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1、 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1 1/4242 Table_Page 深度分析|專用設備 證券研究報告 可控核聚變深度可控核聚變深度 核聚變核聚變項目項目國內外持續推進，有望超預期國內外持續推進，有望超預期 核心觀點核心觀點：核聚變有望成為人類未來的終極能源核聚變有望成為人類未來的終極能源。核聚變是兩個輕原子核結合形成一個較重原子核，同時釋放大量能量的過程，核聚變具備能源潛力豐富、能量密度高、零排放、燃料獲得性高等優點，但是同時面臨著能量平衡尚未實現、氚自持尚未得到驗證、耐輻照材料開發進展緩慢、經濟性不確定等問題函待解決。聚變三乘積及能量增益因子聚變三乘積及能量增益因子 Q

2、是衡量核聚變反應的重要指標。是衡量核聚變反應的重要指標。實現核聚變點火狀態要求等離子體的溫度、原子核密度、約束時間三者的乘積大于一定值。工程技術可行性則要求實驗能量增益因子 Q1，獲得凈聚變能。目前技術仍處于實驗室階段，商業化應用仍需進一步突破。國內外對核聚變的投入不斷增加，已經成為國內外對核聚變的投入不斷增加，已經成為各國競爭的各國競爭的重要重要領域領域。25年 2 月，中國核電和浙能電力分別發布公告，擬以增資方式參股中國聚變能源有限公司；25 年 1 月 EAST 實現了 1 億攝氏度 1066 秒高約束模等離子體運行，創造了新的世界紀錄。海外，以美國的 Heilion Energy 為例

3、，25 年 1 月公司宣布完成新一輪 4.25 億美元的融資，其中 OpenAI 創始人 Sam Altman 投資了 3.75 億美元，自 2013 年已先后建成七個原型機，2 月該公司宣布計劃在華盛頓馬拉加建造世界首座核聚變發電廠，該發電廠容量為 50MW，預計在 2028 年開始發電（見可控核聚變公眾號 25 年 3 月 3 日的推送）。核聚變分為不同技術路線核聚變分為不同技術路線，磁體為核聚變裝置的重要組成部分。磁體為核聚變裝置的重要組成部分。目前兩種主流的核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變，而托卡馬克是當下研究最為廣泛、也是未來最有可能實現可控核聚變的聚變裝置；以 ITER

4、 實驗堆階段為例，磁體系統（28%）是最大成本項，顯示了超導技術的關鍵地位，其余包括堆內構件、土建廠房、真空室等；超導材料尤其是高溫超導有望成為核聚變的重要組成部分，高溫超導材料能夠提供更強的磁場，使得聚變裝置尺寸減小，降低聚變堆的成本，REBCO 即第二代高溫超導帶材隨著聚變裝置建設的陸續啟動，有望率先放量，相關公司將受益。投資建議投資建議。磁體為核聚變中較為重要的部分，且價值量占比較高，建議關注相關公司包括從事低溫超導磁材的西部超導以及高溫超導的聯創光電、永鼎股份（東部超導）、精達股份（參股上海超導），其他包括從事偏濾器、包層系統等的國光電氣、安泰科技，以及真空室部件的合鍛智能，擁有核聚變

5、子公司的應流股份，以及航天晨光、久立特材等。其余可關注屬于核電產業鏈的景業智能、江蘇神通、中核科技、佳電股份、紐威股份、海陸重工等。風險提示風險提示。核聚變技術進展不及預期，核聚變技術路線不確定，政策支持力度不及預期，國內外合作不穩定。行業評級行業評級 買入買入 前次評級 買入 報告日期 2025-03-21 相對市場表現相對市場表現 分析師：分析師：代川 SAC 執證號：S0260517080007 SFC CE No.BOS186 021-38003678 分析師：分析師：孫柏陽 SAC 執證號：S0260520080002 021-38003680 分析師：分析師：汪家豪 SAC 執證號

6、：S0260522120004 021-38003792 分析師：分析師：王寧 SAC 執證號：S0260523070004 021-38003627 請注意，孫柏陽,汪家豪,王寧并非香港證券及期貨事務監察委員會的注冊持牌人，不可在香港從事受監管活動。相關研究：相關研究：柴油發電機組行業跟蹤（三）:騰訊 24 年資本開支超預期，重視柴發板塊 2025-03-20 低空經濟行業專題（二）:戰略新興產業，政策助力萬億藍海開啟 2025-02-20 燃氣輪機行業跟蹤（二）:整機龍頭 GEV 大幅擴產，葉片廠供不應求 2025-02-09 -24%-14%-5%5%14%24%03/2406/2408

7、/2410/2401/2503/25專用設備滬深300 3586405 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2 2/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 重點公司估值和財務分析表重點公司估值和財務分析表 股票簡稱股票簡稱 股票代碼股票代碼 貨幣貨幣 最新最新 最近最近 評級評級 合理價值合理價值 EPS(元元)PE(x)EV/EBITDA(x)ROE(%)收盤價收盤價 報告日期報告日期（元（元/股）股）2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 景業智能 688290.SH CNY 58.03 2024/11/

8、06 買入 37.62 0.63 1.52 92.11 38.18 67.39 30.41 4.80 10.50 應流股份 603308.SH CNY 19.79 2024/09/03 增持 11.69 0.58 0.78 34.12 25.37 17.29 14.69 8.40 10.30 江蘇神通 002438.SZ CNY 12.35 2024/11/07 買入 15.75 0.63 0.81 19.60 15.25 11.33 9.58 8.90 10.30 紐威股份 603699.SH CNY 26.47 2025/02/06 買入 29.40 1.47 1.77 18.01 14.

9、95 12.93 10.85 26.50 27.90 數據來源：Wind、廣發證券發展研究中心 備注：表中估值指標按照最新收盤價計算 NBhXpPrOyQuNnQrP9P9R8OnPmMmOsPeRoOtQfQtRrM6MnNyRxNnQmMuOnNnN 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3 3/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 目錄索引目錄索引 一、核聚變：人類社會發展的終極能源一、核聚變：人類社會發展的終極能源.6（一）核聚變有望成為人來的終極能源（一）核聚變有望成為人來的終極能源.6（二）氘氚聚變或為實現核聚變的重要反應方式（二）氘氚聚變或為實現核聚

10、變的重要反應方式.6（三）核聚變發電可行性的重要條件：聚變三乘積與能量增益因子（三）核聚變發電可行性的重要條件：聚變三乘積與能量增益因子 Q.8 二、核聚變的實現方式：多技術路線并行二、核聚變的實現方式：多技術路線并行.10（一）主流可控核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變（一）主流可控核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變.10（二）磁約束：磁鏡、仿星器和托卡馬克多種技術路線（二）磁約束：磁鏡、仿星器和托卡馬克多種技術路線.11（三）托克馬克：最有可能實現可控核聚變的聚變裝置（三）托克馬克：最有可能實現可控核聚變的聚變裝置.14（四）慣性約束：核聚變的另外一條途徑（四）慣性約束

11、：核聚變的另外一條途徑.22（五）其他方式：混合約束方式（五）其他方式：混合約束方式.23 三、核聚變的進展：多國持續投入，已經成為國家競爭的重要方向三、核聚變的進展：多國持續投入，已經成為國家競爭的重要方向.26（一）各國爭相投入聚變的研發（一）各國爭相投入聚變的研發.26（二）美國以私人資本投入為主（二）美國以私人資本投入為主.27（三）我國以國家隊為主，私人資本進入明顯（三）我國以國家隊為主，私人資本進入明顯.28（四）核聚變目前仍面臨較多的挑戰（四）核聚變目前仍面臨較多的挑戰.30 四、核聚變的構成及相關產業鏈四、核聚變的構成及相關產業鏈.32（一）核聚變產業鏈（一）核聚變產業鏈.32

12、（二）核聚變產業鏈相關公司（二）核聚變產業鏈相關公司.38 五、風險提示五、風險提示.40（一）核聚變技術進展不及預期（一）核聚變技術進展不及預期.40（二）核聚變技術路線不確定（二）核聚變技術路線不確定.40（三）政策支持力度不及預期（三）政策支持力度不及預期.40（四）國內外合作不穩定（四）國內外合作不穩定.40 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4 4/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖表索引圖表索引 圖圖 1：一些穩定同位素的比結合能：一些穩定同位素的比結合能.7 圖圖 2：獲得核聚變反應的三要素：獲得核聚變反應的三要素.8 圖圖 3：勞森聚變三

13、乘積最低要求：勞森聚變三乘積最低要求.8 圖圖 4：當前聚變能源研究所處階段：當前聚變能源研究所處階段.9 圖圖 5：聚變方案匯總（其中恒星和氫彈是已成功實現聚變能量增益的方案）：聚變方案匯總（其中恒星和氫彈是已成功實現聚變能量增益的方案）.10 圖圖 6：磁鏡效應示意圖：磁鏡效應示意圖.12 圖圖 7：仿星器中線圈配置：仿星器中線圈配置.12 圖圖 8：托卡馬克裝置概念圖：托卡馬克裝置概念圖.13 圖圖 9：托克馬克工作原理與步驟：托克馬克工作原理與步驟.14 圖圖 10：Alcator C-Mod 剖視圖剖視圖.15 圖圖 11：HL-3 裝置圖裝置圖.16 圖圖 12：ITER 線圈系統

