《國防軍工行業:可控核聚變發展穩步推進商業化未來可期-240708(57頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《國防軍工行業:可控核聚變發展穩步推進商業化未來可期-240708(57頁).pdf(57頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 Table_Info1 國防軍工國防軍工 Table_Date 發布時間:發布時間:2024-07-08 Table_Invest 優于大勢優于大勢 上次評級:優于大勢 Table_PicQuote 歷史收益率曲線 Table_Trend 漲跌幅(%)1M 3M 12M 絕對收益-8%-6%-25%相對收益-3%-3%-14%Table_Market 行業數據 成分股數量(只)137 總市值(億)18910 流通市值(億)16757 市盈率(倍)45.78 市凈率(倍)2.57 成分股總營收(億)5,873 成分股總凈利潤(億)323
2、 成分股資產負債率(%)49.88 相關報告 國防軍工周報:軍工人事調整或已臨近尾聲,關注軍工投資機會-20240701 國防軍工周報:中央軍委政治工作會議在延安召開,關注軍工機會-20240623 國防軍工周報:商用無人運輸系統驗證機成功首飛,關注低空發展-20240616 Table_Author 證券分析師:王鳳華證券分析師:王鳳華 執業證書編號:S0550520020001 010-63210708 Table_Title 證券研究報告/行業深度報告 可控核聚變發展可控核聚變發展穩步推進,商業化未來可期穩步推進,商業化未來可期 報告摘要:報告摘要:Table_Summary 可控核聚變
3、的可控核聚變的優勢與原理優勢與原理:核聚變是兩個輕核在超高溫和高壓條件下結合形成一個重核,并釋放出大量能量的過程。與核裂變相比,核聚變具有能量密度大、原料資源豐富、低放射性污染、安全性好等優勢?!熬圩儭钡膶崿F需要滿足足夠高的溫度、一定的密度和一定的能量約束時間。而實現“可控”需要對等離子體進行約束,約束方式主要有引力約束、慣性約束、磁約束。經過數十年的探索和研究,基于托卡馬克裝置的磁約束核聚變是目前最有可能實現可控核聚變的途徑??煽睾司圩儼l展正穩步推進??煽睾司圩儼l展正穩步推進??煽睾司圩兊纳虡I化發展路徑為實驗堆-示范堆-商用堆。1958 年,世界上首個托卡馬克裝置 T-1 誕生。20 世紀
4、80-90 年代,曾被稱為世界四大托卡馬克裝置的美國 TFTR、歐盟 JET、日本 JT-60 和蘇聯 T-15 在核聚變研究中取得了許多重要成果。2006 年,中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國 7 方正式簽署 ITER 協議,共同建設國際熱核聚變實驗堆。ITER 是目前正在建設的全球規模最大的實驗性托卡馬克核聚變項目,旨在驗證核聚變技術商業化的可行性。ITER 項目預計 2025 年進行第一次等離子體放電,2035 年開始氘-氚運行。我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究開始于 20 世紀 70 年代初。2020 年,中國環流器二號
5、M 裝置(HL-2M)建成并實現首次放電,標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術。我國核聚變發展建立三步走的發展規劃,第一步(2005-2015年)掌握核聚變實驗堆設計與制造技術,第二步(2015-2030 年)全面掌握核聚變示范堆技術,第三步(2030-2050 年)建造示范堆,進而走向商業化。2023 年 12 月 29 日,由中核集團牽頭,25 家央企、科研院所和高校組成了可控核聚變創新聯合體,正式揭牌中國聚變能源有限公司,核聚變研究和建設正在加速推進??煽睾司圩儺a業鏈:可控核聚變產業鏈:1)上游:原料供應。上游:原料供應??煽睾司圩儺a業鏈上游主要集中在原料供應上
6、,包括金屬鎢、銅等第一壁材料、各類有色金屬等高溫超導帶材原料和氘氚燃料。2)中游:技術研發與設備制造。)中游:技術研發與設備制造。核聚變中游環節是整個產業鏈的核心,涉及核聚變技術的研發以及設備的生產制造。核心設備包括反應器內的第一壁、偏濾器、高溫超導磁體等關鍵組件。3)下游:核電建設和運營。)下游:核電建設和運營。核聚變技術主要應用于發電、醫療、科研等領域。投資建議:投資建議:近年來,全球核聚變產業正快速發展,聚變技術突破和商業投融資加速,為核聚變產業鏈帶來巨大機會??紤]目前可控核聚變研究仍處于實驗階段,建議關注可控核聚變產業鏈上中游核心環節,關注受益于技術升級、國產替代的核心設備及零部件企業
7、。風險提示:風險提示:行業政策不及預期,相關投資不及預期,技術研發不及預期,行業政策不及預期,相關投資不及預期,技術研發不及預期,商業化進度不及預期。商業化進度不及預期。-40%-30%-20%-10%0%10%2023/7 2023/10 2024/12024/4國防軍工滬深300 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 2/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 目目 錄錄 1.可控核聚變概述可控核聚變概述.5 1.1.可控核聚變的原理與優勢.5 1.2.如何實現核聚變反應?.7 1.3.如何實現核聚變的“可控”?.8 2.可控核聚變的商業化進展可控核聚變的商業化進展.
8、11 2.1.全球聚變產業正快速發展.11 2.2.可控核聚變商業化發展路徑:實驗堆-示范堆-商用堆.12 2.3.ITER 項目:全球規模最大的實驗性托卡馬克核聚變項目.14 2.4.中國可控核聚變研究已走在世界前列.21 2.4.1.國家隊進展.21 2.4.2.商業隊進展.25 2.5.世界各國在可控核聚變研究上的最新探索.28 3.可控核聚變產業鏈可控核聚變產業鏈.31 3.1.第一壁材料.31 3.2.高溫超導磁體.33 3.3.偏濾器.35 3.4.可控核聚變發電站投資成本.36 4.中國可控核聚變中國可控核聚變主要參與的企業主要參與的企業.38 4.1.聯創光電:國內光電器件領軍
9、企業,高溫超導技術領先.38 4.2.西部超導:低溫超導線材領先企業.41 4.3.永鼎股份:深耕光電領域數十年,高溫超導帶材核心供應商.44 4.4.國光電氣:微波器件穩健發展,核工業設備及部件業績高增長.46 4.5.安泰科技:國內領先難熔金屬材料供應商.49 4.6.海陸重工:核電業務起步早,核安全設備生產交付經驗豐富.50 4.7.精達股份:參股上海超導,高溫超導帶材優質供應商.52 5.投資建議投資建議.54 6.風險提示風險提示.55 圖表目錄圖表目錄 圖圖 1:核裂變過程:核裂變過程.5 圖圖 2:核聚變過程:核聚變過程.6 圖圖 3:獲得核聚變反應的三要素:獲得核聚變反應的三要
10、素.7 圖圖 4:慣性約束核聚變原理示意圖:慣性約束核聚變原理示意圖.8 圖圖 5:磁場約束帶電粒子運動示意圖:磁場約束帶電粒子運動示意圖.9 圖圖 6:托卡馬克、仿星器等多種磁約束裝置形態示意圖:托卡馬克、仿星器等多種磁約束裝置形態示意圖.9 圖圖 7:托卡馬克放電基本過程托卡馬克放電基本過程.10 圖圖 8:聚變三乘積以高于:聚變三乘積以高于 CPU 摩爾定律的速度發展摩爾定律的速度發展.10 圖圖 9:全球共有:全球共有 43 家聚變公司家聚變公司.11 圖圖 10:全球聚變公司成立時間和私營聚變公司數量:全球聚變公司成立時間和私營聚變公司數量.11 圖圖 11:磁約束核聚變聚變三重積進
11、展:磁約束核聚變聚變三重積進展.14 圖圖 12:ITER 項目圖項目圖.15 圖圖 13:ITER 項目提出歷程項目提出歷程.15 圖圖 14:ITER 項目參與七方計劃貢獻比例項目參與七方計劃貢獻比例.16 eZfYaYdX8X9WbZfV8ObP7NoMrRtRtPiNqQsNfQoOyRbRqRrRMYnMnNwMrNsP 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 3/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 15:ITER 項目旨在探索核聚變技術商業化的可能項目旨在探索核聚變技術商業化的可能.16 圖圖 16:ITER 直接投資成本結構直接投資成本結構.17 圖
12、圖 17:氘氚聚變示意圖:氘氚聚變示意圖.17 圖圖 18:中子與鋰(:中子與鋰(6Li)反應示意圖)反應示意圖.17 圖圖 19:氘氚聚變堆主循環原理示意圖:氘氚聚變堆主循環原理示意圖.18 圖圖 20:中國承擔:中國承擔 ITER14 個采購包制作任務個采購包制作任務.19 圖圖 21:ITER 項目進度時間表(藍線表示拖后的工程結束時間,綠圈表示膨脹的成本預算)項目進度時間表(藍線表示拖后的工程結束時間,綠圈表示膨脹的成本預算).20 圖圖 22:東方超環:東方超環 EAST.22 圖圖 23:快堆中鈾:快堆中鈾-238 反應圖反應圖.22 圖圖 24:核能技術發展路:核能技術發展路線圖
13、線圖.23 圖圖 25:中國核電廠分布示意圖(截止:中國核電廠分布示意圖(截止 2022 年年 12 月月 22 日)日).24 圖圖 26:中國磁約束聚變能發展路線:中國磁約束聚變能發展路線.25 圖圖 27:星環聚能核聚變工程規劃圖:星環聚能核聚變工程規劃圖.26 圖圖 28:洪荒:洪荒 70 實圖實圖.27 圖圖 29:玄龍:玄龍 50 實圖實圖.28 圖圖 30:JT-60SA 項目發展歷程項目發展歷程.29 圖圖 31:日本核聚變發展路線:日本核聚變發展路線.29 圖圖 32:韓國核聚變發展路線:韓國核聚變發展路線.30 圖圖 33:印度核聚變發展路線:印度核聚變發展路線.30 圖圖
14、 34:可控核聚變產業鏈:可控核聚變產業鏈.31 圖圖 35:包層系統示意圖:包層系統示意圖.32 圖圖 36:ITER 增強熱負荷第一壁模塊增強熱負荷第一壁模塊.33 圖圖 37:超導材料的發展歷程:超導材料的發展歷程.33 圖圖 38:超導材料的發展歷程:超導材料的發展歷程.34 圖圖 39:高溫超導產業鏈:高溫超導產業鏈.35 圖圖 40:國際上采用鎢作為偏濾器靶板材料的主要裝置圖:國際上采用鎢作為偏濾器靶板材料的主要裝置圖.36 圖圖 41:聯創光電發展歷程:聯創光電發展歷程.38 圖圖 42:聯創光電產品矩陣:聯創光電產品矩陣.38 圖圖 43:聯創光電超導業務發展歷程:聯創光電超導
15、業務發展歷程.39 圖圖 44:聯創光電超導業務情況:聯創光電超導業務情況.39 圖圖 45:聯創光電:聯創光電 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.40 圖圖 46:聯創光電:聯創光電 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.40 圖圖 47:聯創光電分產品營收(億元):聯創光電分產品營收(億元).40 圖圖 48:聯創光電分產品營收占比情況:聯創光電分產品營收占比情況.40 圖圖 49:聯創光電毛利率和歸母凈利率:聯創光電毛利率和歸母凈利率.41 圖圖 50:聯創光電期間費用率:聯創光電期間費用率.41 圖圖 51:西部超導歷史沿革:西部超導歷史沿革.41 圖圖
16、 52:西部超導:西部超導 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.43 圖圖 53:西部超導:西部超導 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.43 圖圖 54:西部超導分產品營收(億元):西部超導分產品營收(億元).43 圖圖 55:西部超導分產品營收占比情況:西部超導分產品營收占比情況.43 圖圖 56:西部超導毛:西部超導毛利率和歸母凈利率利率和歸母凈利率.44 圖圖 57:西部超導期間費用率:西部超導期間費用率.44 圖圖 58:二代高溫超導帶材:二代高溫超導帶材.45 圖圖 59:永鼎股份:永鼎股份 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.45 圖圖
17、60:永鼎股份:永鼎股份 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.45 圖圖 61:永鼎股份分產品營收結構:永鼎股份分產品營收結構.46 圖圖 62:永鼎股份毛利率和歸母凈利率:永鼎股份毛利率和歸母凈利率.46 圖圖 63:永鼎股份期間費用率:永鼎股份期間費用率.46 圖圖 64:國光電氣:國光電氣 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.48 圖圖 65:國光電氣:國光電氣 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.48 圖圖 66:國光電氣分產品營收(億元):國光電氣分產品營收(億元).48 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明
18、4/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 67:國光電氣分產品營收占比情況:國光電氣分產品營收占比情況.48 圖圖 68:國光電氣毛利率和歸母凈利率:國光電氣毛利率和歸母凈利率.49 圖圖 69:國光電氣期:國光電氣期間費用率間費用率.49 圖圖 70:安泰科技:安泰科技 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.49 圖圖 71:安泰科技:安泰科技 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.49 圖圖 72:安泰科技分產品營收(億元):安泰科技分產品營收(億元).50 圖圖 73:安泰科技分產品營收占比情況:安泰科技分產品營收占比情況.50 圖圖 74:安泰科技
19、毛:安泰科技毛利率和歸母凈利率利率和歸母凈利率.50 圖圖 75:安泰科技期間費用率:安泰科技期間費用率.50 圖圖 76:海陸重工核電營收從:海陸重工核電營收從 2021 年起呈加速上升態勢年起呈加速上升態勢.51 圖圖 77:海陸重工參與核電設備制造項目實景:海陸重工參與核電設備制造項目實景.51 圖圖 78:海:海陸重工陸重工 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速.52 圖圖 79:海陸重工:海陸重工 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速.52 圖圖 80:海陸重工毛利率和歸母凈利率:海陸重工毛利率和歸母凈利率.52 圖圖 81:海陸重工期間費用率:海陸重工期
20、間費用率.52 圖圖 82:上海超導第二代高溫超導帶材結構:上海超導第二代高溫超導帶材結構.53 表表 1:可控核聚變面臨的技術和工程上的挑戰:可控核聚變面臨的技術和工程上的挑戰.7 表表 2:20 世紀國內外托卡馬克裝置發展歷程世紀國內外托卡馬克裝置發展歷程.12 表表 3:ITER 主要目標主要目標.17 表表 4:中國托卡馬克裝置發展歷程:中國托卡馬克裝置發展歷程.21 表表 5:2023 年我國新增年我國新增 5 臺核電機組開工建設臺核電機組開工建設.23 表表 6:國內在建核電項目情況(截至:國內在建核電項目情況(截至 2022 年末)年末).24 表表 7:星環聚能核聚變技術方案:
21、星環聚能核聚變技術方案.26 表表 8:包層系統介紹:包層系統介紹.32 表表 9:超導材料性質:超導材料性質.34 表表 10:高溫超導與低溫超導比較:高溫超導與低溫超導比較.35 表表 11:偏濾器主要作用:偏濾器主要作用.36 表表 12:DEMO2 參考模型的投資成本(參考模型的投資成本(2015 年價格)年價格).37 表表 13:西部超導的超導產品:西部超導的超導產品.42 表表 14:西部超導產品主要應用領域:西部超導產品主要應用領域.42 表表 15:國光電氣產品矩陣:國光電氣產品矩陣.47 表表 16:公司參與:公司參與 ITER 項目偏濾器、包層系統等關鍵部件的研制生產項目
