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聚焦FRC技术潜力与机遇 | 投研报告
中国能源网· 2025-10-24 11:09
全球核聚变产业态势 - 2025年全球核聚变领域呈现政策、技术与资本协同推进态势 [2] - 海外方面,德国、英国等在等离子体持续时间、商业化氚生产等技术上取得突破,多国推出投资计划与融资以加速商业化 [2] - 国内方面,“中国环流三号”等装置技术突破不断,超百亿融资创下纪录 [2] - 政策上,海外从技术竞争转向产业化布局,国内形成“国家定方向、地方抓落实”模式,全链条支持技术落地 [2] - 全球投资规模爆发,私人资本主导,美国、欧洲为核心投资区域,中国正加速追赶 [2] FRC技术路径优势 - FRC(场反向位形)作为磁约束核聚变新兴路径,在原理上是无环形场线圈的简单磁约束系统,直线型结构形成自封闭磁场约束等离子体 [2] - 相比传统托卡马克技术,FRC优势显著:摆脱外部加热源依赖,抑制宏观不稳定性,能量效率高,其聚变功率输出为托卡马克的100-1000倍 [2] - FRC工程化实现更简单,建造成本仅为托卡马克的1/5至1/10 [2] - 电源系统是FRC的核心支撑,需匹配脉冲式放电特性,成本较高 [2] - 多家企业规划了发电及核医疗等非发电领域的落地时间,展现多元应用潜力 [2] 全球FRC产业生态与企业进展 - 海外标杆企业TAE Technologies通过技术简化降低系统成本,累计融资13.5亿美元,并规划推进原型堆与电站落地 [1][3] - 海外企业Helion已建成Trenta装置,正在建设Polaris装置,计划于2028年向微软供电,累计融资超过10亿美元 [1][3] - 国内先锋企业瀚海聚能已建成HHMAX-901装置,聚焦于发电与非发电领域的商业化 [1][3] - 国内企业星能玄光实现Xeonova-1装置快速落地,计划于2035年建设大型电站 [1][3] - 另有诺瓦聚变及高校相关装置共同推动FRC技术研究与应用 [1][3] 投资关注领域 - 建议关注核聚变核心部件供应商,包括国光电气(688776.SH)、旭光电子(600353.SH)、国力股份(688103.SH) [3] - 建议关注电源领域相关企业,包括新风光(688663.SH)、英杰电气(300820.SZ)、爱科赛博(688719.SH) [3] - 建议关注电容类企业,如王子新材(002735.SZ)、久信科技等 [3]
未来产业:核聚变路线——直线型核聚变装置(场反位形)
材料汇· 2025-06-12 20:58
可控核聚变技术路线 - 可控核聚变主要分为磁约束与惯性约束两大类,磁约束核聚变当前占据主流地位,包括托卡马克、场反位形(FRC)、彷星器等技术路线 [4] - 场反位形(FRC)技术因系统结构简单、造价及运行成本低而备受关注,被称为可控核聚变领域的"黑马",有望率先实现商业化 [4] - FRC技术通过等离子体自身产生的磁场与外部磁场相互作用形成封闭环形结构,具有高比压β、易转移、可直接发电等优点 [4] 场反位形技术运行机理与优势 - FRC运行机理包括自持等离子体环的形成以及等离子体输运与压缩融合两大步骤 [6] - FRC技术无需依赖外部加热源、可降低宏观不稳定性、易于工程化,有效减少装置体积和成本 [7][8] - 直线型设计在几何上更加简单,有助于降低系统稳定性和复杂度 [5] 场反位形技术路线分类 - 通过FRC实现聚变主要有磁化靶FRC和准稳态FRC两种技术路线 [13] - 磁化靶FRC将FRC作为磁化靶等离子体脉冲压缩至聚变条件,Helion Energy采用此方案并在2021年获得近5亿美元投资 [13] - 准稳态FRC采用碰撞融合技术生成场反位形,TAE公司利用中性束注入(NBI)维持FRC,能量约束时间提升至10ms量级 [13] 场反位形电源系统 - 电源系统在FRC技术中占比可能提高,因需要毫秒级精度的瞬态能量输入和更高工作频率的真空开关 [14] - 托卡马克装置中电源部分占比15%,而在FRC装置中电源系统占比或达50% [12][14] - FRC技术对磁体需求大大降低,而托卡马克装置中磁体与电源系统占比高达43% [14] 场反位形技术应用案例 - 美国TAE Technologies采用FRC技术路径,2025年6月完成1.5亿美元融资,累计融资达13.5亿美元 [21] - 美国Helion Energy采用磁惯性约束聚变技术,其Trenta装置实现等离子体温度9 keV(约1.04亿摄氏度) [18][20] - 日本LINEA Innovations采用FRC和磁镜混合约束方法,2025年6月完成17.5亿日元(约1200万美元)A轮融资 [22][28] - 中国瀚海聚能专注于直线型FRC技术,2024年4月完成天使轮融资,累计融资超5000万元 [26][29]