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1、 1/37 2025 年年 3 月月 17 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：商業進程商業進程、技術挑戰技術挑戰、產產業鏈業鏈及相關公司深度梳理及相關公司深度梳理 在當今全球能源轉型的關鍵時期，核聚變技術作為未來能源領域的“圣杯”，因其幾乎無限的燃料供應、高能量密度以及清潔安全的特性，成為解決能源需求和環境問題的關鍵。然而，盡管核聚變技術的潛力巨大，但其商業化之路仍充滿挑戰。近年來，技術進步和政府支持推動核聚變行業迎來發展機遇。國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目、各國自主項目及民營企業的參與，為核聚變領域注入活力。核聚變產業

2、鏈逐步完善，從原材料供應到技術研發、設備制造，再到核電建設和運營，形成一個龐大復雜的生態系統。經過全球科學家、工程師和產業界的共同努力，正推動核聚變技術走向現實。本文將聚焦于核聚變行業的研究。首先，我們將分析核聚變的優勢，以及可控核聚變的實現方式，并梳理我國在核能發展方面的規劃。隨后，我們將分析核聚變行業的商業化進程，并概述各國在可控核聚變領域的布局情況。接下來，我們將梳理核聚變產業鏈的關鍵環節，探討當前技術所面臨的挑戰，并列舉一些相關企業。希望通過這些內容，能夠增進大家對核聚變領域的認識和理解。目錄目錄 一、行業概述.1 二、國內外核聚變政策陸續出臺.5 三、可控核聚變商業化進程.6 四、可

3、控核聚變技術進展.14 五、產業鏈分析.24 六、核聚變技術挑戰.32 七、相關公司.33 八、參考研報.37 一、一、行業行業概述概述 1、什么是什么是核能核能 核能是一種高效且清潔的能源，源于物質元素的原子核發生變化時釋放的能量，通常稱為核能。與支持生命的化學能不同，核能來自原子的核內，而化學能則涉及核外能量，參與生命過程的化學反應不會導致原子核的變動。核能釋放的能量主要分為兩類：（核能釋放的能量主要分為兩類：（1）核裂變（）核裂變（nuclear fission），），指重元素的原子核（通常采用鈾、钚、釷等）分裂為較輕元素的原子核時釋放的能量，稱為核裂變能；（2）核聚變）核聚變（nucl

4、ear fusion），指小質量元素的原子核（通常采用氫的同位素氘和氚）聚合成重核時釋放的能量，稱為核聚變能。2/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、核聚變的優勢核聚變的優勢 核聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優點，被視為人類理想的終極能源。核聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優點，被視為人類理想的終極能源。目前核能發電利用的是裂變能。而對于核聚變的應用，目前全球仍在努力研究探索。核聚變具有幾個突出的優勢，使得其相比于其他能源被認為是人類未來最理想的能源：首先它的原料儲量極其豐富，氘可以從海水中廉價提取，而

5、氚則可以利用聚變產生的中子與豐富的天然鋰反應產生；其次，燃燒”每單位質量的燃料釋放出的能量非常大，理論上，只要有幾克這些反應物，就可以產生一萬億焦耳的能量，這大約是一個發達國家里一個人 60 年所需的能量；此外，核聚變能源對環境的污染輕，聚變產物沒有放射性。和風能太陽能相比，聚變能源可按需提供，不受天氣影響，可靠性更強。yWiUqQrOxPxOtOpR6MaObRmOqQmOmRjMpPsRfQrQxPaQnNzQMYrQnPxNpPsO 3/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 核聚變已有氫彈的應用，難的是可控，也就是可控核聚變，使得聚變能源可以在

6、控制的情況下實現安全、核聚變已有氫彈的應用，難的是可控，也就是可控核聚變，使得聚變能源可以在控制的情況下實現安全、持續、平穩的能量輸出。持續、平穩的能量輸出。核聚變目前已經可以實現了，比如氫彈就是核聚變原理。難的是可控核聚變，也就是可控的、能夠持續進行的核聚變反應，實現安全、持續、平穩的能量輸出。目前可控核聚變還在突破的過程中，主要難點包括高溫高密度和長約束時間。3、可控核聚變可控核聚變實現方式實現方式 核聚變反應對于溫度的要求非常高，通常需要達到上億攝氏度。在如此高的溫度下，氣體分子將被完全電離，此時物質以高溫等離子體形態存在。為了持續輸出反應能量，對于聚變等離子體的有效約束是關鍵。通常對于

7、此類高溫等離子體的約束方式有 3 種，即引力約束、慣性約束，以及磁約束：（1）引力約束引力約束 最典型的引力約束核聚變是太陽的發光發熱。由于太陽的巨大質量，它能夠利用自身的引力將核燃料緊密束縛在一起。在這種極端高溫高壓的環境中，核燃料發生核聚變反應，從而釋放出大量能量。目前人目前人類現有的技術尚無法在地面上構建可以實現引力約束的反應堆。類現有的技術尚無法在地面上構建可以實現引力約束的反應堆。（2）慣性約束慣性約束 慣性約束是一種常用的核聚變慣性約束是一種常用的核聚變約束方式，通常通過高能激光或粒子束將燃料加熱并壓縮成等離子體。約束方式，通常通過高能激光或粒子束將燃料加熱并壓縮成等離子體。在自身

8、慣性作用下，等離子體在極短的時間內無法向外擴散，從而被壓縮到高溫和高密度的狀態，進而發生核聚變反應。由于這種聚變方式是依靠等離子體自身的慣性來實現的，因此稱為慣性約束核聚變。這種約束方式的時間尺度較短，形成的等離子體具有較高的溫度和密度特征，且需要大量的能量輸入和精確的控制技術。（3）磁約束磁約束 磁約束被認為是目前最有前景的實現大規模受控核聚變反應的方法，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿磁約束被認為是目前最有前景的實現大規模受控核聚變反應的方法，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。星器、反向場箍縮及磁鏡等。帶電粒子在磁場中傾向于沿著磁力線運動，而橫越磁力線的運動則會受到 4

