可控核聚变专题报告：可控核聚变系列报告（一）：未来能源的奇点

分析师 ►全 球算力拉动电力需求，可控核聚变进展加速，商业化征途可 期。当前全球数据中心用电量约为415 TWh，过去5年保持约12%的年增速；到2030年，在基准情形下将翻倍至约945 TWh，年增速约15%，是其他用电部门的4倍以上。在电力需求持续攀升与“双碳”目标约束的背景下，可控核聚变是理想能源的解决方案。当前可控核聚变已由“能否点燃”迈向“能否长期、稳定、经济运行”，EAST等装置在磁约束路径上验证了等离子体物理可行，JET装置实现接近能量平衡，为实现Q>1奠定基础，ITER、CFETR等大科学装置以长稳态运行和Q≥10为目标推进工程可行。国内方面BEST装置有望2027年进行发电演示；海外方面科技巨头已在布局核聚变发电：核聚变公司Helion Energy预计在2028年为微软供电，CFS与谷歌达成2030年代购电协议，可控核聚变商业化征途可期。 ►托卡马克装置中游设备制造价值量高，潜力大。从全产业链视角可控核聚变可划分为1）上游原材料：主要围绕第一壁和偏滤器所 需 的 高 纯 钨、铜 及 其合 金，高温/低温 超 导 磁体 用Nb₃Sn、REBCO等超导材料；2）中游设备制造：既包含托卡马克主机真空室、第一壁、偏滤器、高温/低温超导磁体等关键部件，也包括加热、冷却、燃料循环、控制系统等工程系统；3）下游应用：目前还处于试验科研与示范工程阶段，尚未进入商业化。按价值量拆 分 ， 以ITER为 例 （ 低 温 超 导 技 术 ）： 磁 体 系 统 占 比 最 高（28%），真空室内部件（17%）、加热与电流驱动（7%）等，中游 设 备 合计 占 比超 过50%。DEMO示 范 堆 项目 （ 高温 超 导技术）：磁体（15%）+真空室内部件（12%）、新增的电厂辅助设施（25%）成为新的价值核心，中游环节的整体价值量依然占据主导地位。 ►投 资建议 国内未来5年核聚变资本开支超920亿元，本土企业受益。国内本开 支视角，EAST、BEST等国 家级装置总 投资额均已 超过百 亿，里程碑项目CFETR工程投入业界估算约1000亿元；星火一号、先觉聚能等重大项目将持续投入和落地，相关企业在重点项目上将显著受益。根据测算，2026–2030年我国可控核聚变领域仍将维持约920亿元级资本开支，对应每年的投资体量将超过百亿元。本土企业无论是在上游原材料端，还是中游设备制造端均已实现国产化，能够在本轮可控核聚变中充分受益。结合产业链与价值链拆分，我们认为本土企业受益有：1）上游材料：西部超导（低温超导）、精达股份（参股上海超导）、永鼎股份（控股东部 超导 ）、等 等；2） 中 游设备 制造：安泰科 技（偏 滤器与 第一壁）、国光电气（偏滤器、氚工厂等）、联创光电（磁体系统）、雪人股份（冷却系统）、合锻智能（真空室），其他等等；3）下游应用：中国核电（控股股东中核集团主导核聚变研发 ）、中国核建（工程建设），等等。 风 险提示 政策支持不及预期、技术路线稳定程度不及预期、技术发展成熟度不及预期等。 正文目录 1.可控核聚变：未来重要的理想能源.................................................................................................................51.1.核聚变：能量产出比核裂变更高.................................................................................................................51.2.氘-氚反应：当下核聚变主流应用................................................................................................................51.3.核聚变实现路径：磁约束和惯性约束为主流.................................................................................................72.新增电力需求旺盛，可控核聚变有望成为最佳方案........................................................................................132.1.数据中心：成为新的电力消耗主力.............................................................................................................132.2.传统供给受限，可控核聚变有望成为最优方案............................................................................................152.3.技术上实现渐行渐近，商业化征途可期......................................................................................................163.未来5年核聚变资本开支超920亿元，本土企业受益....................................................................................203.1.中游设备制造占比超50%，产业链需求拉动大...........................................................................................203.2.国内未来5年核聚变资本开支超920亿元..................................................................................................243.3.本土企业受益产业链带动..........................................................................................................................264.风险提示....................................................................................................................................................27 图表目录 图1聚变反应实现点火的劳逊判据...................................................................................................................7图2实现可控核聚变的三大约束形式...............................................................................................................8图3三大约束形式的示意图.............................................................................................................................8图4低温超导托卡马克装置：ITER.................................................................................................................10图5典型低温超导托卡马克主要性能参数........................................................................................................10图6高温超导托卡马克装置“洪荒70”总装...................................................................................................11图7部分商业化高温超导托卡马克主要信息....................................................................................................11图8激光驱动惯性约束原理示意图..................................................................................................................11图9直线箍缩装置（Z箍缩）原理示意图........................................................................................................11图10激光惯性约束装置-美国国家点火装置(NIF)为例.......................................................................................12图11 NIF结构图...........................................................................................................................................12图12 Z箍缩惯性约束装置-聚龙一号为例.........................................................................................................12图13 Z箍缩惯性约束装置-聚龙一号结构图.....................................................................................................12图14现有运行的PI3等离子注入器................................................................................................................13图15 2020-2030年全球数据中心分设备类型电力消耗.....................................................................................14图16 2020-2030年全球数据中心分地区电力消耗............................................................................................14图17可控核聚变发展历史重大节点.....