核聚变的原理介绍
核聚变是指两个轻原子核结合成较重原子核，发生质量亏损并释放巨大能量的过程。核聚变发电技术具有原料来源广泛和安全性较裂变发电更高等优势，被广泛认为是能源问题的最终答案。核聚变与核裂变相比，主要优势包括原料丰富供给安全、安全性高、无长寿命高放射性废物、不存在核扩散风险。核聚变的能量输出与能量输入的比值称为能量净增益Q，当Qsci≥30时，反应可以实现自持并具备商业化可行性。目前全球已有多个托卡马克装置聚变三重积临近1021量级，其中中国环流三号装置在2025年5月已达到1020量级。
核聚变的燃料
按照核聚变燃料来划分，目前主要的聚变研究方向包括：
- 第一代核聚变（氘氚聚变）：氘-氚聚变可以表示为12𝐀+13𝐀→24𝐀𝐀+01𨀀，每次聚变会释放约17.6MeV能量，是目前可控核聚变的主要研究方向。
- 第二代核聚变（氘和氦3聚变）：可以表示为12𝐀+23𝐀𝐀→24𝐀𝐀+11𝐀，同时释放约18.3MeV能量，比第一代核聚变更清洁，但发生聚变的条件更高，实现难度更大。
- 第三代核聚变（氦3聚变）：可以表示为23𝐀𝐀+23𝐀𝐀→24𝐀𝐀+ 211𝐀，同时释放约12.9MeV能量，这种聚变完全不会产生中子，是最清洁安全的聚变方式，但实现难度也是最大的。
- 氢硼聚变：可以表示为11𝐀+511𝐀→324𝐀𝐀，同时释放约8.7MeV能量，氢硼聚变原料丰富，不产生中子，但点火条件极高，难度远超氘氚聚变。
可控核聚变的约束方式和反应装置
由于核聚变的反应环境要求上亿度的高温，必须通过特定的方法控制和约束等离子体，使其不与壁面接触而发生聚变。目前主要有三种约束方式：磁约束、惯性约束和重力约束。其中磁约束是目前主要的研究方向，国内外大部分团队都采用了磁约束路线，也有部分团队进行惯性约束的研究和探索。磁约束核聚变中，根据不同磁场约束方式形成不同的等离子体位形，分为托卡马克、仿星器、场反位形和磁镜等，其中托卡马克是目前技术最成熟，商业化进度最快，并被认为是最有可能实现核聚变的技术方案。
全球聚变行业发展如火如荼，中美竞逐第一度核聚变电力
目前我国聚变领域多种技术方案百花齐放，形成了以国企主攻目前最成熟的托卡马克路线探索商业发电，辅以民营企业探索新型聚变路线的格局。聚变新能、中国聚变能源两大国家队和星环聚能、能量奇点等民营公司主攻托卡马克路线，瀚海聚能、星能玄光、诺瓦聚变等公司研发场反位形路线，鸿鹄聚变研发仿星器路线，新奥科技采用氢硼聚变路线，东昇聚变采用氦三聚变路线，张杰院士团队采用激光聚变路线等。我国以托卡马克为主力路线，基本覆盖当前各类聚变装置，全面探索聚变发电的可行性。
国内聚变行业：两支国家队领衔攻关，聚变路线百花齐放
我国制定了“热堆-快堆-聚变堆”的核能三步走战略，聚变堆是我国核能利用的最终目标。目前我国聚变领域多种技术方案百花齐放，形成了以国企主攻目前最成熟的托卡马克路线探索商业发电，辅以民营企业探索新型聚变路线的格局。聚变新能、中国聚变能源两大国家队和星环聚能、能量奇点等民营公司主攻托卡马克路线，瀚海聚能、星能玄光、诺瓦聚变等公司研发场反位形路线，鸿鹄聚变研发仿星器路线，新奥科技采用氢硼聚变路线，东昇聚变采用氦三聚变路线，张杰院士团队采用激光聚变路线等。
海外聚变行业：私营企业主导，商业化规划激进
国际聚变旗舰装置ITER延期，各国加速发展本国聚变装置。ITER装置是全球规模最大、影响最深远的国际核聚变研究合作项目，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯七大成员方共同参与。由于核聚变的实现难度与装置规模密切相关，ITER项目作为最大的核聚变装置，在建设早期被全球各国视为实现可控核聚变的主力研究装置，各国对本国聚变行业的规划都基于对ITER装置实验结果的预期。但随着ITER项目进度不及预期，各国开始加码本国聚变研究，聚变行业投资增加，发展规划上也不再依赖于ITER装置的进展。
多端共振推动行业加速扩张，市场空间前景广阔
目前我国可控核聚变进入科研、产业、资本和政策四重共振的发展阶段，行业进入二阶加速时期：
- 科研端：我国等离子体变实验装置不断取得新突破，EAST、环流三号装置均已启动涉氚改造的前期工作。
- 产业端：AI控制助力民营企业取得重大进展，能量奇点洪荒70装置在第5755次实验中实现了1337秒稳态长脉冲等离子体运行；由低温超导向高温超导迭代，提高磁约束装置性能；高温超导产能有望快速增长，推动磁约束性能提升和装置降本。
- 资本端：全球核聚变行业投资规模不断提升，社会融资加快，单体融资规模扩大。
- 政策端：核能利用“三步走”行至中场，顶层规划核聚变发展顺理成章；核聚变或成中美科技竞争的新焦点。
核聚变市场空间广阔
目前核聚变行业的市场空间主要来自科研机构和商业公司实验装置带来的工程建设和设备需求，预计“十五五”和“十六五”期间，核聚变装置每年的投资规模合计在200亿元左右，有望带动产业链上下游500亿元规模的市场空间。长期来看，聚变电站有望接力三代、四代核电，并在我国2060年实现“碳中和”目标、建成新型电力系统后，成为能源系统下一阶段的主力军。若聚变电站替代我国20%的总发电量，预计聚变电站总体市场空间将达到8-10万亿元。
产业链梳理
核聚变涉及的行业主要包括：
- 主机系统：包括真空室、第一壁、偏滤器等关键部件，主要涉及金属加工和核电设备公司。
- 超导带材和超导磁体：主要包括超导材料供应商以及上游的材料供应商。
- 氚工厂系统供应商。
- 电源及其他电气设备。
- 加热系统、制冷系统等辅助系统核心设备供应商。
- 各类阀门、线圈盒等其他设备供应商。
- 上游特种材料、管材、板材等供应商。
- 工程建设服务商。
- 核电运营牌照持有者。
研究结论
核聚变行业发展加速，推荐关注并提前布局聚变产业链核心标的。推荐关注聚变装置链主标的；主机关键设备供应商应流股份等；超导带材、磁体供应商；电源及其他电气设备供应商许继电气等；加热系统设备供应商；制冷系统设备供应商中泰股份等；各种辅助系统设备及其他设备供应商，如供货超导线圈铠甲用材料和BEST线圈盒的广大特材、熔盐储能西子洁能、核级球阀蝶阀龙头江苏神通、氦质谱检漏仪龙头皖仪科技；持有稀缺核电运营牌照的中国核电、中国广核、电投产融。