9、/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 限制，因此磁場可以有效地約束帶電粒子。磁約束核聚變通過外部加熱手段提升燃料的溫度，使其完全電離形成等離子體。采用特殊結構的磁場將包含燃料離子和大量自由電子的高溫等離子體限制在一個有限的空間內，從而控制其進行核聚變反應并釋放能量。增強的磁場可顯著減小帶電粒子橫越磁力線的擴散和導熱，使高溫等離子體與反應容器的壁面隔離，從而保護容器壁免受高溫的侵蝕。采用托卡馬克裝置的磁約束技術路線，通常被認為主流的核聚變技術路線，是最有可能率先成功的方式。全球最大“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆（ITER），即采用了托卡馬克裝置。4、

10、我國對于核能發展的規劃、我國對于核能發展的規劃 我國確立我國確立“熱堆熱堆-快堆快堆-核聚變堆核聚變堆”的三步走核能發展戰略。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，發展可控聚變堆技術。5/37 2025 年年 3 月月 1

11、7 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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（2030-2050 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。

12、二二、國內外核聚變政策陸續出臺國內外核聚變政策陸續出臺 1、國內國內 國務院國資委將大力推進可控核聚變快速發展及產業化。2024 年 5 月 10 日，國務院國資委宣布開展第二批中央企業原創技術策源地布局建設計劃，旨在推動各中央企業加大原創技術策源地建設力度，深入實施“加強應用基礎研究”等 11 個行動計劃，力爭在量子信息、6G、深地深海、可控核聚變、前沿材料等領域取得一批原創成果。在可控核聚變領域，國務院國資委將重點支持相關企業開展關鍵技術攻關，力爭在核聚變反應堆設計、材料研發、等離子體控制等方面取得突破性進展。同時，還將推動企業加強與高校、科研院所的合作，形成產學研用一體化的創新體系，加快

13、核聚變技術從實驗室走向產業化的步伐。2024 年 7 月，中國在核聚變領域的發展路線規劃顯示，預計在 2050 年前后建成聚變商用電站，實現聚變堆商用發電，使聚變能源惠及千家萬戶。2025 年 2 月，BEST 項目就轉子流量計、自力式調節閥等設備進行了金額超 89 億的招標。安徽省也已出臺以創新模式加速推進聚變能商業應用戰略行動計劃（20222035 年），率先確立聚變能實驗裝置-聚變工程示范堆-聚變商業堆三步走戰略，還制定關于支持緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）項目建設若干舉措等文件，從園區建設、技術攻關、項目融資、人才引進等方面給予全方位支持。其次，合肥市也印發中共合肥市委關于推動戰略性

14、新興產業融合集群發展加快建設現代化產業體系的實施意見，明確培育發展聚變能源先導產業。2025 年 2 月，中國核電公布其擬以增資 10 億元的方式，參股中國聚變能源有限公司。2、國外國外 德國：德國：2023 年 9 月，德國聯邦研究部長 Bettina Stark-Watzinger 宣布，未來五年，德國將在聚變研究上投資超過 10 億歐元，新的資助計劃旨在加強聯邦教育和研究部(BMBF)在馬克斯 普朗克等離子體物理研究所（Max-Planck-Institute for Plasma Physics，IPP）、卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe 6/37 2025 年年 3 月月 17

15、 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 Institute of Technology，KIT)和于利希研究中心(Forschungszentrum J lich，FZJ)正在進行的各項核聚變實驗活動。其中，IPP 被譽為歐洲最大的核聚變研究中心之一，在德國 Greifswald 運行著目前全球最大、最復雜的仿星器聚變裝置 Wendelstein7-X。韓國：韓國：2024 年 7 月，韓國政府宣布投資 1.2 萬億韓元（約合 8.66 億美元）來加速實現核聚變能源，被譽為“未來夢想能源”。在大田的韓國核聚變能源研究所舉行的國家核聚變委員會上，通過了“核聚變能源實現加速戰略”，旨在通過公

16、私合作確保建設 2030 年代核聚變示范反應堆(DEMO)所需的工程技術，并在 2050 年代實現商業化。重點研究包括氫的同位素融合成氦的過程，以及開發對 DEMO 建設至關重要的增殖包層技術。此外，韓國還計劃開發小型核聚變反應堆的創新技術，提高能源效率，并加強產學研合作，培養核聚變領域的專業人才。三三、可控核聚變商業化進程可控核聚變商業化進程 1、可控核聚變商業化發展路徑：實驗堆可控核聚變商業化發展路徑：實驗堆-示范堆示范堆-商用堆商用堆 可控核聚變的商業化發展路徑為實驗堆-示范堆-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

17、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 時可控核聚變堆才值得商業化推廣。托卡馬克約占目前全球聚變裝置的托卡馬克約占目前全球聚變裝置的 50%，是最主流方案。，是最主流方案。托卡馬克一直是聚變裝置的主流，截至 2024年，托卡馬克路線

18、約占全球聚變裝置的 50%。托卡馬克、仿星器、激光慣性、其他路線分別有 79 臺、23 臺、12 臺、45 臺。近年來，除托卡馬克之外的技術路線增長比較快，目前還是多種技術路線并行探索開發階段。7/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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

19、大影響。以以 JET、TFTR、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成果，驗證了可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?？睾司圩兩虡I化實現的科學性可能。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

20、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、ITER：全球最大的核聚變合作項目，但苦于投資超預算、進度滯后：全球最大的核聚變合作項目，但苦于投資超預算、進度滯后 ITER 是全球最大的國際熱核聚變實驗是全球最大的國際熱核聚變實驗堆合作項目，技術路線采用托卡馬克。堆合作項目，技術路線采用托卡馬克。ITER 計劃（國際熱核聚變實驗堆計劃，International Thermonuclear Experimental Reactor）是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，始于 1985 年，實

21、驗堆位于法國南部，ITER 的目標是從等離子體物理實驗研究實現到大規模電力生產的核聚變發電廠的轉變，目前正在建設世界上最大的實驗性托卡馬克核聚變反應堆。8/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 全球七方合作參與，中國約承擔其中全球七方合作參與，中國約承擔其中 9%的任務。的任務。ITER 由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國 7 方共同參與建造，歐盟作為 ITER 設施的主辦方，貢獻的費用有 45左右，其他六方各貢獻約9。我國于 2006 年正式簽約加入 ITER 計劃，在承擔了其中約 9%的任務。自 2008 年以來，中國承擔了 18 個采

