核电设备行业可控核聚变专题研究：全球共振，可控核聚变产业快速发展

[Table_Industry]核电设备[Table_Invest]评级：增持 全球共振，可控核聚变产业快速发展 ——可控核聚变专题研究 庞钧文(分析师)021-38676666 _Authors]徐强(分析师) 021-38676666 登记编号S0880517040002S0880124070039 本报告导读： 受益于技术进步以及资本开支的上升，以托克马克为代表的核聚变项目正在加速落地，带动了相关产业链的快速发展。 投资要点： Table_Summary]给予“增持”评级。我们认为以托克马克为代表的可控核聚变技术正处于快速发展的黄金时期，实验堆的快速落地也推动了上游设备产业链的快速发展。受益标的包括托克马克核聚变产业链上游的高温超导带材供应商精达股份、永鼎股份；超导带材加工供应商联创光电；偏滤器及包层系统供应商国光电气；真空室供应商合锻智能。 核聚变是人类理想的终极能源。相较于传统能源和其他新能源，核聚变在能量输出效率上具有显著优势；同时，相比核裂变，其在安全性、可持续性和环保性方面表现更优，使被视为未来能源体系的核心方向。实现核聚变能利用的关键在于可控约束与自持反应，而目前主流技术路径为基于托克马克装置的磁约束方案。当前全球核聚变发展聚焦于实验堆建设，并逐步向商业示范堆过渡，托克马克技术因其成熟度和可扩展性，成为规模化能源输出的主要探索方向。 全球核聚变产业进入加速期，资本与技术双轮驱动商业化进程。当前国内外核聚变发展仍以实验堆为主，商业堆的落地高度依赖实验堆与示范堆的技术突破。21世纪以来，随着ITER等大型国际合作项目的推进，全球聚变堆建设规模显著扩大。欧美日等先行国家持续引领技术探索，推动等离子体约束时长、能量增益等关键指标屡创新高。与此同时，产业资本加速涌入，2022年以来全球聚变领域融资规模持续攀升，私营企业参与度大幅提高。中国在该领域的投入自2022年起明显加速，形成以中核集团、中科院等国家队为主导，星环聚能、能量奇点等民企为补充的多元发展格局，实验堆建设进度与国际差距逐步缩小。国内外协同推进下，核聚变技术商业化路径日益清晰。核聚变市场空间有望快速增长。尽管商业化堆的全面落地仍需实验 堆的持续验证，但单座实验堆百亿级投资体量叠加建设提速，已驱动可控核聚变市场进入高速增长通道。我们预计2025-2030年托克马克核聚变市场空间有望达到6810亿元，而2030-2035年受益即将可能规模化落地的商业堆，托克马克核聚变市场空间有望上升至3万亿规模。快速提升的市场空间也为核聚变产业链，如超导带材、包层系统、偏滤器等环节带来了快速发展的机会。技术迭代与资本共振下，具备先发优势的国产供应链企业料将优先抢占增量红利。风险提示：可控核聚变技术发展不及预期，投资规模不及预期，下 游应用需求验证不足 目录 1.投资建议......................................................................................................32.核聚变，民用发电的终极能源..................................................................42.1.核聚变是理想的未来能源....................................................................42.2.核聚变相较传统能源以及其他新能源有明显优势............................52.3.核聚变的可控是实现规模化应用的关键............................................52.4.以托克马克为主导的磁约束是最易实现的约束方案........................63.全球共振，核聚变进入快速发展的黄金时期..........................................83.1.实验堆加快落地，商业堆紧随其后....................................................83.2.可控核聚变正处于快速发展的黄金时期............................................93.3.资本竞逐与技术积淀下海外核聚变发展迅速..................................103.3.1.海外率先拥有了较为完备的核聚变实验堆体系.......................103.3.2.中国深度参与到了ITER项目中................................................133.4.国家战略与民企创新共推中国可控核聚变加速突破......................163.4.1.国家政策不断加码.......................................................................163.4.2.国家队双擎驱动：中核集团与中科院体系合力推动中国核聚变技术加速突破............................................................................................173.4.3.民营核聚变企业技术不断突破...................................................204.实验堆加快建设，核聚变市场空间广阔................................................204.1.核聚变市场空间有望快速增长..........................................................214.2.