國防軍工行業(yè)可控核聚變深度研究報(bào)告：可控核聚變技術(shù)快速發(fā)展本世紀(jì)商業(yè)化目標(biāo)已見曙光

摘要中國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長且結(jié)構(gòu)多元，用電量增長動(dòng)力主要來源于第二產(chǎn)業(yè)，發(fā)電裝機(jī)不斷擴(kuò)容。實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑，慣性約束以美國國家實(shí)驗(yàn)室NIF為代表，2022年12月成功點(diǎn)火。國際磁約束主要進(jìn)展：1)歐洲聯(lián)合環(huán)JET

2021年在5秒內(nèi)產(chǎn)生了能量輸出為59兆焦耳的穩(wěn)定等離子體,目前已退役；2)2023年10月24日，世界上最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆——JT-60SA(超導(dǎo)托卡馬克裝置)成功點(diǎn)火;3)“人造太陽”ITER項(xiàng)目目前正處于裝配第一階段，2024年3月，中國承接ITER主機(jī)安裝合同。國內(nèi)磁約束主要進(jìn)展：1)2023年8,新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行;

2)2023年4月，EAST成功實(shí)現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了托卡馬克裝置高約束模式運(yùn)行新的世界紀(jì)錄；3)2023年11月BEST(緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工;

4)聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施(CRAFT),

聚變工程實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(CFETR)也在持續(xù)推進(jìn)；5)2024年3月，洪荒70托卡馬克總體安裝完工，是全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置;

洪荒170為下一代托卡馬克裝置，預(yù)計(jì)2027年完成；

6)星環(huán)聚能與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的聚變實(shí)驗(yàn)裝置SUNIST-2球形托卡馬克。根據(jù)FIA2023年度報(bào)告，2023年研究可控核聚變的公司共融資62億美元，其中私人投資59億美元。從2022到2023年，新增14億美元投資，新增了13家聚變公司，包括能量奇點(diǎn)。國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢。建議關(guān)注：聚變能裝置核心零部件：國光電氣;核工業(yè)基礎(chǔ)件：航天晨光;可控核聚變超導(dǎo)線材：西部超導(dǎo);

高溫超導(dǎo)感應(yīng)加熱裝置：聯(lián)創(chuàng)光電;高溫超導(dǎo)帶材：永鼎股份;聚變堆真空室：合鍛智能風(fēng)險(xiǎn)提示：可控核聚變技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期；ITER項(xiàng)目推進(jìn)不及預(yù)期；國內(nèi)可控核聚變項(xiàng)目推進(jìn)不及預(yù)期2目錄3第一部分 中國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長,世界電力需求保持彈性第二部分 國內(nèi)外可控核聚變項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)第三部分 資本市場對(duì)可控核聚變投入逐漸爆發(fā)第四部分 相關(guān)標(biāo)的：核聚變相關(guān)上市公司第五部分 風(fēng)險(xiǎn)提示目錄4第一部分 中國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長,世界電力需求保持彈性中國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長且結(jié)構(gòu)多元，發(fā)電裝機(jī)不斷擴(kuò)容中國用電量增長動(dòng)力主要來源于第二產(chǎn)業(yè)，世界電力需求增速放緩電費(fèi)：2024第一季度部分地區(qū)電價(jià)上漲，地區(qū)差異明顯聚變能是未來能源換代的根本出路1.1 中國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長且結(jié)構(gòu)多元，發(fā)電裝機(jī)不斷擴(kuò)容5全國發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長且結(jié)構(gòu)多元：2023年，全國規(guī)模以上電廠發(fā)電量8.91萬億千瓦時(shí)(+5.2%),

水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源發(fā)電量31906億千瓦時(shí)(+7.8%),

其中，水電發(fā)電量同比下降(-5.6%)，煤電發(fā)電量占比仍接近六成。全年全社會(huì)用電量9.22萬億千瓦時(shí)(+6.7%)，其中11月用電量7360億千瓦時(shí)(+11.6%)。全國發(fā)電裝機(jī)不斷擴(kuò)容：2023年全國發(fā)電裝機(jī)容量29.2億千瓦(+13.9%)，人均發(fā)電裝機(jī)容量自2014年底歷史性突破1千瓦/人后，在2023年首次突破2千瓦/人，達(dá)到2.1千瓦/人。非化石能源發(fā)電裝機(jī)在2023年首次超過火電裝機(jī)規(guī)模,煤電裝機(jī)占比首次降至40%以下。具體來看，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約6.1億千瓦(+55.2%)；風(fēng)電裝機(jī)容量約4.4億千瓦(+20.7%);

水電發(fā)電裝機(jī)容量約4.2億千瓦(+1.8%)；火電裝機(jī)容量約13.9億千瓦(+4.1%);

核電裝機(jī)容量約0.6億千瓦(+2.4%)。預(yù)測到2024年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到32.5億千瓦(+12%),

其中新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到13億千瓦左右，占總裝機(jī)容量比重上升至40%左右，首次超過煤電裝機(jī)規(guī)模。用電量逐年增長，僅靠發(fā)電機(jī)擴(kuò)容已不能滿足日益增長的用電需求。圖：2018-2022全國發(fā)電量情況（萬億千瓦小時(shí)）圖：2023年全國發(fā)電量結(jié)構(gòu)圖資料來源：國家統(tǒng)計(jì)局，中國能源網(wǎng)，統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，方正證券研究所《中華人民共和國2022年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展13%5%9%3%70%火電 水電 核電 風(fēng)電 太陽能發(fā)電12%10%8%6%4%2%0%0246810201720182019202220232020發(fā)電量2021YOY1.2 中國用電量增長動(dòng)力主要來源于第二產(chǎn)業(yè)，世界電力需求增速放緩6資料來源：

國家能源局，IEA，《2023年電力市場報(bào)告》，《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2023》，方正證券研究所2023年全國全社會(huì)用電量92241億千瓦時(shí)，增速比2022年提高3.1個(gè)百分點(diǎn)。全國人均用電量6539千瓦時(shí)，比上年增加423千瓦時(shí)/人,

國民經(jīng)濟(jì)回升向好拉動(dòng)電力消費(fèi)增速同比提高。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)用電量1278億千瓦時(shí)(+11.5%)；第二產(chǎn)業(yè)用電量60745億千瓦時(shí)(+6.5%)；第三產(chǎn)業(yè)用電量16694億千瓦時(shí)(+12.2%);

城鄉(xiāng)居民生活用電量13524億千瓦時(shí)(+0.9%)。2023年發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體用電量下降抑制了全球電力需求的增長。2023年全球電力需求增長了2.2%，低于2022年2.4%的增長率。2023年，宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境低迷以及高通脹導(dǎo)致制造業(yè)和工業(yè)產(chǎn)出產(chǎn)出減少，發(fā)達(dá)國家電力需求大幅度下降。預(yù)計(jì)未來三年全球電力需求將以更快的速度增長，到2026年平均每年增長3.4%。-200-1000100400300200圖：2022-2024全球各區(qū)域年度用電量變化（億千瓦時(shí)）500中國美國歐盟印度東南亞其他2022

