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1、 1/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 核聚變核聚變行業行業深度：深度：各國進展各國進展、商業化商業化、市場市場空間空間、產業鏈及產業鏈及相關公司相關公司深度梳理深度梳理 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。圍繞核聚變，下面我們從核能入手，了解核聚變區別于核裂變的優勢特征，以及常見的技術路徑及其

2、中國際主流技術路線托卡馬克裝置，了解核聚變在美歐日俄及我國的進展情況、當今全球的主要核聚變項目、商業化進程、市場空間等情況，并進行產業鏈梳理，展望今后核聚變商業化道路進程，方便讀者深入了解這一行業。目錄目錄 一、概述.1 二、各國進展情況.5 三、全球主要核聚變項目梳理.11 四、商業化進程.15 五、市場空間.19 六、產業鏈.20 七、相關公司.24 八、未來展望.27 九、參考研報.28 一、一、概述概述 1.核能核能 核能是一種非常高效的清潔能源，它是由物質元素的原子核發生改變而放出的能量。核能與我們所熟悉的支持生命過程的化學能不同，它是原子的核內能量而不是核外能量，而參與生命物質轉化

3、的化學能都是核外能量，這些化學反應都不會引起原子核的變化。核變化所釋放的能量主要分為兩大類：1）核裂變（nuclear fission），即重元素的原子核分裂為質量較輕元素的原子核時所釋放的能量，稱為核裂變能；2）核聚變（nuclear fusion），即小質量元素的原子核聚合成為重核所釋放的能量，稱為核聚變能。2/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2.核聚變核聚變 核聚變是兩個輕原子核結合成一個較重的原子核并釋放出巨大能量的過程。核聚變反應發生在一種叫作等離子體的物質狀態中。等離子體是一種由正離子和自由移動的電子組成的高溫帶電氣體，具有不同于固

4、體、液體和氣體的獨特性質。只要將氫的同位素氘和氚的原子核無限接近，使其發生聚變反應，就能釋放出巨大能量。核裂變是從原子核分裂中獲得能量，而核聚變則是通過將原子核結合而釋放能量。雖然兩種原子反應都是通過改變原子而產生能量，但它們的根本區別對安全卻有廣泛的影響。相較于核裂變，核聚變有以下優勢：（1）核聚變產生的能量巨大）核聚變產生的能量巨大 核聚變產生的能量非常大是核裂變反應的四倍，而且聚變反應可以成為未來聚變動力堆的基礎。各種計劃要求第一代核聚變反應堆使用氘（重氫）和氚（超重氫）的混合物。理論上，只要有幾克這些反應物，就有可能產生一太（萬億）焦耳的能量，這大約是發達國家的一個人在 60 年內所需

5、要的能量。mXaXpWnYxUaXhZ8ZMAmOoMsQaQdNbRoMmMsQtPlOpPnMlOoPoQ8OoPqQwMtRnRuOmOtQ 3/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）核聚變的燃料豐富，也很容易獲得）核聚變的燃料豐富，也很容易獲得 只要將氫的同位素氘和氚的原子核無限接近，使其發生聚變反應，就能釋放出巨大能量。氘可以從海水中廉價提取，而氚則可以利用聚變產生的中子與豐富的天然鋰反應產生。這些燃料供應可持續數百萬年之久。（3）核聚變安全可靠）核聚變安全可靠 未來的聚變反應堆在本質上也是安全的，不會產生高放射性、長衰變期的核廢物。此

6、外，由于核聚變過程難以啟動和維持，因此不存在失控反應和熔毀的風險；核聚變只能在嚴格的操作條件下發生，超出這個條件（例如在事故或系統故障的情況下），等離子體將自然終止，很快失去其能量，并在對反應堆造成任何持續損害之前熄滅。（4）核聚變清潔環保）核聚變清潔環保 核聚變，就像核裂變一樣，不會向大氣層排放二氧化碳或其他溫室氣體。3.核聚變的技術路徑核聚變的技術路徑 地球上實現可控核聚變，就需要對高溫等離子體進行約束。在聚變反應中，實現高溫等離子體約束的方式主要有三種：（1）引力約束引力約束 引力約束是指通過物質自身質量產生巨大的引力來實現對等離子體的約束，比如太陽自身具有強大的引力，在高溫和高壓的合力

7、下，讓氫核裸露出來，相互碰撞產生持續源源不斷的核聚變。（2）磁約束磁約束 磁約束是利用磁場約束帶電粒子沿磁力線運動，發生核聚變反應需要把核聚變燃料氘氚加熱到上億度，形成等離子體，使得質子不被電子包裹，做高速熱運動，兩個質子發生碰撞的概率越高，由于等離子體溫度極高，科學家通過磁場約束質子運動，從而避免等離子體接觸到容器，這種裝置是托克馬克。（3）慣性約束慣性約束 慣性約束采用多臺超大功率激光器，對準封裝核燃料的氫氣小球，同時發射激光，加熱和壓縮氫燃料，激光在進入環空器后，會擊中內壁并使其發出 X 射線，然后這些 X 射線可以將其加熱到 1 億攝氏度，高能激光會使小球表面等離子體化，其余中心材料受

8、到牛頓第三定律驅使，最終會向中央坍縮發生內爆。在內爆時，只要對燃料球給予正確的高溫高壓就能發生鏈式反應，隨之便會放出大量能量。4/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 其中托卡馬克磁約束聚變是國際主流技術路線，可行性得到了驗證。其中托卡馬克磁約束聚變是國際主流技術路線，可行性得到了驗證。4.托卡馬兊裝置托卡馬兊裝置 托卡馬克裝置已成為可控核聚變的主要途徑。托卡馬克裝置的中央是一個環形真空室，里面注滿氣體，外面纏繞著線圈。線圈通電后，會在托卡馬克內部產生巨大的螺旋型磁場，里面的氣體將被電離成等離子體并形成等離子體電流。當等離子體被加熱到極高溫度后，便可

9、實現核聚變。利用不同核聚變實現方式而建設的托卡馬克裝置，其等離子體運行模式有多種，不同托卡馬克裝置尺寸、性能不同，能量約束模式也有所區別。其中，磁約束類型托卡馬克是目前全球研發投入最大、最接近核聚變點火條件、技術發展最成熟的途徑。超導材料是未來托卡馬克裝置的重要組成部分，超導托卡馬克誕生。所有托卡馬克的終極目標是將氘氚聚變原料加熱到點火點或更高的溫度，并加以控制地持續盡可能長的反應時間，以追求連續的聚變能量輸出。即使采用導電性良好的銅作為導體繞制線圈，由于電流巨大線圈不可避免地存在發熱問題，從而限制了磁約束核聚變的長時間穩態運行。由于超導體具有零電阻效應，且承載電流密度更高有利于建造 5/29

