核工装备行业深度汇报(三)：终极能源愈行愈近，可控核聚变产业持续加速

2 0 2 4.1 2.2 4 分析师：陈鼎如执业证书编号：S0740521080001Email：chendr01@zts.com.cn 分析师：殷通执业证书编号：S0740524040001Email：yintong@zts.com.cn 投资建议 ◆核聚变装置价值量以超导磁体、维持稳定平衡系统占比最高 ➢根据根据ITER的预计投入，超导磁体在实验堆的占比最高，占比28%，接下来依次是堆内构件17%，建筑14%，真空室8%，电源8%等；当反应堆正式商运时，维持稳定平衡的系统占比最高，达到25%，其次依次是低温装置和冷却水系统16%，建筑15%，堆内构件15%，磁体降至12%等。 ◆投资主线1——超导磁体：根据根据ITER的预计投入，超导磁体在实验堆的占比最高。建议关注：➢低温超导线材及磁体供应商：西部超导；高温超导带材及磁体供应商：联创光电、永鼎股份、精达股份； ◆投资主线2——涉氚配套及其他设备供应商。建议关注： ➢氚工厂配套：国光电气；PF方圆管：久立特材；杜瓦膨胀节：航天晨光；铜钨偏滤器：安泰科技；片状放大器：立航科技。 风险提示：重大行业政策调整的风险、核聚变发展情况不及预期、技术进展不及预期风险、研报使用信息更新不及时风险、行业规模测算偏差风险、业绩预测和估值判断不达预期风险。 01. 可控核聚变是我国未来能源的唯一方向 02. 目录CONTENTS 我国聚变以科研院所牵头，美国民营资本居多 03. 专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信中 泰 证 券 研 究 所 核聚变产业链价值拆分及超导材料近况 相关标的及风险提示04. CCONTE可控核聚变是我国未来能源的唯一方向 今年以来，国务院国资委启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向 1.1核聚变能是未来人类的理想能源 核聚变能是未来人类的理想能源：能量密度高：单位质量的聚变燃料释放的能量大，燃烧1千克氘(D)相当于四千克铀（U），相当于七千吨汽油或者一万吨煤，也就是说“燃烧”1千克海水和燃烧210千克（300升）汽油所获得能量相当。原料来源广泛：每公斤海水含D 0.03g，即使考虑能源消耗水平逐年增加，地球上的D也足以用上几百亿年；氚(T)可以通过中子轰击6Li得到,根据USGS数据及计算得到6Li的储量为193万金属吨。而如果使用月球上的3He来核聚变，可满足全球2600年的能源需求；安全性高：环境友好，不排放有害气体，没有放射性污染；依赖核燃料的连续输入，几秒内就能停止，不存在熔毁风险。 1.2可控核聚变的经济性 D-T聚变度电燃料成本理论上具有较高性价比：当前大多数实验聚变装置都使用D-T混合物作为燃料。D的成本：根据盖得化工网数据，重水（D2O）价格为31494元/kg，通过精馏、电解可获得D气体，考虑一定的能耗和损耗，假设D价值量约为3.94万元/kg。T的成本：1）商业来源：全球唯一的商业T供给来自19座加拿大CANDU反应堆，每座反应堆每年可生产0.5kgT，价格可达3万美元/克，换算得到21840万元/kg，我国秦山核电三期也有CANDU型重水堆。2）6Li转换：氚(T)可以通过中子轰击6Li得到。上海有色网数据显示，电池级碳酸锂报价7.64万元/吨，6Li丰度为7.42%，考虑一定的能耗和损耗，则氚的价格约为6.85万元/kg，未来有望随技术进步而降低。由此得到聚变燃料成本：假设聚变机组的发电效率约为30%，测算得氘氚聚变的燃料成本约为0.0365元/kWh，对比中国核电平均燃料成本为0.0418元/kWh，理论测算具备性价比，如果未来转换损耗和能耗持续降低，燃料成本有望更具性价比。