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2025可控核聚变全球商业化项目进展、技术拆解及产业链布局分析报告
搜狐财经· 2025-11-08 10:07
全球可控核聚变竞赛态势 - 2025年可控核聚变领域迎来里程碑式突破,全球竞速“人造太阳”,中国已成为这场竞赛中不可忽视的关键力量 [1] - 可控核聚变核心目标是实现“稳定、可控、可发电”的能量输出,需突破“聚变三乘积”门槛(等离子体温度、密度与约束时间的乘积达到10²¹m⁻³・s・keV)[2] - 国际热核聚变实验堆(ITER)由35国参与、造价超200亿欧元,2025年完成核心线圈系统安装,其18个环形场线圈能产生11.8特斯拉强磁场,约束1.5亿度等离子体,计划2034年开展氘氚聚变实验,目标能量增益因子Q=10 [2] - 美国私企商业化冲刺具突破性,CFS聚焦高温超导技术,其SPARC装置计划2026年验证Q>1,2030年推出200兆瓦级商业堆ARC;Helion Energy采用场反位形技术,与微软签下全球首个聚变电力购买协议,承诺2028年前建成50兆瓦电厂 [3] 中国可控核聚变技术突破 - 中国全超导托卡马克装置“东方超环”(EAST)在2025年1月成功实现1亿度等离子体稳态运行1066秒,创下全球最长纪录,标志着人类首次掌握长时间约束上亿度等离子体的技术 [4] - EAST采用全超导磁体技术及零下269℃与1亿度共存的系统,背后是68项自主创新核心技术积累,团队正推进升级,计划2035年前实现更高参数稳态运行 [4] - 企业主导的新兴路线取得进展,新奥集团研发的“玄龙-50U”球形环装置在2025年创下两项全球纪录:实现百万安培级氢硼等离子体放电,以及以1.2特斯拉中心磁场稳定运行1.6秒,是全球首个在氢硼聚变路线上突破关键参数的装置 [5] - 氢硼聚变燃料来源广泛,反应产物只有氦,无高能中子辐射,发电效率可达90%以上,被视为下一代聚变的理想路径,尽管需要10亿度以上等离子体温度,新奥通过“阶梯加热”技术正逐步攻克 [5] - 中国聚变工程实验堆(CFEDR)规划在2025年明确,目标2050年前实现百万千瓦级发电;BEST项目聚焦燃烧等离子体研究,计划2027年验证Q>1 [5] 主要技术路线对比 - 主流磁约束路线中,托卡马克成熟度高,但结构复杂、建造成本高;仿星器采用扭曲磁场设计,避免了托卡马克的电流破裂风险,2025年实现43秒稳态运行,但工程难度大,参数提升慢 [6] - 惯性约束路线以美国国家点火装置(NIF)为代表,通过激光轰击燃料小球引发聚变,2025年实现能量增益Q=1.5,但属脉冲式反应难以持续发电 [6] - 新兴路线瞄准低成本、快落地,如Helion的FRC技术采用直线型结构,建造成本仅为托卡马克的1/3;美国的Z-箍缩技术计划2035年验证混合堆技术 [7] 产业链支撑与发展 - 中国可控核聚变产业链已初具规模,形成自主可控基础,上游超导材料方面,上海超导实现第二代高温超导带材量产,打破国外垄断,仅需零下196℃液氮制冷(成本为液氦的1/50) [9] - 中游设备方面,中核集团能自主制造托卡马克真空室、偏滤器等核心部件,玄龙-50U的微波加热系统、诊断设备实现100%国产化 [9] - 下游工程建设与运维领域,中核二三成立总承包项目部,推进聚变装置工程化落地,为商业堆建设积累经验 [9] 能源前景与驱动力 - 可控核聚变能提供零碳排放、原料永续、24小时稳定供电的解决方案,全球海水中的氘能满足人类百万年能源需求,且产物无放射性核废料 [10] - 国际能源署预测2050年全球电力需求将翻倍,化石能源面临减排压力,风能、太阳能存在间歇性短板,可控核聚变成为终极能源选项 [10] - 2025年的突破使可控核聚变更接近现实,未来10-20年随着商业示范堆建成,人类或将迎来聚变能源时代 [10]
“人造太阳”有多难?