22、購包的制造任務，涉及磁體支撐系統、磁體饋線系統、電源系統、輝光放電清洗系統、氣體注入系統、可耐受極高溫的反應堆堆芯“第一壁”等核心關鍵部件。中核集團核工業西南物理研究院承接 ITER 增強熱負荷第一壁全尺寸原型件研制，科研團隊在成功批量制備增強熱負荷手指部件后，與貴州航天新力科技有限公司通力合作，解決了一系列技術難題，成功完成部件的焊接裝配。增強熱負荷第一壁直接面對芯部 1 億攝氏度高溫等離子體，是 ITER 最關鍵的堆芯部件，涉及聚變堆建設的核心技術。此前，中國掌握的該項技術率先通過國際認證。ITER 項目存在投資成本超預期、項目進度延后的問題。項目存在投資成本超預期、項目進度延后的問題。I

23、TER 項目于 2006 年正式啟動，國際合作伙伴計劃在十年內為該項目注入 63 億美元(當前約 449.19 億元人民幣)，而最新的成本預算飆升到 220 億美元(當前約 1568.6 億元人民幣)。進度方面，ITER 原計劃 2025 年正式開始等離子體實驗，2035 年進一步開始進行全氘氚聚變實驗。但由于新冠疫情導致供應鏈延遲，外加部分關鍵機器部件需要維修，根據新路線圖，氘-氚聚變實驗階段預計從 2039 年開始，較原計劃推遲 4 年。9/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3、為聚變能公司提供的資金正在全球范圍內激增為聚變能公司提供的資金正

24、在全球范圍內激增 公共資金是聚變項目的主要資金來源，近年來民間資金增長較快。公共資金是聚變項目的主要資金來源，近年來民間資金增長較快。2024 年，聚變項目的資金來源主要還是公共資金，約占 70%；不過民間資金的增長較快，從 2021-2024 年增長超過一倍。截至 2024 年，全球聚變裝置大部分還是實驗設計階段，合計有 139 臺，約占 88%；聚變電站合計有 20 臺，約占 12%；從地區分布情況來看，北美、歐洲、亞太區在電站建設進度上領先，亞太在實驗堆方面數量最多。10/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 美國和中國在聚變能領域的投資金額都

25、呈現出顯著的增長趨勢，截至美國和中國在聚變能領域的投資金額都呈現出顯著的增長趨勢，截至 2024 年，聚變能產業現已吸引了年，聚變能產業現已吸引了共計共計 73 億美元的投資。億美元的投資。2021 年至今，美國對聚變能公司的投資金額顯著增加，尤其是在 2021 年，投資金額達到了一個高峰，超過 25 億美元。同時，中國在 2022 年至今對聚變能公司的投資金額也出現了快速提升。2022 年，中國的投資金額顯著增加，達到了約 3 億美元。2023 年和 2024 年，中國的投資金額繼續保持在較高水平，支出均保持在約 10 億美元上下，追趕態勢明顯。這種快速增長表明中國對聚變能技術的重視程度不斷

26、提高，并且正在加大投入力度，以期在這一前沿科技領域取得更大的突破和進展。11/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 全球商業可控核聚變公司數量顯著增加，絕大多數公司預計將在全球商業可控核聚變公司數量顯著增加，絕大多數公司預計將在 2030 年代初實現聚變發電。年代初實現聚變發電。自 2021年以來，私營核聚變公司數量從 23 家激增至 2025 年的近 50 家。核聚變工業協會（FIA）2024 年調研顯示，約 70%的商業公司預計在 2030 至 2040 年間實現首次并網發電，其中 60%明確將目標鎖定在2035 年前。盡管 ITER 等大型項目

27、因技術復雜性多次延期，但商業公司的時間表自 2021 年首次公布以來仍保持高度穩定，表明行業正在按計劃逐步推進，凸顯了對技術路徑迭代和工程化落地的信心。4、國家項目與商業公司并舉，中國商業核聚變公司崛起國家項目與商業公司并舉，中國商業核聚變公司崛起 自自 2021 年起，全球核聚變投資快速增長，中國在這一領域也加速布局，形成了國家項目與商業公司并年起，全球核聚變投資快速增長，中國在這一領域也加速布局，形成了國家項目與商業公司并舉的格局。舉的格局。（1）中國核聚變研究的主力軍中國核聚變研究的主力軍 12/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 中國可控核

28、聚變研究始于中國可控核聚變研究始于 20 世紀世紀 60 年代初。年代初。20 世紀 60 年代初，我國核聚變研究拉開帷幕，以小型托卡馬克裝置的研制與實驗為主，先后建成了 CT-6（中國科學院物理研究所）、KT-5（中國科學技術大學）、HT-6B（中國科學院等離子體物理研究所）、HL1（核工業西南物理研究院）和 HT-6M（中國科學院等離子體物理研究所）等裝置。這些裝置雖規模較小，但為我國培養了一批專業的聚變工程隊伍，積累了豐富的實驗經驗。國核聚變研究的主力軍是兩個研究所，即國核聚變研究的主力軍是兩個研究所，即“中國科學院等離子體物理研究所中國科學院等離子體物理研究所”與與“核工業集團公司核工

29、業核工業集團公司核工業西南物理研究院西南物理研究院”，與這兩個研究所對應的是兩系對我國聚變研究而言非常重要的托卡馬克裝置。，與這兩個研究所對應的是兩系對我國聚變研究而言非常重要的托卡馬克裝置。中科院等離子所：中科院等離子所：早在 20 世紀 70 年代，該所成功研制了 HT-6B 小型托卡馬克裝置，開啟了我國托卡馬克實驗研究的先河。隨后，HT-6M 于 1984 年建成運行，標志著我國在中型托卡馬克技術上的進步。1990 年代，HT-7 超導托卡馬克裝置建成，成為當時我國規模最大、技術水平最高的托卡馬克裝置之一。HT-7 在長脈沖等離子體放電和穩態運行方面取得多項成果，積累了豐富的實驗數據，為

30、后續裝置的研發奠定了基礎。進入 21 世紀，該所主持建設的 EAST（東方超環）裝置于 2006 年建成并成功放電。EAST 是世界首個全超導托卡馬克裝置，具有非圓截面、全超導和主動冷卻等先進特性，使其在長脈沖高參數運行方面具有獨特優勢。BEST（緊湊型聚變能實驗裝置）是研究所主導建設的下一代核聚變實驗裝置，旨在填補現有實驗裝置與示范堆之間的科學技術差距。西南物理研究院：西南物理研究院：20 世紀 70 年代，該院建成了 HL-1 托卡馬克裝置，開啟了我國在托卡馬克領域的自主研究。1994 年，HL-1M 裝置建成并投入運行，其采用反饋控制技術，取代了傳統的厚銅殼結構，顯著提升了裝置的性能和運

