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1、1中郵證券中郵證券20232023年年11 11月月2 29 9日日核聚變核聚變技術升級和技術升級和產業投資共振,人類終極能源漸行漸近產業投資共振,人類終極能源漸行漸近證券研究報告證券研究報告鮑學博鮑學博 /馬強馬強中郵證券研究所中郵證券研究所 軍工團隊軍工團隊行業投資評級:強于大市行業投資評級:強于大市 核聚變發電具有更低的燃料成本、燃料資源充足、不會對環境造成危害以及更高的安全性等優勢,被譽為“人類終極能源”。國際核能大國分別給出了聚變能發展規劃,在關鍵節點DEMO的設計、建造、運行上,美國、歐盟、俄羅斯、日本和印度等分別給出了2035年左右的時間規劃。聚變聚變-裂變混合實驗堆裂變混合實驗
2、堆即將建設即將建設,加速核聚變商業應用加速核聚變商業應用?;旌隙严喈斢跓岷司圩冎凶釉磁c次臨界裂變堆結合,相比于純聚變堆,混合堆大幅降低堆芯等離子體性能及第一壁材料要求;相比裂變堆,混合堆鈾資源利用率高,且燃料增殖能力強于快堆、乏燃料嬗變優勢顯著、建造成本低于快堆,是實現閉式燃料循環、解決千年能源需求最具前景的方案。國內聚變-裂變混合實驗堆Q值大于30,實現連續發電功率100MW,總投資超200億元,即將進入建設階段。高溫超導技術突破高溫超導技術突破,新型核聚變裝置已開始普遍使用新型核聚變裝置已開始普遍使用。國外,美國CFS核聚變裝置采用高溫超導磁體實現裝置緊湊型和小型化;英國Tokamak E
3、nergy宣布已建造出世界首套新一代高溫超導磁體;國內,即將建設的聚變-裂變混合堆、正在建設階段的能量奇點“洪荒70”以及星環聚能正在完成設計的“CTRFR-1”都將采用高溫超導磁體。民營資本涌入推進產業發展民營資本涌入推進產業發展。根據FIA數據,2022年全球私營核聚變公司獲得超過48億美元的投資,比2021年增長139%,私人投資對核聚變的投資額首次超過政府資助。2023年,全球私營聚變公司獲得的投資額從48億美元增加至62億美元。新增資金包括美國TAE技術公司2.5億美元、中國新奧科技發展公司2億美元、日本京都聚變技術公司7900萬美元、中國能源奇點公司5500萬美元等。2023年4月
4、,日本推出核聚變能創新戰略,旨在通過建立龐大的國內核聚變產業,在未來商業化利用核聚變能中占據主導地位,并提出在2050年實現核聚變發電目標。建議關注同時受益于國內外核聚變發展加速以及新建聚變裝置中高溫超導磁體推廣應用的聯創光電建議關注同時受益于國內外核聚變發展加速以及新建聚變裝置中高溫超導磁體推廣應用的聯創光電、永鼎股份等永鼎股份等,建議關注核聚變相關設備建議關注核聚變相關設備、材料制造商國光電氣材料制造商國光電氣、西部超導西部超導、安泰科技等安泰科技等。風險提示:風險提示:核聚變技術進展不及預期;國內外核聚變產業政策支持不及預期;世界電力需求不及預期或其他替代技術快速進步等。投資要點投資要點
5、請參閱附注免責聲明yUfXbYdY9X9WpNpPqRoQqQ7NdNbRoMmMnPsRjMmNsQfQnNmQ8OmNmMMYoMnPMYnQqN3目錄目錄發展現狀:ITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步二超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設三相關標的及風險提示六核聚變:解決人類能源問題的終極方案一民營資本涌入推進產業發展,日本已將核聚變上升至國家產業政策五4 4一核聚變核聚變:解決人類能源問題的終極方案:解決人類能源問題的終極方案1 1.1 1 核聚變:人類終極能源核聚變:人類終極能源,以托卡馬克裝置最成熟以托卡馬
6、克裝置最成熟1 1.2 2 產生有效聚變功率輸出有較高反應條件要求產生有效聚變功率輸出有較高反應條件要求,目前目前面臨三大技術挑戰面臨三大技術挑戰1 1.3 3 國際聚變能發展規劃國際聚變能發展規劃5一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:中核五公司微信公眾號,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.1 核聚變:人類終極能源,以托卡馬克裝置最成熟核聚變,又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。核聚變由質量小的原子(主要是指氘或氚),在一定條件下(如超高溫和高壓)發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦核),并伴隨著巨大的能量釋放的一種
7、核反應形式。因此,核聚變被視為幾乎無限的能量來源,潔凈、安全而自持,為解決人類未來的能源展示了最好的前景。核聚變能是人類未來更理想的新能源。核聚變能是人類未來更理想的新能源。核聚變產生的能量是核裂變的3-4倍,其副產品是惰性、無毒的氦氣,不會影響環境安全。在燃料上,核聚變燃料之一的氘廣泛地分布在海水中,1升海水中含的氘全部聚變反應所產生的能量與300升汽油完全燃燒所釋放的能量相當,海水中氘的儲量可供人類使用幾十億年。此外,核聚變反應需要在高溫等離子體和外部磁場限制的環境下才可以進行,同時它可以在幾秒鐘內得到控制或停止,本質上是安全的。圖表圖表1 1:氘氚聚變反應:氘氚聚變反應6一、核聚變:解決
8、人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:悅智網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.1 核聚變:人類終極能源,以托卡馬克裝置最成熟MCF:托卡馬克裝置,用強磁場約束并加熱等離子體,自20世紀60年代,目前已經建造了200多臺功能性的托卡馬克裝置;ICF:高能脈沖激光或離子束將小燃料顆粒壓縮到極高密度,產生的沖擊波加熱還未消散的等離子體;MTF:磁場約束低密度等離子體,用激光對其加熱并壓縮;圖表圖表2 2:磁約束聚變:磁約束聚變(MCF)(MCF)圖表圖表3 3:慣性約束聚變:慣性約束聚變(ICF)(ICF)圖表圖表4 4:磁化靶聚變:磁化靶聚變(MTF)(MTF
9、)7一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:悅智網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.1 核聚變:人類終極能源,以托卡馬克裝置最成熟FRC:在圓柱形等離子體內產生環形電流,用等離子體自身的磁場約束等離子體;Stellarator:螺旋帶狀結構產生高密度等離子體,較托卡馬克裝置等離子體更為穩定、對稱,但幾何形狀使裝置制造非常復雜,對環境條件非常敏感。圖表圖表5 5:場反向配置:場反向配置(FRC)(FRC)圖表圖表6 6:仿星器:仿星器(Stellarator)(Stellarator)8一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類
