可控核聚变展望：进入关键导入期

可控核聚变展望： 进入关键导入期 刘强S1190522080001首席分析师：分析师登记编号： 钟欣材S1190524110004证券分析师：分析师登记编号： 刘淞S1190523030002证券分析师：分析师登记编号： 报告摘要 可控核聚变开启能源革命新征程。 作为人类终极能源解决方案，可控核聚变具备能源丰富、零排放、安全性高等显著优势，1g氘氚聚变释放能量相当于11.2吨标准煤，远超核裂变与化石燃料，是实现“双碳”目标的战略选择。 多技术路线并行突破，磁约束与惯性约束成主流。磁约束以托卡马克、仿星器为代表；惯性约束以美国NIF为代表，国内“神光”计划持续推进激光驱动技术。两类技术均进入工程验证阶段，磁约束聚焦稳态运行，惯性约束发力点火效率，共同推动聚变能从实验室走向工程化。 产业链协同发展，材料与设备成攻关核心。上游超导材料、耐辐照钨合金突破技术壁垒；中游设备进入ITER及国内实验堆供应链；下游以中核集团、中国核电为代表，推进“星火一号”混合堆（Q>30）、BEST紧凑型装置等示范项目。 政策与资本双重助力，商业化进程加速。我国“十四五”规划明确支持核聚变研发，中核集团牵头成立创新联合体，25家央企与科研机构协同攻关；美国DOE、英国UKAEA等国际力量加大投入，全球私营企业融资超62亿美元。 产业链相关公司： 1）上游核心材料与关键部件：精达股份、永鼎股份、西部超导、安泰科技、广大特材、久立特材等。2）中游核心设备与系统集成：爱科赛博、联创光电、上海电气、国光电气、合锻智能等。 3）下游工程应用与商业化：中国核电等。 风险提示：核聚变项目研发进度不及预期、政策不及预期、行业竞争格局恶化、下游需求减弱导致核聚变项目需求不及预期、安全性和环境影响仍需进一步验证等。 目录 1、多技术路线：磁约束与惯性约束为主流 2、产业链协同发展：材料与设备攻关3、政策与资本助力：未来延伸空间可期4、产业链受益标的：重视有长期成长空间的方向5、风险提示 1.1聚变基本原理 聚变反应原理是轻原子核如氘、氚在超1亿℃高温高压下克服库仑斥力聚合成较重原子核，如氦并释放巨大能量，能级在17.6MeV/次反应之上。 选择氘（D）-氚（T）聚变因二者反应截面大、所需点火温度相对最低，约1.5亿℃，且氘可从海水提取，1升海水含30mg氘，氚能通过锂吸收中子再生，燃料获取便捷、能量密度极高（1kg氘氚聚变能量≈400万吨石油）。 资料来源：中国科学院等离子体物理研究所、太平洋证券 资料来源：可控核聚变科学技术前沿问题和进展、太平洋证券 1.2聚变研究的主要方式 全球范围内的聚变研究主要集中在磁约束聚变和惯性约束聚变两种主要的技术路径上。世界上的磁约束聚变装置主要有托卡马克、仿星器、磁镜三种类型；惯性约束聚变的主要方式是激光和Z箍缩。 资料来源：中国知网、太平洋证券 1.3磁约束聚变装置：托卡马克 利用环形磁场（环向场线圈）+极向磁场（等离子体电流/极向场线圈）形成螺旋形磁力线，强磁场约束高温等离子体至1亿℃以上，使其达到聚变条件（劳逊判据：nτT>1021）。 优点：磁场约束效率高，易实现高温等离子体，技术成熟度最高，全球90%核聚变研究基于托卡马克。缺点：依赖等离子体电流维持磁场，易引发磁流体不稳定性；结构复杂，超导磁体需液氦冷却（4.2K），运行成本高。 资料来源：可控核聚变研究现状及未来展望、太平洋证券 资料来源：Science Photo Library、太平洋证券 1.4磁约束聚变装置：仿星器 通过三维螺旋形外部磁场线圈（无等离子体电流）约束等离子体，利用自然对称性避免电流引发的不稳定性，实现长时间连续运行。代表装置：W7-X，德国建造的最大仿星器，由100个超导线圈形成复杂磁场，目标验证无电流约束的稳定性和长脉冲运行，已实现30分钟氦等离子体放电。 优势：无等离子体电流，避免破裂风险，适合稳态运行；磁场结构自然稳定，对材料要求较低（热负荷分布更均匀）。