22、偏濾器、包層系統等關鍵部件的研制生產.47 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 5/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 1.可控核聚變可控核聚變概述概述 1.1.可控核聚變的原理與優勢 核裂變,核裂變,一個重核(通常是鈾或钚)的原子核被中子撞擊后分裂成兩個或更多的輕核,這一過程伴隨中子的釋放和大量能量的釋放。目前核能發電應用的主要是核裂變技術。圖圖 1:核裂變過程:核裂變過程 數據來源:資產信息網,東北證券 核聚變核聚變,兩個輕核在一定條件下(如超高溫和高壓)結合形成一個重核,并釋放出大量的能量。在核聚變中,通常使用氫的同位素,如氘(氘核由一個質子和一個中子組成)和
23、氚(氚核由一個質子和兩個中子組成)。在高溫和高壓的條件下,這些核同位素可以被迫接近到足以克服其互斥力,并允許核融合發生。具體來看,核聚變的發生有以下過程:1)第一步,作為反應物的混合氣體被加熱到)第一步,作為反應物的混合氣體被加熱到等離子態等離子態要求溫度足夠高在 10 萬攝氏度,使得電子能擺脫原子核的束縛,離核遠去。在這種高溫環境下,原子核才能完全裸露,使得原子核可以發生直接接觸碰撞。2)第二步要克服庫侖力。)第二步要克服庫侖力。原子核由質子和中子組成,它們之間靠核力結合在一起,同樣,它們會對外來的粒子施加強烈的斥力,因此需要繼續加溫,以使得原子核達到上億攝氏度的更高溫度。原子核以極大的速度
24、進行碰撞,從而釋放出巨大能量。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 6/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 2:核聚變過程:核聚變過程 數據來源:抖音百科,東北證券 核聚變相較于核裂變有核聚變相較于核裂變有能量密度大、原料資源豐富、低放射性污染、安全性好等優能量密度大、原料資源豐富、低放射性污染、安全性好等優勢勢。1)能量密度大:)能量密度大:核聚變燃料能量密度比核裂變高。根據換算,1g 鈾 235 產生的核裂變能量相當于 1.8 噸汽油,而 1g 氘-氚產生的核聚變能量相當于 8 噸汽油。2)原料原料資源豐富:資源豐富:核聚變所需的燃料是氫和氦等輕元素,而這些
25、元素在地球上非常豐富。氘可從海水中廉價提取,而氚可通過聚變產生的中子與天然鋰反應產生。相比之下,核裂變所用的燃料如鈾、钚等是相對稀缺的。3)低低放射性放射性污染污染:核聚變反應的產物主要是氦等穩定、非放射性的元素,即使放射性元素氚其半衰期只有短短 12.43 年左右。而核裂變的原料和產物均有強放射性,半衰期時間長。核聚變反應相較核裂變減少了對核廢料處理和儲存的需求,同時降低了對環境和人類健康造成危害的風險。4)安全性好:)安全性好:與核裂變不同,核聚變反應是自然穩定的,不存在核鏈反應失控的可能性。一旦操作條件不滿足,核聚變反應也會自動停止,減少了事故的風險。核聚變在商用進度上不及核裂變。核聚變
26、在商用進度上不及核裂變。核裂變從實驗室研究到商業化發電經歷了 10 多年的時間。1939 年,利波肯和斯佩約爾用中子轟擊鈾核,發現了鈾核分裂,并提出了鏈式反應的可能性。1945 年,美國在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯建立了第一個核裂變反應堆。1953 年,蘇聯建成了世界上第一個商業化的核能發電站。1934 年,新西蘭物理學家盧瑟福等人首次發現第一個氘-氘核聚變反應。1952 年,美國在馬紹爾群島上空進行了著名的“艾奇”試驗,成功引爆了世界上第一顆氫彈。距離引爆氫彈 70 余年,人類至今仍未實現可控核聚變發電。盡管核聚變在理盡管核聚變在理論上是一種非論上是一種非常有前景的能源來源,但目前仍然存在一些
27、技術和工程上的挑戰,這些挑戰限制了常有前景的能源來源,但目前仍然存在一些技術和工程上的挑戰,這些挑戰限制了核聚變真正地應用于商業能源。核聚變真正地應用于商業能源。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 7/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 1:可控核聚變面臨的技術和工程上的挑戰:可控核聚變面臨的技術和工程上的挑戰 面臨挑戰面臨挑戰 詳情詳情 技術挑戰技術挑戰 未來聚變堆堆芯運行的根本要求是實現等離子體自持燃燒,所面臨的挑戰主要集中在自持燃燒等離子體科學、穩態運行和運行安全。目前學界對燃燒等離子體科學認知仍比較欠缺。材料問題材料問題 聚變反應中使用的等離子體對容器
28、壁有很強的腐蝕作用,這導致了材料損耗和容器壁的退化。尋找能夠承受高溫和高輻照的材料,以及解決等離子體與材料之間相互作用的問題,這仍然是一個挑戰。超高成本超高成本 建造和維護核聚變反應堆需要巨額的資金投入。目前的實驗裝置如 ITER(國際熱核聚變實驗堆)項目已經耗費數十億美元,而商業化的核聚變反應堆可能需要更多的投資。超導磁體技術超導磁體技術 核聚變反應堆需要強大的磁場來約束和維持等離子體,這通常需要使用超導磁體。目前超導磁體技術仍然面臨成本高、制造復雜、可靠性低等問題。數據來源:托起明天的太陽,東北證券 1.2.如何實現核聚變反應?實現核聚變反應需要滿足足夠高的溫度、一定的密度和一定的能量約束
29、時間三個條實現核聚變反應需要滿足足夠高的溫度、一定的密度和一定的能量約束時間三個條件。件。在核聚變過程中,聚變三重積(triple product)是評估燃料等離子體的效率和性能的重要參數。它由三個關鍵因素的乘積構成:溫度(T)、等離子體密度(n)和等離子體約束時間()。根據勞遜判據,只有聚變三重積大于一定值,才能產生有效的聚變功率輸出。1)足夠高的溫度:足夠高的溫度:高溫是實現核聚變反應的關鍵,等離子體需要被加熱到數億度的溫度才能足夠高以克服庫侖排斥力實現核聚變反應。2)一定的一定的密度:密度:較高的等離子體密度可以增加粒子之間的碰撞頻率,從而增加聚變反應的概率。3)一定的能量約束時間:一定
30、的能量約束時間:為了實現有效的核聚變,等離子體需要保持高溫和高密度的狀態足夠長的時間。較長的約束時間可以增加聚變反應的持續性和產能。圖圖 3:獲得核聚變反應的三要素:獲得核聚變反應的三要素 數據來源:超導磁體技術與磁約束核聚變,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 8/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 1.3.如何實現核聚變的“可控”?實現核聚變反應的約束可控方式主要有引力約束、慣性約束和磁約束。實現核聚變反應的約束可控方式主要有引力約束、慣性約束和磁約束。核聚變反應對溫度要求非常高,通常達上億攝氏度。在這種超高溫環境下,氣體分子被完全電離,物質以高溫等離
31、子體(完全電離的氣體)形態存在。為了持續輸出反應能量,對等離子體進行有效約束是關鍵。通常對于聚變高溫等離子體約束方式有三種,即引力約束、慣性約束、磁約束。引力約束:引力約束:太陽是天然存在的引力約束核聚變反應堆,太陽發光發熱的能量來源就太陽是天然存在的引力約束核聚變反應堆,太陽發光發熱的能量來源就是引力約束核聚變。是引力約束核聚變。太陽自身質量巨大,通過巨大引力把核燃料束縛在一起。太陽內部壓力非常大,在這種極端高溫高壓的環境下,核燃料發生核聚變反應釋放能量。太陽是天然存在的引力約束熱核聚變反應堆,而人類現階段技術無法在滿足相對小體積的條件下制造出大質量物體,暫時制造不出可實現引力約束的核聚變反
32、應堆。慣性約束慣性約束:通常采用高能量的激光或粒子束將燃料加熱和壓縮為等離子體,在自身慣性作用下,等離子體在極短的時間內來不及向四周飛散,在此過程中被壓縮至高溫、高密度的物理狀態,從而發生核聚變反應。這種約束方式約束的時間尺度較短,形成的等離子體具有較高的溫度和密度等特征參數,需要大量的能量輸入和精密的控制技術。美國的國家點火裝置(NIF)和中國的神光系列研究裝置是有代表性的慣性約束核聚變研究裝置。圖圖 4:慣性約束核聚變原理示意圖:慣性約束核聚變原理示意圖 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 磁約束:磁約束:磁約束被認為是目前最有希望實現大規模受控核聚變反
33、應的一種約束方式。帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力,根據這一特性可設計磁場來約束帶電粒子。磁約束核聚變通過加熱燈外部手段將燃料溫度提升,使得燃料電離形成等離子體,采用特殊結構的磁場形式將等離子體約束在有限體積內,從而發生核聚變反應。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 9/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 5:磁場約束帶電粒子運動示意圖:磁場約束帶電粒子運動示意圖 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 托卡馬克是目前可控核聚變的主要技術路徑。托卡馬克是目前可控核聚變的主要技術路徑。20 世紀 50 年代,蘇聯科學家提出一種名為“托
34、卡馬克”的磁約束核聚變裝置。托卡馬克這個詞是轉寫俄語單詞,是一個縮寫:它的名字 Tokamak 來源于環形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、線圈(kotushka),指的是“帶有電磁線圈的環形真空室”。托卡馬克是一種環形裝置,其截面呈 D 形或橢圓形,由螺線管產生的磁場約束等離子體,聚變燃料在周而復始的運動中完成核聚變反應。此外,根據磁場形態的不同,人們還曾建造過磁鏡、仿星器、球形環、緊湊環、直線箍縮、環箍縮等多種類型磁約束核聚變裝置。經過數十年的探索和研究,基于托卡馬克裝置的磁約束核聚變是目前最有可能實現可控核聚變的途徑。圖圖 6:托卡馬克、仿星器等多種磁約束
35、裝置形態示意圖:托卡馬克、仿星器等多種磁約束裝置形態示意圖 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 10/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 托卡馬克裝置的環形設計是其主要結構特征,首先向環形真空室內充入一定氣體,在微波等預電離手段的作用下,產生少量離子,然后通過感應或者微波、中性束注入等方式,激發并維持一個強大的環形等離子體電流。這個等離子體電流與外面的線圈電流一起,產生一定的螺旋型磁場,將其中的等離子體約束住,并使其與外界盡可能地絕熱。這樣,等離子體才能被感應、中性束、離子回旋共振、電子回旋共振
36、、低雜波等方式加熱到上億度的高溫,以達到核聚變的目的。圖圖 7:托卡馬克:托卡馬克放電基本過程放電基本過程 數據來源:星環聚能微信公眾號,東北證券 由于托卡馬克容易建造也容易得到較好的實驗結果,從 1970 年代起,各國研究機構紛紛建設托卡馬克,世界范圍內托卡馬克的數量要遠多于仿星器(數量差異接近兩個量級)。大量的研究也促使托卡馬克成為目前人類理解最充分的一種磁約束核聚變方案。從 1960 年代打開名聲的 T-3 托卡馬克開始,直至 2000 年之前,托卡馬克的性能指標三乘積(密度、離子溫度和能量約束時間的乘積)以高于芯片摩爾定律的發展速度快速提升。圖圖 8:聚變三乘積以高于聚變三乘積以高于
37、CPU 摩爾定律摩爾定律的速度發展的速度發展 數據來源:星環聚能微信公眾號,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 11/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 2.可控核聚變的商業化進展可控核聚變的商業化進展 2.1.全球聚變產業正快速發展 全球聚變公司數量快速增長。全球聚變公司數量快速增長。根據美國聚變產業協會 FIA 發布的 2023 年全球聚變產業報告,全球聚變產業公司從 2022 年的 33 家增長至 43 家,其中 2023 年新增13 家,退出 3 家。這 43 家公司分布在 12 個國家,其中美國公司數量最多達到 25家,中國有兩家公司,分別是新奧
38、科技發展公司和能量奇點公司。圖圖 9:全球共有:全球共有 43 家聚變公司家聚變公司 數據來源:FIA,東北證券 圖圖 10:全球聚變公司成立時間和私營聚變公司數量:全球聚變公司成立時間和私營聚變公司數量 數據來源:FIA,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 12/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 聚變融資總額持續增長。聚變融資總額持續增長。截至 2023 年,全球聚變公司獲得的累計融資金額已經超過 62 億美元,較 2022 年增加了 14 億美元,增幅達 27%。在通貨膨脹、利率上升的宏觀經濟背景下,這表明科技投資者依然對可控核聚變的未來抱有信心。預
39、期第一座核聚變電廠將在預期第一座核聚變電廠將在 2035 年前向電網供電。年前向電網供電。盡管核聚變產業的發展前景廣闊,但實現其商業化應用仍面臨重大挑戰。磁約束核聚變技術距離商業應用還有一定距離,但聚變公司仍對聚變核電站商業化應用保持樂觀態度。根據 FIA,受訪的40 家聚變公司中有 26 家認為第一座核聚變電廠將在 2035 年前向電網供電。全球主要國家正積極采取行動,大力推進聚變能商業化。全球主要國家正積極采取行動,大力推進聚變能商業化。英國、日本、韓國以及德國等國家通過發布國家戰略或長期計劃,明確了聚變能發展的方向和目標。美國政府承諾牽頭制訂未來十年的聚變能發展戰略,英國、日本和韓國同樣
40、發布了各自的聚變能發展國家戰略或長期計劃。此外,多國政府通過設立產業、技術研發專項計劃來支持核聚變產業的發展。美國能源局在 2023 年 5 月宣布將向 8 家聚變公司提供 4600 萬美元資金,以推進核聚變發電廠的設計和研發。英國政府 2023 年 9 月 7日宣布,擬實施一套雄心勃勃且尖端的新替代研發計劃,以支持英國聚變戰略。為了實現這一計劃,政府計劃在 2027 年之前投資 6.5 億英鎊,具體取決于商業案例批準情況。這是在 2022 年 11 月宣布的 1.26 億英鎊支持英國核聚變研發計劃基礎上的補充。2.2.可控核聚變商業化發展路徑:實驗堆-示范堆-商用堆 可控核聚變的商業化發展路
41、徑為實驗堆可控核聚變的商業化發展路徑為實驗堆-示范堆示范堆-商用堆。商用堆。1)實驗堆的主要目的是攻克許多技術難題,將理論數據用實驗的方式加以驗證。ITER 就是國際上最重要的實驗堆之一。2)示范堆(DEMO)是從實驗堆發展到商用堆的過渡階段,目標是建設一個擁有一定實用功能的核聚變堆,展示核聚變實際應用的可能性。若這一步完成,標志核聚變能源的開發已經解決大部分技術難題。3)商用堆的實現將預告核聚變能的實用化。從成本計算考慮,燒鍋爐的汽輪機熱點轉換效率在 40%-70%,再加上損耗,Q=2.5 約為成本價。但作為商業運作,還需要考慮場地、設備、人員、運營等多項成本。一般認為 Q50 時可控核聚變
42、堆才值得商業化推廣。托卡馬克裝置核聚變探索已經歷經數十年。托卡馬克裝置核聚變探索已經歷經數十年。世界上首個托卡馬克裝置 T-1 于 1958 年底誕生于蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所,宣告托卡馬克核聚變研究的開始。美國的TFTR、歐盟的 JET、日本的 JT-60 和蘇聯的 T-15 曾被稱為世界四大托卡馬克裝置,它們在核聚變研究中取得了許多重要成果,對此后核聚變研究方向產生重大影響。表表 2:20 世紀國內外托卡馬克裝置發展歷程世紀國內外托卡馬克裝置發展歷程 國家國家/地區地區 時間時間 研究成果研究成果 蘇聯蘇聯 1958 年 世界上首個托卡馬克裝置 T-1 誕生于蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所。
43、蘇聯蘇聯 1968 年 蘇聯 T-3 托卡馬克上獲得超過 1000 萬度的等離子體。美國美國 1986 年 TFTR 利用 16MW 大功率氘中性束注入氘靶等離子體,中心離子溫度達 2 億開,產生 10kW 的聚變功率,創下等離子體溫度、核聚變功率的雙項世界紀錄。蘇聯蘇聯 1988 年 T-15 在 1988 年產生首個等離子體,T15 是世界上第一個擁有 Nb3Sn 超導磁體系統的托卡馬克。歐共體歐共體 1991 年 JET 進行了人類歷史上第一次大型氘氚聚變,首次實現核聚變功率輸出。美國美國 1994 年 TFTR 托卡馬克裝置在實驗中產生了 10.7 兆瓦的有效聚變功率。日本日本 199