10、能源問題的終極方案資料來源:可控核聚變未來世界的熾熱之心-王懷君等,The global fusion industry in 2023-FIA,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.1 核聚變:人類終極能源,以托卡馬克裝置最成熟磁約束核聚變(托卡馬克,俄語中“軸向磁場環形室”的縮寫)成為可控核聚變的主要途徑。磁約束核聚變(托卡馬克,俄語中“軸向磁場環形室”的縮寫)成為可控核聚變的主要途徑。根據IAEA數據,截至2022年年底,全世界約有130個國有或私營實驗性聚變裝置,其中90個正在運行,12個在建,28個計劃中。其中約76個托卡馬克、13個仿星器、9個激光點火設施以及32個所謂新概念裝置。
11、采用氘氚燃料是核聚變發電的主流。根據FIA,43個核聚變裝置中,有28個采用DT燃料。圖表圖表7 7:托卡馬克結構:托卡馬克結構圖表圖表8 8:聚變燃料類型:聚變燃料類型9一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:超導磁體技術與磁約束核聚變-王騰,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.2 產生有效聚變功率輸出有較高反應條件要求,目前面臨三大技術挑戰實現核聚變反應,需要同時滿足三個條件:足夠高的溫度、一定的密度和一定的能量約束時間,三者的乘積稱為聚變三乘積。根據勞遜判據,只有聚變三乘積大于一定值(51021m3 s keV),才能產生有效的聚變功率輸出
12、。圖表圖表9 9:核聚變反應三要素:核聚變反應三要素三大技術挑戰:燃燒等離子體物理問題;抗中子輻照的材料問題;燃料氚的自持問題。10一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:激光評論氘氚燃料可控核聚變的氚增殖-鄒曉旭,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.2 產生有效聚變功率輸出有較高反應條件要求,目前面臨三大技術挑戰氚的半衰期只有12.43年,因此在地球上并不存在天然氚。這使得保障氚的供應成為實現受控氘氚聚變反應所必須解決的重要挑戰之一。1GW聚變電站每年需要消耗56kg氚,目前,氚只能從重水堆中獲取,樂觀估計重水堆每年產氚量大約3kg,難以維系聚
13、變堆的運行需求。因此,聚變堆在投入首爐氚后,氚必須實現自持。圖表圖表1010:氚循環原理:氚循環原理氚可以由中子與鋰原子的相互作用產生。天然鋰由兩種穩定的同位素組成,Li-6和Li-7,后者更為豐富。圖表圖表1111:聚變堆基本結構剖面:聚變堆基本結構剖面11一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:我國磁約束核聚變能研發戰略與國際合作情況-錢小勇中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.3 國際聚變能發展規劃國際核能大國分別給出了聚變能國際核能大國分別給出了聚變能發展規劃,在關鍵節點發展規劃,在關鍵節點DEMODEMO的設的設計、建造、運行上,美國、歐
14、盟、計、建造、運行上,美國、歐盟、俄羅斯、日本和印度等分別給出俄羅斯、日本和印度等分別給出了了20352035年左右的時間規劃。年左右的時間規劃。圖表圖表1212:國際聚變能發展路線圖:國際聚變能發展路線圖12一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案一、核聚變:解決人類能源問題的終極方案資料來源:CFETR物理與工程研究進展-高翔等,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 1.3 國際聚變能發展規劃我國核能發展“熱堆我國核能發展“熱堆快堆快堆聚變堆”聚變堆”三步走戰略體系,聚變堆是核能發展的三步走戰略體系,聚變堆是核能發展的終極目標。終極目標。根據中國磁約束聚變能發展路線圖的規劃,中國磁約束聚變能的開
15、發將分為3個階段:在2021年推動中國聚變工程試驗堆(CFETR)立項并開始裝置建設;到2035年建成中國聚變工程試驗堆,調試運行并開展物理實驗;到2050年開始建設商業聚變示范電站。圖表圖表1313:中國磁約束聚變能發展路線圖:中國磁約束聚變能發展路線圖1313二發展現狀:發展現狀:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步2 2.1 1 ITERITER:3535個國家合作個國家合作,將建成世界最大托卡馬克裝置將建成世界最大托卡馬克裝置2 2.2 2 美國:美國:NSTXNSTX-U U在升級中在升級中,NIFNIF實現能量凈增益實現能量凈增益2
16、2.3 3 歐洲:歐洲:JETJET氘氚聚變實驗產生能量輸出氘氚聚變實驗產生能量輸出5959MJMJ等離子體等離子體2 2.4 4 日本:日本:JTJT-6060SASA成功點火成功點火2 2.5 5 中國:西南物理研究院和等離子體物理研究所牽頭中國:西南物理研究院和等離子體物理研究所牽頭,民企民企積極參與積極參與14二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:JT-60SAJT-60SA Research Plan,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2 國際重要核聚變裝置:ITER項目穩步推進,
17、各國裝置取得快速進步托卡馬克裝置是核聚變主要裝置類型,目前,世界上主要的托卡馬克裝置包括35個國家合作建造的ITER,日本和歐盟合作建造的JT-60SA,我國的EAST,美國的TFTR,歐洲的JET,韓國的KSTAR,法國WEST等。圖圖1414:各聚變裝置的參數:各聚變裝置的參數圖圖1515:各托卡馬克裝置等離子體截面:各托卡馬克裝置等離子體截面圖圖1515:各托卡馬克裝置等離子體截面:各托卡馬克裝置等離子體截面15二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:悅智網,中郵證券研究所請參閱附注免責
18、聲明 2.1 ITER:35個國家合作,將建成世界最大托卡馬克裝置國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)誕生于2006年,將建成全世界最大的托卡馬克裝置,整體重23000噸,環形空腔內的等離子體溫度將達1.5億,外部的超導磁體則需要在接近-270(液氦溫度)的極低溫度運行。ITER項目的核電站將產生大約500MW熱能,如果持續運行并接入電網,將轉化為約200MW的電能。圖圖1616:ITER ITER 組件建造分工組件建造分工ITER項目35個合作國家中,歐盟(加上英國和瑞士)貢獻45%,中國、印度、日本、俄羅斯、韓國和美國各貢獻9%。ITER成員國的貢獻約90%以實物形式提供,完成后的托卡馬克將
19、由100多萬個部件組成。歐盟估計,到2035年,僅歐盟在該項目中付出的成本就將達到181億歐元(約合196億美元)。據此推算,如果整個項目都在歐盟內進行,那么在此期間ITER的總成本將為410億歐元。16二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:磁約束核聚變能研究進展、挑戰與展望-劉永,悅智網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2.1 ITER:35個國家合作,將建成世界最大托卡馬克裝置2006年,中國正式加入ITER項目,主要參與建造磁體饋線(feeders)和極向場線圈(PF coils)等