10、 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 更加緊湊、更高場強的聚變裝置，能夠有效改善長脈沖穩態運行，20 世紀后期，科學家們開始把超導技術用于托卡馬克裝置。為了解決常規托卡馬克的瓶頸，超導技術便被引入到了托卡馬克建設中。5.可控核聚變技術發展路線趨勢可控核聚變技術發展路線趨勢（1）我國確定了以磁約束聚變發展技術路線，關鍵技術領先全球我國確定了以磁約束聚變發展技術路線，關鍵技術領先全球 我國可控核聚變研究始于 20 世紀 50 年代中期，1972 年開始研制我國第一臺鐵芯變壓器托卡馬克裝置CT-6，1995 年建成了我國第一臺超導托卡馬克裝置 HT-7，200

11、2 年建成了第一臺具有偏濾器位形的中國環流器二號裝置（HL2A），2006 年世界上第一臺全超導托卡馬克裝置東方超環（EAST）首次成功放電，2020 年中國環流器二號裝置（HL-2M）升級改造完畢實現首次放電，根據中國磁約束聚變發展路線的計劃，在本世紀中期可以完成第一座用于商業發電的原型聚變電站（PFPP）的建設。在技術方面，EAST 于 2021 年分別實現了 1.2 億攝氏度等離子體穩態運行 101 秒以及 7000 萬攝氏度離子體穩態運行 1056 秒的成績，均創造了托卡馬克實驗裝置運行的世界紀錄，2023 年 4 月，EAST 裝置獲得403 秒穩態高約束等離子體，創造該參數下運行時

12、間新的紀錄。2023 年 8 月，HL-3 首次實現 100 萬安培等離子體電流高約束模運行，再次刷新中國磁約束聚變裝置運行紀錄，關鍵技術領先全球。（2）美國在核聚變慣性約束技術路線研究發面領先全球美國在核聚變慣性約束技術路線研究發面領先全球 10 月 30 日，美國可控核聚變第四次點火成功，前四次可控核聚變實驗均實現凈能量增益，其中第四次向目標提供 2.2MJ 能量后，產生的核聚變能量 3.4MJ。根據中國工程院院士杜祥琬 12 月 14 日接受環球時報記著采訪表示，美國此次開展的激光能可控核聚變，根本目的是研究核武器相關的物理問題，美國國家點火裝置由美國能源部下屬管理核武器的國家核安全局負

13、責運行，它的主要任務是實現能產生高能量的聚變反應，并為美國核武器儲備的維護提供指導。二、二、各國進展情況各國進展情況 當前世界共有 50 多個國家正在進行 140 余項核聚變裝置的研發和建設，并取得一系列技術突破，IAEA預計到 2050 年世界第一座核聚變發電廠有望建成并投入運行。其中主要的技術路線是使用磁約束的托卡馬克和仿星器，有少數國家進行激光慣性約束的研究。6/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 1.美國：已實現美國：已實現 Q 比大于比大于 1 7/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 NIF：

14、2022 年 12 月 13 日，美國國家點火設施（NIF）首次實現聚變點火，創造了聚變能試驗紀錄，有力推動了激光驅動聚變能量的發展前景。2023 年，NIF 又接連進行了三次點火實驗，分別在 7 月 30 日、8 月 8 日和 10 月 30 日，都成功地實現了核聚變能量超過激光能量，其中最高一次達到了 3.88MJ，比輸入能量增加了 89%，相當于燃燒 300 公斤的汽油。SPARC：麻省理工學院等離子體科學與融合中心（PSFC）主持研究開發了新一代的托卡馬克核聚變堆SPARC，于 2021 年開始建造，為期四年完成。SPARC 使用由新型高溫釔鋇鋇銅氧化物（YBCO）制成的強力磁體來產生

15、等離子體，產生的能量是在高溫下維持等離子體所需能量的兩倍，從而使融合增益Q2，并能在 10 秒內實現高達 140MW 的聚變功率。相關研究表明，SPARC 理論上可實現大于 10 的 Q比。2.歐洲歐洲：擁有世界上最大在運托卡馬兊裝置：擁有世界上最大在運托卡馬兊裝置 JET：于 1978 年開始建造，位于英國牛津郡庫勒姆聚變能源中心的歐洲聯合環面（JET）是現有的唯一可以使用氘-氚燃料混合物運行的托卡馬克設施，該燃料混合物也將用于未來的聚變發電廠。在 JT-60SA 開始運行之前，JET 一直是世界上最大的在運托卡馬克裝置，并在 1983 年實現了第一個等離子體試驗。JET 數十年的實驗優化了

16、氘-氚的聚變反應，并幫助開發了管理燃料滯留、熱排放和材料演變的技術。JET 的核心是一個真空容器，目前該容器容納了 90m3 的聚變等離子體。多年來，該設施創下了多項紀錄，包括 1997 年創紀錄的 0.64 的 Q-等離子體（產生的聚變功率與加熱等離子體的外部功率之比），以及 2021 年 12 月創紀錄的 5 秒脈沖內 59MJ 的聚變能量輸出。高性能氘-氚實驗始于 1997 年，自 2011年以來，真空容器的第一個壁由鈹和鎢制成，取自 ITER 的建設經驗。JET 目前正在完成其最后一系列實驗，并將于 2023 年年底停止運營，先于計劃的 2024 年開始退役。8/29 2024 年年

17、1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 W7-X：W7-X 于 2014 年 4 月建成，位于德國格賴夫斯瓦爾德的馬克斯 普朗克研究所，是世界上最大的仿星器設備。W7-X 的水冷系統可支持該裝置在 10MW 的加熱下放電長達 30 分鐘。2023 年，W7-X實現了等離子體放電長達 8 分鐘，產生 1.3GJ 的能量周轉，表明它能夠連續耦合等離子體中的大量能量。9/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 MAST-U：MAST-U 裝置是在兆安培球形托卡馬克裝置（MAST 裝置）基礎上升級而來，于 2020 年在英國建成。MAST-