不同能源形式的成本对比 数据来源：国际原子能机构、盖得化工网、澎湃新闻、上海有色网、中科院等离子所、中国核能行业协会、Refinitiv、Multi-converter、《核电项目全寿命周期成本控制研究》、中国核电公告、《秦山三期CANDU堆芯结构》、《Analysisofafastspectrumirradiationfacilityinthehighfluxisotopereactor》、NEA等，中泰证券研究所 1.3我国核聚变的技术路径及前期项目 核聚变发电的主要有两种：惯性约束聚变（通过激光产生的巨大的压强，使核燃料体积在极短的时间内变小，密度变大，原子核发生聚变反应，释放出能量）和磁约束聚变（利用磁场来约束温度极高的等离子体的核燃料，以使其反应）。 1.4如何判断核聚变的成熟度 点火的聚变三乘积：根据劳森判据，当等离子体温度、等离子体密度和约束时间这三个参数达到一定条件时，核聚变反应的能量产出率将大于能量损耗率，并且有足够能量使核聚变反应稳定持续，也就代表核聚变成功点火，一般将这三个参数的乘积作为判定聚变点火的指标。 能量增益因子Q：指的是聚变反应中输出能量和输入能量之比，一般认为商业聚变堆至少需要Q值达到10。由于核聚变的点火、维持强磁场和冷却磁线圈等过程都需要大量的能量输入，目前大部分实验的能量增益因子均小于1，磁约束聚变的记录是欧洲联合环（JET）装置的0.67，此外日本的JT-60U的氘氘聚变实现了1.25的等效增益。 CCONTE我国聚变以科研院所牵头，美国民营资本居多 2.1我国磁约束核聚变研发体系版图 国际上其他大型聚变装置： 国际热核聚变实验堆(ITER)有35个国家参与，重达2.3万吨，近30米高，全球在建最大的核聚变实验装置。 ––JET在1983年正式投入运行，2023年退役。退役前曾是全球规模最大、功率最强的在运托卡马克研究装置，在其最后一次实验中，仅使用0.2毫克D-T燃料就产生5秒的高聚变功率，创造了69MJ的突破性记录。–JT-60SA是世界上在运的最新、规模最大的核聚变反应堆，于2023年11月2日成功点火，由日本量子科学技术研究所和欧洲聚变能组织合作建设和运行的托卡马克装置。 数据来源：《ITERontheroadtofusionenergy》、新华网、人民网、中科院官网、中科院合肥物质研究院官网、中科院等离子所官网、天眼查、合肥晚报、Fusion2030、解放日报、国际原子能机构、CNF、nulearfusion等，中泰证券研究所，注：CRAFT为聚变堆主机关键系统综合研究设施，BEST为紧凑型聚变能实验装置 2.2聚变堆全球的投资规划 2024年全球聚变投资71亿美元，2031-2035年有望实现可控核聚变商业化。全球核聚变投资相较于2023年增加9亿美元，其中公共资金的投入占比达到60%。根据核聚变能协会（FIA）调研，大部分核聚变公司预计2031-2035年可实现可控核聚变向电网第一次供电，同时可以研发出低成本高Q值的商业化核聚变装置。 2.3聚变堆投资规划 国内聚变以科研院所牵头，国外聚变募资超过3亿美元的有6家。国内聚变主要是由中核集团、中物院、中科院领头，少量初创公司参与；国外聚变投资超过3亿美元的公司为COMMONWEALTH FUSION SYSTEMS、GENERAL FUSION、HELION、SHINE TECHNOLOGIES、TAE TECHNOLOGIES、TOKAMAK ENERGY。公司名称融资金额地址国外投资规划（数据截止2024年12月17日） 2.4国内聚变投资情况：中科院 中科院合肥物质科学研究院（以下简称中科院合肥院）：聚变新能（安徽）有限公司（以下简称“聚变新能”）于2023年8月24日进行BEST项目招标，总投资规划85亿；2023年11月16日，举行聚变产业联盟启动大会；2024年5月16日，聚变新能完成A轮融资，注册资本145亿。 聚变产业联盟于2023年11月16日成立 2.4国内聚变投资情况：中核集团 中核集团西南物理研究院（以下简称585）：2023年11月12日中核集团与江西省政府签订可控核聚变项目，技术目标Q值大于30，实现连续发电功率100MW，总投资规划超过200亿元；2023年12月29日，举行聚变产业联盟启动大会，成立中国聚变公司（筹）；2024年9月5日成立中国聚变能源有限公司，并于2024年11月5日将注册地搬入上海。 