電力設備與新能源行業(yè)深度報告：核聚變商業(yè)化引領未來能源走進現(xiàn)實

本報告僅供華金證券客戶中的專業(yè)投資者參考請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明核聚變：商業(yè)化引領未來能源走進現(xiàn)實請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明核心觀點核聚變：能源革命新紀元，資本與科技雙輪驅動?？煽睾司圩冇腥N技術路線（引力約束、慣性約束與磁約束），其中托卡馬克磁約束聚變是國際主流技術路線。2020年來，中/美/日/英/德等多個國家政府均通過制定國家戰(zhàn)略和產業(yè)政策，推動核聚變技術的研發(fā)和應用，截止24年7月，核聚變行業(yè)已吸引超過71億美元投資。AI算力需求激增，科技巨頭加速布局核能領域，技術選擇偏好上看，短期呈現(xiàn)出依賴現(xiàn)有核電基礎設施重啟（如三哩島）或SMR部署，快速滿足AI算力需求；中長期則聚焦核聚變，目標實現(xiàn)商業(yè)化突破。同時，AI在數(shù)據(jù)分析、智能預測、實時控制等方面的優(yōu)勢，正在成為推動核聚變研究和應用的重要力量?？煽睾司圩儽灰暈槲磥碜罹邼摿Φ那鍧嵞茉粗?，它的實現(xiàn)將為AI提供強大而穩(wěn)定的電力支持，二者相輔相成，共同發(fā)展。核心技術突破與裝置迭代，商業(yè)化進程加速，BEST項目迎密集招標。近年來，美國、歐洲、日本等聚變裝置持續(xù)實現(xiàn)里程碑測試突破，25年2月，美國核聚變商業(yè)公司HelionEnergy宣布計劃在華盛頓馬拉加建造世界首座核聚變發(fā)電廠。我國核聚變也逐步向工程應用邁進，如我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置EAST，在25年1月，實現(xiàn)超過1億度1066.76秒的高約束模等離子體運行，后續(xù)BEST項目已與3月初完成首塊頂板順利澆筑，旨在推動聚變能從實驗室走向商業(yè)化應用。產業(yè)鏈已迎來密集招標。聚變新能、中科院等離子體物理研究所公布了多項招標公告，涵蓋水冷系統(tǒng)水泵、水冷系統(tǒng)6000T冷卻塔和中壓高壓氦氣純化器等多個環(huán)節(jié)。超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分。超導磁體幾乎占托卡馬克成本的一半。目前，高溫超導線材良率已提升至90，高溫超導技術發(fā)展可縮短可控核聚變裝置建設周期，使聚變發(fā)電初步具備商業(yè)化潛力。偏濾器是中心等離子體與聚變材料相互作用的主要區(qū)域，性能優(yōu)劣直接影響核聚變裝置的運行安全性與使用壽命。投資建議：建議關注核聚變核心部件供應商合鍛智能（603011.SH）、超導材料供應商西部超導（688122.SH）與聯(lián)創(chuàng)光電（600363.SH）以及偏濾器供應商國光電氣（688776.SH），看好核電設備龍頭東方電氣（600875.SH）、核級閥門領軍企業(yè)中核科技（000777.SZ），核級材料供應商應流股份（603308.SH）與廣大特材（688186.SH）等。此外，核電運營與建設方面，建議關注行業(yè)龍頭中國核電（601985.SH）、中國廣核（003816.SZ）、中國核建（601611.SH）等。風險提示：政策落地不及預期、技術迭代風險、安全事故風險。23請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄010204030506核聚變：能源革命新紀元政策加碼與AI賦能：資本與科技雙輪驅動全球競速：核心技術突破與裝置迭代商業(yè)化進程加速：萬億市場爆發(fā)前夜投資建議風險提示4請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：IAEA，王騰《超導磁體技術與磁約束核聚變》，華金證券研究所1.1核聚變是未來的終極能源可控核聚變被視為未來終極能源。核聚變是兩個輕原子核結合形成一個較重原子核，同時釋放大量能量的過程。從一種原子核變?yōu)榱硗庖环N原子核往往伴隨著大量能量的釋放?？煽睾司圩冇捎谠腺Y源豐富、釋放能量大、安全清潔、環(huán)保等優(yōu)勢，能基本滿足人類對于未來理想終極能源的各種要求。