18、U 是一種低深弦比托卡馬克，能夠與各種不同的偏濾器一起使用，并且是第一個使用Super-X 偏濾器工作的系統。該系統目的是在足夠低的溫度下將等離子體從設施中導出，降低熱功率負載以達到材料可承受的溫度，進而延長組件的使用時間。利用該系統可使到達聚變堆設施內表面的熱量降至原來的 1/10，有效改變未來核聚變發電站的長期運行能力。3.日本：已實現將等離子體加熱至日本：已實現將等離子體加熱至 2 億度億度 JT-60SA：JT-60SA 是一個由日本和歐盟共同合作建造運行的超導托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開發機構（JAEA）內，目前是世界上最大的熱核聚變實驗裝置。JT-60SA 于 2023

19、 年 11 月 2日成功點火，達到滿功率后可將等離子體加熱到 2 億攝氏度并維持約 100 秒。JT-60SA 的工作為 ITER的建造以及日本示范發電廠DEMO 的實現奠定了基礎。4.俄羅斯：已實現首次穩定的等離子體操作俄羅斯：已實現首次穩定的等離子體操作 T-15MD：T-15MD 托卡馬克位于俄羅斯聯邦庫爾恰托夫研究所，于 2021 年完成機器升級。2023 年 4月，實現了首次穩定的等離子體操作。T-15MD 托卡馬克使用水冷系統，能夠在 2T 的等離子體軸上產生環形磁場;它還具有強大的準固定式附加加熱系統，等離子體的總功率輸入高達 20MW，等離子體中的電流可達到 2.0MA，持續時

20、間為 10 秒。5.中國：已實中國：已實現等離子體電流首次突破現等離子體電流首次突破 100 萬安培萬安培 近年來，中國核聚變技術取得了一系列重要進展。2021 年 5 月 28 日，EAST 裝置實現了可重復的 1.2億度 101s 等離子體運行和 1.6 億度 20s 等離子體運行。2021 年 6 月 8 日，EAST 裝置總放電實驗次數突破 10 萬次。2021 年 12 月 30 日晚，實現 1056s 的長脈沖高參數等離子體運行，這是目前世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間。2023 年 4 月 12 日，EAST 成功實現了 403s 可重復的穩態長脈沖高約束模式等離子體

21、運行，創造了托卡馬克裝置高約束模式運行新的世界紀錄。EAST 裝置創造的多項托卡馬克運行的世界紀錄，標志著中國在磁約束聚變研究領域引領國際前沿，也為中國自主建造聚變工程實驗堆提供了堅實的科學技術基礎。2023 年 12 月 29 日，以“核力啟航聚變未來”為主題的可控核聚變未來產業推進會在蓉召開。由 25 家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創新聯合體正式宣布成立。國務院國資委啟動實施未來產業啟航行動，明確可控核聚變領域為未來能源的唯一方向。10/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 HL-2M：環流三號（HL-2M）托卡馬克裝置是 HL-2A

22、的改造升級裝置。2022 年 11 月，等離子體電流首次突破 100 萬安培。2023 年 8 月 25 日，首次實現 100 萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。EAST：EAST 是我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置。2021年 12 月，EAST 實現了最長的穩態高溫等離子體運行（1056 秒），即具有類似 ITER 的配置和加熱方案的長脈沖高性能運行。11/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 中國環流三號（中國環流三號（HL-2M）是由中核集團西南物理研究院自主設計建造的托卡馬克裝置，于 2020 年

23、12月建成，也是我國設計參數最高、規模最大的核聚變大科學裝置，被稱為中國的新一代“人造太陽”。在高約束運行模式下，HL-2M 等離子體電流強度可達 250 萬安培以上，等離子體溫度可達 1.5 億度。2023 年 8 月，中國環流三號首次實現 100 萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，再次刷新我國磁約束聚變裝置運行紀錄，突破了等離子體大電流高約束模式運行控制、高功率加熱系統注入耦合、先進偏濾器位形控制等關鍵技術難題，是我國核聚變能開發進程中的重要里程碑，標志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運行邁出重要一步。2023 年 12 月 14 日，核工業西南物理研究院與國際熱核聚變實驗堆

24、 ITER 總部簽署協議，宣布新一代人造太陽“中國環流三號”面向全球開放。三、三、全球主要全球主要核核聚變項目梳理聚變項目梳理 1.ITER 項目核電站項目核電站 1985 年，在美、蘇首腦的倡儀和國際原子能機構（IAEA）的贊同下，一項重大國際科技合作計劃-“國際熱核聚變實驗反應堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）”得以確立，其目標是要建造一個可持續燃燒的托卡馬克聚變實驗堆以驗證聚變反應堆的工程可行性。12/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 ITER 計劃是目前世界上僅

25、次于國際空間站的又一個國際大科學工程計劃，場址位于法國的卡達拉舍。1998 年，美國退出 ITER 后，歐、日、俄三方重新對原設計進行改進和優化，并于 2002 年完成。目前合作承擔 ITER 計劃的七個成員是歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國，這七方包括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。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，夠 20 萬戶家庭使用。2020 年 7 月，ITER 托卡馬克裝置安裝工程啟動，預計 2025 年完成建設并進行第一次等離子放電試驗。裝置重達 23000 噸，高近

26、30 米，項目占地約 180 公頃，托卡馬克裝置的等離子體體積為 830m3。磁體系統由 18 個環形磁場磁鐵、6 個極化磁場線圈、1 個 13 米高的中央螺線管、18 個超導校正線圈、31個超導磁體饋線和 29 個非超導容器內線圈組成，其中部分超導線材由西部超導完成供應。偏濾器將由54 個不銹鋼部件組成，每個部件重 10 噸，由國光電氣參與供應。ITER 項目預估成本為 220 億美元，其中磁體系統、容器內部件、建筑占比最高，分別達到 28%、17%、14%。在實際建造中，工廠總體成本（包括建筑成本和主機裝置外的支持部件和附屬系統）被大大低估，13/29 2024 年年 1 月月 15 日日