框架协议包含可控核聚变项目 中核集团成立中国聚变能源有限公司 2.4国内聚变投资情况：中物院 中物院流体物理研究所：“十四五”重大专项设立聚变堆主机关键综合研究设施项目，四川发改委立项建设用于验证Z箍缩局部体点火聚变可行性科学目标的50MA装置及其专用建筑设，预计投资49.996亿元，计划建设工期90个月。 电磁驱动聚变大科学装置（西安）基本情况 Ｚ箍缩驱动聚变－裂变混合堆总体设计及结构示意图 2.4国内聚变投资情况：上海成立国资控股的核聚变公司 上海市：2022年3月，上海市出台《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》，其中包含研发高温超导可控核聚变实验装置，开展新型核聚变能源系统技术预研；2024年11月20日，上海市成立上海未来聚变能源科技有限公司，公司股东包括上海国投科创投资有限公司、上海电气控股集团有限公司、上海申能诚毅股权投资有限公司，持股比例分别为49.32%、31.19%、19.49%，这三家公司均由上海市国资委直接或间接100%控股。除上海电气系企业外，上海市在核聚变领域还涌现出上海超导、上创超导、翌曦科技、太洋科技、能量奇点等一众上下游企业，为可控核聚变产业的发展奠定了良好的基础。 2.5国外部分聚变投资情况：COMMONWEALTH FUSION SYSTEMS（美国） Commonwealth Fusion Systems创立于2018年，总部位于加州，系麻省理工学院（MIT）的衍生公司，参与美国能源部（DOE）的INFUSE计划，其预计投入约20亿美元，于2025年实现商用聚变。 1）2019.6 Beni VC独家种子轮融资；2）2019.6 Breakthrough Energy Ventures领衔1.15亿美元A轮；3）2019.6 Temasek Holdings领衔8400万美元A+轮；4）2021.12 Tiger Global Management领投18亿美元B轮。 2.5国外部分聚变投资情况：GENERAL FUSION（英国） General Fusion使用磁化靶聚变（MTF）技术，成立于2002年。1）与英国原子能管理局2021年6月宣布签署合作协议，未来将在卡勒姆园区建设并运营一座聚变示范厂。该厂的规模相当于商业中试厂的70%。它将在“电厂相关”环境中建立聚变反应条件，但不会用于发电。2）该公司2022年1月宣布“磁化靶”技术研究取得里程碑式成果：等离子体压缩原型装置已成功示范“磁化靶”聚变技术的关键要素。 2.5国外部分聚变投资情况：HELION（美国） Helion创立于2013年，目前已经完成了6代原型机，计划于2028年实现商用聚变。 1）OpenAI首席执行官山姆·奥特曼为Helion注资3.75亿美元；2）微软与Helion签署购电协议。 数据来源：新浪网、澎湃新闻、geekwire、Helion官网，中泰证券研究所 2.5国外部分聚变投资情况：TAE TECHNOLOGIES（美国） TAE Technologies，美国核聚变能源企业，总部位于美国加利福尼亚州，最早成立于1998年，原名Tri AlphaEnergy，2017年正式更名TAE。 2022年8月1日消息，TAE Technologies完成G-2轮融资，用于支持建设下一代核反应堆平台Copernicus。 数据来源：NaturePortfolio、TAEtechnologies官网、新浪网，中泰证券研究所 2.5国外部分聚变投资情况：美国国家点火设施（NIF，惯性约束路线，美国） 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的历次实验结果：2022年12月，首次实现聚变点火，创造了聚变能试验纪录； 202