14、組成線圈系統組成.17 圖圖 13：CFETR 裝置設計圖裝置設計圖.18 圖圖 14：EAST 裝置裝置.18 圖圖 15：KSTAR 磁體系統磁體系統.19 圖圖 16：TFMC 俯視圖俯視圖.20 圖圖 17：洪荒：洪荒 70 總裝總裝.21 圖圖 18：經天磁體成功勵磁至：經天磁體成功勵磁至 21.7 特斯拉特斯拉.21 圖圖 19：SUNIST-2 聚變實驗裝置聚變實驗裝置.22 圖圖 20：LIFE 示意圖示意圖.23 圖圖 21：Trenta 裝置裝置.25 圖圖 22：聚變能源研究歷史上部分重要歷史節點：聚變能源研究歷史上部分重要歷史節點.26 圖圖 23：各實驗裝置所達到的參

15、數：各實驗裝置所達到的參數.27 圖圖 24：中國磁約束聚變發展路線圖：中國磁約束聚變發展路線圖.29 圖圖 25：ITER 預計投入占比預計投入占比.32 圖圖 26：DEMO 堆預計投入占比堆預計投入占比.32 圖圖 27：高溫超導材料允許更高的磁場強度：高溫超導材料允許更高的磁場強度.33 圖圖 28：SPARC 發展計劃及進度發展計劃及進度.33 圖圖 29：二代高溫超導帶材：二代高溫超導帶材 2G HTS Tapes（REBCO）結構（上海超導）結構（上海超導）.34 圖圖 30：高溫超導技術發展：高溫超導技術發展.34 圖圖 31：偏濾器示意圖：偏濾器示意圖.36 圖圖 32：熱氦

16、檢漏設備：熱氦檢漏設備.36 圖圖 33：第一壁板：第一壁板 FW 示意圖示意圖.37 圖圖 34：等離子體與第一壁元件的交互：等離子體與第一壁元件的交互.37 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 5 5/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 表表 1：核聚變與核裂變對比：核聚變與核裂變對比.6 表表 2：氫同位素聚變反應截面比較：氫同位素聚變反應截面比較.7 表表 3：聚變能源開發的重要里程碑節點：聚變能源開發的重要里程碑節點.9 表表 4：可控核聚變商用化時間表對比：可控核聚變商用化時間表對比.9 表表 5：主流磁約束裝置對比：主流磁約束裝置對比.11 表表

17、 6：典型銅基托卡馬克裝置磁體系統的部分性能參數：典型銅基托卡馬克裝置磁體系統的部分性能參數.15 表表 7：典型低溫超導托卡馬克主要性能參數：典型低溫超導托卡馬克主要性能參數.17 表表 8：部分商業化高溫超導托卡馬克主要信息：部分商業化高溫超導托卡馬克主要信息.20 表表 9：主流慣性約束裝置對比：主流慣性約束裝置對比.22 表表 10：關鍵技術指標：關鍵技術指標.24 表表 11：Z-FFR 建造成本估算與經濟性評估建造成本估算與經濟性評估.24 表表 12：全球主要磁約束裝置參數：全球主要磁約束裝置參數.27 表表 13：部分可控核聚變項目獲得融資情況：部分可控核聚變項目獲得融資情況.

18、28 表表 14：中國核聚變最新進展：中國核聚變最新進展.28 表表 15：我國重點企業成果及規劃：我國重點企業成果及規劃.30 表表 16：商業化核心矛盾與解決方向：商業化核心矛盾與解決方向.31 表表 17：全球主要帶材生產商及其使用的生產技術：全球主要帶材生產商及其使用的生產技術.35 表表 18：幾種：幾種 PFMs 在在 600的基本性能的基本性能.38 表表 19：核聚變產業鏈相關公司及布局：核聚變產業鏈相關公司及布局.38 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 6 6/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 一、核聚變：人類社會發展的終極能源一、核聚變

19、：人類社會發展的終極能源（一）核聚變有望成為人來的終極能源（一）核聚變有望成為人來的終極能源 核能的釋放主要分為核聚變和核裂變。核能的釋放主要分為核聚變和核裂變。核聚變是兩個輕原子核結合形成一個較重原子核，同時釋放大量能量的過程。與之相反，核裂變反應是通過中子轟擊不穩定的重元素放射性同位素（如鈾235），使其分裂成更小的原子并釋放出更多中子。核裂變反應需要精密控制，否則可能會導致大量放射性污染物的釋放。表表 1：核聚變與核裂變對比：核聚變與核裂變對比 原材料原材料 觸發條件觸發條件 能量來源能量來源 過程示意圖過程示意圖 核聚變 氫的同位素如氘、氚 需要外界物質/能量沖擊激發，但是激發條件低（

20、一個中子沖擊即可），而且裂變過程會釋放更多中子，產生鏈式反應 原子核的質量差異 核裂變 易裂變核素，主要包括鈾-235、钚-239 和鈾-233 需要大量能量 原子核的質量差異 數據來源：核裂變與核聚變發電綜述（孔憲文等），廣發證券發展研究中心 核聚變主要有有以下幾點優勢：1.能源豐富：能源豐富：核聚變反應釋放的能量遠超過化石燃料，具有巨大的能源潛力。2.能量密度高：能量密度高：根據核裂變與核聚變發電綜述（孔憲文等），以1g物質進行計算,與標準煤發熱量來進行比較，1g鐳裂變放出的熱能相當于0.39t標準煤；1g鋁裂變放出的熱能相當于0.8t標準煤；1g鈾裂變放出的熱能相當于2.6t標準煤；1g

21、氮裂變放出的熱能相當于25t標準煤；氘和氚聚變為1g氦產生聚變能相當于11.2t標準煤。3.零排放零排放：核聚變過程不產生二氧化碳等溫室氣體和有害物質，對環境友好。4.燃料可獲得性：燃料可獲得性：氫同位素存在廣泛，可在海水中提取，燃料供應相對充足。氘在地球上主要以重水的形式存儲在海洋，含量占氫的0.0156%，氚是一種半衰期僅為12年的放射性同位素，在自然界沒有穩定存在，一般利用中子轟擊鋰原子來制備。5.安全性：安全性：核聚變過程不會發生堆暴炸等放射性事故，具備較高的安全性。氘氚聚變不會產生任何污染物，并且維持反應發生需要非?？量痰臈l件，不太容易出現核裂變反應堆的事故失控。（二）氘氚聚變或為實

22、現核聚變的重要反應方式（二）氘氚聚變或為實現核聚變的重要反應方式 實現核聚變的方式有多種，氘氚聚變目前為實驗室主流反應，主要原因有以下幾點：氚氚聚變（氚氚聚變（DT聚變）反應具有最大的反應截面。聚變）反應具有最大的反應截面。由于氫原子核只有質子，僅靠兩個 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 7 7/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 質子無法形成束縛態，因此需要氫的同位素。氫有三種同位素，分別是氕（H）、氘（D）、氚（T）。在這些組合中，氚氚聚變（DT聚變）反應具有最大的反應截面，能夠在最廣泛的范圍內發生反應，所需外部力量（例如加熱和加壓）最小，反應難度最低。

23、因此，DT聚變是目前最主流的技術路線。表表 2：氫同位素聚變反應截面比較：氫同位素聚變反應截面比較 D-D D-T D-He 3He-3He 反應方程式反應方程式 D+DHe+n+3.27MeV D+DT+p+4.03MeV D+T+n+17.6MeV D+He+p+18.3MeV 3He+3He“He+2p+12.86MeV 反應截面反應截面(100keV 時時)3.7x10-30 3.310-30 3.43x1028 1x1029 4.4x10-53 材料獲取材料獲取 氘在海水中的含量較高只需通過精餾法取得重 水，再電解重水 受制于氚，氚需要中子轟擊 Li6 獲得 受制于 3He 地球上并

24、不存在天然的 3He，月球上則極為豐富 受制于 3He 產生中子與產生中子與否否(清潔程清潔程度度)可能生成中子 產生一個中子 不產生中子，但可能出現的氘氘反應會產生中子。不產生中子，最清潔 技術發展迭技術發展迭代代 第一代 第一代 第二代 第三代 數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 實驗原料獲取相對便利。實驗原料獲取相對便利。氘燃料可以通過電解重水來獲得，而氘在自然界中的總量較多且廣泛分布，可供人類使用數十億年。雖然氚在自然界中總量較少且分散，但可以通過在聚變堆內使用中子轟擊鋰-6來產生。溫度閾值容易達到。溫度閾值容易達到。在核聚變中，氘氚聚變相對容易實現。只需要將溫