27、 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 ITER 的預算也在逐年上升。根據核聚變發電廠 DEMO 的成本估算，工廠總體成本將上升至 40%，制冷系統、容器內部件、磁體系統將分別占比 16%、15%、12%。中國承擔了中國承擔了 18 個采購包的制造任務，涉及磁體支撐系統、氣體注入系統、可耐受極高溫的反應堆堆芯個采購包的制造任務，涉及磁體支撐系統、氣體注入系統、可耐受極高溫的反應堆堆芯“第一壁第一壁”等核心關鍵部件。等核心關鍵部件。我國依靠自主創新，為 ITER 計劃的順利推進做出了重要貢獻，例如：1）研制出世界最大電流的高溫超導電流引線，創下了高溫超導電流引線載流能力的世界最高記錄，實現了我國

28、在高溫超導大電流引線領域應用零的突破。研制的大電流超導鎧裝導體一次性通過嚴格苛刻的國際驗證，性能居 ITER 各方之首，并率先交付 ITER 采購包首件產品，促使我國大型超導導體研制和工業化生產能力跨入國際領先水平。2）我國交付的 PF6 線圈是 ITER 裝置主機的最重要部分之一，位于 ITER裝置超導磁體的底部，是目前國際上研制成功的重量最大、難度最高的超導磁體。PF6 線圈所有關鍵制造工藝及部件全部一次性通過 ITER 國際組認證，雙餅制造合格率達到 100%，超導接頭性能顯著優于ITER 技術要求。PF6 線圈的成功制造不僅打破了發達國家在這一領域的技術壁壘，生產設備實現了全國產化，同

29、時還發展和完善了超導磁體制造的標準和相關規范。2.EAST 14/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 EAST（即“東方超環”）是我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置，它同時具有上億溫度的“超高溫”、零下 269 度的“超低溫”、“超大電流”、“超強磁場”、“超高真空”等極限條件，項目難度非常大，它的成功建設和運行是中國可控核聚變研究的里程碑式突破。EAST 的大小半徑雖然只有國際熱核聚變試驗堆（即 ITER）的 1/3 和 1/4，但位形與 ITER 相似且更加靈活，而且將比 ITER 早 10-15 年投入運行

30、。EAST 是一個近堆芯高參數和穩態先進等離子體運行科學問題的重要實驗平臺，它將是在 ITER 之前國際上最重要的穩態偏濾器托卡馬克物理實驗基地。2023 年 4 月 12 日 21 時，一項新的世界紀錄誕生正在運行的世界首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）成功實現了 403 秒穩態長脈沖高約束模式等離子體運行，刷新了 2017 年托卡馬克裝置高約束模式運行 101 秒的紀錄。3.CFETR 中國聚變工程試驗堆（CFETR）是中國自主開發和設計的下一代聚變裝置，旨在彌補 ITER 和未來聚變堆之間的差距，已進行了數輪總體工程設計。CFETR 將分 2 個階段運行：第一階段的目標是實現5

31、0200MW 的聚變功率，聚變增益 Q=15，氚增值率 TBR1.0，中子輻照效應10dpa；第二階段的目標是聚變功率1GW，聚變增益 Q10，在中子輻照效應50dpa 的條件下進行托卡馬克 DEMO 驗證。CFETR 裝置大半徑 R=7.2m，小半徑 a=2.2m，可以兼容第一階段和第二階段的目標。15/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四、四、商業化商業化進程進程 1.核聚變從核聚變從“可控可控”到到“商業化商業化”任重道遠任重道遠 技術層面技術層面：相比核裂變，實現核聚變可控條件苛刻，如極高的燃燒溫度、超強的燃燒壓力以及連續約束時間等。在地

32、球上創造聚變需要施加大約 1 億高溫才能將兩個原子核變成等離子體，對反應容器的耐受溫度提出極限挑戰。在持續運行時長方面，如今核裂變電站已經能夠實現全年穩定運行，而核聚變當前最高穩定運行紀錄是 EAST 創造的 1.2 億403 秒。材料層面材料層面：首先，超導材料能夠為核聚變反應提供更強磁場，進而縮小托卡馬克裝置體積，但高溫超導材料力學性能差、不易加工。其次，產氚包層是聚變堆實現氚自持和發電的堆芯核心部件之一，目前的優勢氚增殖劑材料填充率有限及無法自由調控，從短期來看，完全適應和支撐核聚變反應的關鍵材料存在短板。工程層面工程層面：美國 NIF 選擇慣性約束路線多次實現可控核聚變 Q 值（核聚變

33、釋放能量與消耗能量之比）大于 1，但轉換效率極低。例如四次成功點火中 Q 值最大的為第二次點火，激光輸入 2.05MJ 能量，產生 3.88MJ 能力，Q 值僅為 1.89，從科學層面可行到工程和商業層面可行任重道遠。中國科學技術大學有關專家判斷，Q 值至少需達到 10 以上才有商用意義，中核集團則認為至少要超過 30。據國防科工局有關人士研判，Q 值至少達到 4 至 6 才能將聚變轉化為穩定的電力輸出。2.新成立公司如雨后春筍，景氣不斷提升新成立公司如雨后春筍，景氣不斷提升 2017 年開始，私營核聚變公司蓬勃發展。根據 Fusion Industry Association 統計，開展核聚

34、變企業主要以私營企業為主，在 2023 年募集資金占比中，私營企業占比達 95.6%，公司數量方面，2017 年僅有 5家，到 2023 年接近 50 家，2017-2023 年公司數量增速 CAGR 達 46.8%。其中美國有 25 家，占比接近50%，是行業發展的主導市場。16/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 下游主要目標市場為發電。根據 Fusion Industry Association 對私營核聚變企業的調查問卷數據，在主要目標市場選項，有 45.8%的核聚變私營企業的主要目標市場是發電，其次為工業加熱，占比為 15.2%，在潛在和

35、衍生市場方面，清潔能源和工業加熱占比相同，均為 20.3%。3.私營核聚變公司普遍預期商業化時間較樂觀私營核聚變公司普遍預期商業化時間較樂觀 私營核聚變公司對于核聚變可用于并網和商業化時間主要位于 2030-2040 年。根據 Fusion Industry Association 對私營核聚變企業的調查問卷數據，在期待公司能夠利用可控核聚變并網時間選項，70%的受訪企業認為 2030-2040 年能夠實現，在預計可控核聚變低成本和高效率的用于商業化時間選項，有65%的受訪企業選擇 2031-2040 年，這個時間比我國 2050 年完成第一座用于商業發電的原型聚變電站（PFPP）的建設的時間