20、18個部件研制制造任務。01.01.極向場線圈導體極向場線圈導體02.02.磁體饋線系統磁體饋線系統03.03.環向場線圈導體環向場線圈導體04.04.校正場線圈與磁校正場線圈與磁體饋線導體體饋線導體05.05.校正場線圈校正場線圈06.06.磁體支撐系統磁體支撐系統07.07.包層第一壁包層第一壁08.08.包層屏蔽模塊包層屏蔽模塊09.09.氣體注入系統氣體注入系統10.10.輝光放電清洗系統輝光放電清洗系統11.11.交直流電源系統交直流電源系統12.12.脈沖高壓變電站脈沖高壓變電站13.13.無功補償及濾波系統無功補償及濾波系統1414-18.18.診斷系統診斷系統圖圖1717:IT
21、ERITER的中國采購包的中國采購包17二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:ITER項目依然在穩步推進-苦山,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2.1 ITER:35個國家合作,將建成世界最大托卡馬克裝置20202020年年7 7月月2828日,日,ITERITER在法國南部正式開始組裝。在法國南部正式開始組裝。ITER計劃用4.5年完成安裝,到2025年進行第一次等離子體放電,最終驗證核聚變商業化應用的可行性。ITERITER項目面臨工期推遲和成本超出。項目面臨工期推遲和成本超出。在20
22、22年發現組件缺陷前,ITER項目已面臨推遲和成本增加。2020年,項目負責人首次警告,2025年的啟動日期無法實現。預計2024年底項目才能對推遲時長和額外成本做出估計。圖表圖表1818:ITERITER項目時間表項目時間表里根里根-戈爾巴戈爾巴喬夫峰會喬夫峰會19851985198819882001200120052005200620062010201020202020202220222028?2028?2035?2035?啟動設計工啟動設計工作作設計通過批設計通過批準,選址準,選址確定選址確定選址簽署協議簽署協議動工動工開始組裝開始組裝發現組件缺發現組件缺陷陷產生第一束產生第一束等離子體
23、等離子體氚實驗氚實驗18二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:核聚變再現凈能量增益_武魏楠,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2.2 美國:NSTX-U在升級中,NIF實現能量凈增益TFTR:美國普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)在1982年至1997年運行TFTR反應堆,1993年,TFTR成為世界上第一個使用50/50氘氚混合物,并在1994年產生了10.7MW聚變功率。NSTX-U:NSTX于1999年首次投入使用,2012年到2015年,該設備耗費了9400萬美元進行升級,使主磁
24、場強度達到原來的兩倍,并增加了注射中性原子的第二個端口,升級之后該裝置命名為NSTX-U。NIF:美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置是目前世界上最大和最復雜的慣性約束聚變研究裝置。耗資35億美元的NIF旨在通過間接驅動慣性約束聚變來研究核武器中的基本物理過程,同時也肩負著推進慣性約束聚變能源研究的任務。2022年12月,NIF實現了人類歷史上第一次核聚變凈能量增益。(利用脈沖激光向實驗氘氚靶丸輸入了2.05兆焦耳的能量,產生了3.15兆焦耳的聚變能量,能量增益達到1.5倍)圖表圖表1919:NIFNIF的激光傳輸系統的激光傳輸系統19二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:IT
25、ERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:科技日報,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2.3 歐洲:JET氘氚聚變實驗產生能量輸出59MJ等離子體JET(歐洲聯合環狀反應堆)從1983年開始運行,是在日本JT-60SA前規模最大的托卡馬克裝置。JET位于卡勒姆聚變能源中心,其科學業務由歐洲聚變能源發展聯合會負責運營。圖圖2020:JETJET內部內部1997年,JET產生約22兆焦耳聚變能量的等離子體,創造了當時的世界能源紀錄。2022年2月,JET產生了能量輸出為59兆焦耳的穩定等離子體。這是自1997年以來,世界首次進行的氘氚核聚變實驗。(J
26、ET在5秒內實現了平均超過11兆瓦的功率輸出)20二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:Fusion for Energy官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 2.4 日本:JT-60SA成功點火JT-60SA,由日本和歐洲提供資金,利用日本Torus-60升級實驗(JT-60U)的大部分現有站點基礎設施開發,大多數主要部件都經過了重新設計和制造。JT-60SA于2020年竣工,中央裝置高約16米,直徑約13米,是世界第二大等離子體研究設施,僅次于正在建設的ITER。JT-60SA開展的工
27、作將為ITER提供支持。圖圖2121:JTJT-60SA60SA將為將為ITERITER和和DEMODEMO奠定基礎奠定基礎據中國科學報2023年11月2日報道,世界上最新、規模最大的核聚變反應堆JT-60SA成功點火。預計在兩年內達到滿功率,即將等離子體加熱到2億度,約束時間100秒。21二、國際重要核聚變裝置:二、國際重要核聚變裝置:ITERITER項目穩步推進,各國裝置取得快速進步項目穩步推進,各國裝置取得快速進步資料來源:西南物理研究院官網,中科院等離子體物理研究所官網,中科院官網,新奧集團官方微信公眾號,能量奇點官網,星環聚能官網,CFETR氚自持分析評估與驗證策略_冉光明等,中郵證
28、券研究所請參閱附注免責聲明 2.5 中國:西南物理研究院和等離子體物理研究所牽頭,民企積極參與圖圖2222:國內核聚變實驗裝置:國內核聚變實驗裝置單位單位聚變試驗堆簡介聚變試驗堆簡介西南物理研究院西南物理研究院HL-2M:HL-2A的改造升級裝置,用于研究高比壓、高參數的聚變等離子體物理高比壓、高參數的聚變等離子體物理,為下一步建造聚變堆打好基礎。中科院等離子體中科院等離子體物理研究所物理研究所EAST:先進實驗超導托卡馬克,是我國自行設計研制的國際首個全超導托卡馬克裝置國際首個全超導托卡馬克裝置,針對近堆芯等離子體穩態先進運行模式的科學和工程問題,將能產生100萬安培的等離子體電流;持續時間
29、將達到1000秒,在高功率加熱下溫度將超過一億度。CRAFT:聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施,是國際聚變領域參數最高、功能最完備的綜合性研究平臺,2019年開建。CFETR:中國聚變工程試驗堆,填補ITER和DEMO之間的空白,主要目標包括:實現200-1500MW聚變功率輸出;實現穩態或長脈沖等離子體運行,運行因子達到0.3-0.5;實現氚燃料自持,氚增殖比(TBR)大于1.0。新奧集團新奧集團玄龍-50:2019年8月,新奧集團自主設計建成的中國首座中等規模球形托卡馬克聚變實驗裝置新奧“玄龍-50”,在河北廊坊建成,并實現第一次等離子體放電。能量奇點能量奇點洪荒70:全高溫超導托卡馬克裝置
