泰二郎内田把建造一座核聚变反应器比拟为爬富士山。名古屋大学等离子物理研究所所长内田认为，如果把登山分为10个阶段，他们现在已达到第三阶段。近期目标是实现中期指标，使等离子产生预期的能量。最终目标是建造一座商业反应器，这尚属遥远的未来，前途仍笼罩着云霭，高深莫测。然而，旨在为研究核聚变提供一基本阵地而建立内田研究所以来的25年内，日本在此领域已取得了长足的进步。日本目前花在核聚变上的钱有所有欧洲国家花的钱加在一起那么多，只比美国的经费少一点儿。日本研究核聚变的范围十分宽广，而且前途无量，相比之下，美国在这一领域的路却越走越窄，且一直在走下坡路。

在油价下跌、其他研究项目削减之际，日本人对核聚变的热情却不断增长的一个原因，就是它们的国家实际上没有任何能源。一种几乎是无限的能源——氘，核聚变的主要燃料，可取自普通的水——对他们特别具有吸引力，日本有两套核聚变计划。主要推动力来自欧美在大型试验设备托卡马克（Tokamak）上的主导地位。欧洲共同体国家建造了联合欧洲环形线圈（Torus）反应器，美国建造了托卡马克核聚变试验反应器，而在这以前，这一环形的“磁瓶”，于六十年代末已在苏联显露出希望。日本的大型托卡马克反应器定名为JT-60。该研究系统几乎得到日本80%的核聚变研究预算（本年度该项预算还不足1亿8000万镑），余下的经费给了大学，为其它的核聚变研究项目投资。

日本直到五十年代末才开始从事核聚变研究，这比西方国家要迟。日本科学家对从何开始争论不休。有些科学家打算建造一架像英国Zeta那样的大反应器，另一些科学家则认为这一研究方法有问题。最后，辩论中以1949年曾因发现pi介子而获得诺贝尔奖金的物理学家汤川秀澍的观点最具影响。他建议，日本的最佳选择是研究等离子物理学。这导致1961年在名古屋大学成立了等离子物理研究所。经过十年小反应器试验，在1970年，对核聚变反应器所需的条件有了一个较为明确的意见，开始了较大的反应器上从事研究，研究人员采用了不同的系统，但当苏联科学家用托卡马克反应器取得了良好成果时，研究所立即放弃研究其它型号的反应器，而把精力集中在这一构型上。

托卡马克约束热等离子体——使它远离真空瓶壁，使其免于溶化或污染等离子——是靠部分由等离子体中感应电流产生的磁场。日本原子能研究所第_座小型托卡马克JFT-2于1972年制成，三年后，日本政府授权该研究所设计一座按比例放大的JFT-2型反应器JT-60。该反应器花了10年建成，耗资2300亿日元。与美国新泽西州普林斯顿等离子物理实验室的托卡马克核聚变试验用反应器（TFTR）及英国牛津郡克尔汉姆的联合欧洲环形反应器（JET）相仿，JT-60的首要任务是获得“盈亏”条件。在盈亏条件下，等离子体内核聚变反应至少可产生预计那么多的能量，并使等离子体加热，只有在JT-60能达到这一目标时，日本政府才会允许日本原子能研究所再建造一座反应器——核聚变工程反应器（FER）。核聚变工程反应器试图证实建造一座商用核聚变反应器的可能性。建造该反应器的试验性计划将于1992年实施，总开支预计达4000亿日元。

JT-60与核聚变试验用反应器（TFTK）及联合欧洲环形反应器（JET）至少在两个方面不同：这三种反应器中，只有JT-60有一个等离子偏流器，即一组磁性线圈，用以从等离子体中去除杂质。因为杂质导致等离子体降温，据认为，有效地去除杂质，是使一反应器达到盈亏条件的关键。

第二个差异是反应器使等离子体保持最高温度的时间。JT-60的加热系统设计得可持续运转10秒钟。延长加热时间的意义在于，它比约束（等离子体）时间（典型的不到1秒）要长得多，且使等离子体得到了达到平衡状态的更佳机会。这一点之所以重要的原因之一，在于研究稳定的等离子体更为方便。

JT-60和其它反应器的第三个差异在于它的建造方式。在日本，工业在大型试验计划中所起的作用要大得多。公司在设计阶段就加入试验计划，这比其它国家的标准要早得多。研究所提供概念设计和基本技术规范，然后，工业部门进行详尽的设计、制造与安装，双方在整个制造过程中均紧密合作。

尽管国际上在核聚变方面竞争剧烈，特别是大型托卡马克都想第一个达到盈亏水平，但协作的方面仍然不少。美国是日本最密切的协作者。根据卡特总统和福田首相之间签订的协议，日美双方从1979年起执行一项协作计划。原先，日苏间亦打算在1979年开始协作，但因苏联入侵阿富汗而告吹。从日本人的观点来看，该计划最有用的部分是一项为期4年的协议，在此期间日本分担圣地亚哥Doublet III托卡马克的业务费用，作为回报，它在这台托卡马克上也可使用相同的时间。为此，日本科学家可以研究D - 型等离子体，它能比圆形等离子体更有效地利用磁场。显然，他们被掌握的知识所鼓舞，日本原子能所设计的下一座反应器——核聚变工程反应器，就装有一个真空瓶。日美两国于1984年又把Doublet III托卡马克协议延长了4年。苏联、欧洲、日本与美国一样，也参加了国际托卡马克反应器（INTOR）专题研究组。联合国原子能署（IAEA）组织的国际托卡马克反应器专题小组的初始目的是设计与制造一座与托卡马克结构相同的核聚变反应器。显然，现在国际原子能署不会再造一座这样的反应器，自1979年该专题小组成立以来就任主席的毛利说道，国际托卡马克反应器仍是很有用的，因为它为核聚变工程师们提供了一个讨论问题和使设想明确化的论坛。