36、要更提前，私營核聚變企業對于可控核聚變發展更為樂觀自信。4.核聚變商業化在近年按下加速鍵核聚變商業化在近年按下加速鍵 目前世界多國正在單獨或聯合進行聚變能的研究。根據國際原子能機構數據，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 個處于計劃中。從裝置類型角度分為 76 個托卡馬克、13 個仿星器、9 個激光點火設施以及 32 個新概念裝置?！皣H熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，2006 年，中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度七方成員國簽署協定，計劃全面啟動。這七方包

37、括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。但 70 年間一直困擾核聚變研究的是以現有技術加熱并控制等離子體需要巨大能量，大到入不敷出，即輸入的能量總是高于產生的能量。17/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告“凈能量增益凈能量增益”的實現，從理論上驗證了核聚變商業化的可能性。的實現，從理論上驗證了核聚變商業化的可能性。美東時間 2022 年 12 月 13 日，美國能源部宣布核聚變點火“成功”。其在 12 月一次可控核聚變實驗中通過 2.05MJ 的能量輸入獲得 3.15MJ 的能量輸出，換言之，核聚變反應產生的能量首次超過聚變

38、點火輸入能量，實現了能量凈增益。雖然若將用來點火的脈沖激光能量全部計算在內，其裝置總和能量轉換比率還不足百分之一；且要達到支撐民用電廠規模的可持續發電能力，需要保持每秒至少 10 次點火的工程效率要求，目前也存在一定差距，但它的確實現了聚變中產生的能量多于用于驅動它的激光能量，證明了慣性聚變能的最基本科學基礎。美國能源部也將這次點火“成功”視為通向聚變商業發電的里程碑式技術突破。商業資本自 2021 年始加速進入可控核聚變領域。過往核聚變研究主要由國家機構以及多個國家間的合作來主導，但自 2021 年始，私人資本加速進入可控核聚變領域。2021 年 11 月，OpenAI CEOSam Alt

39、man、PayPal 合創始人 PeterThiel 等硅谷名流和風投機構向 Helion 投資了 5 億美元。在 Helion 融資的一個月后，從麻省理工學院獨立出來的核聚變創業公司 Commonwealth Fusion Systems（CFS）宣布拿到比爾 蓋茨、喬治 索羅斯、Google 等 30 位富豪、公司或機構超過 18 億美元的融資，超過之前所有核聚變創業公司融資之和，甚至超過美國政府當年給核聚變研究的經費撥款。商業化聚變領域近年來成立的創業公司數量迅速攀升至近 40 家，其中近一半公司在過去 5 年間成立。這些初創公司也獲得大量的投資，僅在 2022 年一年內就從風投機構獲得

40、了約 50 億美元的資金。18/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5.AI 的突破及多元商業模式將進一步加快商業化步伐的突破及多元商業模式將進一步加快商業化步伐 AI 的突破將對核聚變產業的發展產生重大影響，或顯著縮短其商業化開發周期。核聚變研究自身涉及復雜的物理過程和海量的數據，人工智能可以用來優化實驗參數、開發更準確的等離子體行為模型。ChatGpt 今年橫空出世也讓人們對 AI 未來的能力產生無限的遐想。在核聚變過程中，實現高溫高壓高速的等離子體可控是最核心的研發目標。這一過程所涉及的反應參數眾多，環境微小的改變就需要整個系統的再平衡。若能

41、夠開發出適合的 AI 模型，并向其提供充足的磁約束控制樣本，再結合策略網絡和價值網絡，在熟練掌握控制系統的訓練訣竅之后，AI 不用重新編程也能快速生成各種等離子體的配置方案，這會大大縮減實驗流程，減少重復試驗次數，幫助科學家和工程師更好地利用有限的實驗資源來加速核聚變的研究。在高維參數中快速找到最優解，這正是人工智能的強項和“本職工作”，同時可控核聚變也是目前 AI 相關商業化公司在未來可以大展身手的領域。6.除最終實現核能發電目標外，可控核聚變也擁有多樣的商業化模式除最終實現核能發電目標外，可控核聚變也擁有多樣的商業化模式 比如在裝置材料的研發過程中，為了找到真正適應聚變堆環境的材料，需要進

42、行大量的中子輻照實驗，這就要求制造大量低成本、高質量、符合聚變標準的中子。對應中子源的研究在全球范圍內還處于初級 19/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 階段，而中子源作為核聚變的中間產品可以進行直接商業化輸出，作為用于核醫療（如放射治療、醫用同位素生產）、中子照相以及核廢料處理的高輸出緊湊聚變中子源。此外，聚變裝置可以作為相關材料以及空間航天領域的研發平臺；高能的等離子體也可以應用于科研、醫學以及農業等相關領域；在這向人類終極能源解決方案進軍的過程中，也必將涌現出更多前沿且具備商業價值的技術與材料。政府研究機構與創業公司在可控核聚變領域的工作已

43、逐漸開始分化。國家隊研究大型托卡馬克裝置，最終建造可控核聚變發電站；而創業公司試圖開辟新的商業模式，主攻小型托卡馬克，先用較低的成本造出原型機，然后不斷迭代，希望借助工程手段提高性能，最終實現商業化發電。相信在官方與民間資本的共同努力，以及技術與商業模式的雙重突破下，可控核聚變終將打破其“50 年悖論”，真正為我們人類所用。微軟近日“已下單”核聚變商業化發電首單，約定 2028 年實現 50MW 的電力供應。根據財聯社報道，核聚變初創公司 Helion Energy 于當地時間 2023 年 5 月 10 日宣布，已經跟微軟簽署合作協議，后者將同意從 Helion Energy 公司購買第一座

44、核聚變發電站的電力，其最快將在 2028 年實現商業發電，且對賭協議規定了若未能如期實現所觸發的經濟懲罰。Helion Energy 是第一家實現超過 1 億攝氏度核聚變的私營核聚變公司。該公司目前正在建設其首個反應堆項目“北極星”，預計最早將于 2024 年成為世界上第一個展示凈發電量的聚變發電機。根據參考消息網，Helion Energy 承諾提供無與倫比的售電價格：將發電成本降低到每千瓦時 1 美分，其中未計入可能的國家補貼。而美國目前的平均發電成本為每千瓦時超過 10 美分，并且其中計入了美國政府所提供的可再生能源補貼。此外值得一提的是，Helion Energy 的董事局主席也是其最