25、度提升至1.5億攝氏度以上（相當于太陽核心溫度的十倍）。氫核比結合能最小。氫核比結合能最小?？煽睾司圩円詺錇樵系倪x擇源于氫擁有最低的比結合能，核內的質子和中子結合較為松散，使其更易與其他原子核發生聚變。圖圖 1：一些穩定同位素的比結合能一些穩定同位素的比結合能 數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 8 8/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 （三）（三）核聚變發電可行性的重要條件：聚變三乘積與核聚變發電可行性的重要條件：聚變三乘積與能量增益因子能量增益因子 Q 1.聚變三乘積（聚變三乘積（nT）高溫及

26、約束是可控核聚變的前置條件，實現工程應用還需獲得凈聚變能。高溫及約束是可控核聚變的前置條件，實現工程應用還需獲得凈聚變能。利用聚變反應放出的能量來維持極高溫度，毋需再從外界施入能量，反應能自持地進行下去，此時“燒”聚變原料“爐子”已經點著了。勞森判據為勞森判據為“聚變點火聚變點火”的重要判定的重要判定。對于一定的溫度，在一定的時間內，原子核之間互相碰撞的次數，與等離子體中原子核的密度成正比；而在一定密度的情況下，原子核之間互相碰撞的次數，與等離子體中保持這種密度的時間（約束時間）成正比。因此聚變反應中能量的釋放，與等離子體的溫度、原子核密度、約束時間三者與等離子體的溫度、原子核密度、約束時間三

27、者的乘積（聚變三乘積）有關。的乘積（聚變三乘積）有關。根據勞森判據，只有聚變三乘積大于一定值（5x102m-3 s keV）才能實現“點火”。圖圖 2：獲得核聚變反應的三要素：獲得核聚變反應的三要素 圖圖 3：勞森聚變三乘積最低要求勞森聚變三乘積最低要求 數據來源：超導磁體技術與磁約束核聚變（王騰），廣發證券發展研究中心 數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 2.能量增益因子能量增益因子Q 實現實現“點火點火”僅是受控核聚變研究的第一步，第二個目標是使輸出的能量超過輸入的僅是受控核聚變研究的第一步，第二個目標是使輸出的能量超過輸入的能量，即能量增益因子能量，即能量增益因子

28、Q1。能量增益因子指核聚變反應輸出能量與輸入能量之比，當Q值大于1時，就意味著可控核聚變“不虧本”，產生的能量大于消耗的能量，獲得凈聚變能?？茖W家們將第一個目標稱為驗證科學可行性，第二個目標稱為驗證工程技術可行性。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 9 9/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖圖 4：當前聚變能源研究所處階段：當前聚變能源研究所處階段 數據來源：聚變點火原理概述謝華生，廣發證券發展研究中心 可控核聚變有可控核聚變有4個重要節點。個重要節點。能量平衡、氚自持、可利用率、耐輻照能力4個指標最為關鍵，可用于各種聚變堆的技術性能差異比較。聚變能源發展

29、需要跨越4個里程碑節點：節點1為當前的領域最優水平；節點2為ITER水平；節點3為聚變商業示范堆（DEMO）水平；節點4為第一代商業堆水平。表表 3：聚變能源開發的重要里程碑節點聚變能源開發的重要里程碑節點 評價指標 節點 1 節點 2 節點 3 節點 4 能量平衡 QSci=1 QEng=1 QEng=5 QEng=10 氚自持 數值模擬 實驗模塊 扇形切片 或全堆 全堆 可利用率 1%25%50%70%耐輻照能力/dpa-35 50 100 數據來源：聚變能源研究態勢及展望（彭先覺等），廣發證券發展研究中心 注：聚變放能和輸入能量相等是能量“得失相當”條件(QSci=1),視為聚變科學可行

30、性的門檻;輸出電能與輸入電能相等是工程意義上的能量“得失相當”條件(QEng=1),視為聚變工程可行性的門檻：dpa 表示平均每個原子離開平衡位置的次數。各國提出了各自的時間表各國提出了各自的時間表。國際熱核聚變實驗堆（ITER）的目標是實現聚變三重積大于61021m.sKeV和Q大于10，以驗證聚變發電的可行性。為了商業化發電，需要綜合考慮電-熱轉換效率為70%和聚變能-電能轉換效率為40%。在這種情況下，認為聚變三重積應大于7.51021mS.s-KeV，對應Q大于30，才能算作成熟的商業發電。目前，主要的聚變堆仍在朝著實現Q等于1的目標邁進。表表 4：可控核聚變商用化時間表對比：可控核聚

31、變商用化時間表對比 階段 時間節點 技術目標與關鍵指標 關鍵挑戰 主要參與方/項目 示范堆（DEMO）2035 年左右-實現長時間燃燒等離子體（Q10，持續數小時）-聚變功率達 500MW2GW-驗證材料與工程可行性（中子輻照耐受50dpa）-高溫超導磁體穩定性-第一壁材料抗輻照性能-氚燃料自持循環系統-國際：ITER 后續項目、EU-DEMO-中國：CFETR（中國聚變工程實驗堆）-美國：SPARC 商業電站 2040 年后-實現連續穩定發電（Q30）-度電成本0.3 元/kWh-單堆裝機容量1GW-超導帶材量產成本控制（REBCO$50/m）-核島系統模塊化建造-安全認證-國際：歐洲聚變能

32、聯盟（EUROfusion）-中國：Z-FFR 混合堆-私營企業：CFS、TAE 數據來源：IAEA WORLD FUSION OUTLOOK 2024，ITER 官網，廣發證券發展研究中心 概念概念科學可行性科學可行性工程可行性工程可行性商業可行性商業可行性商業堆商業堆當前位置當前位置ITER等裝置目標等裝置目標 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1010/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 二、核聚變的實現方式：多技術路線并行二、核聚變的實現方式：多技術路線并行（一）主流可控核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變（一）主流可控核聚變技術研究路徑為磁

33、約束聚變和慣性約束聚變 高溫和高壓是實現核聚變的關鍵條件。高溫和高壓是實現核聚變的關鍵條件。在核聚變過程中，發生合并后形成的重原子核質量會小于反應前兩個輕原子核質量，因此發生質量虧損。根據著名的質能公式E=mc，反應過程中出現的質量虧損轉化為巨大的能量釋放出來。為了讓合并發生，需要克服同性相斥的電磁力屏障，即將兩個帶正電的原子核靠得足夠近，使其進入強相互作用力的作用范圍。這可以通過讓原子核運動速度足夠快以使其相互碰撞，或者將原子核壓得足夠近來實現。在宏觀尺度上，粒子的無規則運動表現為溫度，因此高溫和高壓是實現核聚變的關鍵條件?？煽睾司圩兊哪繕司褪抢酶邷睾透邏捍偈馆p原子核合并成重原子核，并通過

34、精確控制實現能量的穩定輸出。實現核聚變的方法包括引力約束聚變、磁約束聚變和慣性約束聚變。實現核聚變的方法包括引力約束聚變、磁約束聚變和慣性約束聚變。引力約束是通過物質質量的引力作用將燃料約束在其中，例如太陽。然而，目前我們無法在地球上實現這種約束方式。磁約束利用磁場約束等離子體實現聚變，通過電磁加熱等離子體并隔離其與容器壁。在加熱至一定程度后，電阻迅速下降，并注入高能中性粒子束以進一步加熱至點火條件，從而實現聚變。慣性約束則將氘氚氣體裝入小球，通過激光或粒子束射入球面，使內層壓縮，將氣體推向高溫高壓狀態，并在點火后釋放大量熱能。目前兩種主流的核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變。目前兩

35、種主流的核聚變技術研究路徑為磁約束聚變和慣性約束聚變。圖圖 5：聚變方案匯總（其中恒星和氫彈是已成功實現聚變能量增益的方案）：聚變方案匯總（其中恒星和氫彈是已成功實現聚變能量增益的方案）數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 11 11/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 （二）（二）磁約束：磁約束：磁鏡、仿星器和托卡馬克多種技術路線磁鏡、仿星器和托卡馬克多種技術路線 磁約束方案是一種利用強磁場對其內部帶電粒子進行運動約束的聚變形式。磁約束方案是一種利用強磁場對其內部帶電粒子進行運動約束的聚變形式。在磁場

36、中，帶電粒子會在洛倫茲力的作用下被束縛于磁場線上，圍繞磁場線做螺旋運動，其中既包含了垂直磁場方向的圓周運動，也包括了沿磁場方向的直線運動。目前磁約束方案裝置類型主要有磁鏡、仿星器和托卡馬克。這3種裝置分別基于不同的設計理念與方案來實現對帶電粒子的運動約束，并在各自領域中取得了不同程度的進展。表表 5：主流磁約束裝置對比：主流磁約束裝置對比 托卡馬克 仿星器 磁鏡 磁場類型 螺旋形磁場 螺旋形磁場 直線型磁場 優勢 目前最成熟的裝置 能夠較好地控制/約束等離子體 結構較為簡單 劣勢 建造規模大 技術復雜 落后托卡馬克兩代，技術不成熟 相對于其他兩種裝置可約束粒子比例低，約束時間短 代表性裝置 I

