日本三菱电机株式会社、京都大学先进能源研究所和日本自然科学研究机构国家聚变科学研究所近日宣布，三方共同构建了一套微波等离子体测量系统，可在较长时间内同步测量等离子体多个位置的状态，并已在京都大学的聚变实验装置“Heliotron J”上完成验证。
这套系统面向聚变能研发中的关键需求。聚变等离子体温度可超过1亿摄氏度，要实现稳定控制，必须实时掌握等离子体内部状态。微波测量技术的一项优势在于，关键设备可布置在远离等离子体的位置，有利于减少聚变反应堆内部中子辐照带来的影响，因此被视为聚变等离子体诊断的重要方向之一。
此次开发的系统采用微波频率梳技术。频率梳可同时包含多个频率分量，系统据此同步采集等离子体内多个测量点的反射信号。由于微波在等离子体中会根据电子密度对应的截止条件发生散射和反射，反射信号又会受多普勒效应影响产生频率变化，研究人员可通过这些变化判断不同位置的等离子体状态。该系统使用34个频率梳，可同时覆盖最多34个测量点。
在接收端，系统采用国家聚变科学研究所开发的双梳下变频方法，降低了高频信号处理负担，使长期测量成为可能。三方表示，系统已在“Heliotron J”实际运行中完成演示，成功记录了由等离子体状态变化引起的最多34个频率分量变化。
根据分工，三菱电机负责开发微波发射机和接收机，并为“Heliotron J”建设测量设备;京都大学负责高密度等离子体的产生和相关等离子体物理现象研究;国家聚变科学研究所负责双梳下变频方法开发，并参与等离子体物理现象阐明。
相关成果已在6月29日至7月3日于英国举行的“EPS等离子体物理会议2026”上发表。面向后续工作，三方计划继续利用微波频率梳改进控制技术，建设更精细的等离子体测量系统，并围绕2030年代发电示范目标，研究具备更强环境适应性的系统，为未来商业反应堆应用做准备。