研究核聚变的科学家之间的国际联系日益增强，去年1月，日本与美国和欧洲签署了一项合作协议，该协议是由经济合作与发展组织（OECD）的国际能源署发起的，号召在三个大型托卡马克工作的科学家将他们的研究结果汇集起来。

专门化必然导致建造托卡马克。这类设备的唯一优点是它比其它约束系统更早显示出希望。并不是所有科学家都认为托卡马克十分惊人。京藤大学等离子物理研究所的功次卯尾认为，这只是一种很好的试验设备，但永远不可能达到盈亏水平，而他的“Heliotron”却能够。而大阪大学激光研究所所长千代山中认为，等离子的惯性约束更适合用于反应器设计。

功次卯尾否定托卡马克作为商用核聚变反应器候选者有两个主要理由：① 托卡马克不能持续操作；因为流经等离子的电流——约束系统的重要组成部分——需经电磁感应，而电磁感应实质上是脉冲。② 大型托卡马克需要强大的电流达到约束目的，这会导致等离子体不稳定，反过来可导致等离子体消失，使电流流经真空容器壁，使之毁坏，几年前，联合欧洲环形线圈反应器（JET）就发生过这一现象。

卯尾断言，他的螺旋系统是最有希望的供选反应器。他认为，电磁感应不成问题，因螺旋系统不需电流通过等离子体，以达约束它的目的a而是外部的螺旋产生一个磁场，由这一磁场来约束等离子体，线圈将组波等加于磁场，要使等离子体稳定，这是至关重要的。

螺旋系统还早于托卡马克出现，称之为“Stellarator”的装置，一度在核聚变研究人员中还很时行。但在普林斯顿的一台大装置却未能提供良好的结果，尔后，托卡马克效果显著，对Stellarator的研究实际上停止了。Heliotron于1980年建成。

Stellarator与Heliotron的区别在于，前者需要两对螺旋线圈绕在圆凸上，而后者只要一个螺旋线圈，外加一对安装在圆凸顶部和底部的圆形励磁线圈。卯尾声称，Heliotron的线圈发生的磁场会产生一个比Stellarator强得多的磁槽，将等离子体牢牢地定位。

为达到盈亏水平，一座反应器应同时产生能满足两个关键条件的等离子体，其温度和“劳逊数”（劳逊数是密度与等离子体保持其能量的时间之间的函数）都要相当高。而大型托卡马克只能满足其中的一个条件，温度高了，劳逊数就低，劳逊数高了，温度就低，Heliotron E和Wendelstein VIIA（—座西德的Stellarator）的试验结果表明，螺旋系统可获得上述两种结果。

Heliotron要克服两个主要障碍。一是如何以最佳方式去除杂质，二是制造与维修为节省能源并使核聚变反应器得以列于商品计划所需的螺旋超导线圈的困难。一个解决方法是制成标准尺寸的线圈，西德和日本工程师就是采用这种方法。

其他实现核聚变的方法完全不需磁铁。其中最有希望的方法是惯性约束。通过发射高能激光，或极冷的球形氘粒子流，将它们迅速压紧加热，实际上是形成了一个微型氢弹。正是粒子的惯性使等离子长久聚合在一起，最终发生聚变。

日本研究核聚变的科学家认为，最可能利用惯性约束的场合是在军事上，而不是在商业上。但是，大阪大学的千代山中却不认为如此。他认为建造一座惯性约束反应器是可行的。他的30000焦耳激光器，Gekko Ⅻ，是仅用作和平目的的。

虽然美国实验室的军事卷入使这两个实验室不再保持密切的关系，但是美国Livermore国家实验室的研究人员显然密切注视着大阪大学那个实验室的一举一动。1983年，千代山中发明了一个新的、更有效的靶，它可将更多的激光能量汇：集于其中的核聚变燃料上。该靶使Gekko Ⅻ从一个小球就可产生10¹²个中子，达创纪录水平。1986年2月，Livermore的科学家将其最大功率的激光瞄准同类靶子，使其产生10¹³个中子，这是新的世界纪录。

千代山中认为，激光系统比磁性系统更安全。在一个惯性约束系统内，产生激光的能源距离发生反应的真空室有一段距离，而在（电）磁性约束系统中，这两部分是在一起的，而这是十分危险的。问题是反应器内热等离子体的聚变会持续产生大量的中子流。这些中子一年内就会损坏真空容器的壁，而一个反应器至少应可用10 ~ 20年。

橡树岭的美国国家实验室正在紧张地研究聚变反应器的替代材料，这是日美合作计划的一个组成部分。卯尾认为，聚变产生的巨大热量将使激光反射镜和透镜膨胀，不再排列在一条直线上，要使它们重新排列起来就得花几小时。千代山中指出，为防止辐射贯穿，透射靶应包在液态金属（如锂）中。

不管惯性约束（系统）有何优点，有一点是肯定的，要赶上磁约束还有一段距离。千代山中必须取得一个点燃装置，他将自己激光的功率增至100000焦耳。

日本还有另外两种聚变反应盛，即筑波大学的r-10，以及九紫大学的TRIAM-IM。TRIAM-IM是一架第二类超导体托卡马克。r-10是一个“串列反射镜”断路约束系统。与托卡马克或Stellarator不同，磁场并不自行合拢，以阻止等离子体从两端溢出。反射镜系统是具复杂磁场的长长的水平装置，两端的“反射镜”可防止过多的等离子体溢出。

[New Scientist，1987年2月26日]