44、7 年 JT-60U 取得可控核聚變研究的最好成績,等效能量增益因子大于 1.3。數據來源:托起明天的太陽,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 13/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 美國的美國的 TFTR:世界首個大型托卡馬克裝置。:世界首個大型托卡馬克裝置。美國普林斯頓實驗室承建的大型托卡馬克聚變試驗堆(Tokamak Fusion Test Reactor,TFTR)于 1982 年建成,是當時正在建造的新一代核聚變研究裝置中首個開始運行的大型托卡馬克裝置。1986 年,TFTR 利用 16MW 大功率氘中性束注入氘靶等離子體,中心離子溫度達 2
45、億開(相當于太陽中心溫度的 10 倍),產生 10kW 的聚變功率,創下等離子體溫度、核聚變功率的雙項世界紀錄。歐洲的歐洲的 JET:歐洲最大的核聚變合作項目。:歐洲最大的核聚變合作項目。1978 年 5 月,歐洲共同體批準建設歐洲聯合環 JET(Joint European Torus)。1983 年 6 月 25 日,JET 的第一束等離子體產生。JET 配套中性束加熱這一輔助加熱手段,將高能中性粒子注入等離體子,通過碰撞形式將高能粒子攜帶能量傳遞給等離子體。1991 年 11 月,JET 進行了人類歷史上第一次大型氘氚聚變,首次實現核聚變功率輸出,達到 1.7 兆瓦,證實在地球上實現可控
46、核聚變作為先進能源的科學可行性。日本日本 JT-60 系列:首次實現能量輸出。系列:首次實現能量輸出。1984 年 11 月,日本原子能研究所(JAERI)宣布建成大型托卡馬克裝置 JT-60(JAERI Tokamak),“60”代表該裝置可以約束 60m 的等離子體。JT-60 于 1985 年 4 月成功產生第一個等離子體。1989 年下半年,JT-60 開始改造,重點升級偏濾器結構,改造后裝置起名為 JT-60U。1998 年,JT-60U裝置取得可控核聚變研究的最好成績,獲得核聚變反應堆級的等離子參數:峰值例子溫度 45 千電子伏,電子溫度 10 千電子伏,等離子體密度 1020/m
47、,核聚變三重積 1.5*1021千電子伏秒m,等效能量增益因子大于 1.3。JT-60U 成為世界上第一個實現功率增益因子 Q 大于 1 的裝置,突破能量收支平衡。蘇聯的蘇聯的 T-15:超導托卡馬克。超導托卡馬克。蘇聯于 20S 世紀 70 年代末建造的 T-7 裝置是世界上第一個超導托卡馬克裝置,T-7 建成后成功運行五年后停止運行,蘇聯將更多人力投入更大規模的 T-15 裝置運行上。由庫爾恰托夫研究所研制的 T-15 是世界上第一個擁有 Nb3Sn 超導磁體系統的托卡馬克。T-15 在 1988 年產生首個等離子體,然而后續由于混亂的國內形勢,該項龐大的科研工程被擱置。以以 JET、TF
48、TR、JT-60 等托卡馬克裝置為代表的磁約束核聚變研究取得的諸多研究等托卡馬克裝置為代表的磁約束核聚變研究取得的諸多研究成果,驗證了可控核聚變商業化實現的科學性可能。成果,驗證了可控核聚變商業化實現的科學性可能。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 14/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 11:磁約束核聚變聚變三重積進展:磁約束核聚變聚變三重積進展 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 常規導體托卡馬克向超導托卡馬克發展。常規導體托卡馬克向超導托卡馬克發展。常規導體托卡馬克是裝置產生磁場的線圈是常規銅線圈,其特點是線圈電流可以快速變化,但缺點是銅導體線圈通過大
49、電流容易發熱。而在核聚變裝置中為產生足夠強的磁場,必須給線圈足夠高的大電流,嚴重的發熱問題將限制托卡馬克的長時間運行。超導材料是一種在特殊低溫條件下電阻降為零的材料,超導托卡馬克利用超導線圈產生磁場來進行磁約束,可以實現長時間穩態運行。世界上第一個超導托卡馬克裝置 T-7 于 20 世紀 70 年代由前蘇聯建造。2.3.ITER 項目:全球規模最大的實驗性托卡馬克核聚變項目 ITER(國際熱核聚變實驗堆,(國際熱核聚變實驗堆,International Thermonuclear Experimental Reactor)是目前正在建設的全球規模最大的實驗性托卡馬克核聚變項目。ITER 位于法
50、國南部的卡達拉舍,其使命是建造一個規模龐大的核聚變實驗裝置,旨在驗證核聚變技術的可行性并研究聚變能的商業應用潛力。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 15/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 12:ITER 項目圖項目圖 數據來源:ITER organization,東北證券 ITER 項目計劃于項目計劃于 2006 年啟動建設。年啟動建設。ITER 項目最初的概念始于 1985 年,由美國、蘇聯首次提出。2006 年 5 月 24 日,參加這一項目的歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度 7 方代表草簽了一系列相關合作協議,標志著這項計劃開始啟動。ITE
51、R 計劃將歷時 35 年,實施分 4 個階段:原計劃建造期 12 年(總費用約 50 億歐元),運行期 18 年(總費用約 50 億歐元),去活化階段 5 年(預計費用 8 億歐元),最后裝置交由法國退役。ITER 由參與七方共同承擔建造和運行費用。其中,歐盟貢獻 ITER 成本的 45%,其他合作成員國中國、印度、日本、俄羅斯、韓國和美國各貢獻成本的 9%。圖圖 13:ITER 項目提出歷程項目提出歷程 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 16/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 14:ITER 項目參與七方計劃貢獻比例項
52、目參與七方計劃貢獻比例 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 ITER 旨在探索核聚變技術商業化的可能性。旨在探索核聚變技術商業化的可能性。ITER 的目標是把上億攝氏度、由氘氚組成的高溫等離子體約束在體積約 840m 的磁籠中,以 50 兆瓦的輸入功率產生500 兆瓦的核聚變功率,重復持續燃燒時間達到 500 秒。ITER 的根本任務是取得技術上的關鍵突破,開展氘氚實驗,穩定地突破能量的收支平衡點。第一步將實現高增益(Q=10)感應(30-500s)運行目標,證明核聚變能在工程上是可行的,且具有實用經濟價值;第二步開展長脈沖(Q5、脈沖長度 3000s)混合運行模式;第三部實現 Q=3-5 的
53、穩態運行,為商用核聚變堆的建造奠定可靠的科學基礎。圖圖 15:ITER 項目旨在探索核聚變技術商業化的可能項目旨在探索核聚變技術商業化的可能 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 17/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 3:ITER 主要目標主要目標 目標內容目標內容 目標目標 1 產生聚變增益因子 Q 為 10 的等離子體 目標目標 2 產生 Q 值超過 5 的穩態等離子體 目標目標 3 維持 480 秒的穩態聚變脈沖 目標目標 4 聚變等離子體可自持 目標目標 5 驗證氚增殖(Tritium breeding)概念 目標
54、目標 6 完善中子屏蔽/熱轉換技術 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 圖圖 16:ITER 直接投資成本結構直接投資成本結構 數據來源:Approximation of the economy of fusion energy(Slavomir Entler,2018),東北證券 商用核聚變要實現長期穩定運行需要依靠氚增殖技術。商用核聚變要實現長期穩定運行需要依靠氚增殖技術。氚增殖技術,是指利用核聚變產物的中子與產氚包層中的金屬鋰發生核反應來實現氚的增殖。氘氚反應(2D+3THe+n)產生氦核和中子,并釋放一定能量。包層中還包括中子增殖劑和冷卻劑,稱為增殖包層。中子與鋰(6Li)反應,可以生
55、成氚和氦(n+6Li4He+3T)。包層中的6Li 可以生成氚作為燃料再進入反應室,形成氚的循環利用。不過氚的增殖效率有限,且非常容易滯留在反應堆包層材料中,因此必須減少氚的滯留,才能維持反應堆內氚的總量不降低。圖圖 17:氘氚聚變示意圖氘氚聚變示意圖 圖圖 18:中子與鋰(中子與鋰(6Li)反應示意圖)反應示意圖 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 磁體,37%核能技術,13%真空系統,1%低溫系統,2%燃料處理系統,5%加熱與電流驅動系統,6%冷卻系統,4%控制與診斷,2%維護設備,
56、5%發電設備,6%建筑工程,17%反應堆,2%請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 18/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 19:氘氚聚變氘氚聚變堆主循環原理示意圖堆主循環原理示意圖 數據來源:我國磁約束核聚變能源的發展路徑、國際合作與未來展望,東北證券 中國承擔中國承擔 ITER14 個采購包制作任務個采購包制作任務。我國作為 2006 年參與 ITER 計劃的七方成員之一,承擔了 ITER 裝置近 10%的采購包任務。中科院等離子體物理研究所是中方任務的主要承擔單位。ITER 裝置被拆分為 22 類近百個采購包,每個成員國承擔一部分,最終以實物形式將部件運
57、輸到 ITER 法國總部進行組裝。中國承擔 14 個采購包制作任務,包括磁體支撐系統、校正場線圈、磁體饋線系統、磁體饋線與校正場線圈導體、環向場線圈導體、極向場線圈導體、包層第一壁、包層屏蔽模塊、氣體注入系統和輝光放電清洗系統、交直流功率變流器-磁體線圈電源及無功補償及濾波系統、脈沖(負荷)高壓變電站設備、以及 3 個就診系統。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 19/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 20:中國承擔中國承擔 ITER14 個采購包制作任務個采購包制作任務 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 國內企業也積極參與到 ITER 的工程建設中。比如
58、,2019 年 9 月,中核集團牽頭的中法聯合體團隊正式與 ITER 組織簽訂托卡馬克主機 TAC-1 安裝標段工程合同。作為該標段的第一個重要工程節點,ITER 的杜瓦底座(托卡馬克裝置壓力容器的底座)吊裝工作于 2023 年 5 月 28 日完成。截至 23 年底,ITER 的土建工程已完成85%,首次等離子體放電所需的大部分系統及部件研制已完成 80%,目前正在安裝結構的關鍵部件。ITER 項目項目目前目前面臨成本超支和延期等面臨成本超支和延期等重大重大問題。問題。ITER 項目的建設成本遠高于最初預期,ITER 項目最初參與合作的各國同意籌集約 50 億歐元的資金,然而最新的官方預估成
59、本已經超過 200 億歐元。此外,項目剩余的技術挑戰將導致預算螺旋式上升,ITER 可能會面臨失控,甚至影響到未來的成功運行。項目進展也不及預期,2020 年 7 月 28 日,ITER 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。2020 年,項目負責人警告,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進行估計。實驗預計于ITER 正式啟動約 10 年后開展,即 2025 年啟動要到 2035 年才開始氘-氚運行,然而目前 ITER 的啟動日期仍無準信。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的
60、聲明及說明 20/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 21:ITER 項目進度時間表(藍線表示拖后的工程結束時間,綠圈表示膨脹的成本預算)項目進度時間表(藍線表示拖后的工程結束時間,綠圈表示膨脹的成本預算)數據來源:Amanda Montaez,Charles Seife,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 21/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 2.4.中國可控核聚變研究已走在世界前列 2.4.1.國家隊進展 我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究開始于 20 世紀 70 年代初,1984 年
61、我國首個托卡馬克裝置換流器一號 HL-1 建成并投入實驗運行。到 2020年,中國環流器二號 M 裝置(HL-2M)建成并實現首次放電,標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術。2023 年 12 月 29 日,由中核集團牽頭,25 家央企、科研院所和高校組成了可控核聚變創新聯合體,正式揭牌中國聚變能源有限公司,核聚變研究和建設正在加速推進。表表 4:中國托卡馬克裝置發展歷程:中國托卡馬克裝置發展歷程 時間時間 研究成果研究成果 1984 年年 中國環流器一號(HL-1)建成并投入實驗運行 1995 年年 中國第一個超導托卡馬克裝置(HT-7)建成 2002 年年 中國第
62、一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環流器二號 A(HL-2A)建成 2006 年年 世界上第一個全超導托卡馬克裝置東方超環(EAST)首次等離子體放電成功 2006 年年 國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃簽署,中國承擔了約 9%采購包研發任務 2016.08 中方第一壁(First Wall)半原型件通過了高熱負荷測試,符合 ITER 組織認證要求 2020.12 中國環流器二號 M 裝置(HL-2M)建成并實現首次放電,標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術 2021.12 EAST 裝置實現 1056 秒的長脈沖等離子體運行,在長脈沖高參數運行方面取得新突破 2
63、022.10 中國環流三號裝置(HL-3)等離子體電流突破 115 萬安培,標志著我國核聚變研發向 聚變“點火”邁進重要一步 2023.04 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間新的紀錄 2023.08 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 數據來源:托起明天的太陽,人民日報等,東北證券 EAST:世界首個全超導托卡馬克。:世界首個全超導托卡馬克。1994 年底,中科院等離子體物理所在蘇聯贈送的世界第一個超導托卡馬克裝置 T-7 裝置的基礎上,建成我國第一個大型超導托卡馬克裝置 HT-7,并成功運行。E
64、AST 東方超環是在 HT-7 基礎上建設的,1998 年立項,2000 年開工建造,2005 年完成總裝,2006 年實現首次放電,2015 年完成升級改造。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。2023 年 4 月 12 日,EAST 成功實現 403s 可重復的穩態長脈沖高約束模式等離子體運行,創造了托卡馬克裝置高約束模式運行新的世界紀錄。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 22/57 國防軍工
