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可控核聚变展望:进入关键导入期
太平洋证券·2025-06-18 23:18

报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 可控核聚变开启能源革命新征程,是人类终极能源解决方案,具备能源丰富、零排放、安全性高等优势,是实现“双碳”目标的战略选择 [4] - 多技术路线并行突破,磁约束与惯性约束成主流,两类技术均进入工程验证阶段,共同推动聚变能从实验室走向工程化 [4] - 产业链协同发展,材料与设备成攻关核心,上游超导材料、耐辐照钨合金突破技术壁垒,中游设备进入供应链,下游推进示范项目 [4] - 政策与资本双重助力,商业化进程加速,我国“十四五”规划明确支持,国际力量加大投入,全球私营企业融资超62亿美元 [4] 根据相关目录分别进行总结 多技术路线:磁约束与惯性约束为主流 - 聚变基本原理是轻原子核在超1亿℃高温高压下聚合成较重原子核并释放巨大能量,选择氘 - 氚聚变因反应截面大、点火温度相对低、燃料获取便捷、能量密度高 [7] - 全球聚变研究主要集中在磁约束聚变和惯性约束聚变,磁约束聚变装置有托卡马克、仿星器、磁镜三种类型,惯性约束聚变主要方式是激光和Z箍缩 [11] - 托卡马克利用环形磁场和极向磁场约束高温等离子体,优点是磁场约束效率高、易实现高温等离子体、技术成熟度高,缺点是依赖等离子体电流维持磁场、易引发磁流体不稳定性、结构复杂、运行成本高 [14] - 仿星器通过三维螺旋形外部磁场线圈约束等离子体,优势是无等离子体电流、避免破裂风险、适合稳态运行、磁场结构自然稳定、对材料要求较低,缺点是磁场设计复杂、建造成本高、约束时间短 [19] - Z箍缩惯性约束聚变通过高功率驱动器轰击微型燃料靶丸,利用靶丸物质消融反冲产生的惯性压力压缩燃料,优势是有小型化潜力、无需稳态约束、可模拟核武器物理,缺点是驱动器效率低、靶丸制备苛刻、辐照不均匀性导致压缩效率下降、能量输出断续、依赖高效能量转换与储能系统 [24] - 各国资本开支是投资预判的前瞻性指标,美国、欧洲等海外地区已通过私营企业融资与政府项目加速推进,中国未来五年将进入投资密集期,中核集团未来五年将投入超500亿元用于可控核聚变关键技术攻关与实验堆建设 [29] - 重点公司进展情况各有不同,如CFS预计2035年发电,Helion Energy目标2028年并网发电等 [32] - 国内主要聚变项目融资情况不同,部分项目有政府主导,部分项目获企业或资本融资 [34] - 国内外主要聚变项目各时间节点不同,从Q值验证到厂房建成平均需10 - 15年,中国因技术追赶和政策支持显著缩短至3 - 5年,总体建设时间普遍超过20年,中国“星火”项目通过混合堆技术将时间压缩至12年 [36][37] - 示范堆阶段投资回收期约15年,IRR为8 - 12%;商用堆阶段回收期可缩短至10年以内,IRR提升至15% +,美国Helion等私营企业远期IRR可能突破20% [37] - 商业化挑战包括材料耐久性、成本控制和国际竞争格局等问题,中国在高温超导、紧凑型托卡马克领域领先,美国私营企业主导技术创新,欧洲依赖ITER项目 [38] 产业链协同发展:材料与设备攻关 - 以ITER、CFETR为例,核心设备可分为超导磁体系统、真空室与第一壁、偏滤器与包层、加热与诊断系统四部分,各部分有不同的核心材料和成本占比 [42][44] - 产业链上游包含超导材料和耐辐照材料,中游包含磁体系统、真空与冷却系统、加热与诊断系统,下游由中核集团、中科院系进行总工程承包 [45] - 西部超导是中国唯一实现低温超导线材商业化量产的企业,具备全流程生产能力,产品覆盖多领域,但面临技术瓶颈、国际竞争、成本控制和资本支出等挑战 [49][50] - 联创光电是国内光电及高端装备领域的龙头企业,在高温超导等领域形成技术壁垒,参与“星火一号”项目 [52] - 永鼎股份是国内光通信与超导材料领域的龙头企业,聚焦第二代高温超导带材研发与生产,技术突破使超导带材性能提升、成本降低,产能扩张并参与多个项目 [54][57] - 精达股份是全球特种电磁线领域龙头企业,通过参股布局可控核聚变领域,高温超导技术领先,但面临技术瓶颈和成本控制等挑战 [58][61] - 安泰科技是先进金属材料领域的龙头企业,聚焦核聚变装置核心部件制造,技术优势明显,但需提升部件耐辐照寿命和应对项目进度问题 [62][63] - 国光电气是国内真空及微波应用产品领域的核心企业,在核聚变真空系统与微波器件领域技术领先,有产能扩张规划 [64][65] - 合锻智能是国内高端成形装备制造领域的龙头企业,依托精密制造能力切入聚变堆核心部件制造环节,技术优势显著,占据技术高地 [66][67] - 爱科赛博是产品根基好、拓展能力强的国产电源龙头,攻克超导电源难题,参与多项国内外重大核聚变项目,但面临项目要求严苛和风险挑战 [69][71] 政策与资本助力:未来延伸空间可期 - 聚变能源开发面临多重挑战,预计2030 - 2050年进入示范堆验证阶段,跨越4个节点后还面临经济竞争力差的困境 [74] - 国家顶层设计将可控核聚变列为前沿技术和战略储备能源,核能“三步走”战略深化,明确发展时间表 [77] - 国家通过科研专项与财政投入支持可控核聚变研究,如国家磁约束核聚变能发展研究专项、“十三五”国家重大科技基础设施、中核集团专项规划等 [79] - 社会资本引导方面,中国聚变能源有限公司(筹)获增资,地方政府配套设立聚变产业园,上海助力核电装机目标 [82] - 国家级创新联合体、国际合作机制和企业技术联盟协同攻关,推动技术转化和国产化 [88][89] - 核心技术专项突破,支持材料与设备国产化,推进装置建设里程碑,如BEST紧凑型托卡马克和星火一号混合堆 [92][93] 产业链受益标的:重视有长期成长空间的方向 - 产业链受益标的分为上游核心材料与关键部件、中游核心设备与系统集成、下游工程应用与商业化三个方向,相关公司分别有精达股份、永鼎股份等,爱科赛博、联创光电等,中国核电等 [96][97][98]