Workflow
包层
icon
搜索文档
偏滤器-连接可控核聚变和商业发电的桥梁
2025-11-03 23:48
行业与公司 * 涉及的行业为可控核聚变(核能)领域,具体聚焦于聚变堆的关键部件,特别是面向等离子体部件(PFCs)和偏滤器[1][2] * 涉及的公司包括西安瑞福莱钨钼有限公司(西部材料子公司)、安泰科技、合肥聚能电物理、南京雷孚欣、安徽应流、国光电器等国内企业[2][13] 核心观点与论据 中国核能与可控聚变发展战略 * 中国核能发展战略分为三步:压水堆(当前主力,如华龙一号)、快堆(第四代,利用铀238废料生成钚239)、聚变堆(以氘为燃料)[2] * 国内可控核聚变发展有两条主要路线:中科院的合肥方案(包括EAST装置、BESIII装置、CFETR示范堆,目标本世纪中叶建成G瓦级商用堆)和中核集团的环流系列(计划建设星火一号混合堆和环流4号工程实验堆)[4] 可控核聚变技术原理与关键部件 * 衡量可控核聚变反应的关键因素包括聚变三乘积(温度、密度、约束时间)和能量增益因子Q值(Q值大于1表示有能量输出,有商用价值)[2][3] * 国际主要约束方式有三种:惯性约束(如激光约束)、磁约束(如托卡马克装置,ITER项目目标Q值大于10)、磁惯性约束[6][7] * 面向等离子体部件(PFCs)是聚变堆核心,负责能量转换和氚增殖,主要包括包层和偏滤器[5] * 包层是重要组成部分,通过一、二回路系统加热水产生蒸汽发电,并需增殖氚以确保持续供应[1][5] * 偏滤器作用是利用磁场导出聚变反应副产物氦,承受极高热负荷(10~20兆瓦每平方米)[1][10] 关键材料技术与挑战 * 氚的增殖通过中子轰击锂-6实现,并使用中子倍增剂(如铍)提高效率,高能中子还可将铀-238转化为钚-239[8] * 钨是PFCs关键材料,优势包括低中子活性、高熔点等,但也存在脆性差、辐照后脆化等问题,改性钨材料是研究重点[1][12] * 典型PFCs结构包括:纯钨或石墨表面、无氧铜过渡层、络锆铜、316不锈钢水流道载体[2][11] * 目前尚无一种改性钨材料能完全满足未来工程示范堆要求,研究人员正探索弥散强化、固溶强化等方式,高熵合金等新材料路径尚未形成共识[12][17] 国内企业进展与竞争格局 * 国内企业在聚变堆关键部件生产方面取得进展:安泰科技具备生产平板型与窗管型偏滤器能力,合肥聚能电物理参与BEST项目研发,南京雷孚欣掌握爆炸复合板技术,西部材料旗下瑞福莱公司可批量供应钨铜复合部件[2][13] * 西安瑞福莱钨钼有限公司具备年产450吨高品质钨钼生产线,拥有40余项专利,主持或参与起草20余项标准,在难熔金属加工、扩散焊接等方面有技术优势[2][14] * 公司为ITER项目提供多种关键部件(如第一壁P3M合金瓦、偏滤器用穿管型偏滤器),并为BEST项目提供偏滤器原型件[15] * 在偏滤器部件技术上,安泰科技与瑞福莱在材料方面平分秋色,安泰科技经验更丰富;安泰科技、合肥聚能电物理(热等静压路线)与南京雷孚欣(钎焊路线)在部件整合上水平相当,但合肥聚能电物理因背靠等离子体所发展较快[16] 其他重要内容 * 聚变裂变混合堆的包层分为屏蔽包层(屏蔽辐射)和增值包层(增殖氚,并将铀-238转化为钚-239)[9] * 新奥集团等民间资本也参与设计建造各种特色反应堆[4]
可控核聚变深度:核聚变产业进程加速,多技术路线并行发展
西部证券· 2025-10-22 15:06
行业投资评级 - 行业评级为超配,前次评级亦为超配,评级变动为维持 [6] 核心观点 - 核聚变兼具能量密度高、燃料供应充足、零排放及安全性高等优势,有望成为人类文明终极能源 [1][15][20] - 政策与资本大力支持推动产业科研进程提速,AI技术在挖掘等离子体运动规律、优化反应条件等方面提供有力支撑,加速商业化进程 [1][38] - 全球示范堆电厂如中国CFETR、欧盟EU-DEMO等计划于2035年至2040年开始建设,2050年投入运营,约84%的受访公司认为核聚变供电有望在2040年前实现 [1][36] - 技术路线以托卡马克为主流,其工程可行性及稳定性佳,中科院EAST装置于2025年1月实现1亿摄氏度下1000秒高质量燃烧 [2][56][57] - 托卡马克装置中磁体、真空室等部件占据主要成本,高温超导材料如REBCO的应用有望提升聚变反应率并推动装置小型化 [3][73][80][92] - 投资建议关注超导磁体、真空室、偏滤器等核心部件相关公司 [4] 技术路线分析 - 