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NIF惯性约束聚变平台
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未来产业:可控核聚变新阶段,迈向终极能源第一步(附46页PPT)
材料汇· 2025-06-13 23:14
可控核聚变技术路径 - 可控核聚变被视为终极能源解决方案,具有能量密度高、燃料储量丰富、安全性优越的特点 [2] - 当前主流技术路径包括磁约束(托卡马克装置)、惯性约束(NIF装置)及磁惯性约束(直线型装置) [2] - 全球多个装置处于劳森判据Q>1的验证阶段 [2] 行业发展新阶段驱动因素 - 政策与资本双轮驱动产业化,中国通过财政支持、央企协同等政策推动核聚变产业发展 [3] - 全球聚变企业数量快速增长,2024年达50家,80%为私营企业,美国占半数 [3] - 高温超导技术将托卡马克体积缩小至传统装置的1/40,成本降低、迭代加速 [4] - 直线型磁惯性装置Helion计划2025年达到Q>1,2028年实现50MW商用并网 [4] - 2025-2027年是国内聚变装置密集建设期,包括BEST、洪荒170等,年均投资超100亿元 [5] 技术路径进展 - 磁约束路线中托卡马克最成熟,日本JT-60装置1998年实现Q=1.25 [21] - 惯性约束路径中美国NIF装置2022年实现Q>1,但系统总Q值仍远小于1 [24] - 磁惯性约束路径工程灵活性强,Helion计划2025年实现Q>1 [27] - 聚变-裂变混合堆概念推出,中国计划2035年建设1000MW级混合堆 [60] 装置成本结构 - 低温超导托卡马克初代实验堆投资约150亿元,迭代周期5-10年 [7] - 磁体系统占低温超导托卡马克成本20-30%,高温超导托卡马克达50% [7] - 直线型装置投资约30-40亿元,迭代周期1-2年,电源系统占50%成本 [7] - ITER项目总投资超220亿美元,SPARC高温超导装置投资30亿美元 [49] 经济性分析 - 低温超导托卡马克和直线型装置在Q=30和Q=3时度电成本分别为0.31、0.27元/kwh [8] - 聚变功率提升后度电成本有望低于0.2元/kwh,将成为成本最低能源形式 [8] - 聚变能预期LCOE为30-140美元/MWh,已具备与可再生能源竞争潜力 [113] 产业链格局 - 产业链呈现民企在细分领域确立优势、关键系统以国家队为主的供应生态 [108] - 西部超导承担国内超导托卡马克90%以上磁体订单 [108] - 国光电气聚焦真空部件,安泰科技参与偏滤器核心部件制造 [108] - 国内成本优势明显,1个ITER造价可支持2个CFETR建设 [93]