實現(xiàn)核聚變反應，需要同時滿足三個條件：足夠高的溫度（T）、一定的密度（n）和一定的能量約束時間（τE），三者的乘積稱為聚變三乘積。根據(jù)勞遜判據(jù)，只有聚變三乘積大于一定值（5×1021m?3·s·keV能產生有效的聚變功率輸出。核聚變工作原理核聚變反應三要素5請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：王騰《超導磁體技術與磁約束核聚變》，華金證券研究所1.2核聚變的三大技術路線可控核聚變有三種技術路線，磁約束核聚變是國際主流。引力約束是靠強大的萬有引力來提供對聚變燃料的約束力，目前無法在地球上實現(xiàn)；慣性約束是以多束極高精度激光從四面八方向一個非常微小的聚變燃料丸傾注能量，產生瞬間的高溫和高壓，使聚變燃料的密度在短時間達到極限值，從而引發(fā)核聚變反應；磁約束是指用磁場來約束等離子體中帶電粒子的運動，通過將聚變燃料完全電離形成的等離子體置身于強磁場的空間，帶電的原子核與電子在垂直于磁場方向只能沿著磁場方向做回旋運動。其中基于托卡馬克裝置的磁約束核聚變是目前最有希望實現(xiàn)聚變能和平利用的途徑。聚變約束的三種途徑托卡馬克約束磁場示意圖6請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：IAEA，中國科學院官網(wǎng)，華金證券研究所1.3提高聚變效率是主要挑戰(zhàn)如何維持等離子體穩(wěn)定和提高聚變反應效率是主要技術挑戰(zhàn)。實現(xiàn)核聚變反應需要將氘氚原子核壓縮到很小尺度的核力范圍（10-15米）內，但由于原子核帶正電，必須獲得足夠的能量或在特殊環(huán)境下才能克服彼此間的庫侖勢壘。在等離子體聚變技術中，磁場將等離子體束縛在一定范圍內，當?shù)入x子體被加熱到足夠高的溫度（1億度以上）和密度時，才能發(fā)生聚變反應。對等離子體進行磁約束需控制“湍流”現(xiàn)象發(fā)生。達到聚變條件后，還需對高溫聚變物進行約束，以獲得持續(xù)的核聚變能。當氘核與氚核間發(fā)生聚變反應時，在此高溫條件下，任何固態(tài)容器都會在極短時間內氣化。大多數(shù)聚變反應堆都是基于使用磁場的等離子體約束，但在受磁場約束的高溫等離子體中會產生“湍流”，熱量和粒子被傳輸至邊緣，最終損壞反應堆并縮短其運行壽命。托卡馬克聚變反應堆的三個外部加熱源高溫等離子體“湍流”現(xiàn)象7請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄010204030506核聚變：能源革命新紀元政策加碼與AI賦能：資本與科技雙輪驅動全球競速：核心技術突破與裝置迭代商業(yè)化進程加速：萬億市場爆發(fā)前夜投資建議風險提示8請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：中國核技術網(wǎng)，中國核電網(wǎng)，國務院國資委，中國核能安全協(xié)會，acatech，華金證券研究所2.1核聚變行業(yè)政策加碼2020年來，全球多個主要國家都將可控核聚變視為未來能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向，并出臺了相應的政策支持。中國、美國、日本、英國和德國等國家政府，均通過制定國家戰(zhàn)略和產業(yè)政策，推動核聚變技術的研發(fā)和應用。各國政府正在加大對核聚變的投資力度。2023年9月，德國宣布未來五年內將追加3.7億歐元用于核聚變建設；2024年7月，韓國政府決定將投入1.2萬億韓元(8.66億美元)用于開發(fā)核聚變反應堆；2025年1月，美國能源部為“聚變創(chuàng)新研究引擎”項目投入1.07億美元，英國政府宣布斥資4.1億英鎊加速核聚變能源建設，國家時間文件名稱主要內容中國2024年10月《培育和發(fā)展新質生產力推動國資央企高質量發(fā)展》超前布局、梯次培育核聚變產業(yè)，加快打造一批具有國際競爭力的戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群和產業(yè)領軍企業(yè)。美國2024年7月《ADVANCE（加速部署多功能先進核能以促進清潔能鞏固美國核能全球領導地位，支持先進反應堆開發(fā)和部署，保護現(xiàn)有核源法案）》 電廠，加強核燃料循環(huán)、供應鏈建設和人才培養(yǎng)，提高核管會效率。