2023

202466%18%圖：2023全國產(chǎn)業(yè)用電量1%15%第一產(chǎn)業(yè)第二產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)城鄉(xiāng)居民生活用電7究所資料來源：北極星售電網(wǎng)，方正證券研2024年第一季度大部分地區(qū)電價(jià)開始上漲。其中，廣東和深圳1-3月購電價(jià)格穩(wěn)定攀升，并列位居第一名，海南省購電價(jià)格大幅度下滑，處于第二位。價(jià)格末三名的地區(qū)分別為蒙東、新疆、云南。用電量需求越來越大，我們需要開發(fā)一種可商業(yè)化的清潔能源來解決目前限電、電價(jià)貴、電供應(yīng)不能滿足需求的問題，而核能就是未來能源換代的新出路。圖：2023年6月-2024年3月全國部分地區(qū)電網(wǎng)代理購電價(jià)格表(元/兆瓦時(shí))1.3 電費(fèi)：2024第一季度部分地區(qū)電價(jià)上漲，地區(qū)差異明顯1.4 聚變能是未來能源換代的根本出路8聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優(yōu)點(diǎn)，被視為終極能源。1)安全可靠。國際原子能機(jī)構(gòu)表示，可控核聚變在運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)類似裂變型的事故或核熔毀的“失控”鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。2)

環(huán)境友好。氘氚核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是惰性氦，不產(chǎn)生高放射性、長壽命的核廢物，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體或者溫室氣體。3)經(jīng)濟(jì)性明顯。據(jù)測算，相比滿足每年全球一次能源消耗需要98萬噸天然鈾、1451個(gè)三峽電站、200億tce，聚變僅需消耗一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)泳池的重水，考慮到重水價(jià)格每克不足千元，聚變電站每年的重水消耗量僅為克級(jí)水平，遠(yuǎn)少于裂變電站。4)能量密度高。1噸氘氚聚變反應(yīng)釋放的能量，相當(dāng)5.7噸裂變?nèi)剂匣?00萬噸原油燃燒釋放的能量。地球上蘊(yùn)藏的核聚變能約為全部可進(jìn)行核裂變元素釋出能量的1000萬倍。各國都將核聚變能作為未來理想的清潔能源。2023年12月，美國氣候特使在第28屆聯(lián)合國氣候變化大會(huì)(COP28)宣布了美國聚變能源國際參與計(jì)劃，并為核聚變能源的發(fā)展布局。12月29日，由中核集團(tuán)牽頭，聯(lián)合24家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體宣布成立，中國聚變能源有限公司揭牌，明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥砟茉吹奈ㄒ环较颉Ｃ駹I資本涌入也在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)FIA數(shù)據(jù)，2022年全球私營核聚變公司獲得超過48億美元投資，比21年增加139%，私人投資對(duì)核聚變的投資額首次超過政府資助。2023年，全球私營聚變公司獲得的投資額從48億美元增加至62億美元。網(wǎng)，方正證券研究所節(jié)能，中核集團(tuán)，美國駐華大使館，證券時(shí)報(bào)資料來源：《廣州化工》，中國核電網(wǎng)，上海圖：中國聚變能源有限公司揭牌圖：美國氣候特使在COP28會(huì)上發(fā)言目錄9第二部分 國內(nèi)外可控核聚變項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑國際慣性約束代表項(xiàng)目國際磁約束看見曙光，但道阻且長可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體成立，我國可控核聚變產(chǎn)業(yè)化或加速國內(nèi)慣性約束代表項(xiàng)目-“神光-Ⅲ”蓬勃發(fā)展國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-國家隊(duì)、初創(chuàng)公司快步向前2.1 實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑10資料來源：

《中國核電》，中科院合肥研究所官網(wǎng)，方正證券研究所實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑。國際磁約束核聚變研究始于20世紀(jì)50年代,

經(jīng)歷了從最初的少數(shù)幾個(gè)核大國進(jìn)行秘密研究階段，到50年代末的技術(shù)解密，再到60年代后世界范圍內(nèi)很多國家合作參與的研究階段。在磁約束可控核聚變途徑的探索方面，也經(jīng)歷了快箍縮、磁鏡、仿星器等探索。從80年代開始，主要集中于以托卡馬克裝置為主的研究途徑上。雖然從發(fā)展聚變堆的角度來看，托卡馬克目前仍有一些關(guān)鍵問題需要通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，公認(rèn)的是只有它才具備建造實(shí)驗(yàn)性聚變反應(yīng)堆的基本條件。圖：磁約束發(fā)展歷程圖：慣性約束發(fā)展歷程2.1.1

國際慣性約束研究進(jìn)展-美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）11NIF是世界上最大的激光驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變裝置，于1997年開始建造，2009年正式建成投入使用，耗資約35億美元。盡管從驅(qū)動(dòng)能量層面來看，NIF已經(jīng)完全達(dá)到聚變點(diǎn)火的要求，但是從2010年10月首次進(jìn)行集成點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，到2022年12月實(shí)現(xiàn)可控聚變點(diǎn)火，經(jīng)歷了12年，期間受到大量質(zhì)疑與批評(píng)。在這12年中，科學(xué)家們從5000多次失敗中不斷完善和修正實(shí)驗(yàn)。從2010年到2012年，NIF啟動(dòng)NationalIgnitionCampaign（NIC）進(jìn)行一系列點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，但是由于缺乏對(duì)大能量激光器強(qiáng)輻射驅(qū)動(dòng)的預(yù)測能力，以及沒有細(xì)致考慮參量不穩(wěn)定性和流體力學(xué)不穩(wěn)定性

問題

引起驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱性與燃料混合，最終實(shí)際達(dá)到壓強(qiáng)只有聚變所需壓強(qiáng)的1/3，在輸入能量為1.8兆焦的條件下，輸出能量只有約2.5千焦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到聚變點(diǎn)火的要求。2021年8月8日，NIF終于在實(shí)驗(yàn)中接近了點(diǎn)火閾值，到達(dá)了聚變點(diǎn)火的門檻。2022年12月5日，NIF經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)失敗后終于實(shí)現(xiàn)了能量增益大于1，實(shí)現(xiàn)了聚變點(diǎn)火。2023年7月30日，再次實(shí)現(xiàn)能量凈增益，且產(chǎn)生了比12月更高的能量輸出。資料來源：光明網(wǎng)，漢斯出版社，物理學(xué)家組織網(wǎng)，中核集團(tuán)官網(wǎng)，中國核新聞網(wǎng)，方正證券研究所圖：在NIF的目標(biāo)艙內(nèi)，192束激光束集中在花椒大小的聚變?nèi)剂闲緣K上圖：在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室，2022年12月5日，192束激光束向一個(gè)微小的燃料球傳遞了超過200萬焦耳的紫外線能量，以產(chǎn)生聚變點(diǎn)火。2.1.1

