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激光聚变的发展前景及投资机会
长江证券·2025-10-08 22:48

行业投资评级 - 行业评级:看好 维持 [5] 报告核心观点 - 激光聚变技术路线在聚变三乘积指标上领先其他技术路线,科学上已验证点火,正处于从物理原理验证向工程样机过渡的阶段 [15][19] - 激光聚变的度电成本具备显著下降潜力,若关键技术取得突破,LCOE有望降至80美元/MWh以下,极限情况下可展望25美元/MWh [19] - 全球范围内激光聚变领域的商业公司活跃,已超过10家,并制定了清晰的技术发展路线图,中国在相关技术研发和装置建设方面处于国际先进水平 [58][29][70] - 激光聚变产业链涉及核心光学元件、高功率激光器、能源系统等多个环节,国内已有科研院所与上市公司展开合作,共同推动技术落地 [72][77][78][82][85] 激光聚变技术优势与进展 - 聚变三乘积是判断聚变反应堆能否实现自持反应的关键指标,激光聚变在该指标上排名首位 [15] - 美国国家点火装置在2025年4月实现了创纪录的能量增益,以2.08 MJ的输入能量获得了8.6 MJ的能量输出,Q值达到4.13 [22] - 中国神光Ⅱ装置实现的聚变三乘积已突破1.5×10^21,仅次于美国NIF团队 [29] - 张杰院士团队提出的双锥对撞点火方案展现出优势,其激光到靶心加热效率约为15%,远高于NIF中心点火方案的0.5%,在相同驱动能量下增益更高 [54] 激光聚变商业化路径与成本展望 - 激光聚变的商业化需解决激光驱动器效率低和靶丸成本高两大问题 [19] - 若激光效率提升10倍且靶丸实现廉价量产,激光聚变的度电成本可降至80美元/MWh以下 [19] - 根据初创公司Inertia Enterprises的规划,对于1.5 GW的聚变电站,能量增益需大于45才能实现商业运行 [63][64] - 法国GenF公司将激光聚变发展划分为三个阶段,计划从2027年至2035年聚焦聚变技术成熟,2035年后可能扩大反应堆规模并建造首个原型堆 [58] 激光聚变产业链关键环节 - 激光玻璃是激光设备中最核心的光学元件,在美国NIF装置的大型光学元件中占比近三分之一 [77] - 中国在激光钕玻璃研发方面走在世界前列,上海光机所研发的N31型等磷酸盐激光钕玻璃在神光系列装置中发挥重要作用 [77] - 能源系统为高功率激光装置提供能量,神光Ⅲ主机装置的MJ级能源系统由108套模块组成,单套最大储能达1.2 MJ [78][82] - 能源系统的关键元器件包括充电电源、储能电容器、阻尼元件和通流开关等,技术参数要求高 [82][83] - 国内上市公司已介入产业链,例如长光华芯为激光聚变开发激光芯片,炬光科技的高功率半导体激光产品被应用于国家重大聚变试验装置 [85] 全球激光聚变公司布局 - 全球至少有11家商业公司选择了激光聚变路线,主要集中在美国、德国、法国、澳大利亚和日本 [58][59] - 这些公司大多选择氘氚作为燃料,部分公司如HB11 Energy、Marvel Fusion等选择氢硼燃料 [59] - 美国公司Inertia Enterprises获得了劳伦斯・利弗莫尔国家实验室近200项关键专利授权,并建立了公私合作关系 [63]