托卡马克

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聚变磁约束结构仿星器VS托卡马克
2025-06-18 08:54
纪要涉及的行业和公司 - **行业**:核聚变行业 - **公司**:国光电气、安泰科技、合顿智能、上海电气、西部超导、有研股份、金达股份、上海超导、永鼎股份、王子新材、埃克赛博、英杰电气、旭光电子、宏讯科技、范亚电气 纪要提到的核心观点和论据 - **一级市场积极推进仿星器路线**:德国 Fusion 完成 1.3 亿欧元融资,计划 2030 年初建成 1GW 规模聚变电站[1][7] - **仿星器与托卡马克各有优劣**:托卡马克外形圆形、对称性好,但等离子体电流驱动可能致不稳定;仿星器无需等离子体电流驱动、运行更稳定,但磁场结构复杂、约束性能稍逊且设计挑战大[4][5] - **应关注核聚变综合指标**:可控核聚变需考量温度、等离子密度及能量约束时间即核聚变三重级,单一因素无法全面反映实现程度,如德国 W7 - X 放电 43 秒但三重级水平与中国 EAST 相当甚至略高[1][8] - **国内核聚变研究进展显著**:华南区 3 号装置达到并超过 1.6 亿度最佳点火温度,未来进展可能加速[1][9] - **2025 下半年至年底核聚变领域或受多重因素催化**:包括政策支持、产业发展(上海超导上市、多个项目招标)、欧盟聚变战略发布及英国投资计划等[1][9] - **关注核聚变相关个股关键及核心部件**:如偏滤器 DEB、真空室、低温超导材料等,相关公司有国光电气、安泰科技等[2][10] 其他重要但可能被忽略的内容 - **磁约束装置主流结构**:包括托卡马克、仿星器、反场箍缩、球马克和磁镜等,托卡马克和仿星器占绝对主流[4] - **仿星器发展历史及全球进展**:概念 1951 年由美国提出,日本和德国造诣深厚,德国 W7X 于 2015 年成功放电,中国西南交通大学与日本联合研发填补国内空白[6] - **仿星器优化方向及进展**:集中在模块化线圈系统制造等,德国 W7 - X 实现 43 秒放电,德国 Fusion 计划 2027 年前验证关键硬件[7] - **仿星器与托卡马克国内外发展情况**:国内以托卡马克为主力,仿星器有进展,海外两者发展速度快,未来国内可能加大仿星器投入[11]
一周解一惑系列:聚变磁约束结构仿星器VS托卡马克
民生证券· 2025-06-16 16:43
报告行业投资评级 - 维持“推荐”评级 [5] 报告的核心观点 - 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式,主流磁约束装置是托卡马克和仿星器,托卡马克有电流驱动的不稳定性问题,先进仿星器有诸多优势且 W7 - X 创造了核聚变三重积新纪录,建议关注可控核聚变相关标的联创光电、国光电气 [1][2][3][4] 根据相关目录分别进行总结 1 托卡马克 VS 仿星器 1.1 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式 - 核聚变开发困难,分为惯性约束和磁约束核聚变,磁约束核聚变是当前最可能率先实现可控核聚变能源的方式,其利用强磁场将高温等离子体约束在“磁笼”中,避免容器壁与高能粒子直接接触 [1][9] - 磁约束核聚变反应步骤为加热燃料气体形成等离子体并建立磁场约束,再加热等离子体使其达较高参数,最后让热等离子体在磁场中进行核聚变反应获得聚变能,氘和氚是聚变核燃料,核聚变能源原料几乎取之不尽 [13] 1.2 仿星器发展介绍 - 1951 年美国普林斯顿大学提出仿星器装置,最初仿星器粒子约束性能差,苏联托克马克装置取得进展后国际聚变研究机构转向托克马克研究,但日本、德国坚持研究仿星器,德国先后建设多个仿星器取得成果 [21] - 2010 年日本 LHD 仿星器获超高密度等离子体,2017 年获高温等离子体,世界最大仿星器 W7 - X 于 2015 年底投入运行并取得成果,我国正在建造首台准环对称仿星器 CFQS,它结合了仿星器和托卡马克优点 [24][29] 1.3 先进仿星器标准及其后续优化方向 - 先进仿星器标准包括模块化线圈系统制造技术可靠、生成良好磁面、等离子体热压和磁压之比上升到 5% 时 MHD 平衡稳定、有更低新经典输运、足够小或无自举电流、对高能粒子良好约束 [36] - 先进仿星器相比传统仿星器提高了对等离子体的约束,减小新经典输运、增强磁流体稳定性,引入模块化线圈设计使线圈设计等更简便,优化三维线圈系统是仿星器研究重点 [37] 1.4 全球最大仿星器 W7 - X 核聚变三重积创造新纪录 - 2025 年 5 月 22 日,德国 W7 - X 仿星器创造核聚变三重积新纪录,在 43 秒等离子体放电中表现稳定,超越所有托卡马克装置运行纪录,虽运行时长不如中国东方超环,但等离子体密度更高,聚变三重积稍高,标志仿星器技术路线在商业聚变电站竞赛中展现强劲实力 [3][41] 1.5 聚变三重积为什么这么重要? - 聚变三重积是可控核聚变的“及格线”,超过临界值聚变反应才能自给自足,产生能量超过投入能量,不同理论判据结果可表示成温度、等离子密度、能量约束时间三者乘积,最佳温度 1.6 亿度时三重积为 2.59×10^21,各类核聚变实验目标温度设定在 1 亿到 2 亿度之间 [44][45][49] - 德国初创企业 Proxima Fusion 获 1.3 亿欧元 A 轮融资,采用仿星器路径,预计 2027 年前实现关键硬件验证演示,2030 年代初建设 1GW 规模聚变电站 [49][50][52] 2 相关标的 2.1 联创光电 - 主营业务包括激光系列及传统 LED 芯片产品、智能控制系列产品、背光源及应用产品、光电通信与智能装备线缆及金属材料产品 [54] - 在可控核聚变方面聚焦超导产业,创建实验室,完成光伏级高温超导磁控单晶生长设备样机生产及调试,实现产业化并获批量化订单,将高温超导集束缆线技术应用于可控核聚变高场磁体研制,还与中核聚变、中核集团有相关合作计划 [55] 2.2 国光电气 - 公司从事微波器件研制生产超 60 年,是国内专业从事真空及微波应用产品研发、生产和销售的高新技术企业,产品广泛应用于航空、航天、核工业、新能源等领域 [56] - 公司核工业设备及部件产品包括 ITER 配套设备等,如偏滤器已应用于 HL - 3 等托卡马克装置,还完成 ITER 屏蔽模块热氦检漏设备制造调试,参与新的钨第一壁研制进入样件生产阶段,研制出多种 ITER 工艺设备 [57][60][61]
新理论解决“仿星器”粒子泄漏研究难题 有望使聚变反应堆研制速度提高10倍
科技日报· 2025-05-13 07:25
聚变能源技术突破 - 研究团队发现更快更准确修复聚变反应磁场缺陷的方法 使仿星器研制速度提高10倍 [1] - 新方法基于对称理论 能更准确绘制粒子潜在泄漏点 解决70多年来仿星器最大难题 [2] - 该方法还可应用于托卡马克设计 识别磁场中高能电子泄漏缝隙 [2] 仿星器技术原理 - 仿星器采用环形设计 依靠外部绕组控制内部磁场 形成"磁瓶"约束等离子体和高能粒子 [1] - 磁场中存在肉眼不可见缝隙 传统牛顿定律方法计算量巨大且速度缓慢 [1] - 微扰理论虽节省时间但准确性低 制约仿星器开发进程 [2] 聚变反应堆设计挑战 - 高能α粒子泄漏会导致等离子体无法维持聚变反应所需高温高密度 [1] - 工程师需模拟测试数百种磁线圈变体 设计过程繁琐 [1] - 磁聚变设计仍存在其他重大挑战 但已解决最关键磁场缺陷问题 [2]