國際慣性約束研究進(jìn)展-法國激光聚變裝置(LMJ)12究室，方正證券研究所資料來源:中國科學(xué)院等離子體物理研圖：法國激光核聚變反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室(LMJ)：在反應(yīng)室中置入兆焦級(jí)激光法國兆焦耳激光器(LMJ)是與NIF類似的慣性約束聚變裝置，由替代能源與原子能委員會(huì)（CEA）于2014年在法國大西洋沿岸建成，耗時(shí)15年，耗資30億歐元。與NIF類似，兩個(gè)裝置都是為了同一個(gè)目的而建——即讓數(shù)十束強(qiáng)激光射向一個(gè)目標(biāo)靶標(biāo)，在瞬間形成極高溫和極大壓力。兩個(gè)設(shè)施也都是出于軍事目的：復(fù)制微型核爆炸。裝置的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)慣性核聚變（IFE）研究，LMJ裝置用激光脈沖打破氫同位素的膠囊，使氫同位素熔合成氦，釋放出其中蘊(yùn)藏的巨大能量，該裝置將在未來某一天被用于核電站。就其核心來說，兩個(gè)裝置就像是一對(duì)“雙胞胎”。和NIF相同，LMJ的研究人員也在使用光纖激光器制造出一束持續(xù)時(shí)間僅為十億分之幾秒的紅外線。然后，這束較弱的紅外線會(huì)進(jìn)入前置放大器——在脈沖到來前，用氙氣閃光燈使摻釹激光玻璃厚片充滿能量。它們會(huì)把能量傳入光束中，在光線分成很多平行光并被送到主放大鏡之前（同樣的摻釹激光玻璃與同樣的疝氣燈，不過規(guī)模更大），使其達(dá)到1焦耳。LMJ在

2014年12月30日建成，并進(jìn)行了第一組與核武器相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。LMJ有22個(gè)主放大鏡鏈條，每個(gè)放大鏡都可以容納八組平行光束。在每次激光射擊中，八組光線在四組放大鏡之間來回反彈并使能量增加至2萬倍。最后重新把這些光線集合在一起之后會(huì)向反應(yīng)室中心的目標(biāo)點(diǎn)上傳遞1.5兆焦的能量，而NIF的激光則可以傳遞1.8兆焦的能量。2.1.2 國際磁約束研究進(jìn)展-以托卡馬克為代表的磁約束核聚變13資料來源：新華網(wǎng)，中國核電網(wǎng)，中國核電，Nuclear

Engineering

International,方正證券研究所

20世紀(jì)80年代以來,

國際磁約束可控核聚變研究取得了顯著進(jìn)展，一批大型和超大型托卡馬克裝置(美國的TFTR、歐共體的JET、日本的JT-60U、蘇聯(lián)的T-15等)相繼建成并投入運(yùn)行。多項(xiàng)聚變工程關(guān)鍵技術(shù)迅速發(fā)展,

主要物理參數(shù)已接近達(dá)到為實(shí)現(xiàn)可控核聚變所要求的數(shù)值。在典型的裝置上，聚變?nèi)剂弦芽杀患訜岬?億～4億℃的高溫，表征聚變反應(yīng)率最重要參數(shù)（聚變?nèi)朔e）已達(dá)到

1.5×1021

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V/m3

·s

，人類已經(jīng)看到了實(shí)現(xiàn)聚變能源的曙光。進(jìn)入90年代,

國際可控核聚變研究取得了突破性的進(jìn)展。1991年末，人類首次用可控的方法在歐洲共同體聯(lián)合環(huán)JET裝置上進(jìn)行了首次氘-氚放電實(shí)驗(yàn)。隨后,

在美國普林斯頓大學(xué)的TFTR裝置上的氘-氚放電也獲得成功,

其輸出的功率更高,達(dá)到了10.7

MW，獲得聚變能6.5

MJ。1997年JET裝置創(chuàng)下了輸出聚變功率16.1

MW、聚變能21.7

MJ的世界紀(jì)錄。1998年，在日本原子能研究所的JT-60U托卡馬克裝置上進(jìn)行的D-D反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其等效的氘-氚聚變反應(yīng)的能量增益因子Q（能量增益因子定義為，聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量與輸入裝置能量之比）已達(dá)到1.25。2021年，JET

（

歐洲聯(lián)合環(huán)）

完成核聚變研究的一項(xiàng)重大突破：在5秒內(nèi)產(chǎn)生了能量輸出為59兆焦耳的穩(wěn)定等離子體，打破了此前1997年同樣由JET創(chuàng)下的21.7兆焦耳的紀(jì)錄。然而，從單次實(shí)驗(yàn)到核聚變能源實(shí)用化仍道阻且長，需要世界各國的共同研發(fā)。JET裝置于2023年底完成了最后一次實(shí)驗(yàn)，此后將重新調(diào)整用途，進(jìn)行退役，預(yù)計(jì)持續(xù)到2040年。圖：美國TFTR裝置鳥覽 圖：JET設(shè)施圖：JT-60U中性粒子束噴射器142.1.2

國際磁約束研究進(jìn)展-JT-60SA成功點(diǎn)火正證券研究所資料來源：科創(chuàng)板日報(bào)，ITER官網(wǎng)，方2023年10月24日，世界上最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆——JT-60SA成功點(diǎn)火，成為實(shí)用核聚變能源漫長發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，JT-60SA是一個(gè)由日本和歐盟共同合作建造運(yùn)行的超導(dǎo)托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAEA）內(nèi)。ITER計(jì)劃歐洲執(zhí)行機(jī)構(gòu)——?dú)W洲聚變能組織（F4E）和日本量子科學(xué)技術(shù)研究所（QST）合作開發(fā)了JT-60SA。F4E項(xiàng)目主管SamDavis表示，JT-60SA的成功點(diǎn)火“向世界證明了該裝置實(shí)現(xiàn)了基本功能”。QST

JT-60SA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Hiroshi

Shirai表示，JT-60SA還需要兩年的時(shí)間才能更持久的運(yùn)行，以滿足有意義的物理實(shí)驗(yàn)所需。據(jù)悉，到2050年，日本希望建造一座示范發(fā)電廠——DEMO，它將成為JT-60SA和ITER未來商業(yè)化運(yùn)行的墊腳石。圖：JT-60SA2.1.2

國際磁約束研究進(jìn)展-ITER項(xiàng)目15資料來源：中國知網(wǎng)，《超導(dǎo)磁體技術(shù)研究所與磁約束核聚變》王騰，ITER官網(wǎng)，方正證券ITER項(xiàng)目有35個(gè)國家參與，項(xiàng)目內(nèi)容是建造一個(gè)最大的托卡馬克，該裝置必須證明聚變產(chǎn)生的能源可以用作大型規(guī)模能源，不排放二氧化碳，用來發(fā)電。ITER

的主要目標(biāo)是產(chǎn)生“燃燒等離子體”并了解它們的行為。在燃燒的等離子體中，氘-氚聚變反應(yīng)產(chǎn)生的氦核釋放的能量足以維持介質(zhì)的溫度，從而減少甚至完全消除對(duì)外部加熱系統(tǒng)的需要。ITER