核聚变主要分为磁约束、惯性约束及引力约束,磁约束中的托卡马克路径技术最成熟且应用最广泛 [2][46][47] - 惯性约束如Z-箍缩能量转换效率达15%,具备小型化及成本优势,但商业化仍需优化 [58][60][68] - 托卡马克通过环向场线圈、极向场线圈等实现等离子体约束,超导磁体系统是核心,ITER装置中磁体成本占比28% [3][50][73][81] 成本结构与部件 - 以ITER为例,托卡马克成本构成中磁体系统占28%、真空室及内构件占25%,高温超导DEMO堆中磁体占比降至12% [3][73][74] - 真空室为反应提供高真空环境,偏滤器清除杂质并采用钨等高耐热材料,包层系统第一壁需应对中子辐照及热负荷 [102][104][106][109] - 高温超导材料如REBCO临界温度高,可减少冷却成本,在核聚变应用中占比达38% [91][92][99][100] 产业发展与规划 - 国内以国家队主导科研,商业化公司负责项目落地,BEST、CFETR、星火一号等装置建设节奏明确 [1][31] - 美国、日本、英国等加大政策与资金支持,如英国追加25亿英镑资助STEP电厂,AI技术助力等离子体控制预测达毫秒级 [36][38][39] - 能量增益因子Q值需大于30才具备商业化潜力,目前NIF实验Q值达1.53,JT-60U实现1.25 [26][27]
电力行业周报:BEST装置建设全面启动,核心部件招标有望提速-20251012
开源证券· 2025-10-12 12:15
投资评级 - 行业投资评级为“看好”,并予以维持 [1] 核心观点 - 核聚变装置研发建设稳步推进,订单持续释放,看好板块长期发展前景,建议关注磁体、主机和电源等核心部件 [8][35] 板块回顾 - 本周(20251009-20251010)可控核聚变板块多数细分环节上涨,个股涨多跌少 [5][15] - 涨幅前五标的为哈焊华通(+29.6%)、合锻智能(+21.0%)、安泰科技(+21.0%)、国光电气(+19.8%)、永鼎股份(+16.5%) [15] - 细分环节中,磁体(+10.9%)、真空室等金属锻件(+10.8%)、上游金属材料(+7.6%)涨幅居前 [5][17][19] 行业动态 - 美国Zap Energy公司实现技术突破,其聚变工程测试平台Century可稳定以0.2Hz频率(每5秒1次)完成等离子体放电,单次放电电流最高达500kA,平台总输入功率57kW,其中39kW可直接输送至等离子体真空室,能量传输效率显著优化 [20] - BEST装置杜瓦底座成功落位装配,该底座直径约18米、高度约5米、总重量400余吨,将承载总重约6700吨的主机,标志着装置核心部件有望陆续开启招标 [6][22] - 德国宣布《聚变行动计划》,承诺至2029年提供超过20亿欧元的专项资金,其中约17亿欧元投入研发,7.55亿欧元用于建设激光设施和关键技术示范堆,目标在2040年建成示范堆 [25] - 核工业西南物理研究院等在等离子体智能控制领域取得进展,基于中国环流三号(HL-3)实验数据开发的数据驱动模型,将强化学习智能体的训练时间从数十小时大幅缩短至数十分钟 [26][27] - 欧洲聚变初创公司Gauss Fusion发布其聚变电站概念设计报告,预计投入150-180亿欧元,目标在2040年代中期建成首座商业聚变反应堆 [31] - 等离子体所、聚变新能发布/更新多项采购,累计预算金额达数亿元,涉及低温氮系统、加热电源系统、冷却系统、偏滤器系统等核心部件 [6][32][33] 公司动态 - 杭氧股份成功中标合肥某单位低温液氦综合性能测试系统项目,该项目包含一套作为可控核聚变低温系统核心部机的氦液化装置 [7][34] 受益标的梳理 - 磁体环节:西部超导(低温超导线材)、永鼎股份(高温超导带材)、上海超导(高温超导带材)、联创光电(高温超导磁体服务)等 [8][35] - 真空室和堆内构件:合锻智能(真空室、第一壁、包层和偏滤器)、国光电气(第一壁、包层和偏滤器)、安泰科技(第一壁、包层和偏滤器)等 [8][35] - 电源总成:英杰电气(磁体电源和PSM电源)、爱科赛博(磁体电源和PSM电源)、四创电子(PSM电源)、新风光(磁体电源)、赛晶科技H(脉冲电源)等 [8][35] - 微波和电源器件:旭光电子(真空脉冲功率器件等)、国力电子(氢闸流管、回旋管、速调管)、宏微科技(IGBT)、王子新材(电容)等 [8][35] - 燃料增殖和循环:国光电气(氚工厂)等 [8][35] - 检测设备:皖仪科技(氦检漏、真空检漏)等 [8][35]