65、國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 22:東方超環:東方超環 EAST 數據來源:光明網,東北證券 我國確立“熱堆我國確立“熱堆-快堆快堆-核聚變堆”的三步走核能發展戰略核聚變堆”的三步走核能發展戰略。我國 20 世紀 80 年代確定了“熱堆快堆聚變堆”核能發展戰略。第一步,發展以壓水堆為代表的熱中子反應堆。目前,核電站所用的熱堆利用鏈式裂變反應產生能量,全球核反應堆中以壓水堆為主。第二步,發展以快堆為代表的增殖與嬗變堆,即由快中子引起裂變反應快堆以钚-239 為燃料,钚-239 裂變又可將占鈾大部分的鈾-238 變成钚-239,使鈾的利用率提高至 60-70%,使核燃料快速增殖。第三步,發展可
66、控聚變堆技術。圖圖 23:快堆中鈾:快堆中鈾-238 反應圖反應圖 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 23/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 24:核能技術發展路線圖核能技術發展路線圖 數據來源:中國工程院院刊核能技術發展路線圖,東北證券 我國核電建設正穩步推進中。我國核電建設正穩步推進中。根據 “十四五”規劃和 2035 遠景目標綱要,到 2025年,我國核電運行裝機容量達到 7000 萬千瓦;到 2030 年,我國核電運行裝機容量達到 1.2 億千瓦。根據中國核能行業協會發布的我國核電運行年度綜合分析核心報告(202
67、3 年度),截至 2023 年末,我國商運核電機組 55 臺,總裝機容量 5703.33萬千瓦,位列全球第三;我國在建核電機組 24 臺,總裝機容量 2905 萬千瓦,繼續保持全球第一。表表 5:2023 年我國新增年我國新增 5 臺核電機組開工建設臺核電機組開工建設 序號序號 機組機組 機型機型 裝機容量裝機容量 MWe 開工時間開工時間 1 三門核電廠 4 號機組 CAP1000 1251 2023.3.22 2 海陽核電廠 4 號機組 CAP1000 1253 2023.4.22 3 陸豐核電廠 6 號機組 HPR1000 1200 2023.8.26 4 湛江核電廠 1 號機組 CAP
68、1000 1250 2023.9.29 5 徐大堡核電廠 1 號機組 CAP1000 1291 2023.11.03 數據來源:我國核電運行年度綜合分析核心報告(2023 年度),東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 24/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 6:國內在建核電項目情況(截至:國內在建核電項目情況(截至 2022 年末)年末)序號序號 機組機組 堆型堆型 額定容量額定容量 MWe 開工時間開工時間 1 山東石島灣 1 號 高溫氣冷堆 HTR-PM 211 2012.12.09 2 廣西防城港 3 號 壓水堆 HPR1000 1188 20
69、15.12.24 3 廣西防城港 4 號 壓水堆 HPR1000 1188 2016.12.23 4 福建霞浦示范快堆1號機組 鈉冷快堆 CFR600 643 2017.12.29 5 國和一號示范工程 1 號 壓水堆 CAP1400 1534/6 國和一號示范工程 2 號 壓水堆 CAP1400 1534/7 福建漳州 1 號 壓水堆 HPR1000 1212 2019.10.16 8 廣東太平嶺 1 號 壓水堆 HPR1000 1202 2019.12.26 9 福建漳州 2 號 壓水堆 HPR1000 1212 2020.09.04 10 廣東太平嶺 2 號 壓水堆 HPR1000 12
70、02 2020.10.15 11 福建霞浦示范快堆2號機組 鈉冷快堆 CFR600 643 2020.12.27 12 浙江三澳 1 號 壓水堆 HPR1000 1210 2020.12.31 13 海南昌江 3 號 壓水堆 HPR1000 1198 2021.03.31 14 江蘇田灣 7 號 壓水堆 VVER-1200 1265 2021.05.19 15 海南昌江小堆示范工程 壓水堆 ACP100 125 2021.07.13 16 遼寧徐大堡 3 號 壓水堆 VVER-1200 1274 2021.07.27 17 海南昌江 4 號 壓水堆 HPR1000 1198 2021.12.2
71、8 18 浙江三澳 2 號 壓水堆 HPR1000 1210 2021.12.30 19 江蘇田灣 8 號 壓水堆 VVER-1200 1265 2022.02.25 20 遼寧徐大堡 4 號 壓水堆 VVER-1200 1274 2022.05.19 21 浙江三門 3 號 壓水堆 CAP1000 1251 2022.06.28 22 山東海陽 3 號 壓水堆 CAP1000 1253 2022.07.07 23 廣東陸豐 3 號 壓水堆 HPR1000 1200 2022.09.08 數據來源:中國核能發展報告 2023,東北證券 圖圖 25:中國核電廠分布示意圖(截止中國核電廠分布示意圖
72、(截止 2022 年年 12 月月 22 日)日)數據來源:中國核能行業協會,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 25/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 我國核聚變發展建立三步走的發展規劃。我國核聚變發展建立三步走的發展規劃。第一步(2005-2015 年):面向國際前沿,夯實國內基礎。參加 ITER 建設,迅速提高國內核聚變關鍵技術水平,全面掌握實驗堆設計與制造技術。第二步(2015-2030 年):面向國家戰略能源需求,建造中國自己的穩態燃燒托卡馬克實驗堆。開展核聚變示范堆關鍵部件、關鍵技術或關鍵工藝預研或攻關,全面掌握核聚變示范堆技術。第三步(20
73、30-2050 年):實現科研到商業化的轉變,繼續走國際合作之路,聯合建造示范堆,或者建造“中國磁約束核聚變示范堆”,進而實現核聚變能源的商用化。CFETR:以實現聚變能源為目標,承載我國磁約束核聚變發展中期任務。:以實現聚變能源為目標,承載我國磁約束核聚變發展中期任務。CFETR(中國聚變工程試驗堆)是我國繼 ITER 之后橋接核聚變示范堆(DEMO)的一個大型試驗平臺,對未來核聚變堆主要部件進行工程試驗,為設計和建造核聚變示范堆提供技術基礎。有望建成世界首個聚變實驗電站。2011 年,科技部基礎司組織成立磁約束核聚變堆總體設計組,開始 CFETR 的研究。CFTER 分兩期建設,第一期著重
74、核聚變堆工程驗證,目標是核聚變功率達到 200 兆瓦,實現穩定、可靠、安全、氚自持和穩態運行;二期以自主創新為主,著重核聚變堆示范演示和驗證,目標是核聚變功率大于 1GW。圖圖 26:中國磁約束聚變能發展路線:中國磁約束聚變能發展路線 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 2.4.2.商業隊進展 陜西星環聚能科技有限公司(陜西星環聚能科技有限公司(STARTORUS FUSION)成立于 2021 年 10 月。公司致力于聚變能商業應用及相關技術研發,以建成我國首個商用可控聚變堆為己任,潛心于小型化、商業化、快速迭代的可控聚變能裝置,專注成長為集研發、設計、運維于一體的全球頂尖的聚變能科技企業。
75、請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 26/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 星環聚能采用緊湊型重復重聯可控聚變技術方案。星環聚能采用緊湊型重復重聯可控聚變技術方案。近年來,以高溫超導帶材等新材料的工業化生產為契機,實現緊湊型可控核聚變商業化應用的工程條件已然成熟。公司創始團隊依托二十多年的研究成果和經驗積累,在高溫超導強磁場球形托卡馬克的基礎上,采用了以多沖程重復運行、等離子體電流自有磁場重聯加熱等為特點的緊湊型重復重聯可控聚變技術方案,預期可在相對緊湊的尺寸內實現高效、穩定、經濟的聚變能輸出。表表 7:星環聚能核聚變技術方案:星環聚能核聚變技術方案 技術方案技術
76、方案 介紹介紹 優勢優勢 球形托卡球形托卡 馬克馬克 球形托卡馬克是托卡馬克的變體,環徑比小于2,等離子體自然拉長 由于結構緊湊,在相同尺寸下,球形托卡馬克等離子體體積占比更高,堆功率更高,經濟性優勢明顯。由于可以承載更高的電流,球形托卡馬克等離子體環的磁場儲能更多,更容易實現高功率的磁重聯加熱。磁重聯加熱磁重聯加熱 磁重聯是等離子體中一種磁場線拓撲突然變化的過程,磁場儲存的能量由于磁場線的重新排布而釋放至等離子體中,轉化為粒子內能 該方案僅需要使用若干組線圈即可完成等離子體加熱,復雜性和難度顯著低于大功率負離子源中性束系統和大功率毫米波系統,經濟競爭力極強,運行難度也大幅降低。短脈沖重復短脈
77、沖重復運行運行 磁重聯是一次性過程。重聯結束,對等離子體的加熱就停止。為持續地獲得聚變能,通過設計恰當的電源,以類似于多沖程內燃機的模式運轉,不斷地重復磁重聯,周期性地輸出聚變能。避免了長脈沖連續運行時難以避免和預測的不穩定性,也降低了裝置的復雜度和建造成本。數據來源:星環聚能官網,東北證券 星環聚能核聚變研究穩步推進中。星環聚能核聚變研究穩步推進中。中國聯合球形托卡馬克(SUNIST)是我國第一臺球形托卡馬克,由清華大學工程物理系和中國科學院物理研究所聯合發起,2002 年建成。2023 年初,公司和清華大學機械工程系正式簽訂協議,雙方就球形托卡馬克高溫超導磁體開發達成合作。2024 年,星
78、環聚能預計通過以雙環等離子體融合方式將等離子體加熱到 1700 萬攝氏度,達到公司第一階段里程碑,與世界同類裝置先進水平看齊。目前公司已開始進行下一代聚變裝置 CTRFR-1 的物理仿真、平衡計算、機械結構設計等工作。核心指標將接近聚變要求,驗證方案的工程可行性。之后便會啟動第三階段商業示范堆的設計和建造,公司將與業界合作解決第一壁、氚增殖等問題,穩步推進聚變能商業化。圖圖 27:星環聚能核聚變工程規劃圖:星環聚能核聚變工程規劃圖 數據來源:星環聚能微信公眾號,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 27/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 能量奇點能量奇點成
79、立于 2021 年,是國內首家聚變能源商業公司,致力于探索加速實現聚變能源商業化的科學技術。能量奇點聚焦于有商業發電潛力的高磁場、高參數、緊湊型高溫超導托卡馬克裝置及其運行控制軟件系統研發。洪荒洪荒 70 托卡馬克成功放電。托卡馬克成功放電。2024 年 6 月,由能量奇點研發建造的全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置洪荒 70 成功實現等離子體放電。洪荒 70 進行了基于局部螺旋磁通注入(電子槍)和離子回旋加熱(ICRF)兩種預電離方式的放電實驗,并成功獲得第一等離子體。洪荒 70 由能量奇點設計、研發和建造,具有自主知識產權,國產化率超過 96%。洪荒 70 的設計工作開始于 2022 年 3
80、月,自 2022 年 9 月起各部件、組件陸續進入加工階段,2023 年 8 月啟動總體安裝,2024 年 3 月建成。洪荒70 建成運行,在全球范圍內率先完成了高溫超導托卡馬克的工程可行性驗證,標志著我國在高溫超導磁約束聚變這一關鍵領域取得先發優勢。圖圖 28:洪荒:洪荒 70 實圖實圖 數據來源:能量奇點微信公眾號,東北證券 新奧科技發展有限公司新奧科技發展有限公司成立于 2006 年,隸屬新奧集團,專注于清潔能源技術創新。自 2017 年起,新奧開始從低碳能源向無碳能源的研發轉型,2018 年正式開始致力于聚變技術研發。經過對聚變領域各種路線和技術方案的前期探索研究,選擇了技術難度高但具
81、備商業化獨特優勢的球形環-氫硼聚變-結合人工智能的技術路線。EXL-50(ENN Xuanlong-50,玄龍-50)是基于聚變中心根據新奧科技(新奧能源研究院)的總體規劃,建設成功的緊湊型聚變研究裝置。該裝置是新奧自主設計建造的中型球形托卡馬克實驗裝置。2018 年 10 月開始啟動,通過系統組織、分工協作,用 10 個月左右的時間完成了裝置的設計、制造、安裝和調試工作。EXL-50 裝置的主機部分高 7.5 米,長寬 6.8 米,由真空室、環向場線圈、極向場線圈、支撐系統等四大部件組成。采用了非感應電流驅動的方式,因此,配備了高功率的電子回旋系統。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文
82、后的聲明及說明 28/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 29:玄龍:玄龍 50 實圖實圖 數據來源:新奧科技官網,東北證券 EFRC-0(ENN Field Reversed Configuration)是基于聚變中心根據新奧科技(新奧能源研究院)的總體規劃,建設成功的緊湊型聚變研究裝置。該裝置參照了國外最新軸對稱串列磁鏡(Axisymmetric Tandem Mirror)式設計,主要由超高真空腔體、三對磁鏡線圈和與其關聯的真空泵組、大功率電源、射頻波、脈沖加料、工程測量與物理診斷、控制與數據采集等系統構成。采用了工業標準 13.56 MHz 射頻源產生并維持高密度等離子體,
83、以液氮浸泡的高溫超導帶作為通量保持線圈。2.5.世界各國在可控核聚變研究上的最新探索 美國制定了核聚變核科學研究大綱(FNSP)并提出建造核聚變核科學研究設施(FNSF)的設想,由美國通用原子公司(GA)和橡樹嶺國家實驗室共同研發。美國商用核聚變設施的概念設計包括兩個主要的核聚變堆概念設計與新概念技術探索國家研究計劃:國家聚變電站研究計劃和先進功率密度提取研究計劃。先進功率密度提取研究計劃是 1990 年由美國能源部核聚變能辦公室資助,加州大學圣地亞哥分校牽頭多個機構參與的國家研究項目,主要任務是探索新穎、革新性的堆內部件技術概念。俄羅斯是從事核聚變研究較早的國家之一,T-3 裝置是世界上第一
84、個獲得高品質約束性能的托卡馬克;T-7 是世界上第一個超導托卡馬克;T-15 是世界上最大的超導托卡馬克。在核聚變工程技術方面,目前俄羅斯仍然保持著較領先的水平。作為 ITER之后到示范堆之間的過渡裝置,俄羅斯正在建造和研制 IGNITOR 和 KTM 托卡馬克。IGNITOR 是俄羅斯和意大利共同建造的強磁場反應堆,目標是實現“點火”;KTM 由俄羅斯與哈薩克斯坦聯合研制,目標是開發用于核聚變反應堆的材料、技術及開展建造原理研究和測試的原型裝置。根據歐盟核聚變研究規劃的發展戰略,歐洲聯合環(JET)之后要建造和運行下一代歐洲聯合環和一個示范動力堆(DEMO)。下一代歐洲聯合環的主要目標是達到
85、長脈沖運行下的熱核點火,為建造電功率接近將來商用電功率的示范堆提供基本數據。同時重點開展國際核聚變材料輻照設施 IFMIF 的研究,這是為了研究核聚變電站和示 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 29/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 范堆使用何種材料而開展的一項有意義的工作;在未來 30 年解決托卡馬克核聚變堆的穩態運行、燃燒等離子體物理和核聚變堆材料等關鍵問題。日本能源資源相對貧乏,對核聚變有緊迫需求。日本在參加 ITER 項目的同時,將現有 JT-60 裝置改造成為大型超導托卡馬克裝置 JT-60SA。Demo-CREST 是日本研發中的發電驗證示范堆,尚處
86、于概念研發階段,由日本電力中央研究所日本原子能研究開發機構負責研發。圖圖 30:JT-60SA 項目發展歷程項目發展歷程 數據來源:JT-60SA 官網,東北證券 圖圖 31:日本核聚變發展路線:日本核聚變發展路線 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 韓國的基本計劃是將目前正在運行的大型超導托卡馬克裝置 KSTAR 過渡到國際熱核聚變實驗堆(ITER),再過渡到示范堆(DEMO)(21 世紀 30 年代),在 21 世紀 40 年代建造核聚變電站。示范堆的設計從 2020 年開始。韓國示范聚變堆(K-DEMO)是韓國實現商用核聚變電站前的最后一步。韓國政府于 2012 年底啟動了本國核聚變堆示