30、全高溫超導托卡馬克裝置,計劃于2023年底建成運行,將成為全球首臺建成運行的全高溫超導托卡馬克裝置。星環聚能星環聚能SUNIST-2:球形托卡馬克,驗證重復重聯原理和1T磁場球形托卡馬克的約束性能。2023年6月建成,并獲得第一等離子體。CTRFR-1:等離子體參數接近聚變堆要求的中型高溫超導球形托卡馬克,高溫超導球形托卡馬克,星環聚能正在完成CTRFR-1的設計。2222三聚變聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設3 3.1 1 鈾資源有限推動混合堆發展鈾資源有限推動混合堆發展,安全性和高放核廢料安全性和高放核廢料處理優勢顯著處理優勢顯著3 3
31、.2 2 我國混合堆研究以三大院所為主我國混合堆研究以三大院所為主,實驗堆即將進入實驗堆即將進入建設建設23三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:中物院Z箍縮驅動聚變裂變混合堆研發進展-謝衛平,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.1 鈾資源有限推動混合堆發展,安全性和高放核廢料處理優勢顯著核資源:核資源:U-235資源有限,快堆燃料增殖能力有限,難以滿足迅速增長的核能需求,需要依賴混合堆高效燃料轉換效率來解決;核安全:核安全:包層為keff小于1的次臨界系統;高放核廢料處理:高放核廢料處理:核電站乏燃料具有放射性強、毒性大
32、、壽命長等問題,混合堆中子通量密度高、能譜硬,是處理錒系核裂變產物的理想裝置。核能核能裂變裂變聚變聚變裂變能源堆裂變能源堆聚變能源堆聚變能源堆U資源短缺、經濟性和安全性、乏燃料后處理聚變增益Q、氚自持、包層材料次臨界裂變次臨界裂變聚變堆芯聚變堆芯聚變聚變-裂變裂變混合堆混合堆圖圖2323:聚變:聚變-裂變混合堆設計裂變混合堆設計24三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:聚變裂變混合堆在未來核能系統中作用和發展前景-張國書,中國科普博覽,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.1 鈾資源有限推動混合堆發展,安全性和高放核廢料處理
33、優勢顯著聚變-裂變混合堆=熱核聚變中子源+次臨界裂變堆。聚變-裂變混合堆基本原理:利用氘氚聚變中子與Li反應生產氚以滿足內部聚變反應所需,剩余中子將可轉換材料(U-238和Th-232)轉變為可裂變材料Pu-239和U-233,直接裂變產生能量。圖圖2424:混合堆原理示意圖:混合堆原理示意圖圖圖2525:混合堆的類型:混合堆的類型堆型堆型工作方式工作方式特點特點抑制裂變型抑制裂變型混合堆混合堆在包層中放入大量的鈹等慢化材料,使聚變產生的高能快中子很快慢化為熱中子。熱中子難以使U-238、Th232裂變,主要使它們變成Pu-239、U-233,并通過頻繁后處理提取不能有效生產核燃料,后處理增加
34、成本。但裂變包層中裂變幾率少,簡化包層內裂變熱的導出問題??炝炎冃突炜炝炎冃突旌隙押隙牙镁圩儺a生的高能快中子,在裂變包層產生一系列串級的核過程,大量生產Pu-239或U-233核燃料。同時,U-238、Pu-239或U-233的大量裂變在裂變包層產生大量裂變熱快裂變型混合堆可以有效地生產核燃料25三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:聚變裂變混合堆在未來核能系統中作用和發展前景-張國書,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.1 鈾資源有限推動混合堆發展,安全性和高放核廢料處理優勢顯著混合堆優勢混合堆優勢1 1:大幅降低堆芯
35、等離子體性能及第一壁材料要求;混合堆優勢混合堆優勢2 2:U資源利用率高,相比快堆,不需要U-235或Pu-239的初始裝量,燃料增殖能力強;支持比N:一個混合堆生產的核燃料能支持同等功率裂變堆的數量 圖表圖表2626:混合堆的類型:混合堆的類型堆型堆型等離子體能量增益因子等離子體能量增益因子Q Q中子壁負載中子壁負載WnWn(MW/mMW/m2 2)純聚變堆純聚變堆15-253-5抑制裂變混抑制裂變混合堆合堆10-152-3快裂變燃料快裂變燃料生產堆生產堆51-1.5快裂變能量快裂變能量生產堆生產堆31堆型堆型支持比支持比N N氧化物快堆氧化物快堆0.25-0.7碳化物快堆碳化物快堆1金屬鈾
36、快堆金屬鈾快堆1.25U/PuU/Pu快裂變混合堆快裂變混合堆4-6Th/UTh/U快裂變混合堆快裂變混合堆8-12Th/UTh/U抑制裂變混合堆抑制裂變混合堆12-25圖表圖表2727:混合堆和快堆支持比對比:混合堆和快堆支持比對比26三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:聚變裂變混合堆在未來核能系統中作用和發展前景-張國書,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.1 鈾資源有限推動混合堆發展,安全性和高放核廢料處理優勢顯著混合堆優勢混合堆優勢3 3:核廢料嬗變,核聚變反應產生的中子可以將長期具有放射性的核反應廢物超鈾元素分
37、解成壽命較短的元素;圖表圖表2828:混合堆對:混合堆對LWRLWR乏燃料的嬗變能力乏燃料的嬗變能力混合堆優勢混合堆優勢4 4:建造成本優勢,100萬千瓦的核電機組,純聚變堆建堆成本大于100億美元,快堆為50-60億美元,熱堆為20億美元左右,而Z篐縮驅動的混合堆在30億美元左右。27三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:核工業西南物理研究院官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.2 我國混合堆研究以三大院所為主,實驗堆即將進入建設19831983年,中國提出了中國核能發展“三步走”,即“壓水堆年,中國提出了中國核能發
38、展“三步走”,即“壓水堆-快堆快堆-聚變堆”以及“堅持核燃料閉式循環”聚變堆”以及“堅持核燃料閉式循環”方針。方針。聚變堆包含聚變-裂變混合堆、聚變驅動嬗變堆及純聚變堆。西南物理研究院:西南物理研究院:在國家“863”計劃支持下,我院自“七五”期間開展了聚變-裂變混合堆研究,先后完成了試驗混合堆、商用混合堆的概念設計以及試驗混合堆的聯合設計;“九五”期間完成了實驗混合堆工程概要設計,開展了包層和偏濾器方面的設計研究,建立了工程材料數據庫;在用聚變中子處理長壽命放射性核廢料的新堆型設計方面,也取得了重要成果。聚變聚變-裂變混合實驗堆即將建設:裂變混合實驗堆即將建設:聯創超導和中核聚變(成都)設計
39、研究院有限公司簽訂協議,采用全新技術路線,聯合建設聚變-裂變混合實驗堆項目,技術目標Q值大于30,實現連續發電功率100MW,工程總投資預計超過200億元。圖表圖表2929:聚變:聚變-裂變混合堆結構模型裂變混合堆結構模型28三、聚變三、聚變-裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設裂變混合堆:千年能源方案,實驗堆即將建設資料來源:中物院Z箍縮驅動聚變裂變混合堆研發進展-謝衛平,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 3.2 我國混合堆研究以三大院所為主,實驗堆即將進入建設九院:九院:2010-2015年以后,在科技部ITER國內配套重大專項經費支持下,由九院彭先覺院士提出并牽頭開展基于ITER堆芯