31、行效率。HL-1M 在高功率輔助加熱、等離子體電流驅動等方面取得重要突破。進入 21 世紀，該院在 HL-1M 的基礎上改建了 HL-2A 裝置，于 2002 年成功獲得初始等離子體。HL-2A 裝置具備偏濾器位形，能夠開展高參數等離子體的不穩定性、輸運和約束等前沿物理研究。2020 年，HL-2M 裝置成功放電，標志著我國在高比壓、高參數聚變等離子體研究方面邁上新臺階。HL-2M 裝置的建成進一步提升了我國在核聚變研究領域的綜合實力，為未來聚變堆的建設奠定了堅實基礎。HL-3是由研究院負責設計、建造和運行的新一代磁約束核聚變實驗裝置，是我國目前設計參數最高、規模最大、最先進的托卡馬克裝置。其

32、主要目標是解決 ITER 和下一代聚變裝置的關鍵物理和技術問題。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。未來重點將在我國磁約束主力裝置未來重點將在我國磁約束主力裝置 BEST 與與 HL-3 上開展與上開展與 CFETR 物理相關的驗證性實驗，為物理相關的驗證性實驗，為CFETR 的建設奠定堅實的基礎。的建設奠定堅實的基礎。CFETR 的核心目標是實現可控核聚變能的工程驗證與商業化應用，旨在彌合 ITER（純實驗裝置）與未來聚變示范發電廠之間的技術鴻溝，推動聚變能源從實

33、驗室走向實際應用。13/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （2）近年來中國商業核聚變公司蓬勃發展，呈現出加速崛起的良好態勢近年來中國商業核聚變公司蓬勃發展，呈現出加速崛起的良好態勢 目前，中國主要的商業核聚變公司包括星環聚能、能量奇點、聚變新能、瀚海聚能和新奧集團星環聚能、能量奇點、聚變新能、瀚海聚能和新奧集團等。中國商業核聚變領域呈現多元化技術路線競爭格局：能量奇點中國商業核聚變領域呈現多元化技術路線競爭格局：能量奇點和星環聚能星環聚能分別深耕高溫超導托卡馬克和球形托卡馬克，通過工程創新加速商業化；瀚海聚能瀚海聚能挑戰主流技術，探索場反位形路線

34、以降低成本和迭代周期；聚變新能聚變新能依托國家項目資源，推動產業鏈整合；新奧科技新奧科技則通過合作參與關鍵環節。14/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四四、可控核聚變可控核聚變技術技術進展進展 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。1984 年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。1、國家隊進展國家隊進展（1）星火一號：聚變星火一號：聚變-裂變混合實驗堆

35、裂變混合實驗堆 2023 年 11 月 12 日，中核集團與江西省政府簽署全面戰略合作框架協議。聯創光電超導和中核聚變（成都）簽訂了協議，雙方計劃聯合建設聚變-裂變混合實驗堆項目。2024 年 12 月，聯創光電中標中核集團“星火一號”項目，首個訂單金額 4180 萬，標志著該項目正式啟動。技術目標：Q 值（聚變能量增益因子）大于 30，實現連續發電功率 100MW。工程總投資預計超過 200億元。關鍵節點：計劃在 2025 年完成核聚變混合堆實驗技術驗證。2029 年發出第一度核聚變發的電并并入電網。2035 至 2040 年開始大規模商業化。（2）EAST：EAST 實現億度千秒燃燒，實現

36、億度千秒燃燒，BEST 加速推進聚變能發電加速推進聚變能發電 EAST 是全超導托卡馬克。是全超導托卡馬克。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。EAST 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

37、 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 15/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 束模式運行新的世界紀錄。2023 年 4 月 12 日，EAST 成功實現穩態高約束模式等離子體運行 403 秒，刷新了之前的記錄，對探索未來的聚變堆前沿物理問題具有重要意義。2025 年年 1 月月 20 日，日，EAST 在安徽合肥創造新世界紀錄，首次完成在安徽合肥創造新世界紀錄，首次完成 1 億攝氏度億攝氏度 1000 秒秒“高質量燃燒高質

38、量燃燒”，標志我國聚變能源研究實現從基礎科學向工程實踐的重大跨越，對人類加快實現聚變發電具有重要意義。EAST 形如“巨罐”，匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強磁場”“超大電流”等尖端技術于一體，近百萬個零部件協同工作，擁有專利近 2000 項。十余年來，EAST 歷經 15 萬多次實驗，最終實現“億度千秒”的長脈沖高約束模等離子體運行，攀上新的科學高峰。據悉，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆已完成工程設計。根據中國磁約束核聚變路線圖，未來瞄準建設世界首個聚變示范電站。BEST 裝置是全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）的后續項目，BEST 裝置將使用真實的原料氘和氚進行可控核

39、聚變反應，計劃在 2027 年建設完成，并在全球首次演示聚變能發電。2025 年 2 月，BEST 項目就轉子流量計、自力式調節閥等設備進行了金額超 89 億的招標。目前，計劃用 3 年到 5 年時間加快建設全超導緊湊型聚變裝置，實現能量的輸出大于輸入，在 2035 年建成中國聚變工程實驗堆，實現能量的輸出大于輸入 20 倍，開啟真正的聚變能源應用，巨量清潔的聚變能將逐步服務千家萬戶。（3）CFETR：中國聚變工程實驗堆已完成總體集成工程設計中國聚變工程實驗堆已完成總體集成工程設計 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

40、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。16/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）是為 CFETR 研究關鍵技術及搭建綜合性研究平臺。CRAFT 項目目標項目目標 2025 年底完全建成。年底完全建成。截至 2024 年 5 月，CRAFT 項目總體進度已達 70%，主體工程已完成 116 項關鍵里程碑當中的 76 項，項目從子系統的實驗室研發測試階段進入關鍵部件的研制和現場集成及調試階段。2024 年 12 月 29 日，CRAFT 子系統“聚變工