87、范裝置的研發計劃項目,并與美國普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)達成協議。K-DEMO 項目分為兩個階段。第一個階段,稱為 K-DEMO-1,為部件開發研制階段,預計 2037 年前建成;第二個階段,稱為 K-DEMO-2,為部件利用階段,產生核聚變能并發電,預計在完成整個 K-DEMO 項目之后建造商業核聚變電站。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 30/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 32:韓國核聚變發展路線:韓國核聚變發展路線 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 印度的計劃是從目前的 SST-1 逐步過渡到未來 ITER,在國際熱核聚變實驗堆(I
88、TER)工程建造和實驗的同時建造 SST-2 并開展國內研究,在 2037 年建成 DEMO,在 2060年建造兩個 1 吉瓦的核聚變電站。圖圖 33:印度核聚變發展路線:印度核聚變發展路線 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 31/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 3.可控核聚變產業鏈可控核聚變產業鏈 上游:原料供應。上游:原料供應??煽睾司圩儺a業鏈上游主要集中在原料供應上,包括金屬鎢、銅等第一壁材料、各類有色金屬等高溫超導帶材原料和氘氚燃料。這些原材料是建造核聚變裝置的基礎,如鎢和銅是核聚變反應器第一壁的重要材料,各類金屬化
89、合物是制造高溫超導磁體的重要原材料,重水、Li6則是實現核聚變反應的必要原料。中游:技術研發與設備制造。中游:技術研發與設備制造。核聚變中游環節是整個產業鏈的核心,涉及核聚變技術的研發以及設備的生產制造。核心設備包括反應器內的第一壁、偏濾器、高溫超導磁體等關鍵組件。這些設備的設計與制造需要極高的精度與可靠性,以保證核聚變裝置能夠安全穩定運行。其中超導磁體占總投資成本 40-50%,是裝置運行的核心部件。下游:核電建設和運營。下游:核電建設和運營。核聚變產業鏈下游主要為應用環節。盡管目前核聚變技術尚未實現商業化發電,但這一環節是研究可控核聚變技術的最終目的。核聚變技術主要應用于發電、醫療、科研等
90、領域。圖圖 34:可控核聚變產業鏈:可控核聚變產業鏈 數據來源:東北證券 3.1.第一壁材料 第一壁和包層屏蔽塊同屬包層系統。第一壁和包層屏蔽塊同屬包層系統。包層承擔著屏蔽高熱負荷、磁體屏蔽、氚增殖等功能。ITER 包層第一壁直接面對燃燒的等離子體,要承受巨大的熱負荷。包層屏蔽塊主要起著實現能量運輸、輻射屏蔽、熱屏蔽等重要作用。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 32/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 8:包層系統介紹:包層系統介紹 材料材料 作用作用 關鍵技術關鍵技術 第一壁第一壁 ITER 第一壁由三種材料構成,分別為面對等離子體鈹瓦材料、中間熱沉 Cu
91、CrZr(鉻鋯銅)合金材料和支撐背 316L(N)不銹鋼材料,綜合考慮了第一壁材料與聚變等離子體的相容性、導熱性能和結構強度等。第一壁直接面向高溫等離子體,在起到限制聚變等離子體、屏蔽高熱負荷,從而保護外圍設備和部件免受熱輻射損傷的作用。為實現良好的熱傳導以消耗熱負荷,三種材料之間需冶金結合,連接技術也成為ITER 第一壁板制造的核心技術。包層屏蔽塊包層屏蔽塊 ITER 包層屏蔽塊主要由 316LN 不銹鋼材料經鍛造、焊接、鉆孔(直徑12-30mm)等工藝處理后成型所得。包層屏蔽塊主要起著實現能量輸運、輻射屏蔽、熱屏蔽等重要作用。關鍵技術是 316LN 不銹鋼材料及深加工工藝。氚增殖包層氚增殖
92、包層模塊模塊 一般選用含Li材料作為聚變堆有氚增殖劑。氚是人造核素,作為氚-氚核聚變反應堆所必需的燃料之一,通常采用中子與鋰的核反應獲得。在未來核聚變反應堆中,為補充氚的消耗,需要在核聚變堆的包層中進行氚的“在線增殖”以維持核聚變反應的持續運行。氚增殖劑正硅酸鋰小球的制備工藝主要包含氚增殖劑粉末的制備和陶瓷小球的制備。后者的制備工藝主要有熔融噴霧法、濕法工藝、石墨球床法、擠出滾圓法等。熔融噴霧法制備的氚增殖劑小球密度最高,高密度氚增殖劑有助于提高固態包層的產氚率。數據來源:國光電氣年報,東北證券 圖圖 35:包層系統示意圖:包層系統示意圖 數據來源:星環聚能官網,東北證券 中國中國 ITER
93、第一壁半原型件率先通過高熱負荷測試。第一壁半原型件率先通過高熱負荷測試。根據 ITER 的設計要求,第一壁熱負荷高達 4.7 兆瓦/米2。ITER 第一壁由中國、俄羅斯和歐盟三方共同承擔。經過多年技術攻關,中國率先實現成功研制“三明治”型的結構部件,底層是不銹鋼,中間層是銅合金,上層是特殊的高純度金屬鈹。2016 年 5 月,中國成功制作第一壁半原型件,在表面熱負荷為 4.7 兆瓦/米2(滿載)和 5.9 兆瓦/米2(過載)的高熱負荷疲勞試驗中,分別達到 7500 次和 1500 次熱循環。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 33/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度
94、 圖圖 36:ITER 增強熱負荷第一壁模塊增強熱負荷第一壁模塊 數據來源:托起明天的太陽,東北證券 3.2.高溫超導磁體 超導是超導是指指物質的電阻在某一低溫下變為零的現象,物質的電阻在某一低溫下變為零的現象,具備這一性質的材料被稱為超導具備這一性質的材料被稱為超導材料。材料。超導材料最早是在 1911 年被荷蘭科學家昂內斯發現:在低溫 4.2K 時,汞的電阻驟逝,此時電流流經導體時沒有電能損耗。由于低溫超導材料臨界溫度過低,低溫超導材料應用發展受到限制。直到 1986 年人們發現高溫超導材料,且隨著時代發展,超導材料臨界溫度呈現逐步上升的階段,人們可以使用液氮代替液氦作為超導材料應用的工作
95、環境(液氮的價格相當于液氦的1/100),冷卻系統成本大幅降低,超導材料得以迅速發展應用。圖圖 37:超導材料的發展歷程:超導材料的發展歷程 數據來源:超導材料的研究進展及應用,東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 34/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 9:超導材料性質:超導材料性質 性質名稱性質名稱 性質介紹性質介紹 零電阻零電阻 當溫度降至臨界溫度 Tc 以下時,其電阻變為零。超導材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體 完全抗磁性完全抗磁性 將超導體置于外磁場中時,超導體會表現出完全抗磁性,即把原來處于體內的磁場排擠出去,其內部的磁感應強度
96、為零,人們將此種現象稱為“邁斯納效應”。利用超導材料的完全抗磁性,可以制造超導磁懸浮列車 量子隧穿量子隧穿效應效應 在薄絕緣層隔開的兩種超導體之間有電流通過,即有“電子對”能“穿過”薄絕緣層(量子隧穿),而超導結上并不出現電壓,可用于弱電磁信號的檢測,超導量子干涉儀(SQUID)是目前人類所掌握的能測量弱磁場的手段中最靈敏的儀器,可以探測強度為地磁場十億分之一到百億分之一的磁信號 數據來源:西部超導,東北證券 超導具有 3 個臨界值,即臨界溫度 Tc、臨界電流 Ic 和臨界磁場 Hc。三個參數之間彼此關聯,相互制約并形成臨界值曲面,只有當溫度、電流和磁場在臨界值曲面內部時,物質才會由正常態進入
97、超導態。任一參數超過臨界值,物質就變回正常態。圖圖 38:超導材料的發展歷程:超導材料的發展歷程 數據來源:超導材料的研究進展及應用,東北證券 根據超導材料的臨界溫度,可將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料。根據超導材料的臨界溫度,可將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料。一般 認為,Tc25K 的超導材料稱為低溫超導材料,目前已實現商業化的包括 NbTi(Tc=9.5K)和 Nb3Sn(Tc=18k);Tc25K 的超導材料稱為高溫超導材料,有實用價值的主要有鉍系、釔系和 MgB2材料等。高溫超導材料的冷卻系統成本明顯低于低溫超導材料,且目前應用較廣的 YBCO 對臨界電流密度、臨界磁
98、場強度的要求比主流低溫超導材料更低,因此高溫超導材料應用場景更為廣泛。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 35/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 10:高溫超導與低溫超導比較:高溫超導與低溫超導比較 臨界溫度臨界溫度 主要材料主要材料 制冷系統制冷系統 下游應用下游應用 低溫超導低溫超導 25K NbTi、Nb3Sn、Nb3Al 液氦 加速器磁體、核聚變工程用超導磁體、核磁共振(MRI 和 NMR)磁體、通用超導磁體 高溫超導高溫超導 90K-110K 鉍系(BSCCO,第一代高溫超導材料)液氮 電力電纜、磁懸浮、超導變壓器、直流感應加熱、大型加速器、可控核
99、聚變用超導磁體 有望用于超導儲能系統、核磁共振譜儀、下一代高能物理加速器 90K 釔系(YBCO,第二代高溫超導材料)55K 鐵基超導體 數據來源:超導材料及其應用現狀與發展前景,東北證券 超導磁體在核聚變裝置中發揮重要作用。超導磁體在核聚變裝置中發揮重要作用。1)提高效率。超導磁體相比傳統磁體具有更高的能量密度和更低的能量損耗,這可以縮小超導磁體構建的磁約束裝置體積。2)維持磁約束系統的穩定性。超導磁體在工作時沒有能量損耗,可以長時間保持高性能運行,這對于需要長期運行和穩定性能的核聚變裝置以及未來的商業核聚變電站尤為重要。超導產業鏈上游為礦資源,主要是鉍、鍶、釔、鋇等金屬材料;中游是超導材料
100、,超導線材帶和超導磁體,包括 BSCCO 超導材料、YBCO 超導材料、鐵劑超導材料等;下游是超導應用產品,包括核聚變裝置、超導電纜、超導發動機、磁懸浮列車等。圖圖 39:高溫高溫超導產業鏈超導產業鏈 數據來源:超導材料的研究進展及應用,東北證券 3.3.偏濾器 偏濾器是現代先進磁約束核聚變裝置中的一個重要部件。偏濾器是現代先進磁約束核聚變裝置中的一個重要部件?,F代先進托卡馬克通常采用極向偏濾器結構,其位于真空室的上下方。偏濾器的作用是:1)排出來自聚變等離子體的能流和粒子流;2)有效地屏蔽來自器壁的雜質,減少對芯部等離子體的污染;3)排出核聚變反應過程中所產生的氦灰等產物,并提取有用的熱量用
101、于發電。其中,等離子體損耗功率熱量的迅速排出是聚變反應堆成功運行的關鍵,而面向等離子體部件(plasmafacing components,PFCs)是偏濾器區域中直接與等離子體相互作用的部件,承受來自等離子體的強粒子流和高熱流的沖擊,服役環境十分苛刻。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 36/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 11:偏濾器主要作用:偏濾器主要作用 偏濾器主要作用偏濾器主要作用 1 排出來自聚變等離子體的能流和粒子流 2 有效地屏蔽來自器壁的雜質,減少對芯部等離子體的污染 3 排出核聚變反應過程中所產生的氦灰等產物,并提取有用的熱量用于發電
102、數據來源:核聚變堆偏濾器熱沉材料研究現狀及展望,東北證券 鎢和銅是可控核聚變裝置中常見的偏濾器材料。鎢和銅是可控核聚變裝置中常見的偏濾器材料。鎢具有非常高的熔點(3422C),能夠在極高溫度下保持結構穩定性。同時由于其高密度和電子結構特性,鎢在偏濾器中能夠有效地控制和調節等離子體的電場分布。國際熱核聚變實驗堆(ITER)已經確定使用鎢作為偏濾器靶板材料。銅具有良好的導電性和熱導性,這使得它在偏濾器中能夠有效地傳輸電荷和散熱。盡管銅的熔點較低(約 1085C),但在低溫部分或通過冷卻系統的輔助下,可以有效地應對高能量的聚變反應環境。圖圖 40:國際上采用鎢作為偏濾器靶板材料的主要裝置圖:國際上采
103、用鎢作為偏濾器靶板材料的主要裝置圖 數據來源:托卡馬克鎢偏濾器基本物理問題,東北證券 3.4.可控核聚變發電站投資成本 歐盟目前正在研究兩種不同的核聚變示范堆,分別為保守路線的 DEMO1 和樂觀路線的 DEMO2。DEMO2 模型代表了未來核聚變發電廠最相關的原型。根據該模型,凈發電量為1GW的DEMO2型核聚變發電廠每年應向電網提供約6.3TWh的電力。從成本端來看,以 2015 年價格為基礎,DEMO2 模型建設的直接投資成本將達到60.43 億美元,總投資成本在 85.25 億美元。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 37/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度
104、 表表 12:DEMO2 參考模型的投資成本參考模型的投資成本(2015 年價格)年價格)分系統分系統 投資成本(億美元)投資成本(億美元)占總投資比重占總投資比重 反應堆系統 862 10.11%磁體 2216 25.99%真空系統 39 0.46%低溫系統 99 1.16%燃料處理系統 298 3.50%加熱和電流驅動系統 439 5.15%冷卻系統 221 2.59%控制和診斷 150 1.76%維修設備 300 3.52%發電設備 321 3.77%建筑工程 1027 12.05%直接成本 6043 70.89%間接成本 1473 17.28%應急儲備 1009 11.84%資本投資共
105、計 8525 100%數據來源:Approximation of the economy of fusion energy(Slavomir Entler,2018),東北證券 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 38/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 4.中國可控核聚變主要參與的企業中國可控核聚變主要參與的企業 4.1.聯創光電:國內光電器件領軍企業,高溫超導技術領先 深耕光電領域二十余年,積極拓展“超導深耕光電領域二十余年,積極拓展“超導+激光”領域。激光”領域。聯創光電于 1999 年成立,2001 年 3 月在上交所上市。公司深耕光電領域二十余年,近年來公
106、司圍繞“進而有為,退而有序”的經營方針,積極拓展超導和激光兩個高科技新興產業。1)光電領域,公司已發展成為我國光電骨干企業,公司是“國家火炬計劃重點高新技術企業”、“國家技術創新示范企業”、“國家 863 計劃成果產業化基地”,產品廣泛應用于背光源顯示、家電控制、新能源汽車電子等領域。2)激光領域,公司 2019 年 11 月設立江西中久激光技術有限公司。3)超導領域,聯創超導 2019 年成功研制世界首臺兆瓦級高溫超導感應加熱裝置,2023 年首臺高高溫感應加熱設備正式運投。圖圖 41:聯創光電發展歷程:聯創光電發展歷程 數據來源:公司公告,東北證券 圖圖 42:聯創光電產品矩陣:聯創光電產
107、品矩陣 數據來源:公司官網,東北證券 https:/ 公司高溫超導技術領先。公司高溫超導技術領先。公司 2013 年 1 月正式啟動 MW 級高溫超導感應加熱設備研發項目,于 2018 年 12 月調試成功。公司持續推動兆瓦級高溫超導感應加熱設備的落地應用,2021 年 1 月交付工程化樣機,2022 年 3 月交付商業化樣機,2023 年4 月世界首臺 MW 級高溫超導感應加熱設備在哈爾濱正式商業化投產使用。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 39/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 43:聯創光電超導業務發展歷程:聯創光電超導業務發展歷程 數據來源:聯創超