還必須確保掌握集成工業(yè)聚變反應(yīng)堆運(yùn)行所必需的所有技術(shù)（超導(dǎo)磁體、極端環(huán)境下的遠(yuǎn)程操縱、電力提取等）。ITER成員（中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國）參與合作建設(shè)和運(yùn)營

ITER

實(shí)驗(yàn)設(shè)施。ITER計(jì)劃分三個(gè)階段進(jìn)行:第一階段為實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)階段,從2007年到2021年;第二階段為熱核聚變運(yùn)行實(shí)驗(yàn)階段,持續(xù)20年,其間將驗(yàn)證核聚變?nèi)剂系男阅?、?shí)驗(yàn)堆所使用材料的可靠性、核聚變堆的可開發(fā)性等,為大規(guī)模商業(yè)開發(fā)聚變能進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)認(rèn)證;第三階段為實(shí)驗(yàn)堆退役階段,歷時(shí)5年。ITER具體的科學(xué)計(jì)劃是:在為期十年的第一階段,通過感應(yīng)驅(qū)動(dòng)獲得聚變功率500

MW、Q大于10、脈沖時(shí)間500

s的燃燒等離子體;第二階段,通過非感應(yīng)驅(qū)動(dòng)等離子體電流,產(chǎn)生聚變功率大于350

MW、Q大于5、燃燒時(shí)間持續(xù)3000

s的等離子體。如果約束條件允許,將探索Q大于30的穩(wěn)態(tài)臨界點(diǎn)火的燃燒等離子體。ITER計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將為商用聚變堆的建造奠定可靠的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)。圖：平臺(tái)的安裝目前ITER處于裝配第一階段(2022年3月-2024年12月：重點(diǎn)組裝核心機(jī)器以及第一等離子體運(yùn)行所需的系統(tǒng)第二階段(2026年6月-2028年6月):通過機(jī)器引入容器內(nèi)組件，如ITER包層等等。第三階段(2030年6月-2031年9月):安裝加熱系統(tǒng)以及中性束診斷系統(tǒng)第四階段(2034年3月-2035年3月):全氚廠和熱電池設(shè)施的實(shí)施為2035年6月的聚變發(fā)電運(yùn)行開辟了道路。2.1.2

國際磁約束研究進(jìn)展-ITER項(xiàng)目16資料來源：中國國際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心，方正證券研究所我國于2008年6月簽署了第一個(gè)ITER計(jì)劃采購安排協(xié)議，其后陸續(xù)簽署了涉及ITER導(dǎo)體，電源，支撐，診斷，包層等多個(gè)系統(tǒng)的共18個(gè)采購安排協(xié)議，涵蓋了ITER裝置幾乎所有關(guān)鍵部件的制造任務(wù)。2024年2月29日，ITER組織與中核工程聯(lián)合體正式簽署ITER核心安裝標(biāo)段真空室模塊組裝合同，中國成為目前ITER項(xiàng)目主機(jī)安裝的唯一承包商。ITER中方部分采購包 功能 承擔(dān)任務(wù)磁體支撐負(fù)責(zé)支撐整個(gè)熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆的核心裝置，是ITER重要結(jié)構(gòu)安全部件之一中方全部承擔(dān)校正場線圈系統(tǒng)(CC)ITER超導(dǎo)磁體系統(tǒng)由四個(gè)子系統(tǒng)組成：環(huán)向場線圈，中心螺線管線圈，極向場線圈和校正場線圈，極向場線圈的主要作用是在等離子體的產(chǎn)生，上升，成形和平頂各個(gè)階段提供歐姆加熱和控制等離子體位形。中方承擔(dān)所有18個(gè)校正場線圈的制造極向場(PF)線圈中方負(fù)責(zé)PF2至PF5共60根導(dǎo)體，約占全部導(dǎo)體的65%環(huán)向場線圈系統(tǒng)(TF)中方承擔(dān)11根TF導(dǎo)體制造任務(wù)，約占全部TF導(dǎo)體的7.51%饋線導(dǎo)體校正場線圈和磁體

為CC線圈和饋線系統(tǒng)的制造提供Cu啞導(dǎo)體和Nb-Ti基超導(dǎo)導(dǎo)體共計(jì)29根導(dǎo)體由中方全部承擔(dān)ITER磁體饋線(Feeder)連接杜瓦內(nèi)的ITER超導(dǎo)磁體與杜瓦外的低溫制冷系統(tǒng)，電源系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的接口部件，自低溫(4K)向室溫過渡。中方承擔(dān)ITER裝置所有31套Feeder制造。包層第一壁包層系統(tǒng)包括覆蓋于ITER真空室內(nèi)壁的兩個(gè)不同的子系統(tǒng)，分別是：壁掛包層模塊和包層模塊,每個(gè)模塊由第一壁(First

Wall，簡稱FW)、屏蔽塊(Shield

Module)以及柔性支撐等組成我國承擔(dān)約10%的ITER第一壁生產(chǎn)制造任務(wù)包層屏蔽模塊中方率先完成制造ITER包層屏蔽模塊全尺寸原型件，完成全球首臺(tái)用于ITER包層部件的大型真空高溫氦檢漏設(shè)備的制造和調(diào)試，設(shè)備重要指標(biāo)參數(shù)優(yōu)于ITER組織要求。17國知網(wǎng)，方正證券研究所資料來源：核工業(yè)西南物理研究院，中2.2 可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體成立，我國可控核聚變產(chǎn)業(yè)化或加速早在1983年6月,國務(wù)院科技領(lǐng)導(dǎo)小組提出了中國核能發(fā)展“三步(壓水堆—快堆—聚變堆)走”的戰(zhàn)略,以及“堅(jiān)持核燃料閉式循環(huán)”的方針;在《國家能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,提出了安全高效發(fā)展核電的主要任務(wù),繼續(xù)明確了堅(jiān)持熱堆、快堆、聚變堆“三步走”的技術(shù)路線。從核能所使用的資源角度來看,中國核能發(fā)展的第一步,發(fā)展以壓水堆為代表的熱中子反應(yīng)堆,即利用加壓輕水慢化后的熱中子產(chǎn)生裂變的能量來發(fā)電的反應(yīng)堆技術(shù),利用鈾資源中0.7%的235U,解決“百年”的核能發(fā)展問題;第二步,發(fā)展以快堆為代表的增殖與嬗變堆,即由快中子引起裂變反應(yīng),可以利用鈾資源中99.3%的238U,解決“千年”的核能發(fā)展問題;第三步,發(fā)展可控聚變堆技術(shù),希望是人類能源終極解決方案,“永遠(yuǎn)”的解決能源問題。近年來我國緊跟世界科研步伐，可控核聚變技術(shù)取得多項(xiàng)進(jìn)展。隨著2023年12月美國在COP28宣布聚變能源國際參與計(jì)劃，12月29日，我國以“核力啟航