45、大的投資人為推出 ChatGpt 的 OpenAI CEO Sam Altman。五、五、市場空間市場空間 1.全球超導產品市場規模已達全球超導產品市場規模已達 68 億歐元，億歐元，全球超導產品市場規模已達 68 億歐元，隨可控核聚變產業的持續發展，料將為高溫超導材料的持續發展帶來機會。對于目前可控核聚變主流的磁約束路線，形成強大的磁場是實現其反應可控的前提，而超導材料是實現該目標必不可少的一環。我國在超導強磁場應用等方面已達到國際先進水平，根據Conectus 數據，2012 年全球超導產品市場規模為 51.9 億歐元，2020 年達到 64.6 億歐元，且測算2022 年該數字達到 68

46、 億歐元，2012-2022 年間 CAGR 達到 2.7%?？煽睾司圩兊纳虡I化加速，將為相關材料帶來新的投資機會。2.隨著前期核準的核電機隨著前期核準的核電機組項目竣工投入商組項目竣工投入商運，我國核能裝機量和核電發運，我國核能裝機量和核電發電量占比有望持續提升電量占比有望持續提升 根據中國核能行業協會，2022 年全國運行核電機組裝機容量 5698 萬千瓦，占全國電力裝機總量的2.2%，發電量為 4177.8 億千瓦時，約占全國總發電量的 4.7%，核能發電量達到世界第二。我們預計全國運行核電機組裝機容量至 2025 年達到 8500-9000 萬千瓦，我國核電累計發電量占全國累計發電量的

47、比例達到 5.5-6%。3.預計國內高溫氣冷堆儲備項目有望于預計國內高溫氣冷堆儲備項目有望于 2024 年啟動建設年啟動建設 20/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 我國四代高溫氣冷堆核電技術已取得重大突破，我們預計國內高溫氣冷堆儲備項目有望于 2024 年啟動建設。根據商務部官網，目前中國已與沙特、阿聯酋等國家和地區簽訂了高溫氣冷堆項目合作諒解備忘錄，我們認為國產高溫氣冷堆出口指日可待，預計最快 2024 年將有項目落地。4.我國核工業后端乏燃料處理環節投資有望迎高速增長我國核工業后端乏燃料處理環節投資有望迎高速增長 我國核工業后端乏燃料處理能

48、力尚不足，受益于核電站建設放量配套乏燃料處理廠，其投資額有望實現高速增長，我們預計 2024 年我國關于乏燃料離堆貯存的法律法規將進一步完善，2035 年我國乏燃料處理能力缺口達到 2400-3000 噸，需對應建設 3-4 個乏燃料大廠，預計未來十年內我國乏燃料處理年均投資額為 450-600 億元。5.預計核能在制氫和工業應用等新型領域的應用有望加速落地預計核能在制氫和工業應用等新型領域的應用有望加速落地 隨著反應堆技術迭代和降本增效，我們預計核能在制氫和工業應用等新型領域的應用有望加速落地。預計 2035 年核能綜合利用規模將會達到 1 億千瓦，為核能發電規模的二分之一，2050 年核能

49、綜合利用規模將會超過核能發電規模。6.預計到預計到 2025 年，中國核電出口產值將達年，中國核電出口產值將達 900-1200 億元億元“華龍一號”的技術突破意味著我國在主流三代核電技術上真正實現了自主可控，在產品、項目和技術出海上具備了更強的競爭力，同時“一帶一路”戰略勾勒出我國核電出海的“路線圖”，由于“一帶一路”沿線多為發展中國家，其核電新建市場空間廣闊，我國核工業出口有望受益。六、六、產業鏈產業鏈 核聚變產業鏈包括上游原材料供應到中游技術研發、設備生產制造及下游核電應用等。21/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 1.產業鏈上游產業鏈上游

50、 上游覆蓋有色金屬(鎢、銅等)、特種鋼材、特種氣體(氘、氚)等原料供應。（1）極端工作環境催生高性能結構材料需求極端工作環境催生高性能結構材料需求 嚴苛的反應環境對聚變裝置結構材料提出了極高的要求。由于要使燃料的兩個原子核間距離小于 10-15m，需要極高的壓力和溫度使原子的核外電子掙脫原子核的束縛，并克服原子核之間的靜電斥力，最終才能使兩個原子核足夠接近，進而發生聚變反應。實現這一過程需要達到上億度的高溫，如氫彈是通過是利用原子彈發生爆炸時所產生的高溫高壓。核聚變結構材料所面對的熱輻射不是簡單的紅外線，而是以 X 射線為主的高能射線，這些射線會通過破壞材料的化學鍵來破壞其結構，造成第一壁受損

51、。其次，第一壁所要面對的不是間歇性的太陽峰，而是持續性的粒子流，且核聚變在反應過程中所產生的“氦灰”以及粒子流本身，在處理過程中也會與第一壁發生撞擊。（2）高溫超導技術發展縮短可控核聚變裝置建設周期高溫超導技術發展縮短可控核聚變裝置建設周期 超導磁體是磁約束可控核聚變中托卡馬克裝置的關鍵組成部分，幾乎占托卡馬克成本的一半。目前，高溫超導線材良率已提升至 90%，開始工業化應用，基于高溫超導材料的強磁場小型化托卡馬克技術路線有望大幅降低聚變裝置成本，建設期或將縮短到 3 至 4 年，大幅縮短技術迭代周期，也使聚變發電初步具備了商業化潛力。22/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業

52、|深度深度|研究報告研究報告 我國在高溫超導材料、超導強磁場應用技術等方面已達到國際先進水平。超導材料具有常規材料所不具備的零電阻、完全抗磁性和宏觀量子效應，是國際公認可引發產業變革的重大顛覆性技術方向，在能源、信息、醫療、環保、交通等領域都有廣泛的應用，在中國制造 2025中被列為重點發展的前沿新材料之一。在超導材料和超導磁體技術的研究方面，經過近 50 多年的發展，我國已經成為國際超導材料和應用技術研發的重要力量。超導材料的研發和產業化擁有深厚的壁壘和廣闊的市場空間。低溫超導材料制備技術涉及高均勻合金熔煉、超細芯復合線材塑性加工和磁通釘扎調控技術；高溫超導材料制備技術涉及導體結構設計、金屬