108、導公司官網,東北證券 http:/ 公司超導業務未來增長可期。公司超導業務未來增長可期。2023 年 11 月 12 日,江西省人民政府與中核集團簽訂全面戰略合作框架協議。在此框架下,江西聯創光電超導應用有限公司和中核聚變(成都)設計研究院有限公司簽訂了協議,雙方計劃聯合建設聚變-裂變混合實驗堆項目。該項目采用全新技術路線,技術目標 Q 值大于 30,實現連續發電功率 100 MW。該項目擬落戶江西省,工程總投資預計超過 200 億元。隨著可控核聚變行業的發展和越來越多項目的發展推動,公司超導業務未來增長可期。https:/ 圖圖 44:聯創光電超導業務情況:聯創光電超導業務情況 數據來源:聯
109、創超導公司官網,東北證券 公司營收略有下滑,公司營收略有下滑,歸母凈利潤穩健增長歸母凈利潤穩健增長。公司近年來積極布局新產業,持續推動產業結構升級,業務結構有所變化,總體收入略有下滑,但盈利能力實現穩步增長。公司 2023 年實現營收 32.40 億元,同比下降 2.24%;2024Q1 實現營收 7.18 億元,同比下降 9.02%。公司 2023 年實現歸母凈利潤 3.39 億元,同比增長 26.85%;2024Q1實現歸母凈利潤 1.05 億元,同比增長 11.25%。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 40/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 45:聯
110、創光電:聯創光電 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 46:聯創光電:聯創光電 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 智能控制營收穩健,背光源及應用產品營收占比持續下滑。智能控制營收穩健,背光源及應用產品營收占比持續下滑。2023 年公司智能控制/背光源及應用/激光器/光通信與電纜/其他業務營收分別為 19.79/8.73/1.79/1.57/0.52億元,占比分別為 61.1%/26.9%/5.5%/4.9%/1.6%。智能控制業務為公司主要營收來源,近年來營收規模保持穩定,背光源及應用產品近
111、年來營收體量逐漸下滑,激光產品營收穩步提升,公司推進產業結構轉型升級效果顯著。圖圖 47:聯創光電分產品營收(億元):聯創光電分產品營收(億元)圖圖 48:聯創光電分產品營收占比情況:聯創光電分產品營收占比情況 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 毛利率、凈利率穩步增長,期間費用率保持穩定。毛利率、凈利率穩步增長,期間費用率保持穩定。公司持續推進產業結構升級,毛利率、凈利率穩步提升,公司盈利能力明顯增強。2023 年公司毛利率為 18.15%,同比+3.43pct;歸母凈利率為 10.47%,同比+2.40pct。從費用端來看,2023 年公司銷售/管理/研發/財務
112、費用率為 2.26%/6.80%/4.96%/1.69%,同比變化-0.12/-0.94/-0.06/+1.06pct,期間費用率合計 15.71%,同比-0.05pct,期間費用率保持穩定。-14%-12%-10%-8%-6%-4%-2%0%050000100000150000200000250000300000350000400000450000500000營收(萬元)營收同比-20%-10%0%10%20%30%40%50%0500010000150002000025000300003500040000歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤同比051015202530354045202020212
113、0222023智能控制背光源及應用激光器光通信與電纜其他0%20%40%60%80%100%2020202120222023智能控制背光源及應用激光器光通信與電纜其他 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 41/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 49:聯創光電毛利率和歸母凈利率:聯創光電毛利率和歸母凈利率 圖圖 50:聯創光電期間費用率:聯創光電期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.2.西部超導:低溫超導線材領先企業 西部超導深耕軍工材料二十余年,產品填補國內空白。西部超導深耕軍工材料二十余年,產品填補國內空白。西部超
114、導成立于 2003 年,2019 年在上交所科創板上市。公司大力發展三大業務并取得一系列突破:1)超導)超導產品:產品:建成全球唯一鈮鈦(NbTi)棒、超導線材、超導磁體的全流程生產企業,實現了我國超導線材及應用產業化“零的突破”;2)高端鈦合金產品:)高端鈦合金產品:自主研發生產出三種損傷容限型鈦合金棒絲材,填補國內空白,應用于新一代戰機、大運飛機、國產大飛機、新型發動機、艦船潛艇、兵器等領域;3)高溫合金材料:)高溫合金材料:突破高性能高溫合金工程化多項關鍵技術,產品性能達國內先進水平,補齊我國先進航空發動機、燃氣輪機用高性能高溫合金“短板”,解決長期依賴進口的被動局面,實現產品進口替代。
115、圖圖 51:西部超導歷史沿革:西部超導歷史沿革 數據來源:公司官網,東北證券 公司是我國重要的實用化超導材料與磁體技術研發與產業化基地,是目前國內唯一公司是我國重要的實用化超導材料與磁體技術研發與產業化基地,是目前國內唯一低溫超導線材商業化生產企業,也是目前全球唯一的鈮鈦錠棒、超導線材、超導磁低溫超導線材商業化生產企業,也是目前全球唯一的鈮鈦錠棒、超導線材、超導磁體的全流程生產企業。體的全流程生產企業。公司已相繼突破了全套的大型超導磁體繞制、固化及低溫杜瓦設計和制造技術,在超導磁體的研發、生產及制造等方面已得到國內外客戶認可,產品廣泛應用于半導體、軌道交通、國家大型科學項目及新材料研發生產等領
116、域。低溫超導線材是多芯復合線材,通常芯絲直徑在微米和納米量級,制備過程涉及導體設計、高均勻合金熔煉、大變形塑性加工、磁通釘扎調控、熱處理等關鍵技術且制備周期長,工序和質控點多,全套技術形成周期長。目前除公司外,國內其他企0%5%10%15%20%25%毛利率歸母凈利率0%5%10%15%20%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 42/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 業幾乎無技術積累,且低溫超導材料及其制備技術屬敏感技術,無法從國外獲得。在高溫超導材料方面,公司側重 MgB2和 Bi-2223 的研發和產業化,目
117、前已掌握上述材料核心制備技術,未來將突破并引領上述材料在智能電網中輸電電纜、無液氦磁體裝備等領域的運用。為我國研發的世界首臺 10MJ/5MW 高溫超導儲能裝置提供 MgB2線材。表表 13:西部超導的超導產品:西部超導的超導產品 類別類別 產品圖片產品圖片 主要用途主要用途 NbTi 超導線超導線 磁共振成像儀、核磁共振譜儀、磁控直拉單晶硅、加速器、磁懸浮、核聚變、國防軍工 Nb3Sn 超導線超導線 核磁共振譜儀、磁懸浮、核聚變、國防軍工 超導磁體超導磁體 磁控直拉單晶硅、加速器、磁懸浮、國防軍工 數據來源:公司公告,東北證券 表表 14:西部超導產品主要應用領域:西部超導產品主要應用領域
118、應用領域應用領域 應用原理應用原理 MRI 用超導用超導磁體磁體 與永磁型 MRI 相比,超導 MRI 成像區磁場高,所以可獲得更高的分辨率,通過閉環運行方式實現磁場空間和時間穩定性更高,一般可達 10 年以上不變化 MCZ 用超導用超導磁體磁體 超導材料零電阻的特性,和常導磁體相比,其體積和運行成本大幅度減小,能夠降低 300mm 單晶硅制造能耗 20%、提高成品率 30%NMR 用超導用超導磁體磁體 NMR 是利用不同元素原子核核磁共振效應的差異分析物質的磁學式分析儀器,廣泛用于化合物的結構測定、定量分析和生物學研究等方面。核磁共振波譜儀所使用磁體強度與其分辨精度成正比,需采用高場超導磁體
119、制造 ITER 用超導用超導磁體磁體 ITER 要把由氘、氚組成的上億度高溫等離子體約束在一個有限的空間里,產生 50 萬千瓦的聚變功率,持續時間達 500 秒,如此高的溫度需要采用超導材料產生的強磁場對高溫等離子體進行約束以使其避免與容器壁接觸,從而實現聚變反應 加速器用超加速器用超導磁體導磁體 高能質子加速器包括超導直線加速器、超導回旋加速器、超導同步加速器等,利用超導磁體可以在很小的激磁功率下產生強大的約束磁場,可大大縮減加速器的尺寸,降低加速器的功率消耗 數據來源:公司公告,東北證券 2018-2022 年公司收入利潤穩定增長,年公司收入利潤穩定增長,2023 年業績有所下降年業績有所
120、下降。收入端,2018-2022 年公司營收規模穩步增長,營業收入由 10.88 億元增長至 42.27 億元,年均復合增速為 40.39%;主要受益于鈦材在軍用領域需求持續放量以及高溫合金、超導線材業務持續擴張。利潤端,2018-2022 年公司歸母凈利潤由 1.35 億元增長至 10.8 億元,年均復合增速高達 68.18%。受 2023 年軍工行業人事調整、訂單節奏調整等影響,公司 2023 年業績出現下滑,2023 年公司實現營業收入 41.59 億元,同比下降 1.62%;實現歸母凈利潤 7.52 億元,同比下降 30.33%。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明
121、 43/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 52:西部超導:西部超導 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 53:西部超導:西部超導 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 公司鈦合金產品為第一大收入來源,超導線材和高溫合金產品收入快速增長。公司鈦合金產品為第一大收入來源,超導線材和高溫合金產品收入快速增長。近幾年公司鈦合金產品收入占比最高但持續下降,同時超導線材和高溫合金產品收入快速增長,收入占比持續升高。2023 年公司鈦合金、超導線材及高溫合金產品收入占比分別為 63.19%/24
122、.85%/11.96%。圖圖 54:西部超導分產品營收(億元):西部超導分產品營收(億元)圖圖 55:西部超導分產品營收占比情況:西部超導分產品營收占比情況 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 23 年毛利率、凈利率下滑明顯。年毛利率、凈利率下滑明顯。2019-2022 年公司毛利率較高,基本維持在 30%-40%之間,凈利率整體呈上升趨勢,2019-2022 年由 10.61%提升至 25.91%。2023 年公司毛利率下降至 31.87%,凈利率下降至 18.38%,主要系訂單節奏放緩導致的盈利能力下滑。2023 年公司銷售/管理/研發/財務費用率分別為 0.7
123、3%/4.68%/7.92%/1.12%,同比變化-0.30/+0.77/+1.91/+0.37pct,期間費用率合計 14.45%,同比+2.75pct。-20%-10%0%10%20%30%40%50%050000100000150000200000250000300000350000400000450000營收(萬元)營收同比-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%160%020000400006000080000100000120000歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤同比05101520253035404520192020202120222023鈦合金超
124、導線材高溫合金其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20192020202120222023鈦合金超導線材高溫合金其他 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 44/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 56:西部超導毛利率和歸母凈利率:西部超導毛利率和歸母凈利率 圖圖 57:西部超導期間費用率:西部超導期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.3.永鼎股份:深耕光電領域數十年,高溫超導帶材核心供應商 公司深耕光電領域數十年,目前形成“光電交融,協同發展”的戰略布局。公司深耕光電領域數十年,目前形
125、成“光電交融,協同發展”的戰略布局。1)光通)光通信產業,信產業,公司立足“光棒、光纖、光纜”等網絡基礎通信產品,延伸光芯片、光器件、光模塊等產品及大數據采集分析應用與信息服務,以細分行業的全產業鏈布局為核心競爭力,實現了從基礎材料到高端產品,再到數據采集與應用的全面覆蓋。2)電力傳輸領域,)電力傳輸領域,經過多年統籌布局,公司形成了“海外電力工程汽車線束超導-電線電纜”協同發展的產業格局,并不斷推動新能源、新材料的創新發展及轉型升級。高溫超導帶材核心供應商高溫超導帶材核心供應商。公司以業內獨有的磁通釘扎技術,自主研制應用于低溫高強磁場環境下的高載流超導帶材,穩步推進高溫超導帶材在磁約束可控核
126、聚變、超導感應加熱以及磁拉單晶、超導電纜等領域的應用,并已批量供貨。公司全力整合高溫超導帶材上下游產業,跨區域、跨學科組建創新聯合體,發揮江蘇省超導龍頭企業集成牽引優勢,大力推進戰略引領型創新聯合體建設。公司將不斷提升高溫超導帶材性能,保持產品的競爭力。公司超導業務主要產品是第二代高溫超導帶材及其應用設備產品。公司超導業務主要產品是第二代高溫超導帶材及其應用設備產品。在第二代高溫超導帶材研制及產業化方面,公司深度探索新型釘扎中心在超導薄膜中的應用,合成了多種元素的有機化學源,并延續 IBAD+MOCVD 技術路線在磁通釘扎方面的優勢,挖掘新型釘扎中心形成機理,探究其成膜工藝,在微觀層面上對釘扎
127、中心的類型進行調控,使超導帶材可以滿足不同溫區、不同外加磁場下的載流性能要求,并通過選擇釘扎中心的類型、關鍵設備的技改等多維度方式提高帶材的生產效率。在可控在可控核聚變應用方面,核聚變應用方面,公司與國內可控核聚變客戶簽訂了超導帶材合同,并按時完成了交貨任務。隨著國內商業化可控核聚變廠家對帶材技術需求的明確,公司加速了產品在低溫高磁場下性能的提升工作。為后續更高性能的第二代(YBCO)高溫超導帶材在可控核聚變方面做好了充分準備。公司于 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
128、材工程化制備技術”的研發任務,作為合作單位主要承擔千米級REBCO長帶的批量化制備。0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%毛利率歸母凈利率0%5%10%15%20%25%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 45/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 58:二代高溫超導帶材:二代高溫超導帶材 數據來源:永鼎股份年報,東北證券 營收保持穩健增長,利潤端有所承壓。營收保持穩健增長,利潤端有所承壓。2023年公司營收43.45億元,同比增長2.78%;歸母凈利潤 0.43 億元,同比下滑 79.82%
129、。利潤下滑主要系,1)由于運營商訂單實際落地比預期推遲,導致光通信板塊收入及利潤不及預期;2)對聯營企業武漢永鼎光通科技有限公司其他應收款計提信用減值,減少利潤約 4000 萬元;3)聯營企業上海東昌投資發展有限公司受行業影響利潤減少,導致歸屬于本公司的投資收益減少約 4000 萬元。圖圖 59:永鼎股份:永鼎股份 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 60:永鼎股份:永鼎股份 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 2023 年公司超導板塊營收年公司超導板塊營收 2525 萬元。萬元。從營收結構來