英國 2021年10月《TowardsFusionEnergy：TheUKFusionStrategy》推進英國從聚變能科技強國向聚變能工業(yè)強國發(fā)展，在全球率先建成聚變能示范電站，并發(fā)展全球領先的聚變能產業(yè)德國2025年1月《NuclearFusionMadeinGermany》推動德國聚變領先地位的關鍵策略，明確聚變發(fā)展路線圖，倡導開展技術中立的基礎研究，建議建設慣性聚變和磁約束聚變示范電站日本 2023年4月 《FusionEnergyInnovationStrategy》旨在利用本國技術優(yōu)勢實現(xiàn)聚變能產業(yè)化發(fā)展，在未來商業(yè)化利用聚變能中占據(jù)主導地位各國推進核聚變的相關政策9請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：中國核電網(wǎng)，《Theglobalfusionindustryin2024》，華金證券研究所2.2核聚變行業(yè)投融資熱度升溫截止2024年7月，核聚變行業(yè)已吸引超過71億美元的投資。其中新資金超過9億美元，且有4.26億美元來自政府等公共資金，同比+57.2。截止2024年7月，許多私營核聚變公司也獲得了重要融資。其中包括Xcimer公司（1億美元）、SHINE公司（9000萬美元）和Helion公司（6500萬美元）。2025年2月10日，Helion核聚變公司獲4.25億美元F輪融資，總投資額超過10億美元。私營聚變公司成立時間線私營聚變公司融資情況（截止2024.7）10請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：澎湃新聞，新浪財經，華金證券研究所2.3AI驅動下的核聚變：電力焦慮下，科技巨頭布局加碼AI算力需求激增，美國科技巨頭加速布局核能領域，涵蓋核裂變與核聚變技術。核能作為基荷能源優(yōu)勢彰顯，可保障數(shù)據(jù)中心7×24小時不間斷運行。核電零碳屬性契合企業(yè)ESG承諾，脫碳目標疊加電力穩(wěn)定性要求，當前已成為科技巨頭緩解AI算力擴張與碳中和目標的矛盾的重要選項。短期優(yōu)先核裂變，中長期看好核聚變。技術選擇偏好上看，短期呈現(xiàn)出依賴現(xiàn)有核電基礎設施重啟（如三哩島）或SMR部署，快速滿足AI算力需求；中長期則聚焦核聚變，通過投資初創(chuàng)企業(yè)鎖定未來清潔能源技術紅利，目標實現(xiàn)商業(yè)化突破。核裂變核聚變微軟劃重啟三哩島核電站1號機組，預計2028年恢復供電，優(yōu)先用于支撐AI數(shù)據(jù)中心電力需求。2024年與星座能源（ConstellationEnergy）簽署20年購電協(xié)議，計2023年與核聚變技術公司HelionEnergy簽署協(xié)議，計劃2028年前采購其首個商用核聚變裝置（Trenta）生產的50MW電力。谷歌2024年谷歌與核能初創(chuàng)公司凱羅斯電力（KairosPower）簽訂協(xié)議，與TAETechnologies合作，將機器學習應用于不同類型的聚變反應計劃向后者購入擬建的6-7個小型模塊化核反應堆（SMRs）的電力，堆——加速實驗數(shù)據(jù)的分析。旗下子公司DeepMind用AI控制核聚變總容量達500兆瓦。 反應登上《Nature》。亞馬遜2024年以6.5億美元收購TalenEnergy的一座核電驅動數(shù)據(jù)中心，并2021年，參與了GeneralFusion1.3億美元的E輪融資；2022年，與星座能源達成協(xié)議，鎖定東海岸核電站電力供應。 參與了TAETechnologies的2.5億美元融資。11請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：DeepTech深科技，科技導報，新智元，瀚海聚能，華金證券研究所2.3AI驅動下的核聚變：AI賦能精確控制，加速發(fā)展AI在核聚變中運用廣泛：1)模擬和預測：AI可以用于模擬和預測核聚變反應的行為。通過對已知反應的數(shù)據(jù)進行訓練，可以開發(fā)出能夠預測和優(yōu)化核聚變反應的AI模型。2)實時監(jiān)測和控制：通過使用機器學習算法，可以從傳感器數(shù)據(jù)中提取有用的信息，例如溫度、壓力和輻射水平，并用這些信息來控制反應堆的運行參數(shù)。