【摘要】

2023年国务院国资委启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向，行业热度持续上升，在技术路径较为确定、各国持续加大投入的背景下，聚变堆商业化的进程有望提速。

事件：消息面上，Open AI CEO Sam Altman透露，核聚变技术将“很快”取得突破，他预计其投资的公司Helion将“很快”演示净能量增益核聚变。

点评：核聚变具有释放能量高、安全可靠、环境友好等优点，有望成为民用发电领域终极能源。在AI发展对电力需求激增的背景下，聚变产业迎来发展机遇，行业融资规模、初创企业数量、雇员总数、供应链支出等多项数据均显示行业热度持续上升。

核聚变风口已至，关注零部件企业布局

核聚变能即小质量元素的原子核（通常是氘和氚）聚合成为重核所释放的能量，核聚变发电需满足“自持”及“可控”条件，为实现理论层面突破，多国共同合作研发ITER装置。

据美国聚变能协会FIA统计，截至2023年初全世界核聚变公司吸引了超过60亿美元的投资，全球43家聚变能公司中有26家认为聚变供电将在2035年之前实现，19家认为届时聚变发电将具备商业可行性。

根据核聚变工业协会发布的《2024年全球聚变行业报告》，核聚变企业对商业堆的规划为2030年前3台，2030-2035年22台，2036-2040年6台。结合ITER装置及FIRE项目数据，预计2030-35年间全球核聚变装置市场规模有望达22600亿元。

技术路径相对确定，磁约束路径中的托卡马克为核聚变领域的主流装置

“聚变”的实现需要同时满足三个条件：足够高的温度、一定的密度和一定的能量约束时间，聚变的“可控”理论上通过可磁约束、激光约束和箍缩实现，目前世界上主流路线为磁约束装置托卡马克。

1968年后苏联科学家发明的托卡马克装置成为主流路线，并经历了托卡马克→超导托卡马克→全超导托卡马克的技术迭代升级。

相比仿星器，托卡马克结构简单、造价低，加热成本低，是目前全球各国投入最大、最接近核聚变条件、技术发展最成熟的途径。

托卡马克主要由环形真空室、产生磁场的线圈和其他辅助设施组成。中央是一个环形真空室，里面注满气体，外面缠绕着线圈。线圈通电后，会在托卡马克内部产生巨大的螺旋型磁场，里面的气体将被电离成等离子体并形成等离子体电流。当等离子体被加热到极高温度后，便可实现核聚变。

2006年，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国等正式签署ITER协定并于2007年成立ITER国际组织实施计划，项目总计划投资高达200亿欧元。

2023年，美国NIF装置创造能量净输出记录，日本JT-60SA也成功实现点火，我国EAST装置也不断刷新等离子体运行记录。

我国核聚变能研究开始于20世纪60年代初，从20世纪70年代开始，我国选择了托卡马克为主要研究路线。1993年，中国科学院等离子体物理研究所建成了第一台超导托卡马克装置HT-7。2002年，核工业西南物理研究院建成了具有偏滤器位形的中国环流器二号Ａ装置（HL-2A），2006年，世界上第一台全超导托卡马克装置东方超环（EAST）首次成功放电。

我国在聚变领域也逐步迈入快车道，2023年底中核集团接棒，由25家央企、科研院所、高校等组成的中国可控核聚变创新联合体正式宣布成立。目前有2个前期建设阶段项目，总投资计划接近300亿元，将为相关产业链提供重大机遇。一是聚变新能计划建设紧凑型聚变能装置BEST，已于2023年8月获批，总投资约85亿；二是中核聚变计划建设聚变-裂变混合堆，已于2023年11签约，总投资超200亿元。

我国主要建设中可控核聚变项目

来源：中国核电网

可控核聚变产业链

可控核聚变释放出的大量核能，需要通过核电站转化为电能。核燃料在反应堆中通过核聚变产生的热量加热一回路高压水，一回路水通过蒸汽发生器加热二回路水使之变为蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。整个过程的能量转换是由核能转换为热能，热能转换为机械能，机械能再转换为电能。

可控核聚变产业链上游为原材料，包括第一壁材料钨、高温超导带材原料REBCO和氘氚燃料；根据美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室官网（PPPL）的FIRE项目介绍，一个典型的托卡马克装置最核心的主机约占30%成本，其中的高温超导带材及真空室相关部件为最核心设备。

中游为相关设备，核心设备包括超导磁体、第一壁和偏滤器，其中超导磁体占总投资成本约40-50%。高温超导磁体可大幅提升磁场强度，是装置运行的核心部件，第一壁的作用是控制进入等离子体的杂质、传递辐射到材料表面的热量等，偏滤器的作用是控制等离子体与真空室壁面的相互作用，减少壁面的热负荷和粒子轰击。

产业链下游为应用环节，核聚变技术主要用于发电、医疗、科研等领域。

小结

根据根据ITER的预计投入，超导磁体在实验堆的占比最高，占比28%，接下来依次是堆内构件17%，建筑14%，真空室8%，电源8%等；当反应堆正式商运时，维持稳定平衡的系统占比最高，达到25%，其次依次是低温装置和冷却水系统16%，建筑15%，堆内构件15%，磁体降至12%等。

主线1：在实验堆的占比最高的超导磁体，相关概念股西部超导、联创光电、永鼎股份、精达股份等。

主线2：涉氚配套及其他设备供应商，相关概念股国光电气、久立特材、航天晨光、安泰科技、立航科技等。

可控核聚变产业链梳理

来源：九方金融研究所整理

参考资料：

20241224-中泰证券-核工装备行业深度汇报（三）：终极能源愈行愈近，可控核聚变产业持续加速

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