报告行业投资评级 - 推荐,维持评级 [5] 报告的核心观点 - 可控核聚变商业化进展不断推进,产业资本不断涌入,全球核聚变企业总数达45家,吸引超71亿美元投资 [1][13] - 我国计划2050年前后建成商业聚变示范电站,自主制定磁约束聚变能源发展路线图,分3个关键阶段推进 [2][15] - 可控核聚变面临能量平衡、氚自持、可利用率、耐辐照能力4个方面难题,跨越4个里程碑节点后还面临经济竞争力差困境 [3][19] - 托卡马克装置包含磁体、偏滤器、真空室、屏蔽包层等核心子系统,各有重要作用 [4] - 建议关注可控核聚变相关标的联创光电、国光电气 [4] 根据相关目录分别进行总结 可控核聚变最新进展 可控核聚变商业化进展不断推进 - 2025年3月6日国光电气携手天府创新能源研究院布局聚变裂变混合能源产业 [11] - 2025年2月28日中国核电、浙能电力拟分别增资10亿、7.5亿元参股中国聚变能源有限公司 [11] - 2025年2月28日美国Helion Energy宣布计划在华盛顿马拉加建造世界首座核聚变发电厂,容量50MW,预计2028年发电 [12] - 2025年1月EAST装置首次完成1亿摄氏度1066秒“高质量燃烧” [12] - 2025年2月26日国家重大科技基础设施综合极端条件实验装置通过国家验收 [12] 我国磁约束聚变研究整体规划 - 磁约束核聚变最接近成熟的技术是托克马克方案,实现可控核聚变需满足一定条件达到“点火条件” [14] - 我国自20世纪90年代推进托卡马克研究,制定磁约束聚变能源发展路线图分3阶段,2050年前后实现商业化应用 [2][15] - 我国积极推进CFETR研究,分两阶段实现不同目标,“CFETR集成工程设计研究”项目已结题 [17] - 我国紧密跟踪其他聚变技术路线,酝酿紧凑型聚变装置研发,鼓励探索,多家民企参与研究 [18] 可控核聚变当下待解决核心问题 - 能量平衡、氚自持、可利用率、耐辐照能力4个指标用于比较聚变堆技术性能,发展需跨越4个里程碑节点 [19] - 能量平衡尚未实现,磁约束、惯性约束、Z箍缩聚变实现QEng=1所需QSci值不同,距商业应用还有距离 [21] - 氚自持尚未得到验证,世界现存氚总量不足,实现氚自持面临技术挑战 [22] - 实现高可利用率难度极高,聚变堆系统复杂,可利用率数据需大量实验验证,当前水平远低于裂变堆 [22] - 耐辐照材料开发进展缓慢,因缺少合适中子源,材料耐辐照能力无法实验考核,开发高耐辐照材料具挑战性 [23] - 第一代聚变堆经济性普遍较差,建造成本高,铍资源稀缺,高温超导紧凑型装置有其他问题 [23] 托卡马克装置系统结构拆分 磁体系统 - 磁体系统在磁约束可控核聚变装置中起核心作用,其磁场强度与均匀性影响装置性能与效率 [25] - 介绍苏联T - 3、美国TFTR、欧洲JET、日本JT - 60、中国HL - 3等装置磁体情况 [25][26][27][28][29] - 托卡马克装置磁体技术从铜基到低温超导再到高温超导发展,推动装置向更紧凑、高效和商业化方向发展 [33] 偏滤器系统 - 偏滤器由穹顶板、内外靶板、抽气系统和冷却系统组成,EAST装置内、外靶板受等离子体轰击激烈、热负荷严苛 [34] - 偏滤器主要作用是排出聚变反应产生的杂质和热量 [36] 真空室系统 - 托卡马克装置包含真空、冷屏、杜瓦、磁体馈线、超导磁体等系统,各有功能 [38] - 真空室位于磁体与冷屏之间,有主体和窗口两部分,内外壳间填充硼化冷却水屏蔽中子,有多项功能 [38][39] - 真空室内部部件分基本和可置换两类,吸收辐射热和中子保护壳体和磁体线圈 [40] ITER屏蔽包层 - ITER包层分屏蔽包层和增殖包层,屏蔽包层屏蔽中子辐射等,增殖包层增殖氚实现燃料自持 [42] - ITER屏蔽包层模块化设计,分内外包层扇形区,由屏蔽块和第一壁组成,第一壁承受热载荷冲击是重要屏障 [42][45][48] 相关标的 联创光电 - 主营业务包括激光及传统LED芯片、智能控制、背光源及应用、光电通信与智能装备线缆及金属材料产品 [50] - 在可控核聚变方面聚焦超导产业,有多项成果,还与中核聚变、中核集团有合作计划 [51] 国光电气 - 是高新技术企业,从事真空及微波应用产品研发生产销售,产品应用于多领域 [53] - 核工业设备及部件产品包括ITER配套设备、核工业专用泵及阀门等 [53] - 生产的偏滤器和包层系统是ITER项目关键部件,偏滤器已应用于HL - 3装置,还有相关检测设备、第一壁板及工艺设备研制成果 [54][55][57][58]
机械一周解一惑系列:可控核聚变最新进展及其系统结构拆分