聚變未來”為主題的可控核聚變未來產(chǎn)業(yè)推進(jìn)會(huì)在蓉召開，

由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體正式宣布成立。會(huì)議表示，今年以來，國務(wù)院國資委啟動(dòng)實(shí)施未來產(chǎn)業(yè)啟航行動(dòng)，明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥砟茉吹奈ㄒ环较颉?huì)議提出，可控核聚變作為人類能源問題的理想解決方案，已成為大國科技競爭的前沿陣地。圖：中核科創(chuàng)基金合作簽約儀式18院，中國知網(wǎng)，方正證券研究所資料來源：光明網(wǎng)，中國工程物理研究2.2.1 國內(nèi)慣性約束研究進(jìn)展-“神光-Ⅲ”蓬勃發(fā)展圖：“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置實(shí)驗(yàn)室外觀中國的慣性約束聚變研究起步稍晚，但也在蓬勃發(fā)展?！吧窆?Ⅲ”主機(jī)裝置歷經(jīng)十余年研制，于2015年順利完成建設(shè)項(xiàng)目，全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，成為世界上投入運(yùn)行的第二大激光驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)也是亞洲最大的高功率激光裝置，在我國慣性約束聚變（ICF）研究發(fā)展歷史上具有里程碑的意義。目前，中國正在建造功率更高的“神光”Ⅳ號(hào)裝置?！吧窆?Ⅲ”主機(jī)裝置包含48束陣列化的大口徑高功率脈沖激光，主要由前端、預(yù)放、主放大級(jí)、靶場、光束控制與參數(shù)測量、計(jì)算機(jī)集中控制等六大系統(tǒng)組成，具備三倍頻180KJ/3ns,峰值功率60TW的輸出能力。該裝置的成功研制，標(biāo)志著我國已具備十萬焦耳級(jí)ICF實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為我國開展關(guān)鍵物理過程研究、高能量密度物理研究提供了重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，造就了一支高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，為我國研制更強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的激光裝置奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。圖：“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置前端、預(yù)放和主放系統(tǒng)圖：“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置主體光路示意圖2.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-東方超環(huán)EAST，中國環(huán)流器二號(hào)A(HL-2A)等多個(gè)代表項(xiàng)目19方正證券研究所研究與發(fā)展》，中國核電，新華網(wǎng)，科學(xué)網(wǎng)，資料來源：中國核技術(shù)網(wǎng)，《世界科技1958年，在國際可控核聚變正式納入原子能和平應(yīng)用范圍的推動(dòng)下，我國在中國科學(xué)院物理研究所和原二機(jī)部401所（現(xiàn)中國原子能科學(xué)研究院）幾乎同步地相繼展開實(shí)驗(yàn)研究。創(chuàng)始初期，都建造了最簡單的直線箍縮裝置，如“雷公”，為我國第一代可控核聚變研究人員提供了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)舞臺(tái)。1959年冬，在國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)召開的“第一次全國電工會(huì)議”上明確由黑龍江原子核物理研究所進(jìn)行“磁鏡”研究，該所建立了可控?zé)岷朔磻?yīng)研究小組。到1960年代中期，開始建造仿星器裝置“凌云”。20世紀(jì)70年代，在當(dāng)時(shí)國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)極為落后、對(duì)外封閉而不能交流的情況下，過早選用了超導(dǎo)技術(shù)，被迫從液氦制造設(shè)備、超導(dǎo)線材等研制開始，因未能獲得可供物理研究的等離子體而被迫中止。之后，轉(zhuǎn)入以托卡馬克為重點(diǎn)。我國是全球范圍內(nèi)少數(shù)幾個(gè)能夠獨(dú)立開展可控核聚變技術(shù)研究和聚變裝置組建的國家之一。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所先后建成了“合肥托卡馬克6號(hào)模擬裝置”（HT-6B、HT-6M)、“合肥超環(huán)-7”（HT-7）、“東方超環(huán)”（EAST）、緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）等多臺(tái)磁約束聚變裝置?！熬盼濉逼陂g，中國環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）裝置通過國家立項(xiàng)建造，由中國核工業(yè)集團(tuán)西南物理研究院在2002年建成并成功投入實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。HL-2A裝置是我國第一個(gè)具有偏濾器位形的大型托卡馬克裝置。至2009年，以中國環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）和EAST兩個(gè)聚變裝置為代表，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究已經(jīng)躋身于世界中等規(guī)模實(shí)驗(yàn)裝置的行列，綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)達(dá)到和接近了國際水平，大大提高了中國聚變研究在國際上的地位。圖：仿星器裝置“凌云”結(jié)構(gòu)圖 圖：HL-2A裝置20我國的環(huán)流系列發(fā)展：環(huán)流器一號(hào)裝置（HL－1）（1984－1992）、環(huán)流器新一號(hào)裝置（HL－1M）（1994-2001）、環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）（2002）、環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）。HL-2M裝置的建造目的是研究未來聚變堆相關(guān)物理及其關(guān)鍵技術(shù)，研究高比壓、高參數(shù)的聚變等離子體物理,

為下一步建造聚變堆打好基礎(chǔ)。核工業(yè)西南物理研究院（西物院）的“環(huán)流系列”不斷研發(fā)與突破。2020年12月，中國環(huán)流器二號(hào)M裝置(HL-2M)在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電；2023年8月，“中國環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，再次刷新我國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄，突破了等離子體大電流高約束模式運(yùn)行控制、高功率加熱系統(tǒng)注入耦合、先進(jìn)偏濾器位形控制等關(guān)鍵技術(shù)難題，是我國核聚變能開發(fā)進(jìn)程中的重要里程碑，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。在實(shí)現(xiàn)百萬安培等離子體電流高約束模式運(yùn)行的基礎(chǔ)上，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”團(tuán)隊(duì)，將進(jìn)一步發(fā)展高功率加熱和電流驅(qū)動(dòng)、等離子體先進(jìn)運(yùn)行控制等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堆芯級(jí)等離子體運(yùn)行，研究前沿聚變物理，為我國開展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)、自主建造聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。所究院，央視網(wǎng)，國家核安全局，方正證券研究資料來源：人民網(wǎng)，核工業(yè)西南物理研2.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-西物院“環(huán)流系列”向高性能聚變等離子體運(yùn)行前進(jìn)圖：“中國環(huán)流三號(hào)”圖：“中國環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子 圖：HL-2M裝置結(jié)構(gòu)示意圖體電流下的高約束模式運(yùn)行2.2.2