41、程堆中心螺管系統”已完成首輪測試。2025 年 1 月 14 日，CRAFT 園區內中國成功研制強流直線等離子體裝置“赤霄”，每平方米每秒鐘可噴射億億億個粒子，為 CFETR 提供科技利器。強流直線等離子體裝置強流直線等離子體裝置“赤霄赤霄”可用于模擬尖端的實驗環境，來測試研制出的材料是否達標可用于模擬尖端的實驗環境，來測試研制出的材料是否達標?！俺嘞觥毖b置能夠模擬“人造太陽”內部的等離子體粒子流沖擊環境，為科研人員提供一個尖端的模擬實驗平臺。通過這一平臺，科研人員可以測試并篩選出能夠承受高溫和強粒子流沖擊的壁材料，為 CFETR 的研制提供有力保障。CFETR 是一個全超導托卡馬克實驗裝置，

42、計劃到 2035 年建成聚變工程實驗堆。CFETR 計劃三步走：第一階段到 2021 年，CFETR 開始立項建設；第二階段到 2035 年，計劃建成聚變工程實驗堆，開始大規?？茖W實驗；第三階段到 2050 年，聚變工程實驗堆實驗成功，建設聚變商業示范堆。17/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （4）HL-3：“環流三號環流三號”的核心任務是實現的核心任務是實現“聚變點火聚變點火”中國環流三號是核工業西南物理研究院自主設計、建造的中國新一代人造太陽。中國環流三號仍處于實驗研究階段，目標是驗證聚變堆物理與工程相關技術的可行性，還不是直接發電，中國環

43、流三號的核心任務是實現“聚變點火”。2024 年 5 月，新一代人造太陽在 150 萬安培等離子體電流下實現高約束模式（H 模）運行。2024 年 6 月，首次實現新型先進磁場結構。裝置參數潛力方面，新一代人造太陽目前僅釋放 40%設計能力，未來潛力巨大。新一代人造太陽作為 ITER“衛星裝置”面向全球開放，吸引 17 家國際科研機構參與聯合實驗，提升了我國在聚變技術領域的國際話語權。人造太陽“中國環流三號”：預計 2045 年左右進入示范階段。18/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （5）Z-FFR：聚變聚變裂變新型混合堆方案裂變新型混合堆方案

44、 Z-FFR 項目具備經濟性。項目具備經濟性。電功率為 1000MW 的 Z-FFR 只需要 1 個驅動器，總建造成本約為 30 億美元，與第三代熱中子反應堆相當；Z-FFR 可以方便持續地燃燒鈾-238、釷-232，相應的資源利用率90%，較熱中子反應堆提高兩個數量級。2040 年實現年實現 Z-FFR 商業化供能目標論證發展規劃，三階段任務：商業化供能目標論證發展規劃，三階段任務：關鍵技術攻關（20242030 年）針對 Z-FFR 的 3 項關鍵技術同步開展攻關，聚變點火。長壽命重頻驅動器。深度次臨界能源包層。工程演示階段（20312040 年）2035 年建成 1000 兆瓦級熱功率的

45、池式綜合試驗堆，采取逐級推進的方式，分步實現集成演示混合堆各項關鍵技術的演示目標。商業發電推廣階段（2040 年以后）2035 年開始建設 1000 兆瓦級電功率 Z 箍縮聚變裂變混合堆，2040年進行發電演示，之后進入商業推廣階段。19/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、民營企業進展民營企業進展（1）星環聚能科技實現聚變能技術新突破，推動我國商用可控聚變堆發展星環聚能科技實現聚變能技術新突破，推動我國商用可控聚變堆發展 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

46、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。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

47、輸出。20/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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

48、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。2024 年 9 月 9 日下午，星環聚能公司宣布一項裝置運行與控制的技術新突破。這標志著該公司在聚變能源領域的技術進步達到了一個新的里程碑。在更強的運行和控制能力的支持下，星環聚能近期顯著提高了球形托卡馬克等離子體的性能。實現了等離子體電流翻倍，等離子體電子溫度提升超過 2 倍，最高電子溫度超過 1.2keV。（2）能量奇點引領全球聚變能源進展，洪荒能量奇點引領全球聚變能源進展，洪荒 70 托卡馬克實現重大技術突破托卡馬克

49、實現重大技術突破 能量奇點能量奇點成立于 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

50、的設計工作開始于 2022 年 3 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。2024 年 12 月 31 日，能量奇點報道了洪荒 70 高溫超導托卡馬克有了新的突破。洪荒 70 成功進行了超過標準設計工況的通流實驗。其托卡馬克中心場強達到了 1.02 特斯拉，最高場強達到了 3.1 特斯拉，裝置性能顯著提升。能量奇點的創始人、CEO 楊釗預測，到 2035 年，中國或將迎來可控核聚變發

51、出的第一度電。21/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （3）新奧科技打造新奧科技打造 EXL-50 與與 EFRC-0 聚變裝置，推進無碳能源技術突破聚變裝置，推進無碳能源技術突破 新奧科技新奧科技發展有限公司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-5

52、0，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。2024 年 6月，“Physics of Plasmas”期刊發表新奧球形環氫硼聚變技術路線論文。為了支持這一技術路線，新奧已經完成了對球形環物

53、理實驗裝置“玄龍-50”的升級，并成功進行了新裝置“玄龍-50U”的首次等離子體實驗。同時，正在籌建的下一代裝置“和龍-2”預計將于 2026 年建成，屆時將對球形環氫硼熱核聚變反應率進行驗證，并為未來反應堆設計提供實驗數據。22/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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

54、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 13.56MHz 射頻源產生并維持高密度等離子體，以液氮浸泡的高溫超導帶作為通量保持線圈。3、國際核聚變研究進展國際核聚變研究進展 JT-60SA：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。2023 年 10 月 24 日，世界上最新、規模最大的核

55、聚變反應堆JT-60SA 成功點火，成為實用核聚變能源漫長發展進程中的一個里程碑。QSTJT-60SA 項目負責人 Hiroshi Shirai 表示，JT-60SA 還需要兩年的時間才能更持久的運行，以滿足有意義的物理實驗所需。據悉，到 2050 年，日本希望建造一座示范發電廠DEMO，它將成為 JT-60SA 和 ITER 未來商業化運行的墊腳石。2024 年 4 月：世界上最強大的核聚變裝置 JT-60SA 投入使用，標志核聚變的商業化更進一步。2025 年 2 月，日本與歐盟合作的 JT-60SA 核聚變實驗堆項目取得了重大進展，為全球能源生產帶來了新的希望。自 2023 年首次實現等