3)數(shù)據(jù)分析和處理：通過使用機器學習算法，可以從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)聚變反應隱藏的模式和趨勢。4)聚變反應堆設計：通過使用機器學習算法，可以優(yōu)化反應堆的幾何形狀和運行參數(shù)，以提高聚變反應的效率和穩(wěn)定性。AI加快聚變實驗進程。2022年2月，DeepMind與瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的合作展示了利用AI在所有放電實驗階段實現(xiàn)精確的等離子體控制的潛力。2024年2月，普林斯頓團隊通過訓練神經網(wǎng)絡，提前300毫秒就預測了核聚變中的等離子不穩(wěn)定態(tài)（這個時間足夠約束磁場調整應對等離子體的逃逸），可控核聚變實現(xiàn)新突破。2024年10月，普林斯頓等離子體物理實驗室開發(fā)出的突破性的AI模型將等離子體加熱預測速度提高了1000萬倍。AI控制核聚變的學習控制和訓練架構件AI對核聚變研發(fā)進程提速示意圖12請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄010204030506核聚變：能源革命新紀元政策加碼與AI賦能：資本與科技雙輪驅動全球競速：核心技術突破與裝置迭代商業(yè)化進程加速：萬億市場爆發(fā)前夜投資建議風險提示13請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：環(huán)球零碳，中國核技術網(wǎng)，能源界，華金證券研究所3.1美國：計劃開建世界首座核聚變發(fā)電廠NIF：2022年12月13日，美國國家點火設施（NIF）首次實現(xiàn)聚變點火。2023年，NIF又接連進行了三次點火實驗，分別在7月30日、8月8日和10月30日，都成功地實現(xiàn)了核聚變能量超過激光能量，其中最高一次達到了3.88MJ，比輸入能量增加了89，相當于燃燒300公斤的汽油。SPARC：麻省理工學院等離子體科學與融合中心（PSFC）主持研究開發(fā)新一代的托卡馬克核聚變堆SPARC，于2021年開始建造，為期四年完成。SPARC使用由新型高溫釔鋇鋇銅氧化物（YBCO）制成的強力磁體來產生等離子體，產生的能量是在高溫下維持等離子體所需能量的兩倍，從而使融合增益Q>2，并能在10秒內實現(xiàn)高達140MW的聚變功率。2025年1月，CommonwealthFusionSystems(CFS)宣布公司已經完成了聚變機SPARC上超過一半的環(huán)向場磁體線圈單元的制造。DIII-D：2024年10月，美國DIII-D國家聚變設施達成了20萬次實驗性“點火”測試里程碑。HelionEnergy：2025年2月，美國的的核聚變商業(yè)公司HelionEnergy宣布計劃在華盛頓馬拉加建造世界首座核聚變發(fā)電廠。NIF一年內實現(xiàn)四次成功點火14請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：EUROfusion，中國核技術網(wǎng)，華金證券研究所3.2歐洲：擁有世界上最大在運托卡馬克裝置JET：于1978年開始建造，位于英國牛津郡庫勒姆聚變能源中心的歐洲聯(lián)合環(huán)面（JET）是現(xiàn)有的唯一可以使用氘-氚燃料混合物運行的托卡馬克設施，該燃料混合物也將用于未來的聚變發(fā)電廠。在JT-60SA開始運行之前，JET一直是世界上最大的在運托卡馬克裝置，并在1983年實現(xiàn)了第一個等離子體試驗。JET數(shù)十年的實驗優(yōu)化了氘-氚的聚變反應，并幫助開發(fā)了管理燃料滯留、熱排放和材料演變的技術。JET的核心是一個真空容器，目前該容器容納了90m3的聚變等離子體。高性能氘-氚實驗始于1997年，自2011年以來，真空容器的第一個壁由鈹和鎢制成，取自ITER的建設經驗。多年來，該設施創(chuàng)下了多項紀錄，包括1997年創(chuàng)紀錄的0.64的Q-等離子體（產生的聚變功率與加熱等離子體的外部功率之比），2021年12月創(chuàng)紀錄的5秒脈沖內59MJ的聚變能量輸出以及2024年2月再次創(chuàng)紀錄的僅用0.2毫克燃料維持69MJ聚變能長達5秒。