40、的U-Pu及水冷快裂變次臨界混合堆概念研究項目;2010年前后,在核能開發等科研項目支持下,九院開展了基于Z-箍縮堆芯的U-Pu水冷快裂變次臨界聚變-裂變混合堆(Z-FFR)概念設計及預研;電磁驅動聚變大科學裝置研制:50兆安Z-箍縮驅動器實驗裝置,驅動器主體直徑約78米,高約11米。裝置園區位于成都天府新區,總投資約50億元。中科院等離子體物理研究所:中科院等離子體物理研究所:2000年后,合肥等離子體所在國家自然基金及中科院知識創新共層項目支持下,開展了系列聚變-裂變混合堆概念的創新性設計,如球馬克堆芯、多功能包層及聚變驅動嬗變堆等。圖表圖表3030:Z Z箍縮聚變箍縮聚變-裂變混合堆電站
41、設計圖裂變混合堆電站設計圖2929四超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導展至高溫超導4 4.1 1 超導材料超導材料4 4.2 2 托卡馬克裝置需要強磁場托卡馬克裝置需要強磁場,低溫超導應用成熟低溫超導應用成熟4 4.3 3 高溫超導材料進步高溫超導材料進步,將應用于核聚變產業將應用于核聚變產業30四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導資料來源:高壓室溫超導電性的新進展_羅會仟,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 4.1 超導材料超導材料:完全
42、導電性、完全抗磁性、通量量子化。超導材料市場規模持續增長,根據歐洲超導行業協會,2022年,全球超導產品市場規模達68億歐元。低溫超導電材料應用成熟:目前,低溫超導材料占國際超導材料市場90%的左右,全球僅有少數幾家企業掌握低溫超導線生產技術,主要分布在美國、英國、德國、日本和中國。低溫超導(Tc25K)YBCO(Tc=90K);BSCCO(Tc=85K,110K);MgB2(Tc=40K)圖表圖表3131:各超導材料的發現年代和臨界溫度:各超導材料的發現年代和臨界溫度31四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超
43、導資料來源:Superconductors for fusion:a roadmap-Neil Mitchell et al.,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 4.2 托卡馬克裝置需要強磁場,低溫超導應用成熟聚變反應堆等離子體約束需要強磁場,等離子體約束時間隨著磁場的增加而增加。過去,包括ITER在內的托卡馬克裝置都使用低溫超導材料。在ITER項目中,超導磁體占ITER成本的28%。圖圖3333:部分聚變裝置磁體參數:部分聚變裝置磁體參數圖圖3232:ITERITER成本構成成本構成32四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫
44、超導發展至高溫超導資料來源:CFS官網,Development and large volume production of extremely high current density YBa2Cu3O7superconducting wires for fusion-A.Molodyk et al.,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 4.3 高溫超導材料進步,將應用于核聚變產業美國CFS和MIT提出采用高溫超導磁體,以實現聚變裝置的小型化和緊湊型?;诟邷爻瑢У拇朋w可以實現最高20T的磁場強度,該磁體將用于聚變反應堆SPARC。圖表圖表3434:CFSCFS測試磁體(測試磁體(202120
45、21年)及年)及SPARCSPARC中高溫超導磁體示意圖中高溫超導磁體示意圖圖表圖表3535:YBCOYBCO超導材料超導材料33四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導資料來源:上海超導官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 4.3 高溫超導材料進步,將應用于核聚變產業國內超導帶材制造處于國際領先水平。國內超導帶材制造處于國際領先水平。上海超導基于物理氣相沉積法制備的ReBCO帶材具有全球領先的低溫高場電性能,一流的自場電流密度、優異的磁體繞制性能、極低的交流損耗(0.36-0.5W/m)。上海超導:上海超導
46、:上海超導已為CFS批量提供超過一百余公里采用一百余公里采用3030微米超薄基帶的高性能高溫超導帶材微米超薄基帶的高性能高溫超導帶材,用于聚變導體和磁體研制;上海超導與英國TE公司深度合作,于2017-2020年間分批陸續供應寬幅高性能高溫寬幅高性能高溫超導帶材超導帶材,用于強場磁體研制及超導可控核聚變。圖表圖表3636:上海超導第二代高溫超導帶材:上海超導第二代高溫超導帶材34四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導四、超導磁體是托卡馬克裝置的關鍵,應用從低溫超導發展至高溫超導資料來源:永鼎股份官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 4.3 高溫超導材料進步,將應用于核
47、聚變產業永鼎股份:永鼎股份:專業研發新型千米級第二代高溫超導(2G-HTS)帶材,發展新型高溫超導材料應用技術,實現2G-HTS帶材的產業化及相關應用技術的研究開發。2023年11月20日,永鼎承擔建設的我國首條高溫超導低壓直流電纜,在江蘇蘇州并網投運,填補了我國在超導電纜低壓直流系統的應用空白。相比于第一代高溫超導帶材,第二代YBCO優勢明顯,其成本更低,載流能力等性能保持更加優異。永鼎股份第二代(YBCO)高溫超導帶材產品已在超導感應加熱設備、可控核聚變、超導電纜等下游應用中廣泛應用。圖表圖表3737:永鼎股份制造的高溫超導電纜:永鼎股份制造的高溫超導電纜3535五民營資本涌入推進產業發展
48、,日本已將核聚變上升至民營資本涌入推進產業發展,日本已將核聚變上升至國家產業政策國家產業政策5 5.1 1 民間資本涌入推進核聚變產業發展民間資本涌入推進核聚變產業發展5 5.2 2 日本將核聚變上升至國家產業政策日本將核聚變上升至國家產業政策36五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展資料來源:The global fusion industry in 2023-FIA,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.1 民間資本涌入推進核聚變產業發展根據FIA數據,2022年全球私營核聚變公司獲得超過48億美元的投資