56、離子體放電以來，JT-60SA 一直在進行一系列技術升級，為 2026 年下半年的實驗做好準備。ITER 項目：項目：2024 年 10 月，由 Fusion for Energy（F4E）負責的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）五個真空室組件中的第一個現已在意大利制造完成。該組件將被運往法國卡達拉舍的托卡馬克聚變裝置建造現場。2024 年 12 月，11 月 29 日，國際熱核聚變實驗堆（ITER）包層屏蔽模塊首批產品發運儀式在廣州舉行。由核工業西南物理研究院與東方電氣（廣州）重型機器有限公司等單位聯合設計制造的首批 48 件包層屏蔽模塊以水陸聯運方式發往法國。23/37 2025 年年 3

57、 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2025 年 1 月 20 日，國際熱核聚變實驗堆（ITER）新聞專線報道了Ready to enter commissioning的消息。這一報道標志著 ITER 項目在關鍵設備測試和調試方面取得了重要進展，尤其是針對其復雜的低溫泵系統和真空容器的準備工作。這些設備對于實現 ITER 的超高真空環境和聚變反應至關重要。FireStar Fusion Drive：美國紐約的 RocketStar 公司宣布，他們研發的“火星聚變推進器”（FireStar Fusion Drive）即將進行太空演示測試。這款微型推進器重量僅為 1 公斤，但

58、其設計目標是利用核聚變反應產生的能量來推動衛星進入太空。如果這項技術真的能夠通過質子-硼聚變增加 50%的推力，它將可能開啟未來太空推進技術的新時代。日本日本 FAST：2024 年 11 月 12 日，日本宣布聚變能源示范電廠項目 FAST(Fusion by Advanced Superconducting Tokamak)正式啟動，預計將在 2025 年完成初步設計，2030 年代末進行發電示范。新西蘭新西蘭 LDR：今年 10 月 27 日，位于新西蘭惠靈頓的商業聚變公司 OpenStar Technologies 宣布，其計劃建造的懸浮偶極場反應堆（LDR）的核心部件-超導磁體“Ju

59、nior”已制造完成并開始通電測試，這也標志著其懸浮偶極場聚變裝置迎來了首個里程碑時刻。DIII-D 國家聚變設施：國家聚變設施：2024 年 5 月 8 日，Power Magazine 發布消息，美國 DIII-D 國家聚變設施已經完成了一系列升級工作。這些升級將加強 DIII-D 作為全球頂尖的磁約束聚變研究設施的地位，有助于彌合現有實驗與首批聚變試驗電廠（FPPs）以及未來聚變反應堆在關鍵物理問題上的差距。2024 年 10 月，美國 DIII-D 國家聚變設施完成了一個重要的里程碑，實現了 20 萬次實驗性的“脈沖”測試。這一成就不僅在數字上令人矚目，更代表了核聚變研究領域的重大進展

60、，為開發清潔、可持續的能源提供了實質性的突破。24/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 五五、產業鏈分析、產業鏈分析 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

61、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。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、科研等領域。1、產業鏈重點環節、產業鏈重點環節 參考參考 FIRE，建造一個，建造一個 Q10 的聚變實驗堆成本在百億人民幣，其中設備費用（主機、輔助系統、電力的聚變實驗堆成本在百億人民幣，其中設備費用（主機、輔助系統、電力系統）占比約系統）占比約 55%。根據 FIRE

62、官方數據，在一個核聚變實驗堆成本中，主機（包括磁體、包層、真空室等）占比約主機（包括磁體、包層、真空室等）占比約 30%，輔助系統（包括加熱系統、真空系統、氣體注入系統、燃料循環系統）占比約輔助系統（包括加熱系統、真空系統、氣體注入系統、燃料循環系統）占比約 10%，電力系統占比約，電力系統占比約15%，場地基礎設施占比約，場地基礎設施占比約 15%，其余項目支持、裝配、運維等占比約，其余項目支持、裝配、運維等占比約 30%。25/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 參考 FIRE 項目，在一個托卡馬克主機成本中：磁體（包括環向、極向磁體）占比最高

63、，約為在一個托卡馬克主機成本中：磁體（包括環向、極向磁體）占比最高，約為 56%；其；其次是面向等離子體的部件（包層），其中偏濾器占比約次是面向等離子體的部件（包層），其中偏濾器占比約 11%、第一壁占比約、第一壁占比約 5%、緩沖結構占比約、緩沖結構占比約 4%；真空室容器及結構占比約真空室容器及結構占比約 14%；支持結構占比約；支持結構占比約 3%。設備廠商包括：設備廠商包括：聯創光電（高溫超導磁體）、國光電氣（偏濾器、包層第一壁板、泵閥等）、安泰科技（偏濾器）；上游材料：西部超導（低溫超導帶材、磁體）、永鼎股份（子公司東部超導，高溫超導帶材）、精達股份（參股上海超導，高溫超導帶材）。（

64、1）第一壁材料第一壁材料 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。26/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 中國中國 ITER 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

65、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。27/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （2）高溫超導磁體高溫超導磁體 超導是指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材料。超導是指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

66、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。28/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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

67、內部時，物質才會由正常態進入超導態。任一參數超過臨界值，物質就變回正常態。29/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 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。（3）偏濾器偏濾器 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

68、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。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

69、有非常高的熔點（3422 C），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 1085 C），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。30/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（4）真空室系統真空室系統 托卡馬克裝置包括真空系統、冷屏系統、杜瓦系統、磁體饋線系統，超導磁體系統等等。真空室位于磁托

70、卡馬克裝置包括真空系統、冷屏系統、杜瓦系統、磁體饋線系統，超導磁體系統等等。真空室位于磁體與冷屏之間，包含主體和窗口兩個部分。體與冷屏之間，包含主體和窗口兩個部分。主體是一個環截面為 D 型的雙層結構，由位于地面上的柔性重力支撐部件支撐著。在內外殼之間填充硼化冷卻水以屏蔽中子，為聚變反應的安全進行提供第一道安全屏障。真空室具有多個功能：(1)支撐真空室內部部件以及在各種工況下引起的機械載荷。(2)參與中子防護，是中子防護的重要環節。(3)為等離子體提供維持高質量真空環境，以限制雜質進入等離子體。(4)在脈沖放電期間，移除響應的功率，在沒有冷卻劑的情況下移除所有真空室內部部件的衰減熱量。(5)整