JET托卡馬克設施內部15請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：中國核技術網(wǎng)，高端裝備產業(yè)研究中心公眾號，F(xiàn)usionforEnergy，華金證券研究所3.3日本：已實現(xiàn)將等離子體加熱至2億度JT-60SA：JT-60SA位于茨城縣日本原子能研究開發(fā)機構（JAEA）內，目前是世界上最大的熱核聚變實驗裝置是世界上最大的熱核聚變實驗裝置。JT-60SA于2023年11月2日成功點火，達到滿功率后可將等離子體加熱到2億攝氏度并維持約100秒。JT-60SA的工作為ITER的建造以及日本示范發(fā)電廠—DEMO的實現(xiàn)奠定了基礎。2024年10月，JT-60SA創(chuàng)造了160立方米等離子體體積的新紀錄。2025年2月，日本宣布用新部件升級JT-60SA。JT-60SA設備結構圖JT-60SA的里程意義16請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：中國科學院等離子體物理研究所，中國工程物理研究院，《Ｚ箍縮驅動聚變－裂變混合堆總體概念研究進展》，中國核工業(yè)集團有限公司，華金證券研究所3.4中國：已逐步實現(xiàn)工程目標HL-2M：環(huán)流三號（HL-2M）托卡馬克裝置是HL-2A的改造升級裝置。2022年11月，等離子體電流首次突破100萬安培。2023年8月25日，首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。2024年11月，啟動新一輪物理實驗，首次使用數(shù)字孿生系統(tǒng)。EAST：EAST是我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置。工程目標：電流1兆安、溫度1億攝氏度、運行維持1000秒。2012年實現(xiàn)30秒高約束模，2016年實現(xiàn)60秒高約束模，2017年實現(xiàn)101秒高約束模。2021年12月，EAST實現(xiàn)最長的穩(wěn)態(tài)高溫等離子體運行（1056秒），即具有類似ITER的配置和加熱方案的長脈沖高性能運行。2023年4月，EAST實現(xiàn)1.2億攝氏度下403秒長脈沖穩(wěn)態(tài)高約束模式運行，刷新2017年101秒的世界記錄；2025年1月，實現(xiàn)超過1億度1066.76秒的高約束模等離子體運行。Z-FFR：中國工程物理研究院提出的Z箍縮驅動聚變-裂變混合能源堆（Z-FFR）通過電磁內爆驅動DT靶聚變，提供14MeV高能中子源，與次臨界包層中的U-238發(fā)生裂變等反應，后者衰變產生Pu-239在熱中子作用下進一步裂變，從而釋放巨大能量并輸出大量中子。2023年11月12日，江西人民政府與中核集團、聯(lián)創(chuàng)光電宣布合作投資200億聯(lián)合建設聚變-裂變混合實驗堆項目，技術目標為Q值大于30，實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電功率100MW。目前我國已批準建造50兆安Z-箍縮驅動器實驗裝置，“星火一號”聚變-裂變混合示范堆已于2024年啟動，有望2025年開工建設，中國工程物理研究院預計2028年左右實現(xiàn)能源規(guī)模的聚變，2035年左右建成商用示范堆，實現(xiàn)示范發(fā)電。EAST裝置Z-FFR裝置17請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：聚變產業(yè)聯(lián)盟，合肥日報，華金證券研究所3.4中國：“BEST”項目持續(xù)推進，招標景氣BEST：2025年3月5日，BEST項目首塊頂板順利澆筑，標志著工程全面進入分區(qū)完工、分區(qū)交付的階段。作為全超導托卡馬克裝置EAST的后續(xù)項目，BEST將首次演示聚變能發(fā)電，提升核聚變能源的經濟性和可行性。產業(yè)鏈已迎來密集招標。聚變新能、中科院等離子體物理研究所公布了多項招標公告，多個項目預算金額達到千萬以上。涵蓋170GHz回旋管、CRAFT低溫綜合測試平臺水冷系統(tǒng)水泵、磁體性能研究平臺終端閥箱等多個環(huán)節(jié)。