缺点：磁场设计复杂，建造成本是同规模托卡马克的2-3倍；同等尺寸下约束时间比托卡马克短50%。 资料来源：经济学人、太平洋证券 资料来源：Wendelstein 7-X、太平洋证券 1.5惯性约束聚变：Z箍缩惯性约束聚变 惯性约束聚变通过高功率驱动器（激光、离子束等）在极短时间（纳秒级）内均匀轰击微型燃料靶丸（氘氚混合物），利用靶丸物质消融反冲产生的惯性压力，将燃料压缩至超高密度。 优势：小型化潜力：单装置尺寸远小于磁约束装置，适合分布式能源布局；无需稳态约束，通过重复脉冲实现连续能量输出，可模拟核武器物理，推动极端条件下的物质科学研究。 缺点：驱动器效率低；靶丸制备苛刻；辐照不均匀性导致压缩效率下降能量输出断续；依赖高效能量转换与储能系统。 资料来源：新浪微博、太平洋证券 资料来源：中国工程科学、太平洋证券 1.6可控核聚变：各国的资本开支是投资预判的前瞻性指标 我们需要重点分析全球可控核聚变的研发与工程投资进展，目前看美国、欧洲等海外地区已通过私营企业融资与政府项目加速推进，国内未来五年将进入投资密集期，中核集团是典型代表：中核集团宣布未来五年将投入超500亿元用于可控核聚变关键技术攻关与实验堆建设，重点布局磁约束聚变工程、惯性约束点火技术及聚变-裂变混合堆研发，其核心规划包括： 加速磁约束聚变工程堆建设投入：未来五年投入超200亿元推进CFETR建设，2025年完成CRAFT综合研究设施验收，2030年前建成百兆瓦级工程堆，重点突破高温超导磁体等核心部件国产化，预计2035年实现氘氚燃烧实验。 强化惯性约束点火技术研发：设立150亿元专项基金用于“神光”系列激光装置升级，2027年建成神光-Ⅳ原型装置（攻关靶丸均匀性制备、快点火技术，目标2030年实现能量增益Q>5，为惯性约束商业化奠定技术基础。 推进聚变-裂变混合堆示范项目：联合联创光电等企业投资150亿元建设“星火一号”混合堆，2025年完成50兆安Z箍缩驱动器技术验证，2029年实现首台100MW实验堆并网发电，探索聚变中子驱动裂变的高效能源模式，预计2040年进入商业堆设计阶段。 1.7可控核聚变：重点公司进展情况 1.8国内主要聚变项目的融资情况 1.10国内外主要聚变项目的成本收益比例 时间周期：从Q值验证到厂房建成平均需10-15年，中国因技术追赶和政策支持显著缩短至3-5年。总体建设时间普遍超过20年，中国“星火”项目通过混合堆技术将时间压缩至12年。 收益率：示范堆阶段投资回收期约15年，IRR为8-12%；商用堆阶段回收期可缩短至10年以内，IRR提升至15%+。美国Helion等私营企业通过技术创新（如直接磁场发电），远期IRR可能突破20%。 商业化挑战： 材料耐久性：第一壁材料寿命不足和氚自持循环未闭合是主要瓶颈。 成本控制：ITER单堆成本超200亿美元，需通过规模化生产（如中国规划2050年每年建10座）降低至300亿元/座以下。 国际竞争格局： 中国：在高温超导、紧凑型托卡马克领域领先，2030年或建成全球首座示范堆。 美国：私营企业主导技术创新，2028年或实现首个商用堆并网。 欧洲：依赖ITER项目，2040年后进入商业化。 目录 1、多技术路线：磁约束与惯性约束为主流 2、产业链协同发展：材料与设备攻关 3、政策与资本助力：未来延伸空间可期4、产业链受益标的：重视有长期成长空间的方向5、风险提示 2.1核聚变工程核心设备成本拆解 以ITER（国际热核聚变实验堆）、CFETR（中国聚变工程实验堆）为例，核心设备可分为超导磁体系统，真空室与第一壁，偏滤器与包层，加热与诊断系统四部分，ITER的成本分配为磁体系统：28%（56亿欧元），真空室及堆内构件：25%（55亿欧元），加热与供电系统：18%（39.6亿欧元），建筑与低温系统：14%（30.8亿欧元）。 