报告行业投资评级 - 维持“推荐”评级 [5] 报告的核心观点 - 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式,主流磁约束装置是托卡马克和仿星器,托卡马克有电流驱动的不稳定性问题,先进仿星器有诸多优势且 W7 - X 创造了核聚变三重积新纪录,建议关注可控核聚变相关标的联创光电、国光电气 [1][2][3][4] 根据相关目录分别进行总结 1 托卡马克 VS 仿星器 1.1 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式 - 核聚变开发困难,分为惯性约束和磁约束核聚变,磁约束核聚变是当前最可能率先实现可控核聚变能源的方式,其利用强磁场将高温等离子体约束在“磁笼”中,避免容器壁与高能粒子直接接触 [1][9] - 磁约束核聚变反应步骤为加热燃料气体形成等离子体并建立磁场约束,再加热等离子体使其达较高参数,最后让热等离子体在磁场中进行核聚变反应获得聚变能,氘和氚是聚变核燃料,核聚变能源原料几乎取之不尽 [13] 1.2 仿星器发展介绍 - 1951 年美国普林斯顿大学提出仿星器装置,最初仿星器粒子约束性能差,苏联托克马克装置取得进展后国际聚变研究机构转向托克马克研究,但日本、德国坚持研究仿星器,德国先后建设多个仿星器取得成果 [21] - 2010 年日本 LHD 仿星器获超高密度等离子体,2017 年获高温等离子体,世界最大仿星器 W7 - X 于 2015 年底投入运行并取得成果,我国正在建造首台准环对称仿星器 CFQS,它结合了仿星器和托卡马克优点 [24][29] 1.3 先进仿星器标准及其后续优化方向 - 先进仿星器标准包括模块化线圈系统制造技术可靠、生成良好磁面、等离子体热压和磁压之比上升到 5% 时 MHD 平衡稳定、有更低新经典输运、足够小或无自举电流、对高能粒子良好约束 [36] - 先进仿星器相比传统仿星器提高了对等离子体的约束,减小新经典输运、增强磁流体稳定性,引入模块化线圈设计使线圈设计等更简便,优化三维线圈系统是仿星器研究重点 [37] 1.4 全球最大仿星器 W7 - X 核聚变三重积创造新纪录 - 2025 年 5 月 22 日,德国 W7 - X 仿星器创造核聚变三重积新纪录,在 43 秒等离子体放电中表现稳定,超越所有托卡马克装置运行纪录,虽运行时长不如中国东方超环,但等离子体密度更高,聚变三重积稍高,标志仿星器技术路线在商业聚变电站竞赛中展现强劲实力 [3][41] 1.5 聚变三重积为什么这么重要? - 聚变三重积是可控核聚变的“及格线”,超过临界值聚变反应才能自给自足,产生能量超过投入能量,不同理论判据结果可表示成温度、等离子密度、能量约束时间三者乘积,最佳温度 1.6 亿度时三重积为 2.59×10^21,各类核聚变实验目标温度设定在 1 亿到 2 亿度之间 [44][45][49] - 德国初创企业 Proxima Fusion 获 1.3 亿欧元 A 轮融资,采用仿星器路径,预计 2027 年前实现关键硬件验证演示,2030 年代初建设 1GW 规模聚变电站 [49][50][52] 2 相关标的 2.1 联创光电 - 主营业务包括激光系列及传统 LED 芯片产品、智能控制系列产品、背光源及应用产品、光电通信与智能装备线缆及金属材料产品 [54] - 在可控核聚变方面聚焦超导产业,创建实验室,完成光伏级高温超导磁控单晶生长设备样机生产及调试,实现产业化并获批量化订单,将高温超导集束缆线技术应用于可控核聚变高场磁体研制,还与中核聚变、中核集团有相关合作计划 [55] 2.2 国光电气 - 公司从事微波器件研制生产超 60 年,是国内专业从事真空及微波应用产品研发、生产和销售的高新技术企业,产品广泛应用于航空、航天、核工业、新能源等领域 [56] - 公司核工业设备及部件产品包括 ITER 配套设备等,如偏滤器已应用于 HL - 3 等托卡马克装置,还完成 ITER 屏蔽模块热氦检漏设备制造调试,参与新的钨第一壁研制进入样件生产阶段,研制出多种 ITER 工艺设备 [57][60][61]
一周解一惑系列:聚变磁约束结构仿星器VS托卡马克