聚變新能采購項目中科院等離子體物理研究所采購項目采購項目中壓氦氣儲罐需求概況截止時間300m3中壓氦氣儲罐（含輔材）采購17套，其中304材質的4套，Q345+304材質的13套2025年4月17日水冷系統(tǒng)變頻離心式冷水機組含6臺離心式冷水機組2025年4月10日水冷系統(tǒng)6000T冷卻塔水冷系統(tǒng)6000T冷卻塔采購2025年4月7日水冷系統(tǒng)水泵水冷系統(tǒng)離心泵7套采購2025年4月7日目施工總承包關鍵核心裝備研發(fā)能力提升項本項目北至規(guī)劃幸三路（暫定名），南至規(guī)劃聚邊路（暫定名），西至譚崗路，東側與緊湊型聚2024年6月26日變能實驗裝置園區(qū)相鄰。氣密門屏蔽門預計采購氣密門65樘，屏蔽門68樘2024年6月25日第二批預埋件預計采購預埋件規(guī)模2557噸2024年6月6日10套，回旋管工作頻率：170GHz回旋管170GHz±0.3GHz200002025年4月18日采購項目需求概況預算金額（萬元）截止時間170GHz回旋管10套，回旋管工作頻率：170GHz±0.3GHz200002025年4月8日CRAFT低溫綜合測試平臺及透1套低溫綜合測試平臺，1平測試冷箱個透平測試冷箱35002025年4月22日磁體性能研究平臺終端閥箱及其傳輸線設計制造4.5K終端閥箱主體、50K終端閥箱主體、整體設計制造、主機系統(tǒng)低溫傳輸線（4.5K）、低溫氣回收傳輸線（50K）、真空系統(tǒng)及管道的制造和安裝19252025年3月21日TF磁體測試杜瓦及其附屬部件/15002025年4月3日除油系統(tǒng)低溫綜合測試平臺壓縮組及2套，低壓壓力1.05bara，中壓壓力4.65bara，高壓壓力21bara等14002025年4月18日磁體測試傳輸線電流引線罐、過度饋線（6條Busbar）、與杜瓦法蘭連接端及真空隔斷、內饋線（4對）13852025年3月20日18請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：能量奇點，星環(huán)聚能，可控核聚變，界面新聞，華金證券研究所3.4中國：多家私營聚變企業(yè)獲得重大突破星環(huán)聚能：2024年8月，星環(huán)聚能在球形托卡馬克等離子體優(yōu)化方面取得重大突破，成功實現(xiàn)一種優(yōu)化位形，為可控核聚變技術發(fā)展注入新活力。11月，公司宣布將啟動負三角球形托卡馬克NTST的建設，該裝置有望成為全球首個負三角球形托卡馬克，為構建更高效、經濟的聚變反應堆奠定基礎。此外，星環(huán)聚能計劃：預計在2027年建成下一代實驗裝置CTRFR-1，連續(xù)穩(wěn)定地通過重復重聯(lián)方案將等離子體加熱至一億攝氏度，用于徹底驗證可控聚變的工程可行性。接下來再用3至5年的時間建設一個能夠輸出電能的聚變反應堆。能量奇點：能量奇點成立于2021年的上海，團隊核心技術為高溫超導磁體。2024年6月，能量奇點成功研發(fā)了全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置——洪荒70，并獲得第一等離子體，標志著其成為全球首個建成運行全高溫超導托卡馬克的團隊和商業(yè)公司。2024年12月，洪荒70中心場強達到1.02特斯拉，裝置性能顯著提升。2025年3月10日，能量奇點宣布其研制的“經天磁體”在高溫超導磁體技術領域取得重大突破，完成了首輪通流實驗，產生了高達21.7特斯拉的磁場，創(chuàng)下大孔徑高溫超導D形磁體的最高磁場紀錄。星能玄光：星能玄光自主研發(fā)并制造了場反位形裝置—Xeonova-1。2024年12月20日，裝置主體的真空室和磁場線圈進場安裝；2025年1月20日，電源和控制系統(tǒng)系統(tǒng)進場安裝并調試；2025年2月20日，電源調試完畢并成功放電。Xeonova-1裝置洪荒70裝置19請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：《核聚變能源的開發(fā)現(xiàn)狀及新進展》張國書，《Superconductorsforfusion:aroadmap》NeilMitchell，華金證券研究所3.5ITER項目核電站潛力大1985年，國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）得以確立，目標是要建造一個可持續(xù)燃燒的托卡馬克聚變實驗堆以驗證聚變反應堆的工程可行性。目前合作承擔ITER計劃的七個成員是歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國。2020年7月，ITER托卡馬克裝置安裝工程啟動，預計2025年完成建設并進行第一次等離子放電試驗。