49、,比2021年增長139%,私人投資對核聚變的投資額首次超過政府資助。2023年,全球私營聚變公司獲得的投資額從48億美元增加至62億美元。新增資金包括美國TAE技術公司2.5億美元、中國新奧科技發展公司2億美元、日本京都聚變技術公司7900萬美元、中國能源奇點公司5500萬美元等。圖表圖表3939:私營聚變企業數量:私營聚變企業數量圖表圖表3838:聚變企業成立時間線:聚變企業成立時間線37五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展資料來源:The global fusion industry in 2023-
50、FIA,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.1 民間資本涌入推進核聚變產業發展FIA調研的30家從事核聚變的企業中,有4家給出預計2030年前向電網供電,有15家給出預計2030-2035年間實現向電網供電。FIA調研的40家從事核聚變的企業中,有6家認為核聚變發電有望在2030年之前實現,20家認為核聚變發電有望在2031-2035年間實現。圖表圖表4040:各企業預計向電網供電的時間:各企業預計向電網供電的時間圖表圖表4141:核聚變實現發電的時間:核聚變實現發電的時間38五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進
51、產業發展資料來源:Helion Energy官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.1 民間資本涌入推進核聚變產業發展美國美國Helion EnergyHelion Energy:20232023年年5 5月,美國月,美國Helion EnergyHelion Energy宣布將在宣布將在20282028年之前建成世界上第一座聚變發電廠。年之前建成世界上第一座聚變發電廠。Helion Energy成立于2013年,已籌集超過5.7億美元的私人資本。ChatGPT母公司OpenAI首席執行官Sam Altman在2021年對Helion Energy投資3.75億美元。Helion Ener
52、gy預計核聚變電廠投產后將在1年內實現至少50MW的發電能力。微軟已與Helion Energy簽訂了電力購買協議。圖表圖表4242:Helion EnergyHelion Energy核聚變裝置示意圖核聚變裝置示意圖D+3He p(14.67 MeV)+4He(3.67 Mev)(反應無需氚,也無中子產生)(反應無需氚,也無中子產生)Helion裝置將氘和氦-3加熱成等離子體,通過磁場限制(FRC),從設備兩端兩個FRC將等離子體加速到100萬英里每小時,在中心相撞并被進一步壓縮,直到達到超過1億(9keV)的聚變溫度。氘和氦-3發生聚變反應,隨著聚變能產生,等離子體膨脹并將磁場推回,磁場變
53、化產生電流并直接轉化為電能。39五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展資料來源:CFS官網,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.1 民間資本涌入推進核聚變產業發展美國美國CFSCFS:CFS(Commonwealth Fusion Systems)源于MIT的等離子科學和聚變中心,成立于2018年,2021年完成18億美元B輪融資,新參與者包括比爾蓋茨、谷歌等。CFS計劃在美國建立一座聚變反應堆SPARC,預期在2030年代初期實現商業核聚變發電。SPARC目標實現Q2,并為ARC聚變核電站建設奠定基礎。圖
54、圖4343:CFSCFS的聚變能應用商業路徑的聚變能應用商業路徑SPARC是一個強磁場(軸上環形磁場強度B0=12.2T)緊湊型(大半徑R0=1.85m,小半徑a=0.57m)的托卡馬克裝置,可以進行氘-氚反應,聚變功率Pfus=140MW,Q=11。強磁場和緊湊結構通過采用CFS和MIT研發的新型高溫超新型高溫超導磁體導磁體獲得。2025年開始,年開始,30年代初實現年代初實現2025年獲得凈能量年獲得凈能量40五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展資料來源:TE官網,中國核電網,核技術網,財聯社,澎湃新聞
55、,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.1 民間資本涌入推進核聚變產業發展英國Tokamak Energy:由來自世界領先的卡勒姆聚變研究機構的前沿科學家創立,成立于2009年,總部位于英國牛津郡。Tokamak Energy計劃在2026年完成ST80-HTS以展示高溫超導磁體的全部潛力,并為其核聚變試驗工廠ST-E1的設計提供信息,該工廠計劃在2030年代產生200MW電力。2023年4月,Tokamak Energy宣布已建造出世界首套新一代高溫超導(HTS)磁體,將在美國實驗室極端條件下進行測試。日本Kyoto Fusioneering:由京都大學的研究人員于2019年成立,從事核聚變
56、相關技術。三菱商事、關西電力、日本政府旗下基金等16家企業和政府組建的聯盟,正準備向Kyoto Fusioneering投資100億日元。Kyoto Fusioneering已完成聚變電廠設備綜合測試設施的初步設計,計劃于2024年示范使用聚變相關技術發電。加拿大General Fusion:成立于2002年,2006年公司創始人物理學家米歇爾拉貝博士完成了原理驗證實驗,吸引到了包括亞馬遜的杰夫-貝索斯(Jeff Bezos)、微軟和其他許多公司以及加拿大官方作為自己的投資方和合作伙伴。41五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營
57、資本涌入推進產業發展資料來源:科情智庫微信公眾號,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.2 日本將核聚變上升至國家產業政策日本能源匱乏,能源自給率只有13%左右,在全球推進碳中和的背景下,日本政府將核聚變能視為支撐未來超智能社會的重要基礎。20232023年年4 4月,日本推出月,日本推出核聚變能創新戰略核聚變能創新戰略,旨在通過建立龐大的國內核聚變產業,在未來商業化利用,旨在通過建立龐大的國內核聚變產業,在未來商業化利用核聚變能中占據主導地位。核聚變能中占據主導地位。戰略確立了兩大重要抓手核聚變技術開發和核聚變產業培育,力求通過產學官通力合作先于其他國家制造出商業核聚變裝置,在2050年實現
58、核聚變發電目標,積極搶占國際市場。戰略以“推進全球新一代能源核聚變能實用化,利用本國技術優勢,占領市場,實現核聚變產業化發展”為愿景,提出了未來十年日本支持核聚變能發展的主要舉措,涉及核聚變技術開發、核聚變產業培育和相關體制機制等。42五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展五、日本已將核聚變上升至國家產業政策,民營資本涌入推進產業發展資料來源:科情智庫微信公眾號,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 5.2 日本將核聚變上升至國家產業政策圖圖4444:日本:日本核聚變能創新戰略核聚變能創新戰略(部分)(部分)分類分類舉措舉措內容內容大力支大力支持核聚持核聚變技術變技術開發開