37、TER(國際)、EAST(中國)、環流三號(中國)、JET(歐盟)、JT-60SA(日本)LHD（日本）、7-X（德國）WHAM（美國）裝置結構 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 磁鏡主要利用了“磁鏡”效應。磁鏡主要利用了“磁鏡”效應。在弱磁場區域沿磁力線做螺旋運動的帶電粒子往往會在強磁場區域被反射，這種現象被稱為磁鏡效應。磁鏡作為一種開放式約束系統，整體形狀呈圓柱形，兩端通過額外線圈提高磁場強度，以實現粒子反射、限制逃逸的作用。然而，實際中磁鏡只能反射垂直速度分量較大的粒子，而沿磁場線方向速度分量較大的粒子則難以被磁鏡端部反射，從而逃脫約束，引發

38、終端損失，在粒子約束上并未取得顯著成效。但由于磁鏡裝置具有（等離子體壓力與磁壓力之比）值高，等離子體溫度高及構造簡單等優勢，在過去幾十年中，關于磁鏡的改進工作仍在推進。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1212/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖圖 6：磁鏡效應示意圖磁鏡效應示意圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 仿星器的裝置加工難度較大。仿星器的裝置加工難度較大。仿星器最早由Spitzer于1958年提出，是聚變研究初期最主要的等離子體裝置之一。該裝置整體呈環狀，由一系列線圈環向排列而成，基于完全閉合的環

39、向磁場線來消除因終端損失帶來的粒子逃逸問題，并通過外加螺旋繞組產生極向磁場以平衡環向場不均勻性引起的粒子偏移現象。最終，由極向場（poloidal field，PF）與環向場（toroidal field，TF）疊加形成一個完全包含在環形約束室中的螺旋磁場，實現對其內部帶電粒子的運動約束。然而，在實際開發中，仿星器的復雜線圈結構對于加工精度有著極高要求，這也成為制約其發展的重要因素。圖圖 7：仿星器中線圈配置仿星器中線圈配置 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 托卡馬克是當下研究最為廣泛、也是未來最有可能實現可控核聚變的聚變裝置。托卡馬克是當下研究最

40、為廣泛、也是未來最有可能實現可控核聚變的聚變裝置。其名稱Tokamak由俄語單詞“環形、真空室、磁、線圈”的詞頭組成，由前蘇聯科學家阿齊莫維齊等人于20世紀50年代提出。與仿星器類似，托卡馬克裝置同樣由一系列環向場線圈周向排列而成，用于生成閉合的環向約束磁場。放電時，由中央螺線管歐姆加熱線圈（central solenoid/ohmi cheating，CS/OH）的變化磁通激勵等離子體產生環向電流，該環向電流產生的極向磁場分量與環向磁場耦合，形成約束等離子體的磁場構型，并保障磁面閉合態。此外，其還需要極向場線圈來抵消等離子體電流回路及等離子體壓力所引起的膨脹力，并保持等離子體形狀與穩定性。識

41、別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1313/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖圖 8：托卡馬克裝置概念圖托卡馬克裝置概念圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 托卡馬克是最接近勞森判據的裝置托卡馬克是最接近勞森判據的裝置。外表像“甜甜圈”的環形結構是托卡馬克裝置的基礎，越靠近內部磁體靠的越緊，磁感線密集，磁場強，因此存在磁場強度梯度，使得正負離子分別收到垂直于梯度的方向，等離子體會受力作用散掉。因此托卡馬克在環形結構中間加了柱狀電磁體，通過快速改變通過柱狀磁體的電流大小生成快速變化的磁場，進而在等離子體中誘導出感

42、應電流，形成環繞等離子體的感應磁場，和環形結構原本的磁場相疊加，形成麻花狀磁場，使離子達到動態平衡，力被中和。裝置的最外圈還有幾個大的環狀電磁體，控制等離子體的大小和形狀。在具體實踐中，聚變發電利用反應產生的中子，在裝置內壁上減速并釋放動能，轉化為熱能。熱能通過冷卻水傳遞到熱交換器（蒸汽發生器），進而驅動汽輪發電機組進行發電。在托克馬克中，磁場線圈一般包括環向場線圈（Toroidal Field Coil,TF線圈）、極向場線圈（Poloidal Field Coil,PF線圈）、校正場線圈（Correction Coil,CC線圈）、中心螺線管線圈（Central Solenoid,CS線圈

43、）。環向場線圈（環向場線圈（Toroidal Field Coil,TF線圈）線圈）：產生沿環形真空室方向的環向磁場，用于約束等離子體沿環形軌道運動，防止其與裝置內壁接觸，維持等離子體宏觀穩定性的基礎磁場。極向場線圈（極向場線圈（Poloidal Field Coil,PF線圈）線圈）：產生垂直于環向的極向磁場，與環向磁場共同形成螺旋形磁力線，控制等離子體的形狀、位置和平衡。例如，通過調節PF線圈電流，可實現等離子體截面的壓縮或擴張。校正場線圈（校正場線圈（Correction Coil,CC線圈）線圈）：補償因制造誤差、熱形變或等離子體擾動導致的磁場畸變，確保磁場位形精確，避免等離子體破裂。

44、中心螺線管線圈（中心螺線管線圈（Central Solenoid,CS線圈）線圈）：位于裝置中心，通過快速變化的電流誘導等離子體電流（類似變壓器原理），并參與極向磁場的形成，是啟動和維持等離子體電流的關鍵組件。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1414/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖圖 9：托克馬克托克馬克工作原理與步驟工作原理與步驟 數據來源：星環聚能公眾號，廣發證券發展研究中心（三）托克馬克：最有可能實現可控核聚變的聚變裝置（三）托克馬克：最有可能實現可控核聚變的聚變裝置 磁體系統是托克馬克裝置的重要組成部分。磁體系統是托克馬克裝置的重要組成部分

45、。在磁約束可控核聚變裝置中，產生約束磁場的磁體系統扮演著核心角色，其磁場強度與均勻性對于整個裝置的性能與效率均有著重要影響。1.銅基托卡馬克磁體系統銅基托卡馬克磁體系統 1968年，前蘇聯研究團隊在新西伯利亞召開的第三屆核聚變國際會議上，匯報了基于銅基磁體的T-3托卡馬克裝置在等離子體溫度、密度以及約束時間等方面取得的重要進展。表中為典型的銅基托克馬克裝置磁體系統的部分性能參數。包括了美國、歐盟、日本、中國的部分項目。美國美國TFTR裝置（裝置（Tokamak fusion test reactor）于1982年開始運行，其磁體系統均采用水冷式無氧銅導體制造，其環向場磁體由20個圓形線圈周向均

46、勻排列而成，可在等離子體中心處產生5.2T的環向磁場；極向場磁體由4組獨立線圈組成，包含超過860匝水冷銅導體，總重約80t。TFTR于1997年4月進行了最后一次運行，其服役期間完成了近8萬次等離子體放電。歐洲聯合環（歐洲聯合環（joint European torus，JET）是一座建設在英國卡勒姆核聚變中心的磁約束聚變反應堆，由歐洲多國共同合作完成。該項目始建于1970年，并于1983年如期運行，成功產生等離子體。在1997年，JET又利用氘和氚燃料混合物創造了最接近科學盈虧平衡的世界紀錄，產生了16MW的聚變功率，同時注入了24MW的熱能來加熱燃料，能量增益Q值達到0.67。JT-60

47、（Japan Torus-60）與歐洲的JET、美國的TFTR齊名，被譽為世界三大托卡馬克，其主要目的是為了實現等離子體臨界條件。JT-60于1978年4月開啟實際建設 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1515/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 工作，并最終于1985年4月得以完成，總共耗資約2300億日元。截至2018年，JT-60仍然保持著聚變三重積以及等離子體溫度最高值的世界紀錄。目前其已被拆解并改進為世界上最大的超導托卡馬克裝置JT-60SA，由日本和歐盟聯合運營。Alcator C-Mod是Alcator系列的第三座托卡馬克裝置，作為一臺緊湊型

48、托卡馬克，其曾憑借著極高的環向約束磁場而聞名。AlcatorC-Mod裝置的概念于1985年被提出，后經美國能源部批準，由美國麻省理工學院等離子體科學與聚變中心開啟建設，并于1992年實現首次放電。Alcator C-Mod的環向場線圈總共包含120匝矩形導體，被均勻排列成20束子單元，所有導體均采用C-10700含銀無氧銅制成，并基于液氮實現低溫冷卻，能夠承載高達250kA的電流并產生8T的標稱磁場。Alcator的極向場線圈系統包含3個OH線圈以及5對PF平衡線圈，用于提供歐姆驅動、平衡場和等離子體形狀控制。AlcatorC-Mod服役期間（1992-2016年），總共完成了超過35000

