPb液态合金，这种方案T循环很容易做，但
不太安全，而且可能会受线圈磁场力的影响；日本提出的是纳米Li2O颗粒，这种方案回
收T要麻烦一些。。
    燃料循环和氚工艺主要是如何安全。高效、可靠的回收包层中产生的放射性物质T，还包括相关的远程操纵等问题。日本的JAEA和各大学在这方面做了非常多的工作，毫无悬念
，我认为将来ITER中间的氚工艺一定是日本的，日本人在工程技术上的认真程度确实是
别的国家不能比的。美国DOE直接支持了这个项目的研究，本土似乎没有单位参加。ITE
R总部和德国马普所也有一些研究，但是主要侧重燃料循环系统设计，不涉及氚工艺本身
。
    与之相关的研究包括辐射剂量的分析，安全性，真空室的设计。这些吸引了很多不是从
事聚变等离子研究的单位。比如美国ORNL，法国CEA，英国AEA等某些传统上是从事裂变
研究的单位，都发表了关于聚变堆安全性、辐射剂量的蒙特卡洛模拟。
2.3  其他技术途径的评述
    本次会议其他技术途径来的人较少。主要是美国LLNL来个人介绍NIF装置进展和相关的惯性约束聚变能装置的设计。德国马普所介绍了7-X仿星器的进展。日本京都大学和中国工
程物理研究院还提出了聚变-裂变混合堆的方案。
    LLNL的PPT做的比较华丽，介绍了很多最新进展。NIF装置推后6年后终于今年5月192路完全建成，目前已经成功的完成了一系列间接驱动DT靶丸的实验，能量是YAG 3倍频1MJ多
，实验中首次观测到了热中子。目前安装的诊断装置有硬X射线能谱和硬X射线照相机两
种诊断设备，从硬X射线照相得到的等离子体照片来看，氘氚靶丸压缩很均匀，定标图说
明到激光能量3MJ的时候能产生250MJ的能量。NIF的控制大厅非常强大，而且能实现几个
小时一次的运行效率。 LLNL还在鼓吹基于惯性约束聚变的电站（IFE）。采用重复频率
运行的激光器，每秒15次，能够大概实现400MW的电站。LLNL认为2030年能实现IFE，并
且认为IFE和MCF是&quot;同等重要&quot;的。
    会后我问了报告人几个问题：（1）为什么NIF采用间接驱动的方式？答：直接驱动他们
不研究，主要是罗切斯特大学的工作，直接驱动有快电子的问题，压缩比上不去，他似
乎有点不屑直接驱动这种方案；（2）靶丸吸收了多少能量？答：几百kJ，这是非常高的
效率了；（3）针对IFE，激光能量转换效率低（不到1%）怎么办？答：将来能到10%，还
说他们在实验半导体激光器驱动（这个能量转换效率高点），只不过现在还不成熟；（
4）针对IFE，激光器和激光器的电源重复频率运行怎么解决？答：原则上没有问题；（
5）又没做材料相关的实验？答：他们做了很多，但是没有回答是否做核材料实验的问题
。
    NIF装置本身证明的美帝的科研实力确实是最强大的，NIF装置本身对于核武器初级和次
级研究也非常大的作用。NIF装置全部的耗费跟ITER装置相当，这种怪物大概也就美帝有
钱有能力搞定。但是在我看来，美帝的忽悠能力一点不必他们的科研能力差。IFE是不切
实际的，原因就是我上面问道的两个问题，激光驱动的ICF能量转换效率太低，而且激光
器、电源尤其是光学元件不可能长时间高重复频率运行的。如果说磁约束已经进入实际
的工艺设计阶段，惯性约束还仅仅停留在概念设计阶段。我完全不看好IFE能在50年内实
现，甚至也许永远都实现不了。NIF的主要用途也就是初级核材料状态方程和次级的点火
燃烧的研究，这完全是军事上核武器的研究所需要的。NIF去趟聚变能的浑水我认为完全
没有必要。
    仿星器大装置目前只有德国马普所的7-X装置，目前大部分元件正在安装，少部分正在修改设计，作为另一种磁约束的构型，目前这个方向比较冷。
2.4 从会议报告看聚变研究各国的水平和政策
    首先说中国，中科院等离子所和西南物理研究院都很好的工作，相对于其他国家，我们
的研究非常全面，涉及到了所有ITER重要的方向，包括模拟，设计，材料都有很好的工
作，不少方面能达到或者接近国际最先进的水品。而且国家也很重视，科技部ITER办的
报告说，今后一些年用于ITER的经费和用于国内聚变研究的经费配比将是1：1。在ITER
装置中我们可能会占到一个比较大的份额。工程物理研究院的相关工作也能说明国内研
究实力不错。例如等离子所的FDS的模拟工作我感觉就很好，比英国AEA和美国威斯康辛
大学的类似模拟工作应该都要好。
    我感觉美国的政策内部分歧很大，导致美国不是很全心全意的参与ITER装置，投入不够