托卡馬克裝置的等離子體體積為830m3,磁體系統(tǒng)由18個環(huán)形磁場磁鐵、6個極化磁場線圈、1個13米高的中央螺線管、18個超導校正線圈、31個超導磁體饋線和29個非超導容器內線圈組成，其中部分超導線材由西部超導完成供應。偏濾器將由54個不銹鋼部件組成，每個部件重10噸，由國光電氣參與供應。ITER項目預估成本為220億美元，其中磁體系統(tǒng)、容器內部件、建筑占比最高，分別達到28、17、14。在實際建造中，工廠總體成本（包括建筑成本和主機裝置外的支持部件和附屬系統(tǒng)）被大大低估，ITER的預算也在逐年上升。根據(jù)核聚變發(fā)電廠DEMO的成本估算，工廠總體成本將上升至40，制冷系統(tǒng)、容器內部件、磁體系統(tǒng)將分別占比16、15、12。ITER主要參數(shù)1998年主要參數(shù)2002年主要參數(shù)聚變功率Pt/MW1500500（700）燃燒時間/s1000≧400（Q≧10）中子壁負載/(MW/m2)10.57（0.8）大半徑R0/m8.16.2小半徑a/m2.82拉長比1.61.70/1.85三角形變0.240.33/0.49等離子體電流Ip/MA2115(17)軸上磁場BT/T5.75.3偏濾器位形單零單零輔助功率/MW100（加熱）73（加熱+驅動）磁體系統(tǒng),28容器內部件,17建筑,14真空室,8電源,8其他輔助系統(tǒng),7制冷系統(tǒng),5儀器及管理,6ITER成本拆分加熱及電流驅動,7主機裝置外的支持部件和附屬系統(tǒng),25制冷系統(tǒng),16建筑,15加熱及電流驅動,8磁體系統(tǒng),12真空室,2容器內部件,15發(fā)電廠DEMO成本拆分其他儀輔器助及系管理,電源,統(tǒng)2,3220請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄010204030506核聚變：能源革命新紀元政策加碼與AI賦能：資本與科技雙輪驅動全球競速：核心技術突破與裝置迭代商業(yè)化進程加速：萬億市場爆發(fā)前夜投資建議風險提示21請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明4.1核聚變進入舉國體制時代資料來源：中國能源報，中核集團，電聯(lián)新媒、中國核工業(yè)，國家核安全局，華金證券研究所熱堆快堆聚變堆所用能源類型核裂變能核裂變能核聚變能所用中子類型中子能量小于0.1eV的熱中子中子能量大于0.1MeV的快中子—工作原理將裂變時釋放出的中子減速后，再引起新的核裂變，形成鏈式裂變反應。由于中子的運動速度與分子的熱運動達到平衡狀態(tài)，這種中子被稱為熱中子用钚-239為燃料，并在其外包裹一層鈾-238。钚-239裂變時釋放多個中子，外圍的鈾-238就會捕捉這些快中子，并轉變?yōu)榭闪炎兊念?239。這樣，核燃料越燒越多，快速增殖用氫的同位素氘或氚作為燃料，通過高溫、高壓使其發(fā)生聚變反應，釋放能量當前我國發(fā)展水平實現(xiàn)了規(guī)?；⑴炕?、國產化發(fā)展，形成的研發(fā)體系、人才隊伍等為第二步快堆、第三步聚變的研發(fā)與設計建設奠定了良好的基礎目前，我國快堆已經形成了完備的科研技術體系，示范工程有序推進，后處理示范工程按計劃建設實施了一系列聚變技術攻關，先后建成EAST、HL-2M等核聚變裝置，工程技術不斷提升，研究和技術水平取得了長足進步，聚變理論與物理實驗、工程技術等方面達到了世界領先水平展望核能多用途利用在更廣泛領域支持清潔低碳轉型，核能供熱規(guī)模不斷增大，核能海水淡化技術不斷突破，規(guī)?；瘧贸醅F(xiàn)成效，核能制氫實現(xiàn)多場景應用，經濟性不斷提升到2060年，預計我國快堆在運在建裝機規(guī)模約1.8億千瓦，其中在運裝機規(guī)模1.53億千瓦，在建裝機規(guī)模2800萬千瓦2030年，實現(xiàn)可控核聚變；2040年，建成聚變先導工程實驗堆，實現(xiàn)聚變能量輸出；2045年，我國聚變示范堆建成，演示氚自持；2050年及以后，建成聚變商用堆，實現(xiàn)聚變能源應用，逐步提升經濟性，積極推廣商業(yè)化?，F(xiàn)階段，我國熱堆已經實現(xiàn)了規(guī)模化、批量化、國產化發(fā)展。截至2024年底，我國在運核電機組58臺（世界第二），總裝機容量為6088萬千瓦（世界第三）；在建核電機組27臺（世界第一），總裝機容量為3230.9萬千瓦（世界第一）。