49、次等離子體放電，啟動可靠率達到80%，并保持著磁約束聚變裝置體積平均等離子體壓力的世界紀錄。圖圖 10：Alcator C-Mod 剖視圖剖視圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 核工業585所（現核工業西南物理研究院）自建立以來，先后研發了20多種不同類型表表 6：典型銅基托卡馬克裝置磁體系統的部分性能參數典型銅基托卡馬克裝置磁體系統的部分性能參數 參數參數 系統名稱系統名稱 TFTR JET JT-60 Alcator C-Mod HL-3 首次運行年份 1982 1983 1985 1992 2020 主半徑/m 2.48 2.96 3.32

50、 0.68 1.78 TF 線圈數量/個 20 32 18 20 20 TF 線圈電流/kA 73.3 67 52.1 250 140(191)中心磁場/T 5.2 3.45 4.5 8.0 2.2(3)等離子體電流/MA 2.5 4.8 2.7 2 2.5(3)國家或地區 美國 歐盟 日本 美國 中國 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1616/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 的聚變研究裝置，其中包括中國環流器一號裝置（HL-1，1984）、中國環流器新一號裝置（HL-1M

51、，1995）、中國環流器二號A裝置（HL-2A，2002）以及中國環流器三號裝置（HL-3，2020）等。HL-3（前稱前稱HL-2M）裝置裝置作為HL-2A的改造升級裝置，是我國自主研發的新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置。該裝置線圈系統均采用銅導體水冷線圈繞制而成，其中，TF線圈由20個具有D型輪廓的比特板式結構線圈串聯組成，采用可拆卸結構，能承載最高191kA電流，對應產生的最大環向場為3.0T。HL-3的極向場線圈系統由8個CS線圈和8對上下對稱的PF線圈組成，均放置于TF線圈與真空室之間。CS線圈和PF線圈合計可提供14Vs的最大極向磁通變化量。HL-3裝置于2023年首次實現了等離

52、子體電流為1MA的高約束模式運行，刷新了中國磁約束聚變裝置的運行紀錄，并在2024年的首輪國際聯合試驗中首次發現并實現了一種特殊的先進磁場結構，對提升核聚變裝置的控制運行能力具有重要意義。圖圖 11：HL-3 裝置圖裝置圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 2.低溫超導托卡馬克磁體系統低溫超導托卡馬克磁體系統 1979年，蘇聯建造了世界上第一臺低溫超導托卡馬克T-7裝置，將超導磁體技術引入聚變領域，為聚變裝置的設計和運行提供了重要支持和創新。超導磁體不僅能產生較高的約束磁場，還能在長時間運行下節省大量電力，有效改善長脈沖穩態運行，大大提升聚變能源的

53、轉化效率與能源輸出，進一步加速全人類對于聚變領域的探索進度。低溫超導托卡馬克均為明星項目，包括國際合作的ITER（國際熱核聚變實驗堆，international thermonuclear experimental reactor）、中國的EAST（experimental advanced superconducting Tokamak，東方超環）與CFETR（中國聚變工程試驗反應堆，China fusion engineering test reactor），以及韓國的KSTAR（韓國超導托卡馬克先進研究裝置，Korea superconducting Tokamak advanced r

54、esearch）。ITER是一項國際合作項目，最早由美蘇首腦提議，并最終于2006年正式啟動，由包括中、美、俄在內的7方成員聯合資助與推進，建設成本超過150億歐元，該項目計 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1717/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 劃建造一個可自持燃燒的托卡馬克聚變實驗堆，目標聚變功率達到500 MW，能量增益Q突破10。ITER的基礎建設開始于2013年，原計劃于2025年完成建設并正式開始等離子體試驗，而根據 ITER 理事會最新版項目時間表，ITER裝置建設將推遲，計劃于2033年實現全等離子體電流，并在2034年開始開展完整研

55、究活動。ITER計劃建設全超導磁體系統，預計能夠產生15MA等離子體電流及11.8T峰值磁場。TF線圈與CS線圈在高場環境下使用Nb3Sn超導體，其余線圈則使用NbTi超導體。圖圖 12：ITER 線圈系統組成線圈系統組成 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 CFETR是我國自主設計研制并聯合國際合作的重大科學工程，旨在驗證聚變的可行性，并為未來商業化聚變堆的建設提供基礎。其概念設計已于2014年完成，過程設計于20172020年由CFETR設計團隊開展，計劃于2035年前完成建設，并于2050年開展試驗。CFETR作為從ITER到演示聚變動力反應堆

56、（demonstration power plant，DEMO）的關鍵一步，是連接當前核聚變研究與未來能源應用的橋梁。CFETR采用全超導磁體設計，所有線圈導體均采用多級電纜模式，內部包含獨立中央冷卻管道，基于超臨界氦強制流方式進行冷卻。該裝置計劃能夠產生13.78MA的等離子體電流，并提供6.5T中心磁場。TF線圈繞組根據所處場強大小劃分了3個區域，并計劃采用不同的導體材料，由低場到高場分別采用NbTi型、ITER級Nb3Sn以及高表表 7：典型低溫超導托卡馬克主要性能參數：典型低溫超導托卡馬克主要性能參數 參數 系統名稱 EAST KSTAR CFETR ITER 首次運行年份 2006

57、2008 2035(預計)2033(預計)主半徑/m 1.85 1.8 7.2 6.2 TF 線圈數量/個 16 16 16 18 TF 線圈電流/kA 14.5 35.2 84.6 68 中心磁場/T 3.5 3.5 6.5 5.3 等離子體電流/MA 1.0 2.0 13.78 15 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1818/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 性能Nb3Sn超導體進行繞制；CFETR的外部PF磁體包含7個超導線圈，各線圈將根據其所處場強用不同性能超導體繞制

58、，其中PF1和PF7線圈所處場強相對較高，將采用Nb3Sn型超導體，而其余PF線圈計劃采用NbTi型超導體；CS磁體模塊由8個獨立線圈組成，其底部由TF線圈組件支撐，各獨立線圈均采用Nb3Sn型CICC導體繞制，工作電流為40kA，共可產生最高14.6T的磁場，誘導產生等離子體電流 圖圖 13：CFETR 裝置設計圖裝置設計圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 EAST項目于1998年獲我國政府批準，由中國科學院等離子體物理研究所承擔研究建設工作，并在2005年底完成裝置組裝，最終于2006年9月開始測試并獲得等離子體。EAST的環向場磁體由16個

59、超導線圈組成，能夠在等離子體中心處產生3.5T環向約束磁場，還包含了14個極向場超導線圈，其中6個CS線圈安裝于托卡馬克中軸處。圖圖 14：EAST 裝置裝置 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 KSTAR是一臺全超導磁體聚變反應堆，由位于韓國大田的韓國國家核聚變研究所（National Fusion Research Institute，NFRI）開發運行。該項目于1995年獲批，但受東亞金融危機影響而推遲建設。最終，該項目的建設階段于2007年完成，并在2008年6月成功產生等離子體。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1919/424

60、2 Table_PageText 深度分析|專用設備 KSTAR具備全超導磁體系統，包含16個環向場D型線圈和14個極向場線圈，能夠產生2MA的等離子體電流，并在等離子體中心處提供3.5 T的約束磁場。圖圖 15：KSTAR 磁體系統磁體系統 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 3.高溫超導托卡馬克磁體系統高溫超導托卡馬克磁體系統 近年來，以稀土鋇銅氧（rare earth barium copper oxide，REBCO）為代表的高溫超導（high temperature superconductor，HTS）材料，在工業化生產能力和性能方面均獲

61、得顯著提升，推動了其在磁體領域的應用。與傳統低溫超導材料相比，REBCO材料具有更高的臨界溫度和熱穩定性，并且在高磁場下仍能保持出色的載流能力，使得其在聚變領域中具有巨大的應用潛力。將REBCO材料引入聚變裝置中，不僅能夠顯著提升其磁場強度和聚變性能，還能大幅縮減磁體尺寸，降低托卡馬克裝置的研發成本和技術難度，進而使聚變裝置在設計上更加緊湊和高效，推動其商業化進程。當前，關于高溫超導托卡馬克裝置的研發工作主要由國內外領先的商業公司驅動。美國的聯邦聚變系統（Commonwealth Fusion Systems，CFS）、英國的托卡馬克能源（Tokamak Energy，TE），以及國內的星環聚

62、能與能量奇點等公司，均開啟了相關磁約束可控核聚變裝置的設計、建造與磁體測試工作，致力于將高溫超導磁體技術應 用于未來商用可控聚變示范堆。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2020/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 表表 8：部分商業化高溫超導托卡馬克主要信息：部分商業化高溫超導托卡馬克主要信息 公司名稱 Commonwealth Fusion Systems Tokamak Energy 能量 奇點 星環 聚能 托卡馬克名稱 SPARC Demo4 洪荒 70 CTRFR-1 建成時間 2025 年(預計)2024 年(預計)2024 年 2025 年(預