。LLNL等国家实验室鼓吹激光驱动IFE，Sandia鼓吹Z-Pinch，PPPL又主张重离子驱动惯
性约束聚变，另外他们部分人还在搞球形的托克马克研究。ITER装置目前是由UCLA等大
学主导，Idaho实验室（INL）参与推动的。ORNL是美国ITER装置的牵头单位，但目前他
们更多的是从自己的老本行裂变堆出发，从事一些比较边缘的安全性的分析。美国能源
部没有出面整合美国的MFE研究也就说明美国内部分歧大，并没有把这个研究放在很重要
的地位。我认为美帝的研究工作整体可能要比欧盟和日本差一些。
    欧盟是比较全心全意的投入的，特别是法国和德国，投入非常大，ITER主要设计基
本都是法国和德国主导的。而且他们的工作也做得比较好，覆盖面很全面。其他的西班
牙。意大利也有不少工作，荷兰甚至成立了一家相关的公司。德国马普所、KIT（这次有
不少KIT的中国人），法国ITER总部和CEA很多不错的工作。不过欧盟内部绿党势力大，
反对声音也很大。激光驱动的研究相对不是那么重要，只有CEA在从事。这次会也看得出
来，英国的这方面科学研究衰落的很厉害，甚至可能都不如意大利西班牙了。欧盟的优
势在于内部研究机构整合的比较好，而且很多重要的系统设计是ITER总部和相关单位完
成的。ITER装置是欧盟起主导作用的。
    日本的投入相对最大，JAEA是主导的机构，还有很多相关的大学，可以看出日本人投入
了大力气。除了ITER日本内部也在推动自己的聚变计划。虽然整体设计上比不上欧盟，
但日本在材料和工艺方面的优势十分明显，可以不夸张的说，某些部件的关键技术大概
只有日本人能搞定。很多关键的材料和部件加工与工艺将来可能都是日本人提供的。这
次确实感受得到日本在核技术方面的强悍，甚至到了美帝在有些部分都要仰仗的程度（
例如氚工艺）。凭借他们的核技术已经相关的材料工艺，如果允许日本人造核武器，他
们能够在很短的时间内不输与美帝。
    俄国来的单位较少，而且年龄大的很多，和苏联曾经的科学地位很不相符。虽然等离子
学界顶级的理论研究家大部分都是俄国人，但是这一批人很多都在美国德国工作，而且
年龄偏大。俄国一方面好的本土工作不多，另一方面科研人员年龄老化严重。如果这一
状况进一步下去，大概俄国15年内科研就会彻底完蛋。
    韩国和印度的研究我感觉都是处于起步阶段，还处于学科建设的阶段。跟我们比还是有
些差距的。

3. 对于我们工作的启示
3.1 国内相关研究的启示
    由于聚变是解决世界能源问题最有希望的途径之一，全世界各国都投入的很多经费和人
力，相关专业如果有兴趣可以考虑参与部分研究。很多相关的机构已经从这方面切入了
，举例来说，美国的ORNL、法国的CEA是从裂变相关的核技术方面、日本的京都、东北大
学是从材料学方面切入的。
    聚变研究涉及的相关专业有等离子体物理，材料，核技术，力学等分支。下面将分别介
绍一下。
    等离子体物理是聚变研究本身的学科，大会2个最重要的报告都指出1950-2010年是等离
子体物理，2010年后是等离子体聚变工程的年代。目前聚变等离子体的研究已经逐渐面
向工程化，在一系列大项目的驱动下，机会和经费都比较多。但是就模拟来说，通常需
要采用能对实际复杂的构型2D/3D的流体，输运等模拟程序，由于国外不少组从事这些程
序开发多年，这个领域进入门槛很高，而且偏工程设计和优化。加热机制不稳定性这样
的纯理论研究剩下的问题较少而且较难，不太容易出成果。聚变研究在短期内也很难有
成就感。如果喜欢大工程的成就感，聚变会比较适合；如果喜欢基础研究和比较短平快
的研究，聚变可能是不太合适的。
   材料将是ITER装置研究非常重要的一部分，主要涉及上述的第一壁和包层材料的设计
加工等问题，如果有人从事不锈钢、Li、氧化锆等材料实验或者模拟研究，可以考虑涉
及。因为目前还没有定论，进入门槛相对较低，相关专业可以考虑参与。日本的几个大
学，北京科技大学等都有参与、
    核技术主要是同位素方面（氚工艺），还包括辐射和安全评估，如果有裂变方面的研
究基础可以考虑，用于聚变堆模型需要改动的不大。CEA，ORNL等传统上以聚变为主的单
位都有涉及。
  力学主要是液态LiPb包层、冷却水系统等的计算和实验，我注意到UCLA有用ANSYS和C
osmol计算的。
  上述研究都非常侧重工程，要求能对实际装置构型进行实验和模拟研究。对模拟来说
，对实际装置进行多模型耦合计算将是最近几年的发展方向。
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