130、看,公司 2023 年海外工程承攬/汽車線束/光通信/超導及銅導體營收分別為 14.87/13.97/8.23/4.39 億元,其中超導板塊營收為 2525 億元,占總營收比重為 0.58%。-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%050000100000150000200000250000300000350000400000450000500000營收(萬元)營收同比-3000%-2500%-2000%-1500%-1000%-500%0%500%-60000-50000-40000-30000-20000-100000100002000030000歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤
131、同比 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 46/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 61:永鼎股份分產品營收結構:永鼎股份分產品營收結構 數據來源:東北證券 毛利率穩步提升,利潤率明顯承壓毛利率穩步提升,利潤率明顯承壓。23 年公司毛利率為 17.32%,同比+3.95pct;歸母凈利率為 1.00%,同比-4.07pct。從費用端來看,23 年公司銷售/管理/研發/財務費用率分別為 1.61%/5.21%/5.57%/2.44%,同比變化+0.08/-0.44/+1.20/+0.98pct,期間費用率合計 14.83%,同比+1.82pct。圖圖 62:永鼎
132、股份毛利率和歸母凈利率:永鼎股份毛利率和歸母凈利率 圖圖 63:永鼎股份期間費用率:永鼎股份期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.4.國光電氣:微波器件穩健發展,核工業設備及部件業績高增長 公司目前形成了三大應用產品體系。公司目前形成了三大應用產品體系。公司是我國微波電子器件主要科研生產基地之一,產品主要以軍品為主,經過多年的積累和開拓,逐漸研制推出 ITER 配套產品和壓力容器真空測控組件等民品,目前形成了微波器件、核工業設備及部件和其他民用產品三大應用產品體系,產品廣泛應用于航天、機載、彈載、艦載、地面裝備等雷達、通信、電子對抗等領域。此外,公司主
133、要客戶為我國各大軍工集團下屬的科研院所和企業,也是微波電真空器件“兩廠兩所”中唯一的民營企業。34.2%32.2%18.9%10.1%4.6%海外工程承攬汽車線束光通信超導及銅導體其他-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%毛利率歸母凈利率0%5%10%15%20%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 47/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 表表 15:國光電氣產品矩陣:國光電氣產品矩陣 類別類別 產品情況 應用領域 微波器件微波器件 微波電真空器件主要包括行波管、磁控管和充氣微波開關管等產品 航天
134、、機載、彈載、艦載、地面裝備等雷達、通信、電子對抗等 微波固態類產品主要包括開關矩陣、變頻組件、射頻模塊等微波器件/組件和微波分機類產品 微波通信、雷達、電子對抗等 核工業設備及部件核工業設備及部件 主要包括 ITER 配套設備、核工業領域專用泵以及閥門等 核工業、軍工及能源等涉輻照領域 其他民用產品其他民用產品 核心產品是用于壓力容器行業的真空測控組件,此外還包括真空開關及滅弧室、民航餐車以及真空存儲柜、真空工業爐等真空設備 ?;穬\、航空、工業等 數據來源:公司公告,東北證券 公司具備核工業領域專用泵與閥門的生產能力。公司具備核工業領域專用泵與閥門的生產能力。專用泵主要實現氣體的循環轉移
135、、增壓及抽空處理,其耐輻照能力、高壓縮比和超低的漏率一直是市面其他產品無法替代的。在輻照材料的研究制備、核安全等領域,“輻照氣體的循環和高效轉移”就是其心臟,輻照材料的各種工藝路線都是基于氣體循環轉移泵來設計開展的。因此,此類泵在核工業輻照材料領域的重要性是不言而喻的。閥門方面,公司生產的核工業領域專用閥門是金屬耐輻照閥門,可通過頂部傳感器接口以及氣源快插接口配合使用來控制閥門的通斷,從而控制系統管路中氣流的通斷,達到工藝系統的使用需求,同時保證管路系統的整體漏率優于系統漏率要求。公司參與公司參與 ITER 項目偏濾器、包層系統等關鍵部件項目偏濾器、包層系統等關鍵部件的研制生產的研制生產。偏濾
136、器是托卡馬克裝置的關鍵組成部分,它是構成高溫等離子體與材料直接接觸的過渡區域:一面是溫度高達幾億度的等離子體,另一面是通常的固體材料。ITER 包層系統的主要功能是吸收來自等離子體和中性束注入的輻射和粒子熱通量、為真空室和外部容器組件提供熱屏蔽等。包層系統由覆蓋約 600 平方米的 440 塊包層模塊(BM)組成。一塊BM主要分為兩部分:一塊面向等離子體的第一壁(FW)面板和一塊屏蔽模塊(SB)。表表 16:公司參與公司參與 ITER 項目偏濾器、包層系統等關鍵部件的研制生產項目偏濾器、包層系統等關鍵部件的研制生產 名稱名稱 功能功能 公司先進性公司先進性 示意圖示意圖 偏濾器偏濾器 偏濾器是
137、等離子體與器壁相互作用的主要區域,用來把放電的外殼層內的帶電粒子偏濾到一個單獨的室內,從而避免外殼層內的高能粒子轟擊主放電室壁 公司承制的 HL-2M 先進偏濾器模塊技術難度大,國際上無可借鑒先列,須做大量的試驗驗證進而確定可實現的工藝路線 ITER 屏蔽模屏蔽模塊熱氦檢漏塊熱氦檢漏設備設備 模擬國際熱核聚變試驗堆運行狀態下的密封性檢測,主要的功能是對包層屏蔽模塊氦氣循環的檢測 公司完成制造調試的真空高溫氦檢漏設備是全球首臺滿足 ITER要求的包層部件的大型真空高溫氦檢漏設備 ITER 包層第包層第一壁板(一壁板(FW)第一壁板(FW)在 ITER 中起到限制聚變等離子體、屏蔽高熱負荷,從而保
138、護外圍設備和部件免受熱輻射損傷的作用 公司參與研制的 FW 已經完成樣件制造,進入工藝的驗證階段 ITER 工藝工藝 設備設備 ITER 相關的試驗、測量及生產工藝 公司研制出了各種制造及驗證裝置,包括球床材料測量系統、帶高溫環境箱的電子萬能試驗機、多功能快速釬焊爐等/數據來源:公司公告,東北證券 2019-2022 年公司業績穩健增長,年公司業績穩健增長,23 年業績略有下滑年業績略有下滑。2023 年公司營收 7.45 億元,同比下滑 18.21%;歸母凈利潤 0.90 億元,同比下滑 45.59%。公司 23 年業績下滑,請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 48/5
139、7 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 主要受行業用戶需求影響部分產品訂貨延遲和交付,導致微波器件收入下降,同時微波器件受階梯性降價及軍品稅制改革影響,導致利潤下降。圖圖 64:國光電氣:國光電氣 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 65:國光電氣:國光電氣 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 23 年核工業設備及部件成為公司第一大營收來源年核工業設備及部件成為公司第一大營收來源。2023 年公司核工業設備及部件/微波器件/其他民用產品營收為3.73/2.93/0.69億元,營收占比為50.0
140、%/39.3%/9.2%。23 年公司核工業設備及部件營收首次超過微波器件,成為公司第一大營收來源。圖圖 66:國光電氣分產品營收(億元):國光電氣分產品營收(億元)圖圖 67:國光電氣分產品營收占比情況:國光電氣分產品營收占比情況 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 23 年毛利率、凈利率下滑明顯。年毛利率、凈利率下滑明顯。23 年公司毛利率為 30.01%,同比下滑 5.02pct;歸母凈利率為 12.12%,同比下滑 6.10pct,公司毛利率、凈利率下滑主要系公司微波器件產品受階梯性降價及軍品稅制改革影響。從費用端來看,23 年公司銷售/管理/研發/財務費用
141、率為 2.32%/8.09%/5.24%/-2.30%,同比變化+0.89/+1.48/+0.34/-0.38pct,期間費用率合計 13.35%,同比+2.34pct。-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%0100002000030000400005000060000700008000090000100000營收(萬元)營收同比-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%020004000600080001000012000140001600018000歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤同比0123456789102019202020212
142、0222023核工業設備及部件微波器件其他民用產品其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20192020202120222023核工業設備及部件微波器件其他民用產品其他 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 49/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 68:國光電氣毛利率和歸母凈利率:國光電氣毛利率和歸母凈利率 圖圖 69:國光電氣期間費用率:國光電氣期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.5.安泰科技:國內領先難熔金屬材料供應商 公司是國內領先、國際一流的難熔金屬材料供應商公司是國內領先、國
143、際一流的難熔金屬材料供應商,專注于鎢、鉬、鉭、鈮、錸等極端高溫材料的研發及應用。自主研發的鎢合金多葉光柵占據全球放療設備 70%的市場份額,榮獲國家級單項冠軍產品;是藍寶石長晶爐、MOCVD、離子注入機等半導體關鍵裝備用鎢鉬材料及器件生產的龍頭企業;是全球第三代核電主泵推力盤、核聚變鎢銅復合偏濾器部件的核心供應商,助力我國人造太陽創億度百秒世界紀錄;建有核能材料、醫療器械材料兩個國家級新材料生產應用示范平臺。公司在核電領域擁有領先的技術優勢公司在核電領域擁有領先的技術優勢,開發的難熔鎢鉬、鎳基高溫合金帶材、金屬精密過濾裝置等產品為“華龍一號”、AP1000、CAP1400 等多項核電技術提供配
144、套產品;為核聚變裝置提供包括鎢銅偏濾器、包層第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等涉鎢全系列專用鎢銅部件。公司營收、歸母凈利潤均穩健增長。公司營收、歸母凈利潤均穩健增長。公司營收從 2019 年的 47.80 億元增長至 2023年的 81.87 億元,CAGR 達到 14.40%。公司歸母凈利潤從 2019 年的 1.65 億元增長至 2023 年的 2.49 億元,CAGR 達到 10.93%。圖圖 70:安泰科技:安泰科技 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 71:安泰科技:安泰科技 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:
145、ifind,東北證券 四大板塊業務穩健增長四大板塊業務穩健增長。2023 年公司先進功能材料及器件、特種粉末冶金材料及制品、高品質特鋼及焊接材料、環保與高端科技服務業營收分別為 31.10、28.49、15.75、6.54 億元,對應營收占比為 38.0%/34.8%/19.2%/8.0%。0%10%20%30%40%50%60%毛利率歸母凈利率-5%0%5%10%15%20%25%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%0100000200000300000400000500000600000700000800000900
146、000營收(萬元)營收同比-60%-40%-20%0%20%40%60%80%050001000015000200002500030000歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤同比 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 50/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 72:安泰科技分產品營收(億元):安泰科技分產品營收(億元)圖圖 73:安泰科技分產品營收占比情況:安泰科技分產品營收占比情況 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 毛利率、歸母凈利率保持平穩毛利率、歸母凈利率保持平穩。23 年公司毛利率為 17.56%,同比+1.21pct;歸母凈利率為
147、 3.05%,同比+0.20pct。從費用端來看,23 年公司銷售/管理/研發/財務費用率為 1.60%/5.18%/6.30%/-0.30%,同比變化-0.04/-0.11/+0.94/-0.06pct,期間費用率合計12.77%,同比+0.73pct。圖圖 74:安泰科技毛利率和歸母凈利率:安泰科技毛利率和歸母凈利率 圖圖 75:安泰科技期間費用率:安泰科技期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.6.海陸重工:核電業務起步早,核安全設備生產交付經驗豐富 核電業務起步早,營收核電業務起步早,營收 21 年起呈加速年起呈加速上升態勢。上升態勢。公司 19
148、98 年制造清華大學 10MW高溫氣冷堆堆芯筒體,涉足核電制造行業,而后取得民用核承壓設備制造資格許可證。公司核安全設備包括:安注箱、堆內構件吊籃筒體、堆內構件吊具、乏燃料冷卻器、硼酸冷卻器、冷凝液冷卻器、再生式熱交換器、非能動余熱排出系統、穩壓器卸壓箱、硼酸貯存箱、容積控制箱、應急補水箱、柴油機主貯油罐、安全殼內換料水箱返回槽等。公司核電業務起步較早,但由于國內擔憂核電安全性問題,2020年前后公司核電業務明顯走低。2021 年后公司核電業務有所回升,2023 年公司核電營收 0.80 億元,占總營收 2.86%。010203040506070809020192020202120222023
149、先進功能材料及器件特種粉末冶金材料及制品高品質特鋼及焊接材料環保與高端科技服務業0%20%40%60%80%100%20192020202120222023先進功能材料及器件特種粉末冶金材料及制品高品質特鋼及焊接材料環保與高端科技服務業0%10%20%30%40%50%60%毛利率歸母凈利率-5%0%5%10%15%20%25%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 51/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 圖圖 76:海陸重工核電營收從:海陸重工核電營收從 2021 年起年起呈加速上升態勢呈加速上升態勢 數據來源:i
150、find,東北證券 公司民用核設備制造水平領先。公司民用核設備制造水平領先。多年來,公司在民用核能領域累積了豐富的制造和管理經驗,并完成多個項目的國際、國內首件(臺)制造任務。服務堆型包括但不限于二代+堆型、三代堆型(華龍一號、國和一號、AP1000、VVER、EPR)、四代堆型(高溫氣冷堆、鈉冷快堆、釷基熔鹽堆)以及熱核聚變堆(ITER)等,涵蓋了國內外的各核電機組。圖圖 77:海陸重工參與核電設備制造項目實景:海陸重工參與核電設備制造項目實景 數據來源:公司官網,東北證券 0.0%0.5%1.0%1.5%2.0%2.5%3.0%3.5%00.10.20.30.40.50.60.70.80.