53、/陶瓷復合粉末裝管加工和成相熱處理技術；超導磁體制備技術涉及磁體結構設計、大尺寸精密超導磁體繞制和固化制備技術以及超導磁體制冷機直接冷卻技術。上述技術均為超導專有技術，體系復雜、研發周期長。根據 Conectus 數據，2012 年全球超導產品市場規模為 51.9 億歐元，2020 年達到 64.6 億歐元，2022 年預估該數字已達到 68 億歐元，年均增速達到 6.4%。鼎龍股份鼎龍股份在 2022 年成功獲得國家重點研發計劃“國家磁約束核聚變能發展研究專項”中“聚變 CICC 高溫超導磁體關鍵技術發展及磁體研制”項目的子課題“高性能 REBCO 長帶材工程化制備技術”的研發任務。此外，在

54、高溫超導領域，聯創光電聯創光電自主研制的全球首臺 MW 級高溫超導感應加熱裝置于 2023 年 4 月20 日竣工投產。2.產業鏈中游產業鏈中游 中游覆蓋聚變技術研發、裝備制造(第一壁、偏濾器、蒸汽發生器、超導磁線圈等組件)及仿真、控制軟件的開發。核電設備主要由核島、常規島及輔助設備三大系統構成，其中核島是整個核電站的核心，負責將核能轉化為熱能，是核電站所有設備中工藝最復雜、投入成本最高的部分，投資成本占比達到 58%，并且市場參與者較少。（1）第一壁第一壁 目前第一壁材料路線可大致分為低 Z（原子序數）材料和高 Z 材料。低 Z 材料主要有石墨、碳纖維復合材料（CFC）、鈹（Be）等，高 Z

55、 材料主要是鎢和鎢合金等。由于等離子體會與材料表面相互作用，造成材料損傷，比如物理濺射、化學濺射、表面起泡和剝落等。故要求第一壁材料不僅要擁有低活化性、與等離子良好的兼容性、低氚滯留等基本性質，還要具備優異的高溫性能、抗熱沖擊性能，以及低物理濺射和化學濺射。鎢被公認為是核聚變反應堆最具有前途的一類面向等離子體材料（PFMs）。鎢不僅 23/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 被選作 ITER 偏濾器用材料，同時也被選作 DEMO 及未來聚變反應堆中第一壁及偏濾器部位的主要備選材料，但其高脆性也是其目前最大的缺點。（2）偏濾器偏濾器 偏濾器，是核聚變

56、反應堆的重要組成部分，負責連接中心等離子體與聚變燃料，是兩者相互作用的主要區域，性能優劣直接影響核聚變裝置的運行安全性與使用壽命，因此其材料選擇、結構設計、制造工藝、檢驗測試等環節均有極高要求。第一壁材料是實現可控核聚變的關鍵瓶頸之一。第一壁材料便是指聚變堆中直接面對高溫等離子體的材料，包括腔體主壁、偏濾器和限制器等。當聚變高溫等離子體逃逸磁約束時，第一壁材料可以起到保護聚變反應裝置的作用。此外，其還可以有效控制進入等離子體的雜質，有效地轉移輻射到材料表面的熱功率。但直接與聚變高能等離子體共處，對于第一壁材料的高性能要求可想而知。（3）包層結構材包層結構材料料 此外，包層結構材料也是實現聚變可

57、控的關鍵因素。由于聚變堆的中子輻照強度高達 14MeV，高能中子流沖擊結構材料內部產生大量空位、間隙原子。而這些空位和間隙原子的進一步擴散會使結構材料出現微結構、微化學變化，導致輻照相變、偏析、硬化、腫脹等現象的產生。故對聚變堆裝置的包層結構材料的相關性質也提出了較高的要求，首先同樣是要有低活化性且中子截面小，即材料中的主要合金元素具有較短的半衰期，經過中子輻照后，其放射性能能夠快速衰變。其次材料要有優異的抗輻照性能，在輻照下組織結構穩定，輻照腫脹小，輻照催化和硬化程度低；同時力學性能穩定，且具有足夠的韌性、塑性、強度及高溫蠕變強度。此外，還要與冷卻劑有良好的兼容性，以及良好的加工性能，和相對

58、低廉的材料制備成本。目前正在使用和研究的包層結構材料主要有特鋼以及相關復合材料。如奧氏體不銹鋼、低活化鐵素體/馬氏體鋼（RAFM）、氧化物彌散強化鋼（ODS）、釩合金、SiCf/SiC 復合材料。ODS 鋼因其優異的高溫性能和抗輻照性能被認為是未來核能系統最佳備選結構材料之一。其優異的性能主要歸功于大量細小穩定的氧化物，如 Y2Ti2O7 納米團簇，它們在高溫和輻照條件下擁有比碳化物和氮化物析出物高得多的穩定性。我國在聚變堆結構材料領域的研究處于國際領先水平。根據光明網，2022 年 11 月 22 日，中核集團中核集團核工業西南物理研究院國際熱核聚變實驗堆（ITER）增強熱負荷第一壁完成首件

59、制造，其核心指標顯著優于設計要求，具備了批量制造條件。這標志著中國全面突破“ITER 增強熱負荷第一壁”關鍵技術，實現該項核心科技持續領跑。同時國內也有相關上市公司具備相關材料儲備，比如參與研制托卡馬克裝置第一壁板以及偏濾器的國光電氣國光電氣；ITER 杜瓦多層矩形波紋管以及圓形膨脹節商業化的航天晨光航天晨光。3.產業鏈下游產業鏈下游 下游涵蓋核電站運營及設備應用，主要目標市場為發電。核聚變未來最主要的應用場景便是發電，相較于傳統的化石燃料發電廠，核聚變有可能提供幾乎無限的清潔能源，幾乎沒有溫室氣體排放或其他有害污染物。相較于光伏、風電等新能源發電方式，核聚變發電廠可以連續運行，為電網提供穩定

60、的電力來源。具有清潔低碳、穩定高效運行特性的核電在電力系統中重要性將持續上升，大力發展可以充當基荷能源的核電，有助提升電力系統穩定性、推進風光新能源發展、保障能源供應系統安全穩定。能源領域將是核聚變產業未來的主要市場機會。除發電外，在航空航天、交通運輸、海水淡化以及藥品和材料研發等領域，核聚變都有其未來的應用空間。根據 Keytoneventures 預測，全球核聚變市場規模 24/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 將從 2022 年的 2964 億美元增長到 2023 年的 3135.6 億美元，增速為 5.8%，2027 年全球核聚變市場規模