71、體結構形成連續導體殼，以便控制等離子磁流體運動的穩定。(6)為氚和活化灰塵提供第一個約束壁壘。真空室內部部件分為基本內部部件和可置換內部部件。包括孔欄、包層模塊、實驗包層模塊、加熱天線、偏濾器模塊和診斷模塊等等。這些部件吸收來自等離子體的輻射熱和大部分中子，從而保護真空室殼體和磁體線圈免受過分的輻射。2、核聚變設備空間測算核聚變設備空間測算 當前可控核聚變處于工程驗證階段，建設需求以實驗堆為主。當前可控核聚變處于工程驗證階段，建設需求以實驗堆為主。參考 FIA 數據，截至 2023H1 全球共有43 家核聚變私營企業，參考 Fusion Energy Base 數據，當前全球共有 29 家擁有

72、聚變裝置的國家/組織機構，假設其中一半采用磁約束路徑，則全球聚變實驗堆（磁約束）總需求達 36 座。參考 FIRE，建造建造一個一個 Q10 的聚變實驗堆成本在百億人民幣，其中設備費用占比約的聚變實驗堆成本在百億人民幣，其中設備費用占比約 55%，則實驗堆階段全球核聚變設，則實驗堆階段全球核聚變設備累計空間達備累計空間達 2 千億元。千億元。31/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 未來可控核聚變進入商業驗證階段后，建設需求將以商業示范堆為主。假設各家私營企業/政府機構由此前的聚變實驗堆進一步發展為商業示范堆，需求仍為 36 座。參考 ITER，建

73、造一個商業示范堆成本在千億人民幣以上，其中設備費用占比約 85%，則商業堆階段全球核聚變設備累計空間達 3 萬億元。根據 FIA 對 39 家核聚變私營公司的問卷統計，預期 2025 年-2030 年完成核聚變商業堆驗證的公司有 5家，2031-2035 年有 13 家，2036-2040 年有 13 家，2041-2045 年有 6 家?？紤]到商業堆驗證前需要進行實驗堆驗證，參考 CFS 聚變實驗堆 SPARC 相比聚變商業堆 ARC 預計投運時間提前 5 年，假設：2021-2025 年完成核聚變實驗堆驗證的公司數量為 5 家，2026-2030 年數量為13 家，2031-2035 年數

74、量為 13 家，2036-2040 年數量為 6 家。測算的聚變實驗堆設備總空間 2 千億元、聚變商業堆設備總空間 3 萬億元按比例拆分，則全球核聚變設則全球核聚變設備市場年均規模將從備市場年均規模將從 2021-2025 年的年的 208 億元增長至億元增長至 2026-2030 年的年的 917 億元、億元、2031-2035 年年的的 2172 億元，億元，2023-2028 年復合增速年復合增速 35%，2028-2033 年復合增速年復合增速 19%。32/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六、核聚變技術挑戰六、核聚變技術挑戰 核聚變發

75、電當前面臨的技術挑戰極為復雜：1）等離子體穩態自持燃燒：核聚變要實現自持燃燒和穩態運行的條件極為苛刻，一是溫度要足夠高，使燃料變成超過 1 億的等離子體；二是密度要足夠高，這樣兩原子核發生碰撞的概率就大；三是等離子體在有限的空間里被約束足夠長時間；2）面向等離子體材料：面向等離子體材料（包括第一壁、偏濾器及限制器的裝甲材料等）在服役期間需要直接面對超高熱流、低能高束流的氫氦等離子體輻照、高能中子輻照等極端環境，對材料性能提出極高要求；3）高溫超導磁體：由于聚變磁體在運行時，導體要傳輸很大的電流；在大繞組尺寸下，線圈要產生很高的磁場；導體要經受瞬變電場分量的影響和中子輻照的影響，還要承受大的應力

76、；4）結構材料：材料除了需要面對聚變反應產生的高能中子輻照外，同時受到核嬗變反應產生的氦、氫及其同位素等氣體原子的影響；5）等離子體加熱技術：目前加熱等離子體主要方式有三種：等離子體電流加熱、電磁波加熱、中性粒子束加熱，但總體而言，均面臨加熱效率不夠高問題；6）閉式燃料循環技術：無論是磁約束聚變堆還是慣性約束聚變堆，都面臨氘氚燃料“自持”循環挑戰。33/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 目前還沒有一款聚變堆能同時解決這些關鍵問題目前還沒有一款聚變堆能同時解決這些關鍵問題。未來，各國仍需未來，各國仍需積極積極應對挑戰，應對挑戰，推進核聚變技術的研推

77、進核聚變技術的研發發。七七、相關公司、相關公司 1、國光電氣國光電氣 公司是我國“一五”時期前蘇聯援建的國家 156 項重點建設項目之一，自成立以來，公司一直從事微波器件的研制生產，至今擁有超過 60 年的研制生產經驗。目前，公司已經發展成為國內專業從事真空及微波應用產品研發、生產和銷售的高新技術企業。公司堅持以微波、真空兩大技術路徑為主線，并結合材料學、光學、自動化、電子學、核物理、低溫物理、熱力學等科學技術，研發生產出了行波管、磁控管、充氣微波開關管、微波固態器件、核工業設備、壓力容器真空測控組件等產品，并廣泛應用于航空、航天、核工業、新能源等領域。公司的核工業設備及部件產品主要包括 IT

78、ER 配套設備、核工業領域專用泵以及閥門等。公司生產的偏濾器和包層系統是公司生產的偏濾器和包層系統是 ITER 項目的關鍵部件。項目的關鍵部件。偏濾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）。公司研制的偏濾器已應用于公司研制的偏濾器已應用于

79、HL-3 等托卡馬克裝置，等托卡馬克裝置，HL-3 整個先進偏濾器系統共有 60 個偏濾器模塊，由 38 套標準偏濾器模塊和 22 套非標準偏濾器模塊構成。其生產技術主要基于 HL-3 偏濾器原型件所開發的相關連接、加工工藝以及檢測技術，主要包括 CFC/Cu 熱沉靶板的加工、支撐架結構生產以及偏濾器模塊的裝配與檢測三部分。我國制造的 ITER 包層屏蔽模塊全尺寸原型件在所承擔的 220 件屏蔽模塊中結構最復雜、制造難度最大。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要求的包層部件的大型真空