國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-等離子體所“東方超環(huán)”（EAST）創(chuàng)造新世界紀(jì)錄21官網(wǎng)，方正證券研究所國科學(xué)院等離子體物理研究所，合肥市廬江縣資料來源：中科院合肥研究所官網(wǎng)，中由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所（等離子所）自主設(shè)計(jì)研制的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置EAST可以對(duì)磁約束核聚變相關(guān)的前沿物理問題開展實(shí)驗(yàn)研究和工程驗(yàn)證，為未來穩(wěn)態(tài)、安全、高效的聚變堆提供物理和工程技術(shù)基礎(chǔ)。EAST內(nèi)部部件是指所有裝在EAST真空室內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，其主要作用為在未來EAST長脈沖放電時(shí)作為真空室結(jié)構(gòu)的屏蔽第一壁，抵抗核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的熱流和粒子流。2023年4月12日，中外合作的世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST獲重大成果，成功實(shí)現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了托卡馬克裝置高約束模式運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。4月13日，團(tuán)隊(duì)再次重復(fù)了403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，標(biāo)志著EAST裝置高參數(shù)長脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可靠能力。2023年下半年，BEST（緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置）在合肥市廬江區(qū)招標(biāo)。2023年11月已經(jīng)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工。圖：EAST裝置主機(jī)及內(nèi)部構(gòu)件示意圖圖：真空室外部結(jié)構(gòu)2.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-等離子體所 中國聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施(CRAFT)22變》，方正證券研究所，中國科學(xué)院，《超導(dǎo)磁體技術(shù)與磁約束核聚資料來源：中科院合肥所官網(wǎng)，新華網(wǎng)聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）是《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》中優(yōu)先部署的大科學(xué)裝置。為我國開展聚變堆設(shè)計(jì)及核心部件研發(fā)、大規(guī)模低溫和超導(dǎo)技術(shù)研究、強(qiáng)流離子束與基礎(chǔ)等離子體研究等提供技術(shù)支撐。工程目標(biāo)是建成參數(shù)高、功能完備的綜合性研究設(shè)施。CRAFT主要面向磁約束核聚變堆開展近堆芯等離子體行為研究，并對(duì)超導(dǎo)磁體和偏濾器等關(guān)鍵部件在聚變堆條件下的可靠性、穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行探究和評(píng)估。

CRAFT主要建設(shè)內(nèi)容為超導(dǎo)磁體研究系統(tǒng)和偏濾器研究系統(tǒng)，其中超導(dǎo)磁體研究系統(tǒng)要建設(shè)三個(gè)大型超導(dǎo)磁體，包括：縱場（TF）原型線圈磁體、中心螺線管模型線圈（CSMC）磁體、高溫超導(dǎo)中心螺線管縮比線圈磁體。2021年7月，下一代“人造太陽”——中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆已完成工程設(shè)計(jì)。目前，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）尚未完成全部建設(shè)，2022年3月26日CRAFT園區(qū)正式在合肥交付啟用。根據(jù)中國磁約束核聚變路線圖，未來瞄準(zhǔn)建設(shè)世界首個(gè)聚變示范電站。這是磁約束核聚變領(lǐng)域又一個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，CRAFT全面建成后將是最高參數(shù)和最完備功能的磁約束核聚變研究平臺(tái)，保證未來聚變工程堆建設(shè)和關(guān)鍵部件研發(fā)的順利進(jìn)行。圖：聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）效果圖2.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)232017年，中國推出比ITER規(guī)模更大的聚變工程實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（CFETR），計(jì)劃到2035年建成，開始大規(guī)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)，

中國核聚變研究由此開啟新征程。CFETR計(jì)劃分三步走，完成“中國聚變夢”。第一階段到2021年，CFETR開始立項(xiàng)建設(shè)；第二階段到2035年，計(jì)劃建成聚變工程實(shí)驗(yàn)堆，開始大規(guī)模科學(xué)實(shí)驗(yàn)；第三階段到2050年，聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功，建設(shè)聚變商業(yè)示范堆，完成人類終極能源。CFETR將為世界提供關(guān)鍵的能力，以開發(fā)和實(shí)驗(yàn)未來商用電廠所需的關(guān)鍵元素。CFETR將為中國立足于聚變能發(fā)展前沿提供強(qiáng)大基礎(chǔ)。資料來源：中科院合肥研究所，《超導(dǎo)磁體技術(shù)與磁約束核聚變》王騰，江淮晨報(bào)，方正證券研究所圖：CFETR

TF

原型線圈及其測試平臺(tái)圖：CFETR超導(dǎo)磁體系統(tǒng)24洪荒70是全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，率先在完整裝置層面驗(yàn)證高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線的工程可行性。裝置由能量奇點(diǎn)設(shè)計(jì)、研發(fā)和建設(shè)，總體安裝由中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司承建。洪荒70的設(shè)計(jì)工作開始于2022年3月，2023年8月啟動(dòng)總體安裝。2024年3月，洪荒70托卡馬克總體安裝完工，這標(biāo)志著裝置建設(shè)工作全部結(jié)束至此建成,洪荒70將開始磁體降溫和調(diào)試運(yùn)行，以盡快實(shí)現(xiàn)等離子體放電。洪荒170為公司下一代托卡馬克裝置，預(yù)計(jì)到2027年完成。能量奇點(diǎn)能源科技（上海）有限公司，成立于2021年，位于上海市，是一家以從事科技推廣和應(yīng)用服務(wù)業(yè)為主的企業(yè)。企業(yè)注冊資本174.6233萬人民幣，并已于2023年完成了Pre-A輪，交易金額近4億人民幣。董事長兼總經(jīng)理為楊釗，董事有葉雨明、吳頔，監(jiān)事為董閣。公司核心技術(shù)有高溫超導(dǎo)磁體，基于高溫超導(dǎo)材料的先進(jìn)磁體系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)聚變商業(yè)發(fā)電的關(guān)鍵一環(huán)。高溫超導(dǎo)磁體可以顯著提升裝置性價(jià)比，顯著增強(qiáng)聚變能源商業(yè)化潛力。先進(jìn)等離子體物理，實(shí)現(xiàn)等離子體長時(shí)、穩(wěn)定運(yùn)行的科學(xué)和工程基礎(chǔ)正在逐步構(gòu)建。人工智能技術(shù)，人工智能技術(shù)在可控核聚變領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用空間。2.2.2

國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-能量奇點(diǎn):洪荒70高溫超導(dǎo)托卡馬克證券研究所國核電信息網(wǎng)，上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)，方正資料來源：能量奇點(diǎn)官網(wǎng)，天眼查，中圖：洪荒70裝置結(jié)構(gòu)圖圖：融資歷程252.2.2

國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-球形托卡馬克

多個(gè)指標(biāo)全國第一券研究所資料來源：天眼查，星環(huán)聚能官網(wǎng)，方正證2023年第三季度，由清華大學(xué)設(shè)計(jì)、星環(huán)聚能與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的聚變實(shí)驗(yàn)裝置SUNIST-2球形托卡馬克關(guān)鍵等離子體參數(shù)和脈沖大功率電源性能較上一季度翻倍提升，環(huán)向磁場等指標(biāo)在球形托卡馬克領(lǐng)域已達(dá)國內(nèi)第一、世界第三；星環(huán)聚能在高溫超導(dǎo)磁體、重復(fù)重聯(lián)運(yùn)行方式和非感應(yīng)啟動(dòng)等關(guān)鍵聚變工程和物理領(lǐng)域取得了一系列顯著進(jìn)展。陜西星環(huán)聚能科技有限公司，成立于2021年，位于陜西省咸陽市，是一家以從事科技推廣和應(yīng)用服務(wù)業(yè)為主的企業(yè)。企業(yè)注冊資本140萬人民幣，實(shí)繳資本112萬人民幣，并于2023年1月完成了Pre-A輪投資。2024年3月，由上海知識(shí)產(chǎn)權(quán)基金領(lǐng)投，公司再次完成了數(shù)億元Pre-A輪投資,資金將主要用于星環(huán)聚能新一代聚變驗(yàn)證裝置的設(shè)計(jì)、研發(fā)和建造。公司創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)核心成員均來自清華大學(xué)工程物理系核能所團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)運(yùn)行國內(nèi)首個(gè)球形托卡馬克（SUNIST）近二十年，在球形托卡馬克及其技術(shù)等方面有深厚的積累,