虎嗅APP· 2025-07-07 22:23
峰瑞资本定位与投资方向 - 致力于投资优秀创业公司并帮助其成长为具有长期社会价值和商业价值的企业 [1] - 坚持投早、投小、投科技的投资策略 [1] - 重点投资方向包括消费/TMT、硬科技、生物医药领域 [1] - 超过50%的已投项目属于交叉学科创新 [1] 可控核聚变的核心观点 - AI与核能被视为改变21世纪人类生活的两项关键技术 [3] - AI发展带来的算力需求暴增凸显能源问题,核聚变被视为解决方案 [3] - 核聚变技术可使人类从被动接收太阳能转为主动制造能量 [3][10] - 2025年6月核电公司泰拉能源完成6.5亿美元融资,英伟达参与投资 [3] 核反应基本原理 - 核聚变是轻质元素结合释放能量,核裂变是重元素分裂释放能量 [6] - 宇宙元素通过恒星内部核反应形成,重元素是行星和生命的基础 [6] - 实现可控核反应需要材料的纯度和密度达到特定条件 [6] - 核反应产生α、β、γ射线等放射性副产物,可用于医疗等领域 [6] 可控核聚变发展背景 - AI发展导致电力需求激增,传统能源难以满足未来需求 [8] - 全球97%石油储量发现于20世纪,2025年底可能面临供应短缺 [9] - 中国在新能源领域领先,美国可能直接转向核聚变技术 [9] - 中国具备强大的组织和执行能力,有望在核聚变领域取得突破 [11] 核聚变技术挑战 - 实现难度被比喻为"用纸锅煮饺子",需精确控制高温等离子体 [13][14] - 需要同时满足高粒子密度、上亿摄氏度高温和足够约束时间 [15] - Q值(输出/输入能量比)已大于1,但持续稳定发电仍是挑战 [15] - 等离子体控制难度极高,微小扰动可能导致系统失控 [23][24] 核聚变技术路径 - 惯性约束型:激光点火、场反位形、Z箍缩等技术 [16][17] - 磁约束型:托卡马克、仿星器、磁镜等装置 [18] - ITER是全球最大托卡马克装置,重2.3万吨,高30米 [19] - 中国EAST装置和国际合作项目ITER代表主流技术路线 [19] 核聚变产业进展 - 三重积指标每1.8年翻倍,快于摩尔定律增速 [28] - 中国在高温超导磁体、真空设备等关键领域处于领先地位 [31] - ITER项目中中国承担磁体支撑、气体注入等核心部件制造 [31] - 电力电子技术进步提升了磁场控制能力 [30] 核聚变跨行业应用 - 推动高温超导材料成本下降,应用于医疗MRI设备等领域 [34][36] - 催生对非铁磁材料需求,如耐高温合金、陶瓷复合材料等 [37] - 电力电子行业发展与核聚变技术形成双向促进关系 [38][39] - AI芯片技术可能助力解决核聚变电源调节难题 [38] 创业与投资机会 - 核聚变产业链复杂,存在多个细分领域创业机会 [41][43] - 需要具备极限工程经验和跨领域号召力的创业者 [42] - 创业公司可聚焦超导磁体、控制系统等核心子系统 [43] - 技术"沿途下蛋"模式可将核聚变成果应用于其他行业 [43]
机械行业研究:可控核聚变专题:“十五五”资本开支加速,“人造太阳”渐行渐近
国金证券· 2025-05-20 08:35
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 可控核聚变性能优异、Q值提升、产业化资本加速,是未来发电能源优选;2025年技术突破与招标加速,“十五五”期间进入密集资本开支期;产业链核心价值量在中游设备,磁体环节最大;看好“十五五”期间资本开支加速释放周期,建议关注相关设备公司投资机会 [1][2][3][4] 根据相关目录分别进行总结 一、可控核聚变——人类的终极能源 - 核聚变具有高能量密度、原料易得、布置灵活、安全环保等优点,能量源于聚变质量亏损,通过约束氢核实现反应 [13][14] - Q值与聚变三重积显著增加,Q值决定商业化进程,目前Q值不断提升,使商业化可控核聚变成为可能 [16][20] - 磁约束方案安全经济,占62%核聚变装置市场份额,托卡马克装置占比48%,有望成为主流方案 [22][27] - 全球可控核聚变技术里程碑事件频发,投资额持续增高,2024年行业累计融资金额超71亿美元,多数公司预计2031 - 2035年实现商业化 [28][31][33] 二、技术突破+招标加速,“十五五”期间产业进入实验堆批量建设阶段 - 行业处于实验堆建设阶段,国内由中科院、中核集团主导,“十五五”期间多数实验堆项目预计实现,单个投资几十亿,资本开支上行趋势明确 [36][38] - 高温超导材料突破提升磁场强度和Q值,2025年能量奇点公司经天磁体产生21.7特斯拉磁场;EAST项目实现1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”,助力商业化落地 [45][49] - BEST项目提前启动总装,有望2027年实现“人造太阳”点火;中科院合肥等离子体研究所进入密集招标期,招标金额多为几千万级,印证板块景气度 [51][57] 三、产业链核心价值量在中游设备,磁体环节价值量最高 - 核聚变产业链包括上游材料、中游设备和下游核电应用,中游设备处于资本开支密集阶段,包括磁体、偏滤器等,上游磁材壁垒较高 [60] - 以FIRE项目为例,反应堆成本近12亿美元;ITER反应堆中磁体价值量占比28%,为最大环节 [63][66] 四、投资建议 - 合锻智能是色选机和液压机供应商,收入增长,与聚变新能签约承接BEST项目真空室等部件制造任务 [69][74] - 联创光电布局多业务板块,25Q1营收和利润双增长,是高温超导磁体稀缺标的,有望受益行业趋势 [76][82] - 国光电气负责偏滤器、第一壁等生产,营收和利润承压,但作为核心供应商有望受益行业发展,核工业设备营收占比上升,研发投入增加 [83][88][91] - 精达股份参股上海超导18.3%,上海超导产品性能优异,有望承担核聚变反应堆核心上游角色 [99] - 永鼎股份营收增长,新增超导及铜导体业务占比超10%,签订超导带材合同,为二代高温超导带材应用做准备 [102][110] - 兰石重装25Q1收入高增长但盈利能力承压,交付CFETR热交换器,核能领域订单增长,业绩贡献有望加大 [113][118] - 王子新材25Q1营收和利润双增长,控股子公司宁波新容实现核聚变磁体电源系统电容订单交付,预计迎来高增长 [123][127]