80、高溫氦檢漏設備設備，該設備采用真空箱法熱氦氣循環檢漏原理，同時具有“真空烘烤”、“去應力熱處理”和“熱氦氣檢漏”三大功能。兩項重要指標氦檢測儀靈敏度及設備真空室本底漏率在空載狀態下均優于 ITER 組織要求，設備的設計、優化、制造、裝配、調試，全程實現國產化。34/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 目前，公司參與新的鎢第一壁研制并進入樣件生產階段。公司還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工藝設備，用于 ITER 相關的試驗、測量及生產工藝之中。2024H1，公司核工業設備及部件收入

81、1.45 億元，占公司營收的 41.22%。2、聯創光電聯創光電 聯創光電 1999 年由江西省電子集團整合旗下部分優質軍工資產設立。三年來，公司圍繞“進而有為，退而有序”的經營方針，重點打造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%）。聯創超導重點聚焦于技術研發與產業化建設。第一，創建了南昌市高溫超導應用技術重點實驗室。第二，完成了光伏級高溫超導磁控單晶生長設備樣機的生產及客戶現場安裝調試。第三，實現光伏級磁控單晶生長設備的產業化，已獲取批量化訂單，進入商業化加速發展階段。第四，成功將高溫超導集束纜線技術應用于可控核聚變領域的高場磁體研制，自主設計的 D

82、型超導磁體成功制備并通過低溫測試。高溫超導：1）高溫超導感應加熱設備：聯合中鋁東輕共同舉辦了世界首臺高溫超導感應加熱裝置投產儀式，聯創超導設備訂單部分已交付，余下訂單仍在推進感應超導磁控單晶生長爐加熱設備標準化的同時，有序排產。2）高溫超導磁控單晶設備：與寧夏盈谷實業股份有限公司簽訂合作協議，成功完成了基于高溫超導磁體技術的 LCCD-MCZ160SS 磁控光伏單晶爐設備的研制，已順利推進兩臺新型品硅爐樣機的生產和調試，目前在手訂單體量超過 300 臺，計劃在 2024 年年內完成不少于 50 臺的交付任務?？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

83、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。2024 年 6 月，聯創光電與中核集團就共同推進“星火一號”聚變-裂變混合示范堆的建設達成了初步合作意向。3、永鼎股份永鼎股份 永鼎股份成立于 1994 年，1997 年成為國內光纜行業首家民營上市公司。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 2011 年涉足超導業務，生產 YBCO 第二代高溫超導材料。35/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 公司以業內獨有的

84、“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、蘇州吳江區政府與國網蘇州合作的“高溫超導直流電纜示范工程”項目于 2023 年 11 月 20 日并網投運，是我國首條基于國產第二代（YBCO）高溫超導材料的高溫超導低壓直流電纜。公司超導業務由全資子公司東部超導承擔。2021 年、2022 年和 2023 年，東部超導凈利潤分別為-822.60 萬元、-2580.79 萬元和-1591.75 萬元。4、西部超導西部超導 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

85、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。2010-2011 年公司的 NbTi 和 Nb3Sn 超導線材通過 ITER 組織的綜合評價，開始向 ITER 計劃批量供貨，并已經完成全部交付任務。核聚變領域，公司圓滿完成 ITER 項目供應任務，向國家重大科技基礎設施項目-聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施(CRAFT)批量供貨。2024H1，公司超導線材收入 4.82 億元，同比增長 19.95%，占公司營收的 23.84%。36/37 2025 年年 3 月月 17 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5、精達股份精達股份 精達股份于 1999 年 2 月建廠，200

86、2 年 9 月 11 日在上海證券交易所上市，是全球領先的電磁線制造商之一。主營業務是特種電磁線、特種導體以及模具制造、維修等生產、研發和銷售。產品廣泛用于汽車驅動電機、工業精密電機、機器人伺服電機、光伏逆變器、電動工具、家用電器等領域，公司產品主要劃分為銅基電磁線、鋁基電磁線及特種導體三大系列，產品種類主要涵蓋銅圓線、銅扁線、鋁圓線、鋁扁線及合金導體線。核聚變方面，公司是上海超導最大股東（持股 18.29%），上海超導的高溫超導帶材產品，在全球核聚變為代表的高場磁體的應用處于加速發展期，可控核聚變領域的下游客戶群體包含全球范圍內的多家核心的領先的核聚變研究群體及商業核聚變開發公司，超導電纜在

87、實踐應用中也獲得了運行驗證，長期運行情況良好。上海超導的擴產、擴建計劃已全部完成，新產線的產能快速爬坡，高溫超導帶材的性能參數也有巨大提升，在高溫超導領域具備了明顯的全球競爭力。同時公司在超導電磁線領域也達成了量產。6、安泰科技安泰科技 安泰科技 2013 年開始為 EAST 提供鎢銅偏濾器，是國內第一家具備聚變鎢銅偏濾器生產能力的公司。公司偏濾器，不僅滿足國內使用要求，還得到國際客戶的高度認可，為法國 WEST 裝置和國際熱核聚變ITER 提供多批次的鎢銅產品。核聚變方面，安泰中科作為全球可控核聚變裝置的核心供應商，實現鎢銅偏濾器、鎢銅限制器、包層第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等全系列涉鎢產品的研

88、發和生產。供貨產品：EAST 鎢銅偏濾器；ITER 鎢銅復合部件。37/37 2025 年年 3 月月 17 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 八、參考研報八、參考研報 1.東北證券-國防軍工行業：可控核聚變發展穩步推進，商業化未來可期2.中郵證券-可控核聚變行業專題：能源終極之路，商業化加速推進3.方正證券-國防軍工行業：國內外可控核聚變融資創新高，我國可控核聚變建設元年或正式開啟4.中泰證券-核工裝備行業深度匯報（三）：終極能源愈行愈近，可控核聚變產業持續加速5.浙商證券-核電設備行業系列深度報告二：可控核聚變，國內實驗堆進展如何6.民生證券-機械行業一周解一惑系列：可控核聚變最新進展及其系統結構拆分7.東吳證券-國防軍工行業深度報告：可控核聚變系列深度，科普，從氘氚反應到托卡馬克8.東吳證券-國防軍工行業深度報告：可控核聚變系列深度，新一代托卡馬克的建成，是實現聚變點火的重要節點免責聲明：以上內容僅供學習交流，不構成投資建議。