是目前國內(nèi)系統(tǒng)性從事磁約束可控聚變研究的頂尖團(tuán)隊(duì)之一。圖：融資歷程星環(huán)聚能的發(fā)展規(guī)劃分為三步：第一步是建立原理驗(yàn)證裝置，計(jì)劃在今年一季度完成；第二步是構(gòu)建技術(shù)驗(yàn)證裝置CTRFR-1，一臺(tái)接近聚變堆要求的中型高溫超導(dǎo)球形托卡馬克，預(yù)計(jì)2027年實(shí)現(xiàn)；第三步則是打造商用示范堆CTRFR-2，將與業(yè)界合作驗(yàn)證聚變堆的燃料循環(huán)、功率輸出、抗中子與熱負(fù)荷材料等問題，計(jì)劃2032年實(shí)現(xiàn)。圖：SUNIST-2球形托卡馬克262.2.2

國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-聚變新能

參與建設(shè)BEST裝置資料來源：天眼查，方正證券研究所20%

10.1%

19.9%聚變新能

(安徽)

有限公司(Neo

Fusion)15%15%10%安徽新聚能企業(yè)管理咨詢合伙企業(yè)

蔚聚科技（安徽）有限公司合肥蔚澤晶潤創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)10%2023年，聚變新能有限公司與等離子體所合作在合肥市建設(shè)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST。2023年11月已經(jīng)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工。據(jù)天眼查顯示，公司已經(jīng)開展BEST裝置的多項(xiàng)招標(biāo)項(xiàng)目。2023年,蔚來與安徽省和合肥市的國有資本共同組局成立聚變新能

(安徽)

有限公司(Neo

Fusion)，以實(shí)現(xiàn)可控核聚變的商用發(fā)電為愿景，背后技術(shù)主要來自兩家合肥的科研院所(中國科學(xué)院等離子體物理研究所,合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院)

。

聚變新能主要從事于新興能源技術(shù)研發(fā)、新材料技術(shù)研發(fā)及發(fā)電技術(shù)服務(wù)等。在發(fā)展模式上，公司明確規(guī)劃了“聚變實(shí)驗(yàn)裝置—聚變工程示范堆—商業(yè)聚變電站”三大發(fā)展階段，其中，緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置

BEST

的建設(shè)方案已通過國際聚變權(quán)威專家多輪評(píng)審。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化的目標(biāo)，公司計(jì)劃適時(shí)開展聚變工程示范堆的研發(fā)工作。圖：股權(quán)結(jié)構(gòu)圖控股股東 蔚來資本安徽省皖能資本投資有限公司 安徽省皖能股份有限公司 合肥產(chǎn)投新能科技合伙企業(yè) 合肥產(chǎn)投聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展合伙企業(yè)安徽省能源集團(tuán)有限公司(安徽省國資委為實(shí)控人)的控股子公司

指合肥市產(chǎn)業(yè)投資控股(集團(tuán))有限公司，實(shí)控人是合肥市國資委272.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-玄龍-50 國內(nèi)首座中等規(guī)模球形物理實(shí)驗(yàn)裝置證券研究所資料來源：新奧集團(tuán)官網(wǎng)，中國能源，方正在過去的五年，新奧已經(jīng)累計(jì)投入約30億元用于聚變能研發(fā)，建立了“河北省緊湊型聚變重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，建成了國內(nèi)首座中等規(guī)模球形環(huán)物理實(shí)驗(yàn)裝置“玄龍-50”，組建了百余人、專業(yè)化的高層次技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了開放式生態(tài)研發(fā)模式，還與國內(nèi)外專業(yè)科研院所建立了廣泛的技術(shù)合作。EXL-50（ENN