59、發支持小型化、精密化、獨創性的新興技術擴大核聚變技術研究范圍,從2023年開始啟動專項支持政策的制定,促進研究機構與企業的合作。通過ITER等獲得核心技術日本在ITER計劃中承擔核反應堆制造的任務,將其他國家開發的技術用于本國研發。加速未來核反應堆原型開發構建相關框架,吸引更多企業參與,共同推進核反應堆研發。主動培主動培育核聚育核聚變產業變產業明確核聚變能的社會定位,提高產業預見性支持核聚變能在社會各領域的應用,明確將核聚變能作為日本能源結構堅強后盾的定位。日本文部科學省制定的核反應堆研發路線圖(2018年7月),在2050年前后實現核聚變發電。制定核聚變技術路線圖和產業路線圖日本將重點選擇以
60、下領域進行支持。一是,核聚變核心技術領域。二是,核聚變有望產生重大影響的領域,包括資源與能源、醫療、安全保障等領域。三是,有望與其他領域現有或新技術進行整合的領域,包括人工智能解析與模擬、大數據通信、量子、發電等領域。建立核聚變創業基地設立核聚變產業協會,促進企業之間進行核聚變相關信息交換和商業對接,培育核聚變產業;促進產學官合作,吸引學術界和企業參與創業基地建設。推進機推進機制制推進機制由內閣府牽頭,相關部委合作推進;由量子科學技術研究開發機構(QST)主導開發核反應堆,并建立學術界和產業界合作開發機制與企業培育機制;由QST主導構建核聚變技術創新基地,對通過ITER計劃和共同研發獲得的技術
61、消化吸收并進一步開發,推動核聚變產業化發展;明確核聚變職業路徑,產學官合作培養相關人才4343六相關標的及風險提示相關標的及風險提示6 6.1 1 相關上市公司相關上市公司6 6.2 2 風險提示風險提示44六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:上海證券報,國光電氣公告,西部超導公告,安泰科技公告,高瀾股份公告,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1 相關上市公司國內部分上市公司例如西部超導、國光電氣、安泰科技等,從為ITER項目配套開始建立起核聚變相關核心設備、產品的研制生產能力,并供應國內外核聚變項目。磁體是核聚變裝置的核心,隨著新裝置對磁場強度的要求越來越高,超導磁體在
62、核聚變裝置中廣泛應用,基于第二代高溫超導材料,可以獲得更強的磁場進而實現聚變裝置的小型化、緊湊型,國內高溫超導磁體、帶材供應商包括聯創光電、永鼎股份等。圖圖4545:國內核聚變相關上市公司:國內核聚變相關上市公司公司公司核聚變相關產品核聚變相關產品聯創光電聯創光電國內高溫超導磁體供應商,聯創超導和中核聚變(成都)設計研究院有限公司簽訂協議,聯合建設可控核聚變項目永鼎股份永鼎股份高溫超導帶材主要供應商國光電氣國光電氣實現了核工業聚變領域專用泵和閥門國產化,為ITER提供了核心設備,包括偏濾器、屏蔽模塊熱氦檢漏設備等;西部超導西部超導公司突破了CRAFT項目用Nb3Sn超導線材批產穩定性控制技術;
63、開發新一代高性能電流密度Nb3Sn線材并實現量產,為核聚變新項目BEST提供高指標的產品;已開始向CFETR項目供貨。安泰科技安泰科技EAST鎢銅偏濾器、ITER鎢銅復合部件、WEST鎢偏濾器;高性能鉬合金材料用作EAST核聚變裝置的第一壁;為BEST研制鎢銅復合片完成交付高瀾股份高瀾股份曾參與EAST建設項目及相關核物理實驗室項目,并為其提供相應的熱管理產品45六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:聯創超導官網,聯創光電公告,上海證券報,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1.1 聯創光電:高溫超導磁體在多領域進入1到N加速發展階段聯創光電由江西省電子集團整合旗下部分優質軍
64、工資產于1999年6月設立。近年來,公司圍繞“進而有為,退而有序”的經營方針,重點打造了激光和超導兩個高科技新興產業。公司超導產業依托參股子公司聯創超導(持股40%)。聯創超導有望并入上市公司:聯創超導有望并入上市公司:控股股東電子集團的發展規劃,聯創超導不考慮獨立上市,在產品加速進行商用推廣階段,將聯創超導整體并入聯創光電。高溫超導多項產品實現0到1突破,進入1到N的加速發展階段:高溫超導感應加熱設備:高溫超導感應加熱設備:兆瓦級高溫超導感應加熱設備于2021年12月起運客戶中鋁集團東北輕合金,于2023年4月正式商業化投產使用。目前,在手訂單已超60臺,2023H1交付6臺設備。高溫超導磁
65、控單晶生長爐:高溫超導磁控單晶生長爐:2023年3月,聯創超導聯合寧夏盈谷實業股份有限公司啟動高溫超導磁控硅單晶生長爐研制工作??煽睾司圩儯嚎煽睾司圩儯?023年11月,聯創超導和中核聚變(成都)設計研究院有限公司簽訂協議,聯合建設可控核聚變項目,技術目標Q值大于30,實現連續發電功率100MW,工程總投資預計超200億元人民幣。圖圖4646:超導單晶硅生長爐:超導單晶硅生長爐46六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:永鼎股份公告,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1.2 永鼎股份:第二代高溫超導帶材產業化加速落地公司于1994年成立,1997年成為國內光纜行業首家民營上市
66、公司。經過數十年持續發展,目前已形成“光電交融、協同發展”的戰略格局,業務覆蓋光通信和電力傳輸兩大領域。公司于2011年開始投資超導業務,主要生產第二代高溫超導材料。超導帶材代替傳統的銅材的應用產品有超導感應加熱設備、超導電纜、高溫超導磁體、全高溫超導可控核聚變堆、超導故障電流限流器、超導發電機、超導風機等。公司以業內獨有的“磁通釘扎”技術,研制應用于高強磁場工況下的高載流超導帶材,推進了在超導感應加熱和可控核聚變堆的應用。公司與江蘇國網合作的“高溫超導直流電纜示范工程”項目,先后完成了超導電纜本體的敷設、支架安裝等,在2023年下半年掛網運行,是江蘇省第一根超導電纜,也是目前國內第一根基于國
67、產第二代(YBCO)高溫超導材料的冷絕緣高溫超導直流電纜。圖圖4747:二代高溫超導帶材:二代高溫超導帶材公司超導業務由全資子公司東部超導承擔。2021年、2022年和2023H1,東部超導凈利潤分別為-823萬元、-2581萬元和-815萬元。47六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:iFinD,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1.3 國光電氣:第一壁、偏濾器及泵閥產品優勢顯著,核工業領域收入快速增長成都國光電氣股份有限公司源于1958年,是我國微波電子器件主要科研生產基地之一。公司產品門類主要包括各類微波器件(電真空、固態)及組件、真空接觸器、真空滅弧室等。在核聚變領
68、域,在技術層面上,公司擅長領域包括第一壁、偏濾器、風機、閥組箱、專用閥門、管路及相關配套系統建設等。公司核工業設備及部件產品主要包括ITER配套設備、核工業專用泵以及閥門等其中,ITER配套設備包括偏濾器、ITER屏蔽模塊熱氦檢漏設備、ITER包層第一壁板、ITER工藝設備等。2022年,公司核工業領域收入3.68億元,同比增長180%,占公司營收的40%。2023Q1-Q3,公司營收5.78億元,同比下滑19%,歸母凈利潤0.54億元,同比下滑58%。0.19 0.39 0.69 1.31 3.68 101%78%90%180%0%50%100%150%200%012342018201920