151、920192020202120222023核電業務營收(億元)營收占比 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 52/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 https:/www.hailu- 技改項目擴產支撐核電業務發展。技改項目擴產支撐核電業務發展。目前核電產品訂單充足,投資新建的公司第四代核級容器技改擴建項目,能有效彌補核電制造產能需求,該項目總投資 1.2 億元,可形成年產高溫氣冷堆金屬堆芯支承 12 套、鈉冷快堆堆芯支承 5 套、堆內構件吊籃筒體 10 套、安全注入箱 20 套、堆內構件吊具 4 套、一體化堆頂存放架 8 套、自動泄壓系統鼓泡器 20 套、其他核級
152、容器 100 套。公司營收及利潤穩定增長。公司營收及利潤穩定增長。2023年公司實現營業收入27.95億元,同比增長18.20%,實現歸母凈利潤 3.40 億元,同比增長 1.08%。2024Q1 公司實現營業收入 4.65 億元,同比增長 5.67%,實現歸母凈利潤 0.45 億元,同比增長 26.03%。圖圖 78:海陸重工:海陸重工 2019-2024Q1 營收及增速營收及增速 圖圖 79:海陸重工:海陸重工 2019-2024Q1 歸母凈利潤及增速歸母凈利潤及增速 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 毛利率與凈利率趨于穩定。毛利率與凈利率趨于穩定。2023
153、年公司毛利率 25.49%,歸母凈利率 12.17%,近年來公司毛利率穩定在 25%水平附近,歸母凈利率 2021 年后逐漸穩定。從費用端來看,2023 年公司銷售/管理/研發/財務費用率為 1.56%/3.47%/4.17%/-0.03%,同比變化+0.04/-0.27/+0.12/-0.02pct,期間費用率合計 9.16%,同比-0.13pct。圖圖 80:海陸重工毛利率和歸母凈利率:海陸重工毛利率和歸母凈利率 圖圖 81:海陸重工期間費用率:海陸重工期間費用率 數據來源:ifind,東北證券 數據來源:ifind,東北證券 4.7.精達股份:參股上海超導,高溫超導帶材優質供應商 上海超
154、導是高溫超導帶材優質供應商。上海超導是高溫超導帶材優質供應商。精達股份持有上海超導科技股份有限公司18.29%股份。上海超導成立于 2011 年,是一家以新材料等學科為基礎、利用鍍膜技術,從事第二代高溫超導帶材研發、應用及銷售的高新技術企業。上海超導主要產品為第二代高溫超導帶材,突破了上、中、下游產業鏈、同時為客戶提供全套優質-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%050000100000150000200000250000300000營收(萬元)營收同比-100%-50%0%50%100%150%200%-200000-150000-100000-5000005000010000
155、0歸母凈利潤(萬元)歸母凈利潤同比-100%-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%毛利率歸母凈利率-2%0%2%4%6%8%10%12%14%期間費用率銷售費用率管理費用率研發費用率財務費用率 請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 53/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 產品,是國際上能夠批量年產并銷售千公里以上高溫超導帶材的生產商之一。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,可廣泛應用于電力、交通、能源、醫療、高能物理等各個領域。圖圖 82:上海超導第二
156、代高溫超導帶材結構:上海超導第二代高溫超導帶材結構 數據來源:上海超導官網,東北證券 上海超導高溫超導帶材產品上海超導高溫超導帶材產品已應用于可控核聚變領域。已應用于可控核聚變領域。1)美國 CFS 公司使用高溫超導帶材繞制大口徑、20T 的強磁場磁體,將應用于 SPARC、ARC 超導核聚變等,第一階段磁體已于 2021 年 9 月宣布測試成功。上海超導已為該項目批量提供超過一百余公里采用 30 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。2)英國托卡馬克能源公司 ST-40 球形托克馬克反應堆于 2022 年 3 月實現 1 億攝氏度的溫度,成為商業化核聚變研究的重要里程碑。
157、上海超導與英國 TE 公司進行深度合作,于 2017-2020 年間分批陸續供應寬幅高性能高溫超導帶材,用于強場磁體研制及超導可控核聚變。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 54/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 5.投資建議投資建議 可控核聚變的優勢與原理:可控核聚變的優勢與原理:核聚變是兩個輕核在超高溫和高壓條件下結合形成一個重核,并釋放出大量能量的過程。與核裂變相比,核聚變具有能量密度大、原料資源豐富、低放射性污染、安全性好等優勢?!熬圩儭钡膶崿F需要滿足足夠高的溫度、一定的密度和一定的能量約束時間。而實現“可控”需要對等離子體進行約束,約束方式主要有引力約束
158、、慣性約束、磁約束。經過數十年的探索和研究,基于托卡馬克裝置的磁約束核聚變是目前最有可能實現可控核聚變的途徑??煽睾司圩儼l展正穩步推進??煽睾司圩儼l展正穩步推進??煽睾司圩兊纳虡I化發展路徑為實驗堆-示范堆-商用堆。1958 年,世界上首個托卡馬克裝置 T-1 誕生。20 世紀 80-90 年代,曾被稱為世界四大托卡馬克裝置的美國 TFTR、歐盟 JET、日本 JT-60 和蘇聯 T-15 在核聚變研究中取得了許多重要成果。2006 年,中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國 7 方正式簽署 ITER 協議,共同建設國際熱核聚變實驗堆。ITER 是目前正在建設的全球規模最大的實驗性托卡馬克核
159、聚變項目,旨在驗證核聚變技術商業化的可行性。ITER 項目預計 2025 年進行第一次等離子體放電,2035 年開始氘-氚運行。我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究已走在世界前列。我國可控核聚變研究開始于 20 世紀 70 年代初。2020 年,中國環流器二號 M 裝置(HL-2M)建成并實現首次放電,標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術。我國核聚變發展建立三步走的發展規劃,第一步(2005-2015 年)掌握核聚變實驗堆設計與制造技術,第二步(2015-2030 年)全面掌握核聚變示范堆技術,第三步(2030-2050 年)建造示范堆,進而走向商業化
160、。2023 年 12 月 29 日,由中核集團牽頭,25 家央企、科研院所和高校組成了可控核聚變創新聯合體,正式揭牌中國聚變能源有限公司,核聚變研究和建設正在加速推進??煽睾司圩儺a業鏈:可控核聚變產業鏈:1)上游:原料供應??煽睾司圩儺a業鏈上游主要集中在原料供應上,包括金屬鎢、銅等第一壁材料、各類有色金屬等高溫超導帶材原料和氘氚燃料。2)中游:技術研發與設備制造。核聚變中游環節是整個產業鏈的核心,涉及核聚變技術的研發以及設備的生產制造。核心設備包括反應器內的第一壁、偏濾器、高溫超導磁體等關鍵組件。3)下游:核電建設和運營。核聚變技術主要應用于發電、醫療、科研等領域。投資建議:投資建議:近年來,
161、全球核聚變產業正快速發展,聚變技術突破和商業投融資加速,為核聚變產業鏈帶來巨大機會??紤]目前可控核聚變研究仍處于實驗階段,建議關注可控核聚變產業鏈上中游核心環節,關注受益于技術升級、國產替代的核心設備及零部件企業。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 55/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 6.風險提示風險提示 1.行業政策不及預期。核聚變行業目前仍處于行業初創階段,政策端對核聚變產業的支持是一個風向標,政策支持不及預期會影響行業發展。2.相關投資不及預期。核聚變產業研發需要大量的前期投入,如 ITER 裝置建設預算預估已超過 200 億歐元,若相關科研經費投資不足
162、,將影響核聚變研究及建設進展。3.技術研發不及預期。核聚變產業的研發已經歷經數十年,核聚變裝置涉及技術十分繁多且復雜,目前核聚變裝置仍處于實驗探索階段。核聚變技術研發進展不及預期將影響核聚變商業化落地進度。4.商業化進度不及預期。大部分聚變公司預期 2035 年能夠建設成功可控核聚變商業發電站,但目前可控核聚變裝置目前仍處于實驗堆階段,且商業化需要面臨降本增效的考慮,商業化時間線有可能進一步延后。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 56/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 研究團隊簡介:研究團隊簡介:Table_Introduction 王鳳華:東北證券絕對收益首席
163、分析師、國防軍工行業首席分析師。中國人民大學碩士研究生,證券行業從業 25 年,2019 年加入東北證券。曾任民生證券研究所所長助理、宏源證券中小盤首席分析師、申萬宏源證券研究所中小盤研究部總監、聯訊證券研究院執行院長。2012 年至 2014 年連續三年帶領團隊上榜新財富最佳中小市值分析師,20162017 年帶領聯訊研究院獲得新財富最具潛力研究機構獎項。多次獲得水晶球、Wind 資訊金牌分析師、今日投資天眼分析師、金融界最佳分析師等多項獎項,深入調研過 500+上市公司。分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師。本報告遵
164、循合規、客觀、專業、審慎的制作原則,所采用數據、資料的來源合法合規,文字闡述反映了作者的真實觀點,報告結論未受任何第三方的授意或影響,特此聲明。投資投資評級說明評級說明 股票 投資 評級 說明 買入 未來 6 個月內,股價漲幅超越市場基準 15%以上。投資評級中所涉及的市場基準:A 股市場以滬深 300 指數為市場基準,新三板市場以三板成指(針對協議轉讓標的)或三板做市指數(針對做市轉讓標的)為市場基準;香港市場以摩根士丹利中國指數為市場基準;美國市場以納斯達克綜合指數或標普 500指數為市場基準。增持 未來 6 個月內,股價漲幅超越市場基準 5%至 15%之間。中性 未來 6 個月內,股價漲
165、幅介于市場基準-5%至 5%之間。減持 未來 6 個月內,股價漲幅落后市場基準 5%至 15%之間。賣出 未來 6 個月內,股價漲幅落后市場基準 15%以上。行業 投資 評級 說明 優于大勢 未來 6 個月內,行業指數的收益超越市場基準。同步大勢 未來 6 個月內,行業指數的收益與市場基準持平。落后大勢 未來 6 個月內,行業指數的收益落后于市場基準。請務必閱讀正文后的聲明及說明請務必閱讀正文后的聲明及說明 57/57 國防軍工國防軍工/行業深度行業深度 重要聲明重要聲明 本報告由東北證券股份有限公司(以下稱“本公司”)制作并僅向本公司客戶發布,本公司不會因任何機構或個人接收到本報告而視其為本
166、公司的當然客戶。本公司具有中國證監會核準的證券投資咨詢業務資格。本報告中的信息均來源于公開資料,本公司對這些信息的準確性和完整性不作任何保證。報告中的內容和意見僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,不保證所包含的內容和意見不發生變化。本報告僅供參考,并不構成對所述證券買賣的出價或征價。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的證券買賣建議。本公司及其雇員不承諾投資者一定獲利,不與投資者分享投資收益,在任何情況下,我公司及其雇員對任何人使用本報告及其內容所引發的任何直接或間接損失概不負責。本公司或其關聯機構可能會持有本報告中涉及到的公司所發行的證券頭寸并進行交易,并在法律許可的情
167、況下不進行披露;可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行業務、財務顧問等相關服務。本報告版權歸本公司所有。未經本公司書面許可,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表或引用。如征得本公司同意進行引用、刊發的,須在本公司允許的范圍內使用,并注明本報告的發布人和發布日期,提示使用本報告的風險。若本公司客戶(以下稱“該客戶”)向第三方發送本報告,則由該客戶獨自為此發送行為負責。提醒通過此途徑獲得本報告的投資者注意,本公司不對通過此種途徑獲得本報告所引起的任何損失承擔任何責任。地址地址 郵編郵編 中國吉林省長春市生態大街 6666 號 130119 中國北京市西城區錦什坊街 28 號恒奧中心 D 座 100033 中國上海市浦東新區楊高南路 799 號 200127 中國深圳市福田區福中三路 1006 號諾德中心 34D 518038 中國廣東省廣州市天河區冼村街道黃埔大道西 122 號之二星輝中心 15 樓 510630