我國快堆技術研究始于1960年代，目前快堆正由實驗堆（原型堆）轉向示范堆、商業(yè)堆，其潛在的商業(yè)價值被核能界寄予厚望。6.5萬千瓦熱功率的中國實驗快堆的建立，標志著快堆技術實現(xiàn)了從0到1的突破。2023年12月，以“核力啟航聚變未來”為主題的可控核聚變未來產業(yè)推進會召開。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，中國聚變能源有限公司揭牌。會上發(fā)布了第一批未來能源關鍵技術攻關任務，對推進聚變能源產業(yè)邁出實質性步伐具有重要的里程碑意義。2025年2月28日，中國核電、浙能電力擬共17.5億元增資參股中國聚變能源有限公司。熱堆、快堆和聚變堆區(qū)別22請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：各公司官網(wǎng)，華金證券研究所4.2超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分核聚變產業(yè)鏈包括上游原材料供應到中游技術研發(fā)、設備生產制造，及下游核電應用等。產業(yè)鏈上游：上游覆蓋有色金屬(鎢、銅等)、特種鋼材、特種氣體(氘、氚)等原料供應。產業(yè)鏈中游：中游覆蓋聚變技術研發(fā)、裝備制造(第一壁、偏濾器、蒸汽發(fā)生器、超導磁線圈等組件)及仿真、控制軟件的開發(fā)。核電設備主要由核島、常規(guī)島及輔助設備三大系統(tǒng)構成，其中核島是整個核電站的核心，負責將核能轉化為熱能，是核電站所有設備中工藝最復雜、投入成本最高的部分，投資成本占比達到58，并且市場參與者較少。產業(yè)鏈下游：下游涵蓋核電站運營及設備應用，主要目標市場為發(fā)電。此外在供熱、醫(yī)療、科研等領域前景可觀。核聚變產業(yè)鏈23請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：科技日報，華金證券研究所4.2超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分超導磁體是磁約束可控核聚變中托卡馬克裝置的關鍵組成部分，幾乎占托卡馬克成本的一半。目前，高溫超導線材良率已提升至90，開始工業(yè)化應用，基于高溫超導材料的強磁場小型化托卡馬克技術路線有望大幅降低聚變裝置成本，建設期或將縮短到3至4年，大幅縮短技術迭代周期，也使聚變發(fā)電初步具備了商業(yè)化潛力。偏濾器，是核聚變反應堆的重要組成部分。偏濾器負責連接中心等離子體與聚變燃料，是兩者相互作用的主要區(qū)域，性能優(yōu)劣直接影響核聚變裝置的運行安全性與使用壽命，因此其材料選擇、結構設計、制造工藝、檢驗測試等環(huán)節(jié)均有極高要求。托卡馬克中的偏濾器整體圖托卡馬克中的偏濾器部分圖24請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源：《Theglobalfusionindustryin2024》FIA，生態(tài)中國網(wǎng)，華金證券研究所4.3核聚變商業(yè)化進程加速可控核聚變商業(yè)化前景可期。MaximizeMarketResearch統(tǒng)計顯示，2023年全球核聚變市場規(guī)模為3012.5億美元，2030年有望達到4965.5億美元?？煽睾司圩兩虡I(yè)化進程加速。3月10日，據(jù)新智元報道，MIT等離子體科學與核聚變中心以及英聯(lián)邦聚變系統(tǒng)（CFS）發(fā)表了一篇綜合報告，援引在《IEEE應用超導會刊》3月份特刊上6篇獨立研究的論文，證明了MIT在2021年實驗中采用“高溫超導磁體”以及無絕緣的設計是可行且可靠的。同時還驗證了，團隊在實驗中使用的獨特超導磁體，足以作為核聚變發(fā)電廠的基礎。企業(yè)對于核聚變商業(yè)化進程保持樂觀。根據(jù)FIA《2024全球聚變行業(yè)報告》，在受訪的35家企業(yè)中，有19家企業(yè)認為核聚變發(fā)電廠具備商業(yè)可行性的實現(xiàn)會在2035年之前，占比為54.29，同比提升8.13pct。第一座核聚變發(fā)電廠向電網(wǎng)供電實現(xiàn)時間（受訪聚變企業(yè)答復）945 52021731 105101520252025-203