报告行业投资评级 * 报告未明确给出具体的行业投资评级 [1] 报告核心观点 * 可控核聚变正从长达数十年的基础科学研究阶段，快速迈向工程验证与商业化探索的关键转折点 [14] * 政策与资本双轮驱动，能源革命奇点临近 [1] * 全球核聚变产业正步入从科学验证迈向工程实现的关键阶段，产业化临界点正加速到来 [90] 可控核聚变概述 * 原理：可控核聚变旨在以受控方式利用轻原子核（如氘和氚）聚合释放的巨大能量，其能量释放源于反应过程中的部分质量亏损，遵循爱因斯坦质能方程E=mc² [15] * 核心优势： * 能量密度极高：单位质量燃料释放的能量约为铀-235核裂变反应的4倍，是化学燃烧的百万倍以上，1吨氘氚聚变反应释放的能量相当于700万吨原油燃烧释放的能量 [23][25] * 燃料近乎无限：氘可广泛从海水中提取，全球海水中的氘总储量估计超过40万亿吨，按目前全球能源消耗水平，可满足人类数百亿年的能源需求；氚可通过中子轰击锂-6持续生产，地球上锂资源丰富，足以支撑聚变电站运行数千至上万年 [26] * 环境友好：主要产生惰性氦，不产生高放射性、长寿命核废物及温室气体 [26] * 安全可靠：反应需要苛刻条件，任何细微条件缺失都会导致聚变反应停止 [26] * 实现条件：实现净能量增益需满足劳逊判据，即等离子体的温度、密度与能量约束时间三者的乘积必须超过特定阈值（对于氘氚反应约为3-5×10²¹ keV·s·m³） [26] * 关键指标：衡量聚变装置能量效率的核心指标是能量增益因子Q值（Q=P_out/P_in），实现经济可行的聚变电站普遍认为需Q≥10 [31] * 发展进程：全球可控核聚变研发已从验证科学可行性，进入攻克稳定“可控”燃烧及提升Q值的工程化阶段，产业化进程正在加速 [31] 全球可控核聚变产业格局 * 主要技术路线： * 磁约束：是目前最接近实现持续可控聚变能的途径，被视为最有可能率先实现商业化应用的路径 [46] * 托卡马克：是磁约束中技术最成熟、研究最广泛的方向，在全球核聚变研究中占据主导地位（装置数量占比约45.8%） [60][81] * 场反位形（FRC）：结构简洁紧凑，建造成本与周期显著低于托卡马克（50MW模块建造成本低于10亿元，周期2-3年），在商业化时间节点上展现出相对领先态势 [69][71] * 惯性约束：以美国国家点火装置（NIF）为代表，2022年实验首次实现聚变输出能量超过激光输入能量（Q值约1.5），2025年4月实现目标增益超过4的突破 [43] * 其他路线：包括磁惯性约束聚变（如磁化靶聚变MTF）和聚变-裂变混合堆等 [76] * 市场动力： * 全球加速推进碳中和与重构能源安全体系，可控核聚变被视为支撑未来AI算力基础设施等高端产业发展的理想能源解决方案 [91] * 科技巨头通过购电协议（PPA）和股权投资深度参与，如微软与Helion Energy签署协议计划自2028年起供应聚变电力，谷歌与CFS达成供电意向 [92] * 技术支撑： * 超导材料突破：高温超导材料实现工程化应用，推动聚变装置紧凑化、高场化，直接关系到装置的经济性和可行性 [93] * AI赋能：人工智能技术在等离子体实时控制、实验数据处理与仿真、装置设计与材料研发等全链条深化应用，显著缩短研发周期并攻克工程难题 [95][96][97] * 产业投资： * 全球累计总投资/融资额从2021年的19亿美元跃升至2025年的97亿美元以上，五年增长超五倍 [98] * 私人资本占主导，2025年总投资中私人资本占89.71亿美元（约92%） [98] * 股权投资以美国和中国企业为主，截至2025年7月，美国聚变公司合计获得股权投资62.8亿美元，中国公司合计获得27.9亿美元 [101] * 市场结构：形成以ITER为代表的大科学工程与以私营资本为主导的商业公司双轨并行的发展格局 [110] * 产业链： * 上游：主要包括面向等离子体材料（如高纯钨）、超导材料、包层材料、氘氚燃料等特种原材料 [114] * 中游：涉及反应堆关键设备研发与制造，是当前产业价值量最集中、订单最明确的环节 [114] * 关键设备价值量：磁体系统是托卡马克装置的“心脏”，在低温超导装置（如ITER）中成本占比约28%，在高温超导托卡马克装置中可达40-50% [114] 我国可控核聚变产业现状 * 总体格局：我国正从科研投入向工程化、商业化加速切换，系统构建自主聚变能源发展体系 [36] * 技术路线：托卡马克主流引领，多元路径并行探索 [8] * 代表项目与机构： * EAST（全超导托卡马克）：2025年1月实现1亿摄氏度下高质量等离子体运行1000秒，取得重大突破 [108] * BEST（紧凑型聚变能实验装置）：计划于2027年建成，目标实现Q≥1并演示50-200MW聚变功率输出 [63][108] * CFETR（中国聚变工程试验堆）：规划分两阶段运行，远期目标是在本世纪中叶前建成并运行，目标聚变功率提升至吉瓦级 [37] * 商业公司：包括聚变新能、中国聚变能源有限公司（国家队）、能量奇点、星环聚能、新奥科技等，覆盖高温超导托卡马克、球形托卡马克等多种路线 [65][66]