27年20万次点火！日本LHD聚变装置圆满谢幕

2025年12月25日，日本自然科学研究机构核融合科学研究所（NIFS）正式宣布，自1998年3月31日启动以来，世界首台采用超导线圈的大型螺旋型核聚变装置（LHD）圆满完成全部实验任务。这一里程碑标志着LHD长达27年多的高参数等离子体实验运行圆满收官，为全球磁约束聚变研究留下了宝贵遗产。

LHD装置概况

LHD位于日本岐阜县土岐市，由日本文部科学省资助、核融合科学研究所主导建设与运行。作为世界上最大的超导等离子体约束装置，LHD采用了独特的螺旋形磁场位形，仅用一对螺旋型外部线圈就能形成约束等离子体所需的磁场位形，因此具有出色的稳态运行能力。

通过螺旋线圈（浅紫色）形成带有“扭转”的磁力线笼，将等离子体（黄色）约束起来。

关键时间节点

1987年：LHD装置设计完成；

1990年：LHD项目建造完工；

1998年3月31日：首次等离子体放电成功，开启科学实验；

2000年代中期起：逐步提升等离子体温度至亿度量级，实现长脉冲、高密度运行；

2025年12月25日：完成20万次以上超高温等离子体放电，正式结束实验运行阶段。

LHD实验室内部（中间圆形部分为LHD主体）

在27年多的运行期间，LHD累计开展了超过20万次等离子体放电实验，产出了大量的高精度物理数据，涵盖等离子体输运、边界物理、三维磁场效应、稳态运行等多个前沿方向。

与其他聚变装置的比较

在全球主流聚变装置中，LHD代表了仿星器路线的重要实践。与国际上主流的托卡马克装置相比，LHD具有以下特点：

无等离子体电流驱动需求：仿星器依靠外部复杂线圈结构产生三维磁场，天然适合稳态运行；

高运行稳定性：LHD的超导螺旋线圈系统制造难度极高，但运行中几乎无大尺度不稳定性；

独特物理窗口：LHD为研究三维磁场下的湍流、输运和边界局域模（ELM）抑制机制提供了不可替代的平台。

除LHD外，日本原子力研究所（JAEA）主导的JT-60SA托卡马克装置是另一核心聚变设施。JT-60SA被定位为国际热核聚变实验堆（ITER）投用前性能最强的超导托卡马克装置，聚焦于支持ITER及未来DEMO反应堆的物理与工程验证，而LHD则专注于探索非托卡马克路径下的稳态聚变可行性。两者形成互补格局，共同支撑日本的聚变发展战略。

JT-60SA

未来展望

LHD的成功运行不仅验证了大型仿星器作为聚变能候选方案的可行性，也为德国Wendelstein 7-X等新一代仿星器的设计与优化提供了关键实验依据。其积累的海量数据将直接服务于下一代螺旋型聚变示范堆（FFHR-d1）的设计。

尽管实验运行已结束，但核融合科学研究所强调，LHD的研究并未终止。依托已有成果和广泛的国际合作网络，研究所正积极推进“Post-LHD”计划，旨在发展更高性能、更紧凑的新一代螺旋装置，呼吁全球科研界继续积极参与后续的数据分析、联合研究及新装置规划，共同推动聚变能早日实现。

参考资料：

1.https://www.nifs.ac.jp/info/251225.html

2.https://www-lhd.nifs.ac.jp/pub/LHD_Project.html

3.https://www.jt60sa.org/wp/