63、計)環向磁場/T 12.2 18 0.6 35 TF 數量/個 18 14 12 16 國家 美國 英國 中國 中國 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 早在2010年，MIT便提出了基于REBCO二代高溫超導材料完成聚變磁體迭代的想法，致力于建造更小且聚變增益更高的托卡馬克聚變裝置，并給出了ARC(affordable robust compact)裝置的初步概念設計81-82。2021年MIT聯合CFS合作完成了第一代聚變驗證裝置SPARC（smallest possible ARC）的首個環向場磁體模型線（toroidal field mode

64、l coil，TFMC）的研制工作，并在20 K低溫環境下達到了20.1T的峰值磁場。TFMC主要由繞組、結構外殼以及氣室（腔體）3部分組成，總重約10 t。線圈所采用導體均為REBCO二代高溫超導帶材，總匝數為256，耗線總量達270 km。TFMC首次向人們展示了一種結構緊湊、性能卓越的大口徑高溫超導磁體，并為下一代高溫超導聚變磁體的研制與發展奠定了重要的科學與工程基礎。圖圖 16：TFMC 俯視圖俯視圖 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 能量奇點公司聚焦于高溫超導托卡馬克這一創新技術路線。其所研發制造的全高溫超導托卡馬克裝置洪荒70，設計工作

65、開始于2022年3月，并于2024年3月完成系統總裝。洪荒70裝置的磁體系統共由26個超導磁體構成，其中包括12個TF磁體、6個PF磁體以及8個CS磁體，均采用高溫超導材料，該裝置能夠在0.75m的等離子體半徑下，產生0.6T的中心場強。根據能量奇點25年3月10日的推送，能量奇點在高溫超導磁體領域取得重大突破。公 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2121/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 司自主研制的大孔徑強場磁體經天磁體成功完成了首輪通流實驗，產生了高達21.7特斯拉的磁場，創下大孔徑高溫超導D形磁體最高磁場紀錄。這一場強超過了美國麻省理工學院和CF

66、S公司聯合研制的SPARC TFMC磁體在2021年創造的20.1特斯拉的紀錄，標志著能量奇點在高溫超導聚變磁體領域達到國際領先。經天磁體長約3米，寬約1.4米，總重約7.5噸。磁體的繞組由32件單餅線圈堆疊而成，繞組中心孔面積約0.5平方米。在首輪實驗中，經天磁體通過高溫超導電流引線通入了24300安培（單匝）的電流，磁體總安匝數達到926萬安匝，繞組工程電流密度達到1.57億安培每平方米。經天磁體的核心使命是對能量奇點下一代10倍能量增益性能的托卡馬克裝置洪荒170所需的環向場（TF）磁體關鍵技術和制造工藝進行研發和驗證。圖圖 17：洪荒：洪荒70總裝總裝 圖圖 18：經天磁體成功勵磁至：

67、經天磁體成功勵磁至21.7特斯拉特斯拉 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發證券發展研究中心 數據來源：能量奇點公眾號，廣發證券發展研究中心 根據磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），星環聚能公司成立于2021年，依托于清華大學工程物理系聚變團隊通過成果轉化而孵化建立。團隊成員運行國內首個球形托卡馬克裝置（sino UNIted spherical Tokamak，SUNIST）近20年，在球形托卡馬克及其技術等方面有深厚的積累。2023年6月，星環聚能和清華大學合作完成了SUNIST-2的建設工作，如圖19所示，用以驗證重復重聯原理和1T磁場球形托卡馬克的

68、約束性能，并獲得了第一等離子體。在后續試驗中，該裝置等離子體溫度將突破107，等離子體電流也將達到500kA。目前，該團隊正在設計并建設聚變技術驗證裝置CTRFR-1，即一臺中型高溫超導球形托卡馬克裝置，其等離子體密度、溫度和能量約束時間等核心參數將接近或超過功率平衡條件?；谠撗b置，星環聚能將完成重復重聯聚變堆技術可行性的驗證工作，并達到星環聚能第二階段里程碑。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2222/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 圖圖 19：SUNIST-2 聚變實驗裝置聚變實驗裝置 數據來源：磁約束可控核聚變裝置的磁體系統綜述（張家龍等），廣發

69、證券發展研究中心（四四）慣性約束：核聚變的另外一條途徑慣性約束：核聚變的另外一條途徑 慣性約束聚變（慣性約束聚變（Inertial Confinement Fusion，ICF）是另一種核聚變技術）是另一種核聚變技術，它通過使用激光或粒子束等能量輸入裝置，在非常短的時間內將氫同位素壓縮和加熱，形成高密度和高溫的等離子體。這種壓縮和加熱的方式類似于核武器中的物理原理。在慣性約束聚變中，氫同位素通常以固態或液態的微小球形靶點的形式存在，激光或粒子束能量輸入裝置會同時照射靶點的表面，使其快速受熱膨脹并產生等離子體。由于等離子體密度的瞬時增加，內部氫同位素核之間的距離變得足夠近，從而實現核聚變反應。慣

70、性約束聚變需要非常高的能量輸入和精密的激光或粒子束控制，目前仍面臨許多技術挑戰。表表 9：主流慣性約束裝置對比：主流慣性約束裝置對比 激光型 Z-箍縮 優勢 輸出能量/輸入能量比最高 有望解決激光型裝置維持時間短的問題 能量轉換效率比激光型高：電能到 X 射線的轉換效率高達 15%劣勢 維持時間短，難以作為能源使用-成本高 離商用標準還有一定距離 成本高 代表性裝置 NIF(美國)、神光系列(中國)Z(美國)、聚龍一號(中國)裝置結構 （NIF）（聚龍一號）數據來源：高端裝備產業研究中心公眾號，廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2323/4242 Table_

71、PageText 深度分析|專用設備 （五五）其他方式：混合約束方式其他方式：混合約束方式 1.聚變聚變-裂變混合堆（裂變混合堆（Z-FFR）聚變聚變-裂變混合堆（裂變混合堆（Z-FFR）的創新。）的創新。裂變能利用中子與鈾、钚、釷等重核發生裂變反應而釋放能量，聚變能主要利用氫同位素氘、氚發生熱核聚變反應而釋放能量。聚變裂變混合能則利用熱核聚變產生的大量中子驅動次臨界裂變堆而釋放能量，熱核聚變提供強中子源，功率一般大于100MW，次臨界裂變堆承擔主要的放能任務，裂變和聚變放能的比值（M值）一般大于10。以以Livermore 實驗室實驗室提出的提出的激光慣性聚變能概念激光慣性聚變能概念（簡稱簡

72、稱 LIFE）為例。）為例。LIFE實際上是一個聚變裂變混合堆：其激光能量1.4MJ，G25-30，每秒打10-15發，聚變功率為300-500MW，裂變包層能量放大M4-10倍，最后實現系統總功率2000-3000MW。據分析，一個典型的3000MW純聚變電站需要激光能量3MJ，G70，每秒打15發 混合堆的概念實際上降低了對激光功率和靶增益的要求。圖圖 20：LIFE示意圖示意圖 數據來源：核能與聚變裂變混合能源堆（彭先覺），廣發證券發展研究中心 聚變聚變-裂變混合堆（裂變混合堆（Z-FFR）的創新在于：）的創新在于：（1）核心設計范式突破）核心設計范式突破 局部整體點火靶（局部整體點火靶

73、（Partial Volume Ignition Target）。）。創新性采用點火區-主燃區分離結構：中央低密度氘氚點火區（質量300GPa），在重介質保護下實現局部整體點火（溫度10keV），突破傳統中心點火對對稱性的苛刻要求（允許徑向壓縮不對稱性達20%）。先進次臨界能源堆（先進次臨界能源堆（Advanced Subcritical Energy Multiplier）。）。中子倍增與能量放大：利用聚變中子（14.1MeV）觸發天然鈾（鈾-238占比99%）次臨界裂變（k_eff=0.95-0.98），實現能量放大系數M=10-20，單次聚變放能1GJ可驅動裂變釋放10-20GJ能量。水

74、慢化創新方案。水慢化創新方案。采用輕水慢化+重水反射層設計，中子能譜優化使鈾-238裂變份額提升至85%，鈾資源利用率突破90%（對比快堆30（系統級）Q=10（等離子體）能量效率提升 3 倍 裂變倍增系數 M 10-20 無裂變組件 能量輸出倍增效應 換料周期 可能周期 3-5 年 連續投料 運維成本降低 50%+數據來源：聚變能源研究態勢及展望（彭先覺等），Z 箍縮驅動聚變-裂變混合堆氚燃料循環系統氚盤存量與氚自持初步分析（強激光與粒子束），核能與聚變裂變混合能源堆（彭先覺等），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2525/4242 Table_PageTe