69、2020212022核工業設備及部件收入(億元)核工業設備及部件收入(億元)YoYYoY圖圖4949:核工業設備及部件毛利率:核工業設備及部件毛利率圖圖4848:核工業設備及部件收入:核工業設備及部件收入0.19 0.39 0.69 1.31 3.68 101%78%90%180%0%50%100%150%200%0123420182019202020212022核工業設備及部件收入(億元)核工業設備及部件收入(億元)YoYYoY34.08%32.24%34.81%36.49%26.84%0%10%20%30%40%2018201920202021202248六、相關標的及風險提示六、相關標的
70、及風險提示資料來源:iFinD,西部超導公告,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1.4 西部超導:成立背景為ITER用低溫超導線材,超導業務保持較快增長西部超導成立于2003年,成立之初以ITER用低溫超導線材產業化為主要業務。公司立足核心技術、緊跟市場需求,目前形成了高端鈦合金材料、超導產品和高性能高溫合金材料三大主業。其中,超導產品經歷ITER項目交付完結(2019年)以及向MRI、MCZ、CFETR等領域的拓展。核聚變領域,公司突破了CRAFT項目用Nb3Sn超導線材批產穩定性控制技術;開發新一代高性能電流密度 Nb3Sn線材并實現量產,為核聚變新項目BEST提供高指標的產品;已開始
71、向CFETR項目供貨。2022年,公司超導產品收入6.23億元,同比增長161%,占公司營收的15%。2023H1,公司超導產品收入4.02億元,同比增長61%,占公司營收的19%。圖圖5151:超導產品毛利率:超導產品毛利率圖圖5050:超導產品收入:超導產品收入10.57%4.64%4.51%16.33%30.44%0%10%20%30%40%201820192020202120221.09 1.44 1.95 2.39 6.23 4.02 32%35%23%161%61%0%50%100%150%200%01234567201820192020202120222023H1超導產品收入(億
72、元)超導產品收入(億元)YoYYoY49六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:安泰科技官方微信公眾號,安泰科技公告,中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.1.5 安泰科技:鎢銅復合材料技術領先,供貨國內外主流核聚變裝置安泰科技核聚變相關業務主要由子公司安泰中科開展。安泰中科成立于2012年,安泰科技持股65%,合肥科聚高技術有限責任公司(中科院等離子體物理所全資子公司)持股20%,羅廣南等自然人持股15%。安泰中科定位是以面向等離子體的第一壁結構部件研發、生產、銷售等為主業,安泰中科處于產品開拓階段,主要為鎢銅復合組件的研制和生產。2021年、2022年和2023H1,安泰中科
73、營收分別為3237萬元、2524萬元和730萬元,凈利潤293萬元、244萬元和79萬元。圖圖5252:安泰科技交付的鎢銅復合片:安泰科技交付的鎢銅復合片核聚變相關產品:偏濾器:偏濾器:EAST鎢銅偏濾器,EAST偏濾器全鎢復合部件;ITER鎢銅復合部件;WEST鎢偏濾器;高性能鉬合金材料:高性能鉬合金材料:用作EAST核聚變裝置的第一壁。鎢銅復合片:鎢銅復合片:2023年3月,安泰科技為緊湊型聚變能實驗裝置BEST研制的鎢銅復合片完成交付。限制器:限制器:為EAST批量供貨。50六、相關標的及風險提示六、相關標的及風險提示資料來源:中郵證券研究所請參閱附注免責聲明 6.2 風險提示核聚變技術
74、進展不及預期;國內外核聚變產業政策支持不及預期;世界電力需求不及預期或其他替代技術快速進步等。5151感謝您的信任與支持!THANK YOU鮑學博(首席分析師)SAC編號:S1340523020002郵箱:馬強(分析師)SAC編號:S1340523080002郵箱:52免責聲明免責聲明分析師聲明撰寫此報告的分析師(一人或多人)承諾本機構、本人以及財產利害關系人與所評價或推薦的證券無利害關系。本報告所采用的數據均來自我們認為可靠的目前已公開的信息,并通過獨立判斷并得出結論,力求獨立、客觀、公平,報告結論不受本公司其他部門和人員以及證券發行人、上市公司、基金公司、證券資產管理公司、特定客戶等利益相
75、關方的干涉和影響,特此聲明。免責聲明中郵證券有限責任公司(以下簡稱“中郵證券”)具備經中國證監會批準的開展證券投資咨詢業務的資格。本報告信息均來源于公開資料或者我們認為可靠的資料,我們力求但不保證這些信息的準確性和完整性。報告內容僅供參考,報告中的信息或所表達觀點不構成所涉證券買賣的出價或詢價,中郵證券不對因使用本報告的內容而導致的損失承擔任何責任??蛻舨粦员緢蟾嫒〈洫毩⑴袛嗷騼H根據本報告做出決策。中郵證券可發出其它與本報告所載信息不一致或有不同結論的報告。報告所載資料、意見及推測僅反映研究人員于發出本報告當日的判斷,可隨時更改且不予通告。中郵證券及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司
76、所發行的證券頭寸并進行交易,也可能為這些公司提供或者計劃提供投資銀行、財務顧問或者其他金融產品等相關服務。證券期貨投資者適當性管理辦法于2017年7月1日起正式實施,若您非中郵證券客戶中的專業投資者,為控制投資風險,請取消接收、訂閱或使用本報告中的任何信息。本公司不會因接收人收到、閱讀或關注本報告中的內容而視其為專業投資者。本報告版權歸中郵證券所有,未經書面許可,任何機構或個人不得存在對本報告以任何形式進行翻版、修改、節選、復制、發布,或對本報告進行改編、匯編等侵犯知識產權的行為,亦不得存在其他有損中郵證券商業性權益的任何情形。如經中郵證券授權后引用發布,需注明出處為中郵證券研究所,且不得對本
77、報告進行有悖原意的引用、刪節或修改。中郵證券對于本申明具有最終解釋權。53免責聲明免責聲明中郵證券有限責任公司,2002年9月經中國證券監督管理委員會批準設立,注冊資本50.6億元人民幣。中郵證券是中國郵政集團有限公司絕對控股的證券類金融子公司。公司經營范圍包括:證券經紀;證券自營;證券投資咨詢;證券資產管理;融資融券;證券投資基金銷售;證券承銷與保薦;代理銷售金融產品;與證券交易、證券投資活動有關的財務顧問。此外,公司還具有:證券經紀人業務資格;企業債券主承銷資格;滬港通;深港通;利率互換;投資管理人受托管理保險資金;全國銀行間同業拆借;作為主辦券商在全國中小企業股份轉讓系統從事經紀、做市、
78、推薦業務資格等業務資格。公司目前已經在北京、陜西、深圳、山東、江蘇、四川、江西、湖北、湖南、福建、遼寧、吉林、黑龍江、廣東、浙江、貴州、新疆、河南、山西、上海、云南、內蒙古、重慶、天津、河北等地設有分支機構,全國多家分支機構正在建設中。中郵證券緊緊依托中國郵政集團有限公司雄厚的實力,堅持誠信經營,踐行普惠服務,為社會大眾提供全方位專業化的證券投、融資服務,幫助客戶實現價值增長,努力成為客戶認同、社會尊重、股東滿意、員工自豪的優秀企業。投資評級說明中郵證券研究所公司簡介北京北京郵箱:地址:北京市東城區前門街道珠市口東大街17號郵編:100050深圳深圳郵箱:地址:深圳市福田區濱河大道9023號國通大廈二樓郵編:518048上海上海郵箱:地址:上海市虹口區東大名路1080號大廈3樓郵編:200000