资料来源：核聚变堆关键材料的强韧化研究、太平洋证券 2.2产业链分布和关键企业概况 产业链上游主要包含超导材料:低温超导线材，高温超导带材;耐辐照材料：钨基合金，低活化钢。产业链中游主要包含磁体系统，真空与冷却系统，加热与诊断系统；产业链下游由中核集团、中科院系进行总工程承包。 2.3西部超导：低温超导线材全流程生产 西部超导材料科技股份有限公司（股票代码：688122）成立于2003年，是中国唯一实现低温超导线材商业化量产的企业，也是全球唯一具备铌钛（NbTi）锭棒、超导线材、超导磁体全流程生产能力的供应商。产品覆盖能源、医疗、航空航天等领域，是我国聚变技术自主化的核心推动者。 资料来源：西部超导、太平洋证券 2.4联创光电：国内光电及高端装备领域的龙头企业 联创光电成立于1999年，总部位于江西南昌，是国内光电及高端装备领域的龙头企业，业务涵盖激光装备、超导装备、智能控制器三大核心板块。公司在高温超导、激光反制、智能控制等领域形成技术壁垒。 技术突破：高温超导集束缆线，D型超导线圈，混合堆技术。 重大项目参与: “星火一号”项目：2024年中标中核集团首个订单（4180万元），为该全球首个聚变-裂变混合示范堆提供高温超导磁体系统，计划2029年完成交付。 资料来源：联创超导、太平洋证券 2.5永鼎股份：国内光通信与超导材料领域的龙头企业 永鼎股份成立于1994年，总部位于江苏苏州，是国内光通信与超导材料领域的龙头企业，业务涵盖光纤光缆、汽车线束、高温超导带材等。公司通过子公司东部超导科技（苏州）有限公司（持股100%）深度参与可控核聚变领域，聚焦第二代高温超导带材（REBCO）的研发与生产，为核聚变装置磁体提供核心材料。公司超导业务技术突破与订单增长显著，被市场视为核聚变商业化浪潮中的潜力标的技术突破与产品应用。 高温超导带材：采用IBAD+MOCVD技术路线，通过稀土掺杂和磁通钉扎工艺，将超导带材的临界电流密度提升至传统低温超导材料的3倍以上，同时成本降低60%。 ITER国际热核聚变实验堆：提供高温超导带材，支撑其磁约束系统建设。中国环流器二号M（HL-2M）：产品通过性能测试，进入EAST装置升级及CFETR原型设计供应链。BEST项目：为全球首个紧凑型聚变能实验装置提供材料，2025年首批超导带材交付。 产能扩张：2024年完成产线扩建，推进高温超导带材在多个领域的应用。潜在项目报告ITER二期、CFETR等。 2.6精达股份：全球特种电磁线领域龙头企业 精达股份是全球特种电磁线领域龙头企业，业务涵盖铜基/铝基电磁线、特种导体及精密模具制造。公司通过参股上海超导科技股份有限公司（持股18.29%）深度布局可控核聚变领域，聚焦第二代高温超导带材（REBCO）的研发与生产，为核聚变装置磁体提供核心材料。 资料来源：上海超导科技股份有限公司、太平洋证券 资料来源：新浪新闻、精达股份、太平洋证券 2.7安泰科技：先进金属材料领域的龙头企业 安泰科技成立于1998年，总部位于北京，是中国钢研科技集团旗下先进金属材料领域的龙头企业，业务涵盖高端粉末冶金材料及制品、先进功能材料及器件等，产品广泛应用于新能源、航空航天、光伏核电等高端领域。在可控核聚变领域，公司聚焦核聚变装置核心部件制造，作为全球少数具备全钨复合部件量产能力的企业，为我国“人造太阳”EAST大科学工程装置及国际热核聚变实验堆ITER提供关键部件，是核聚变全钨偏滤器复合部件研究和制造的世界领先者。 资料来源：安泰天龙股份有限公司、太平洋证券 资料来源：新浪新闻、安泰科技、太平洋证券 2.8国光电气：国内真空及微波应用产品领域的核心企业 国光电气成立于1981年，总部位于四川成都，是国内真空及微波应用产品领域的核心企业，业务涵盖微波器件、核工业设备及部件等，产品广泛应用于航空航天、核工业、新能源等高端领域。在可控核聚变领域，公司聚焦核聚变装置核心真空系统与微波加热设备，是国内唯一实现核聚变装置真空室配