Xuanlong-50，玄龍-50）是基于聚變中心根據(jù)新奧科技（新奧能源研究院）的總體規(guī)劃，建設(shè)成功的緊湊型聚變研究裝置。該裝置是新奧自主設(shè)計(jì)建造的中型球形托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置。2018年10月開始啟動(dòng)，主體于2019年6月建設(shè)完成，并投入放電運(yùn)行至今，裝置在無中心螺線管ECRH電流驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)方面取得了一系列的進(jìn)展。EXL-50裝置的主機(jī)部分高7.5米，長寬6.8米，由真空室、環(huán)向場線圈、極向場線圈、支撐系統(tǒng)等四大部件組成。2022年，新奧啟動(dòng)了與國際同類裝置整體參數(shù)領(lǐng)先的球形環(huán)新裝置—新奧“和龍”建設(shè)計(jì)劃。項(xiàng)目計(jì)劃硬件投資40億元，在四年內(nèi)建成。下一步將通過“和龍”裝置，探索解決球形環(huán)氫硼聚變中的各項(xiàng)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)。新奧聚變研究的下一代球形環(huán)裝置“和龍-2”的物理設(shè)計(jì)也已全面開展，將成為攻關(guān)和驗(yàn)證球形環(huán)氫硼聚變路線可行性的關(guān)鍵裝置。2022年新奧決定將玄龍-50改造升級(jí)為玄龍-50U，籍此作為下一代和龍-2裝置的前序平臺(tái)。2024年1月24日，玄龍-50U正式啟動(dòng)，獲得了重復(fù)穩(wěn)定的放電，等離子體電流超過100kA，等離子體平頂維持2秒。玄龍-50U較玄龍-50，對(duì)主體真空室、環(huán)向場線圈、極向場線圈、電源系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，新增了中心螺線管，磁場提升了約兩倍，等離子體密度和離子溫度等物理參數(shù)也將顯著提升，總體性能與美國NSTX、英國MAST等國際大型球形環(huán)處于同一級(jí)別。圖：玄龍-50 圖：玄龍-50U282.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-聚變實(shí)驗(yàn)裝置J-TEXT 高校中唯一的大中型托卡馬克裝置究所官網(wǎng)，方正證券研究所資料來源：華中科技大學(xué)聚變與等離子體研2016年，華中科技大學(xué)聚變與等離子體所依托J-TEXT裝置開展聯(lián)合研究，與美國德克薩斯大學(xué)奧斯丁分校、韓國國立聚變研究所、英國卡拉姆實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)國際知名磁約束聚變研究機(jī)構(gòu)建立了良好的合作關(guān)系，簽署了正式的合作協(xié)議，匯聚了眾多的國際領(lǐng)軍人才，取得了一批具有國際影響力的研究結(jié)果。2016年11月教育部正式將華中科技大學(xué)申報(bào)的“磁約束聚變與等離子體”國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室列入立項(xiàng)建設(shè)名單。J-TEXT是我國高校中唯一的大中型托卡馬克裝置，也是依托于華中科技大學(xué)成立的“磁約束核聚變教育部研究中心”的主要研究平臺(tái)。如圖示是J-TEXT能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的示意圖，能量轉(zhuǎn)移線圈繞在中心柱上，并與快速開關(guān)和能量吸收部件相互串聯(lián)構(gòu)成能量轉(zhuǎn)移回路。通過相關(guān)研究實(shí)現(xiàn)等離子體大破裂的抑制與緩解，對(duì)于ITER及未來聚變堆建設(shè)具有極為重要的意義。圖：等離子體破裂電磁能量轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)原理圖292.2.2 國內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-自行設(shè)計(jì)研制的反場箍縮裝置KTX正證券研究所資料來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，鳳凰網(wǎng)，方圖：KTX裝置主機(jī)結(jié)構(gòu)圖KTX是中國完全自行設(shè)計(jì)、自主研制集成的國際先進(jìn)反場箍縮裝置。項(xiàng)目由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院基礎(chǔ)等離子體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，屬科技部“國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項(xiàng)”支持的大型裝置建設(shè)項(xiàng)目。裝置在2015年8月1日正式竣工，經(jīng)過兩個(gè)多月的系統(tǒng)調(diào)試，于11月3日正式運(yùn)行放電。反場箍縮是有別于托卡馬克、仿星器位形的另一類環(huán)形磁約束聚變裝置，其主要特點(diǎn)是約束等離子體的磁場是由等離子體內(nèi)部電流所產(chǎn)生，具有純歐姆加熱達(dá)到聚變點(diǎn)火條件、高質(zhì)量功率密度等優(yōu)勢，是未來磁約束反應(yīng)堆位形的候選方案。裝置設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)國際同類裝置先進(jìn)水平，它的建成，將為國內(nèi)外從事等離子體物理研究的科研人員提供一個(gè)全新的大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)中國磁約束聚變領(lǐng)域高端人才培養(yǎng)，發(fā)展磁約束聚變能科學(xué)技術(shù)研究都具有重要意義。KTX裝置采用真空室雙C開合可進(jìn)性設(shè)計(jì)，解決了當(dāng)前反場箍縮裝置可進(jìn)性差、真空室維護(hù)更新難、費(fèi)用高的缺陷，為裝置的先進(jìn)鋰壁運(yùn)行提供了必備的實(shí)驗(yàn)條件。圖：KTX裝置真空室與縱場磁體整體穿插組合及雙C組件合龍成功目錄30第三部分 資本市場對(duì)可控核聚變投入逐漸爆發(fā)國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢國際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長-部分核聚變公司主要進(jìn)展3.1 國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢31資料來源：FIA2023年核聚變調(diào)查報(bào)告，F(xiàn)IA2022年核聚變報(bào)告，方正證券研究所圖：2023年國際大規(guī)模融資情況根據(jù)FIA2023年度報(bào)告，截至2023年7月，研究可控核聚變的公司共融資62億美元，其中私人投資59億美元，政府資助2.72億美元。從2022到2023年，新增14億美元投資，新增了13家聚變公司。國際上知名投資者有比爾蓋茨、谷歌公司、索尼公司、尼康公司，等等。行業(yè)內(nèi)創(chuàng)造出了975個(gè)新職業(yè)，提供了大概3000個(gè)工作崗位。從2022年至2023年，全球在可控核聚變領(lǐng)域的整體融資規(guī)模呈現(xiàn)快速增長。圖：2022年國際大規(guī)模融資情況 圖：截至2023年，核聚變公司總?cè)谫Y圖：截至2023年，融資規(guī)模超過2億美元的公司32資料來源：FIA2023年核聚變調(diào)查報(bào)告，方正證券研究所根據(jù)FIA2023年度報(bào)告，聚變公司前景廣闊，具有較強(qiáng)商業(yè)價(jià)值。近年來，全球范圍內(nèi)新建立的聚變公司數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。國內(nèi)的能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能被列為獨(dú)角獸公司，市場對(duì)聚變公司的未來比較樂觀。圖：聚變公司建立時(shí)間表3.1 國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢3.1 國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢33資料來源：FIA2023年核聚變調(diào)查報(bào)告，F(xiàn)IA2022年核聚變調(diào)查報(bào)告，方正證券研究所目前全球核聚變公司，美國有25家，領(lǐng)先于其他國家；其次是日本、英國、德國，分別有3家；中國有4家核聚變公司。大部分核聚變公司主要聚焦于電力和工業(yè)用熱兩大領(lǐng)域，但是清潔能源作為潛在市場勢頭強(qiáng)勁，前景廣闊。2023年新增的核聚變公司中，美國新增4家，中國新增2家（能量奇點(diǎn)，聚變新能），日本新增1家，德國新增2家，瑞典新增1家。此外，國內(nèi)核聚變公司還包括新奧集團(tuán)，星環(huán)聚能，翌曦科技。圖：2023年核聚變公司的目標(biāo)市場圖：2023年核聚變公司的分布圖3.1 國內(nèi)外可控核聚變?nèi)谫Y快速增長，逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢34資料來源：FIA官網(wǎng)，F(xiàn)IA2021報(bào)告，F(xiàn)IA2022報(bào)告，F(xiàn)IA2023報(bào)告，方正證券研究所05101520253035402021 20222023磁約束磁約束混合慣性約束慣性約束靜電混合約束024681012141618202220232021Z箍縮托卡馬克仿星器FieldReversed

Configuration(FRC)2022 2023氘氘(DD)

2

3氘氘，氫和硼-11 1 1氘氦(DHe3)

2

2氘氚(DT) 22 28氫和硼-11(

pB11)

5

5截至2023年7月，國內(nèi)外最廣泛的核聚變途徑是磁約束（21家）、其次是慣性約束（9家），還有有5家公司同時(shí)進(jìn)行磁約束和慣性約束的研究；使用最廣泛的磁約束聚變途徑是托卡馬克（6家）、其次是仿星器（6家）。我國的聚變公司主要項(xiàng)目是托卡馬克。從2022年到2023年，新增6家公司選擇磁約束的實(shí)現(xiàn)途徑，而2家公司放棄了磁約束的方法，也有公司選擇了新的方法，如非熱激光聚變、里德伯物質(zhì)燃料基聚變等?？梢姶偶s束仍是主流方向，但是也有公司在不斷創(chuàng)新。大多數(shù)公司使用氘氚作為核聚變?nèi)剂希浯问请?。圖：2021-2023核聚變公司聚變實(shí)現(xiàn)途徑 圖：2021-2023核聚變公司具體聚變方法 圖：2022-2023核聚變公司使用燃