核聚变行业格局清晰，多家企业具备核心零部件供应能力...........254.2.1.上海超导：全球第二代高温超导材料的核心供应商之一........264.2.2.永鼎股份：具备供应第二代高温超导带材能力.......................264.2.3.国光电气：深度参与ITER项目.................................................274.2.4.合锻智能：承担BEST真空室的制造........................................274.2.5.联创光电：子公司联创超导与中科院合作建设混合堆...........285.风险提示....................................................................................................29 1.投资建议 维持“增持”评级。我们认为核聚变作为人类最理想的终极能源，在国内外融资热度逐渐提升，实验堆加速落地的背景下，以托克马克为代表的可控核聚变技术正处于快速发展的黄金时期。海外的ITER项目的加速落地以及国内的BEST等实验堆的开始招标推动了上游设备产业链的快速发展。受益标的包括托克马克核聚变产业链上游的高温超导带材供应商永鼎股份、精达股份（持有国内未上市的高温超导供应商上海超导18.29%股权）；磁体材料加工工艺供应商联创光电；偏滤器及包层系统供应商国光电气；真空室供应商合锻智能。 受益标的： 永鼎股份：子公司东部超导负责高温超导带材的研发与生产。东部超导是国内首家进入高温超导材料领域的高新技术企业，核心产品为第二代高温超导带材及超导应用产品。目前东部超导的产品主要应用在超导感应加热、超导磁拉单晶、可控核聚变磁体、超导电力装备等领域，与江西联创光电、能量奇点、核工业西南物理研究院、国家电网等客户展开了密切的合作。风险提示：公司高温超导带材产品需求不及预期。 国光电气：国光电气深度参与了ITER项目。国光电气提供了多项关键设备及部件，包括应用于HL-3托克马克装置的60个偏滤器模块（含38套标准模块和22套非标准模块）以及全球首台满足ITER要求的大型真空高温氦检漏设备等；覆盖了热负荷管理、密封检测及材料连接等核心环节。风险提示：ITER项目建设进度不及预期导致公司聚变堆设备订单量下降。 合锻智能：获得BEST真空室订单。在核聚变领域，合锻智能参与了聚变堆、真空室、偏滤器等核心部件的制造预研工作。2024年上半年合锻智能成为了BEST项目主要的设备供应商之一，承担BEST项目的真空室扇区、窗口延长段以及重力支撑等制造任务。风险提示：真空室锻造行业竞争加剧。 联创光电：子公司联创超导与中核集团合作建设聚变-裂变混合堆。2023年联创光电子公司江西联创光电超导与中核聚变（成都）设计研究院有限公司签订协议，计划联合建设聚变-裂变混合实验堆项目，技术目标Q值大于30，实现连续发电功率100MW，工程总投资预计超过200亿元人民币。未来联创超导有望为该项目提供超导带材的加工工艺。风险提示：子公司联创超导与中科院合作建设的混合堆建设进度不及预期。 精达股份：持有上海超导18.29%股份。上海超导核心产品为第二代高温超导带材，年产量与销量均超过千公里。上海超导的高温超导带材已为美国CFS公司提供了超过一百余公里采用30微米超薄基带的高性能高温超导带材，英国TE公司供应了宽幅高性能高温超导带材，深度参与到了国内以及全球聚变行业的发展中。风险提示：子公司上海超导的高温超导带材需求不及预期。 2.核聚变，民用发电的终极能源2.1.核聚变是理想的未来能源 核聚变是一种高效、清洁的能源利用方式。聚变反应是两个或多个较轻的原子核在高温高压条件下重新结合成质量较重的原子核并释放巨大能量的过程。根据质能方程E=mc2，聚变反应前后的原子核质量减小并释放巨大的能量。作为一种源自原子核内部结构变化的能量形式，核聚变的能量密度远高于传统化学反应，且几乎不产生放射性污染。基于核聚变反应具有能量密度高、高效、清洁的特性，其在能源、军事和科研等领域具有广泛应用前景，被视为人类未来最理想的能源解决方案。 资料来源：U.S. DOE Office of Science 氘-氚聚变被认为是当前最具可行性的聚变反应路径。按燃料和技术成熟度分类，人工核聚变可分为氘氚（D T）聚变，氘氘（D D）聚变、氘氦（D³He）聚变等。点火条件方面，D-T反应所需温度约1亿摄氏度，远低于氘-氘和氘-氦3等聚变的启动温度。从燃料获取的角度看，氘可以从海水中大量提取，氚也可以通过与锂反应等方式进行增殖，实现燃料闭环。氘-氚聚变拥有最丰富的施工经验，从上世纪的JET、TFTR到如今ITER与东方超环，D-T反应技术已被多次验证，系统组件如超导磁体、氚处理装置和中子防护材料也趋于成熟。虽然中子辐射对材料带来侵蚀、氚的放射性管理等问题依然存在，但整体而言，氘-氚聚变是目前全球主流聚变装置采用的最佳路径，根据FIA发布的《The global fusion industry in 2024》数据披露，在调研的44个核聚变实验项目当中，使用氘-氚作为燃料的公司占比75%。 图2：D-T聚变是占比最高的聚变方案 2.2.核聚变相较传统能源以及其他新能源有明显优势 与传统能源及其他新能源相比，核聚变释放的能量密度显著提高。在能量密度方面，核聚变相比于传统能源优势更加显著。1克氘–氚燃料完全聚变可释放约3.4×10^8焦耳能量，相当于燃烧8吨煤或300升汽油，足以满足一个人约60年的能量需求。核聚变原料丰富，氘广泛存在于海水中，而氚可通过反应堆内与锂反应实现人工增殖，保障了核聚变的可持续性。核聚变清洁环保，聚变反应只产生无害的氦气，不会排放温室气体或高放射性废料。与化石燃料相比，核聚变更安全稳定，不存在爆炸的风险