75、xt 深度分析|專用設備 本的清潔電能。根據Helion公司第六臺原型機Trenta的運行結果，其反應堆溫度已突破108，磁場強度超過8T，離子密度高達31022/m3，約束時間0.5ms，并宣稱在預期燃料試驗中，觀察到了大規模氘氦3聚變的證據。目前其第七代裝置Polaris已開啟建造工作，并于2023年進入全面組裝階段。該裝置將具有更為強大的磁體系統，峰值磁場可達15T，并采用與電動汽車制動相同的原理，無需蒸汽循環，能夠實現電磁能的高效回收。圖圖 21：Trenta裝置裝置 數據來源：核能與聚變裂變混合能源堆（彭先覺），廣發證券發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 26

76、26/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 三、核聚變的進展：多國持續投入，已經成為國家競爭三、核聚變的進展：多國持續投入，已經成為國家競爭的重要方向的重要方向（一）各國爭相投入聚變的研發（一）各國爭相投入聚變的研發 根據聚變點火原理概述（謝華生），當前聚變能源研究處于科學可行性驗證向工程可行性驗證發展階段。磁約束聚變代表托卡馬克裝置在1998年左右通過JET、TFTR和JT60U的實驗，成功實現了接近氘氚聚變能量得失相當的條件，驗證了其科學可行性。而激光慣性約束以NIF為代表的實驗，在2014年、2021年和2022年基本驗證了能量增益的可行性，尤其是2022年首次實現

77、了聚變能量的正增益。在這次實驗中，2.05兆焦的激光能量產生了3.15兆焦的聚變能量，Q值約達到1.5。國際熱核聚變實驗堆ITER將進一步驗證科學可行性，并在聚變堆條件下部分驗證工程可行性，預計在2027年后進行第一次等離子體放電實驗。圖圖 22：聚變能源研究歷史上部分重要歷史節點：聚變能源研究歷史上部分重要歷史節點 數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 全球可控核聚變技術競爭在全球可控核聚變技術競爭在2024年進入白熱化階段，磁約束與慣性約束兩大技術路年進入白熱化階段，磁約束與慣性約束兩大技術路徑分別在不同維度取得突破性進展。徑分別在不同維度取得突破性進展。在磁約束領域

78、，國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目迎來關鍵轉折點。2024年3月，ITER團隊在法國卡達拉舍基地完成首個全尺寸超導環向場線圈（TF Coil）的極限測試，磁場強度達到13.5T，較原設計提升8%。這一突破得益于日本三菱重工研發的新型Nb3Sn超導線材，其臨界電流密度在4.2K溫度下提升至1500 A/mm，同時采用分段焊接工藝將線圈接縫熱損耗降低至0.3%。ITER計劃于2026年啟動首次氘氚等離子體放電實驗，目標是在2030年前實現Q=10的能量增益，為后續DEMO示范堆建設奠定基礎。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2727/4242 Table_PageText 深度分析|

79、專用設備 圖圖 23：各實驗裝置所達到的參數：各實驗裝置所達到的參數 數據來源：聚變點火原理概述（謝華生），廣發證券發展研究中心 各國將進入建設示范核電廠（各國將進入建設示范核電廠（DEMO）的階段，以驗證核聚變發電的可行性。）的階段，以驗證核聚變發電的可行性。根據科技導報23年發布的磁約束聚變能源的發展機遇與挑戰，中國、歐盟、韓國和日本等國已提出CFETR、EU DEMO、K-DEMO和JADEMO等概念設計，計劃于2035年至2040年開始建設，并于2050年開始運營。隨后，各國還將推進商業電站（PROTO）的發展。表表 12：全球主要磁約束裝置參數：全球主要磁約束裝置參數 裝置名裝置名稱

80、稱 地區地區 大半徑大半徑 R/m 小半徑小半徑 a/m 中心磁場中心磁場 B/T 拉長比拉長比 k 等離子體電等離子體電流流 lp/MA 聚變功率聚變功率/GW EAST 中國 1.7-1.9 0.4-0.45 3.5 1.5-2.0 1-CFETR 中國 7.2 2.2 6.5 2 13 1 ITER-6.2 2 5.3 1.7 15 0.5 K-DEMO 韓國 6.8 2.1 7.4 1.8 12-3 JA-DAMO 日本 8.5 2.42 5.94 1.65 12.3 1.46 EU-DEMO 歐盟 9.1 2.9 5.86 1.65 17.75 2 數據來源：科技導報公眾號，廣發證券

81、發展研究中心 注：裝置尺寸容量越大、中心磁場越強，裝置表現的約束力越強。（二）美國以私人資本投入為主（二）美國以私人資本投入為主 全球可控核聚變領域的融資熱潮持續升溫。全球可控核聚變領域的融資熱潮持續升溫。據核聚變工業協會（FIA）統計，全球有30多家公司致力于商業化核聚變，其中以CFS為代表。這些公司目前已籌集超過50億美元的融資，僅2022年，核聚變領域的私人投資額就接近30億美元，超過了此前的投資總額。在中國一級市場上，能量奇點、星環聚能、翌曦科技等企業近兩年也獲得了大額融資。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2828/4242 Table_PageText 深度分析|專用設

82、備 表表 13：部分可控核聚變項目獲得融資情況：部分可控核聚變項目獲得融資情況 年份 公司 所屬國家 融資輪次 融資金額 知名投資機構 2023 年 Type One Energy 美國 B 輪 2.9 億美元 Breakthrough Energy Ventures、EQT Ventures 2024 年 Marvel Fusion 德國 B 輪 1.5 億歐元 Siemens Energy、Earlybird Ventures 2023 年 Renaissance Fusion 法國 種子輪 2800 萬歐元 Lowercarbon Capital、Positron Ventures 20

83、24 年 星環聚能 中國 PreA 輪 5 億元人民幣 中科創星、高瓴資本 2024 年 Helion Energy 美國 F 輪 8 億美元 OpenAI CEO Sam Altman、Mithril Capital 2024 年 Avalanche Energy 美國 Pre-A 輪 4500 萬美元 DCVC、Founders Fund 數據來源：星礦數據、天眼查、科創版日報，廣發證券發展研究中心（三）我國以國家隊為主，私人資本進入明顯（三）我國以國家隊為主，私人資本進入明顯 自自21世紀以來，中國在可控核聚變領域的研究發展迅速，以國家隊為主。世紀以來，中國在可控核聚變領域的研究發展迅速

84、，以國家隊為主?！皣谊牎敝饕獧C構包括核工業西南物理研究院（585所）、中科院等離子體物理研究所、中核集團牽頭的中國聚變能源公司以及上海市牽頭的上海未來聚變能源科技有限公司，各家采取的技術路線也有區別，我國的核聚變發展呈現“飽和式”研發的態勢。核工業西南物理研究院位于成都，隸屬于中核集團，在過去幾十年中相繼建成了HL-1、HL-1M、HL-2A、HL-2M和HL-3等裝置。中科院等離子體物理研究所位于合肥，由中科院領導，擁有東方超環（EAST）等主要裝置，東方超環是全球首個全超導托卡馬克，致力于實現等離子體的長脈沖穩定運行。表表 14：中國核聚變最新進展：中國核聚變最新進展 時間時間 主體主體

85、 具體進展具體進展 2025 年 1 月“東方超環”(EAST)2025 年 1 月 20 日，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）實現 1 億攝氏度 1066 秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，再次創造了托卡馬克裝置新的世界紀錄。2024 年 11 月 洪荒 70 高溫超導托卡馬克裝置 6 月 18 日，能量奇點宣布，洪荒 70 裝置成功實現等離子體放電。該裝置為全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置，也是全球首臺由商業公司研發建設的超導托卡馬克裝置。研發了高溫超導 D 形磁體，內部代號為經天磁體。該磁體目標達到 25 特斯拉的磁場強度，計劃于今年年底完成制造和測試。目前已建成的洪荒 70 的磁

86、場強度為 2.5 特斯拉。洪荒 170 尚處于物理裝置階段，預計在明年年初開始進行工程設計。2030 年后，能量奇點還將啟動再下一代高溫超導托卡馬克裝置洪荒 380 的建設，目標建成可用于示范性聚變發電站的托卡馬克裝置。2024 年 6 月“中國環流三號”2022 年 10 月，等離子體電流突破 100 萬安培；2023 年 7 月，高功率中性束注入加熱系統首次實現功率注入；同年 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，再次刷新中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，是中國核

87、聚變能開發進程 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2929/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 中的重要里程碑，標志著中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。2024 年 6 月 13 日，在國際上首次發現并實現了一種先進磁場結構，對提升核聚變裝置的控制運行能力具有重要意義。2025 年 3 月 可控核聚變創新聯合體 成立全球首個可控核聚變專業化公司“中國聚變能有限公司”，注冊資本200 億元，聚焦高溫超導磁體、氚燃料循環、聚變材料三大核心領域。我國可控核聚變能應用預計將在 2045 年左右進入示范階段，有望在 2050 年前后實現商業化發