61、將達到 3951.4 億美元，2023-2027 年間 CAGR 為 6.0%。2023 年是國內可控核聚變“元年”，國務院國資委啟動實施未來產業啟航行動，明確可控核聚變領域為未來能源的唯一方向，隨著技術突破+資本助力，國內可控核聚變項目加速落地，其中 2023 年下半年奇奇點能量、星環聚能、聚變新能、新奧集團、核西南院點能量、星環聚能、聚變新能、新奧集團、核西南院等主體先后宣布投資建設聚變裝置，尤其以核西南核西南院院為領導始終引領核聚變行業發展。七、七、相關公司相關公司 1.聯創光電：高溫超導磁體在多領域進入聯創光電：高溫超導磁體在多領域進入 1 到到 N 加速發展階段加速發展階段 聯創光電

62、由江西省電子集團整合旗下部分優質軍工資產于 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：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：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，20

63、23H1 交付 6 臺設備。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。25/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 可控核聚變：2023 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。2.永鼎永鼎股份：第二代高溫超導帶材產業化加速落地股份：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

64、市公司。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

65、一根基于國產第二代（YBCO）高溫超導材料的冷絕緣高溫超導直流電纜。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。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

66、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%。26/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4.西部超導：成立背景為西部超導：成立背景為 ITER 用低溫超導線材，超導業務保持較快

67、增長用低溫超導線材，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；已開始向 CFETR 項目供貨。2022 年，公司超導產品收入 6.23 億元，同比增長

68、 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%。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：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 2

69、023H1，安泰中科營收分別為 3237 萬元、2524 萬元和 730 萬元，凈利潤 293 萬元、244 萬元和 79 萬元。核聚變相關產品：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：用作 EAST 核聚變裝置的第一壁。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：為 EAST 批量供貨。27/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 八、未來展望八、未來展望 1.核聚變進入舉國體制時代核聚變進入舉國體制時代

70、 1983 年，國家“核能發展技術政策論證會”首次提出我國核能“熱堆-快堆-聚變堆”的三步走發展戰略。熱堆：熱堆：我國熱堆技術成熟，經濟性和安全性好，裝機規模、建造能力、運行業績都已達到世界領先水平，是當前乃至未來一段時間實現核電大規模發展的主要選擇?？於眩嚎於眩貉邪l和部署快堆核能系統不僅可以大幅提高鈾資源利用率，將人類利用核能的時間從上百年延長至數千年，還可以實現放射性廢物最小化，解決核廢料處理等問題，是推進核能可持續發展的不二選擇。聚變堆：聚變堆：核聚變能源技術創新正在醞釀突破，是搶占世界能源科技創新的戰略選擇。我國作為最早參與設計 ITER 的國家之一，為 ITER 計劃實施作出了重要貢

71、獻，目前我國已建成中國環流二號、三號，東方超環等核聚變科研裝置，為我國掌握聚變核心技術提供堅實的創新基礎?，F階段，我國熱堆已經實現了規?；?、批量化、國產化發展。截至 2023 年 9 月底，我國在運核電機組55 臺，總裝機容量為 5700 萬千瓦；在建核電機組 24 臺，總裝機容量為 2780 萬千瓦，在運在建核電機 28/29 2024 年年 1 月月 15 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 組位居世界第二。熱堆機組已經為我國能源轉型作出了重要貢獻，面向“雙碳”目標，仍將作為在運核電機組的主力堆型，為我國實現碳達峰、碳中和發揮重要作用。我國快堆技術研究始于 1960 年代，目前快堆

72、正由實驗堆（原型堆）轉向示范堆、商業堆，其潛在的商業價值被核能界寄予厚望。6.5 萬千瓦熱功率的中國實驗快堆的建立，標志著快堆技術實現了從 0 到 1的突破。此外，我國 600 兆瓦電功率的快堆示范工程分別于 2017 年、2019 年開工建設，預計“十四五”期間將建成投入運行。23 年 12 月 29 日，以“核力啟航聚變未來”為主題的可控核聚變未來產業推進會召開。由 25 家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創新聯合體正式宣布成立。會上發布了第一批未來能源關鍵技術攻關任務，對推進聚變能源產業邁出實質性步伐具有重要的里程碑意義。目前，我國先后建成 EAST、HL-2M 等核聚變裝置，工程

73、技術正不斷提升，聚變理論與物理實驗、工程技術等方面達到了世界領先水平，核聚變能商業化正加快進程。2.聚變聚變-裂變混合實驗堆即將建設，加速核聚變商業應用裂變混合實驗堆即將建設，加速核聚變商業應用 混合堆相當于熱核聚變中子源與次臨界裂變堆結合，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。3.民營資本涌入推進產業發展民

74、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，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。九九、參考參考

75、研報研報 1.國聯證券-電力設備行業：可控核聚變開啟終極能源大門 2.思略特-2023 年核聚變能源行業報告：未來能源結構的關鍵英文版（英譯中）3.華金證券-電力設備及新能源行業：控核聚變創新聯盟正式成立，特斯拉第三代 4680 電芯研制成功【第 2 期】4.華福證券-低碳研究行業周報：可控核聚變加速突破，資本和企業入局推動商業化進展 5.中信證券-能源化工行業可控核聚變專題：隨技術突破及資本涌入，可控核聚變商業化加速 6.中信證券-能源與材料產業行業：產業趨勢展望系列之核電及可控核聚變篇，大國重器，未來可期 7.海通國際-電力設備及新能源行業：可控核聚變持續取得重要進展，產業鏈仍處于商業化初

76、期 8.民生證券-電子行業可控核聚變深度：終極能源大門開啟 9.民生證券-機械行業一周解一惑系列：可控核聚變開啟未來清潔、安全、高效能源新解 10.德邦證券-核電行業深度系列報告：四代核電漸行漸近，可控核聚變穩步前行 29/29 2024 年年 1 月月 15 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 11.招商證券-機械行業未來產業系列研究：可控核聚變專題報告，聚變裂變混合堆，并非一個神話12.中郵證券-軍工行業核聚變：技術升級和產業投資共振，人類終極能源漸行漸近13.天風證券-聯創光電-600363-傳統業務退而有序，布局“大國重器”高溫超導+可控核聚變+激光系統進而有為！14.國信證券-公用事業行業大國碳中和之可控核聚變：可控核聚變商業化加速，能源發展有望迎來新突破免責聲明：以上內容僅供學習交流，不構成投資建議。