88、電。數據來源：中科院官網，清華大學官網，中國核電網，界面新聞，環球網，廣發證券發展研究中心 CFETR項目穩步推進項目穩步推進，屬于我國核聚變發展的重大節點，屬于我國核聚變發展的重大節點。CFETR是我國自主設計研制并聯合國際合作的重大科學工程，旨在驗證聚變的可行性，并為未來商業化聚變堆的建設提供基礎，項目簡要情況前文已經介紹，此處不再贅述。圖圖 24：中國磁約束聚變發展路線圖：中國磁約束聚變發展路線圖 數據來源：磁約束聚變能源的發展機遇與挑戰高翔等，廣發證券發展研究中心 民營企業日益成為我國核聚變事業的重要組成部分民營企業日益成為我國核聚變事業的重要組成部分。新奧科技是我國最早開始聚變研究的

89、企業，成立于2006年，專注于清潔能源技術研發。從2017年起，新奧科技開始進行氫硼聚變研究。能量奇點聚變開發思路與美國CFS相似，采用高溫超導磁體的大規模應用來縮小聚變裝置的體積。星環聚能技術源自清華大學工程物理系核能所聚變團隊，技術路線類似英國Tokamak Energy，但優先強調磁重聯壓縮技術，簡化了聚變堆的結構，提高了經濟性。聚變新能（Neo Fusion）也是商業聚變堆領域的重要參與者。該公司成立于2023年5月19日，由國資主導，蔚來系持股30%，技術支持來自中科院等離子體物理研究所。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3030/4242 Table_PageText

90、深度分析|專用設備 表表 15：我國重點企業成果及規劃：我國重點企業成果及規劃 企業企業 成立時間成立時間 目前成果目前成果 未來計劃未來計劃 新奧科技 2006（2017開始啟動聚變項目）建成“玄龍-50”球形托卡馬克裝置，并于2023 年升級為“玄龍-50U”，性能顯著提升。開發聚變超導磁體技術，支撐無中子、低成本的氫硼聚變反應；在熱電材料、等離子炬陰極材料等領域取得突破，為新奧聚變裝置（EXL50）提供均勻、高穩定性的硼膜涂層，優化聚變裝置性能 2024-2028 年：總投資 40 億元建設“和龍”系列聚變工程堆：和龍-1（2024 年開工）：50MW 熱功率實驗堆，目標 Q3 和龍-2

91、（2026 年）：200MW 熱功率示范堆，配套氦冷包層（TBR1.1）能量奇點 2021 2025 年 3 月，研制出大孔徑高溫超導 D 形磁體，磁場強度達 21.7 特斯拉，創世界紀錄，超越 MIT 團隊成果 26。成功應對高達 950 兆帕的電磁應力，為下一代托卡馬克裝置“洪荒170”奠定基礎 6。獲米哈游、蔚來資本等投資，累計融資超 4 億元 5-7 年：等效 Q1 的先進高溫超導托卡馬克 10-15 年：經濟聚變發電商業示范堆 星環聚能 2021 2024 年 1 月：與清華大學合作的 SUNIST-2裝置實現穩態運行，等離子體電流 80kA，約束時間 0.8 秒。2025 年：啟動

92、緊湊環 CTRFR-1 建設（環徑比2），目標電流 200kA 2028 年：CTRFR-2 實驗堆立項，集成液態鋰鉛包層，總投資 85 億元 聚變新能 2023 2024 年 6 月：緊湊型聚變實驗裝置（BEST）完成主體安裝，獲合肥市發改委二期批復，追加投資至 100 億元 2026 年：BEST 裝置建成投運，設計指標：-等離子體溫度 2 億（氫硼燃料）-能量約束時間 0.5 秒 2030 年：聯合中核集團啟動氫硼聚變示范堆（HB-DEMO）前期設計 數據來源：各企業官網及公眾號，廣發證券發展研究中心（四）核聚變目前仍面臨較多的挑戰（四）核聚變目前仍面臨較多的挑戰 不可否認的是，目前核聚

93、變仍然面臨較多問題。1.鋰資源供需矛盾鋰資源供需矛盾 氚燃料需求：1GW聚變堆年消耗氚量約50-100kg，需消耗鋰-6約150-300kg（每kg氚需3kg鋰-6）。全球鋰-6儲量少，陸基鋰礦中鋰-6豐度7.5%，可開采量約1500萬噸（折合氚產能5萬噸），僅能滿足1000座1GW電站運行50年。資源爭奪風險：鋰礦分布集中（智利、澳大利亞、中國占全球70%），地緣政治影響供應鏈安全。鋰-6分離技術壁壘（同位素離心法能耗高，中國已掌握激光法分離技術，純度99.9%）。2.氚自持技術挑戰氚自持技術挑戰 氚增殖包層（TBR）瓶頸：當前實驗值ITER的TBR=1.05（理論極限1.15），需通過中子

94、倍增劑（鈹/鉛）優化提升至1.1以上；中科院合肥物質院在EAST上實現TBR=1.08，液態鋰鉛包層設計領先。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3131/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 氚滯留與滲透損失：第一壁材料氚滯留率需95%）。3.海水提氚技術展望海水提氚技術展望 技術現狀：海水氚濃度極低（約0.001-0.1 Bq/L），提氚成本高達$3000萬/kg（為鋰提氚的100倍）；中國研發石墨烯/MOFs復合吸附劑，對氚吸附容量提升至5mg/g（傳統材料90%）。表表 16：商業化核心矛盾與解決方向：商業化核心矛盾與解決方向 矛盾點 當前瓶頸 技術突破

95、方向 典型案例 氚燃料自持 TBR1.1，氚庫存積累周期長 液態金屬包層優化（中子倍增劑布局創新）EU-DEMO 鈹球床設計（TBR=1.12）鋰資源限制 陸基鋰-6 儲量僅支持初期部署 海水提氚技術產業化（吸附材料+分離工藝革新）中國“海水氚工廠”2035 年規劃 超導磁體成本 REBCO 帶材占磁體成本 50%以上 帶材量產技術（MOCVD 沉積速率提升至 10m/h）上海超導 4mm 帶材量產成本降至$80/m（2024 年）中子輻照損傷 第一壁材料壽命5 年 ODS 鋼耐輻照性能提升（納米氧化物摻雜技術）中國 CLAM 鋼（耐受 200dpa 輻照）數據來源：ITER 官方報告，中科院

96、合肥物質院，美國 DOE 聚變能路線圖，聚變能源研究態勢及展望（彭先覺等），廣發證券發展研究中心 短期（2025-2035）：以ITER和SPARC驗證氚增殖技術，推動鋰-6提純產能擴張（年產能達10噸級）。中期（2035-2050）：通過海水提氚技術突破（成本$500萬/kg）和氚閉環循環（損失率1%），支撐千座級電站部署。長期（2050后）：向氘氘聚變過渡（需實現1億度以上點火溫度），徹底擺脫鋰資源約束。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3232/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 四、核聚變的構成及相關產業鏈四、核聚變的構成及相關產業鏈（一）核聚變產業

97、鏈（一）核聚變產業鏈 根據 Superconductors for fusion:a roadmap（Neil Mitchell et al），ITER與DEMO項目的成本分布：ITER實驗堆階段：實驗堆階段：磁體系統（28%）是最大成本項，低溫超導材料（Nb3Sn/NbTi）的高成本凸顯了超導技術的關鍵地位，但其局限性（如液氦依賴、磁場強度上限）亟待突破；真空容器（8%）和土建廠房（14%）的高占比則反映了實驗裝置對極端工程條件（超高真空、抗輻照）的重度依賴，而分散的輔助系統（如功率供應8%、儀器控制6%）則揭示了復雜系統集成的技術挑戰。DEMO示范堆階段：示范堆階段：產業鏈重心顯著向商業化

98、落地傾斜，高溫超導（如REBCO）的緊湊化設計有望大幅降低磁體成本，真空容器成本銳減至2%（得益于3D打印鎢基復合材料和模塊化工藝），而核聚變電站的平衡系統躍升為最大成本項（25%）。這一成本結構變化揭示技術迭代主線高溫超導降本是商業化核心引擎，第一壁與真空設備的耐極端環境能力是運行保障，系統集成與工程配套是規?；涞氐年P鍵支撐。圖圖 25：ITER預計投入占比預計投入占比 圖圖 26：DEMO堆預計投入占比堆預計投入占比 數據來源：Superconductors for fusion:a roadmap（Neil Mitchell et al），廣發證券發展研究中心 注：In-vessel

99、components：堆內構件 Vacuum Vessel：真空室 Magnets：磁體 Heating and Current Drive：加熱系統和電流驅動 Power supplies：電源 數據來源：Superconductors for fusion:a roadmap（Neil Mitchell et al），廣發證券發展研究中心 Buildings：土建廠房 Cryoplant and Cooling Water Systems：低溫和冷卻水系統 Instrumentation and Control：儀表控制 Other Auxiliary Systems：其他輔助系統 Bal

100、ance of Plant：平衡維持系統 1.超導材料尤其是高溫超導有望成為核聚變的重要組成部分超導材料尤其是高溫超導有望成為核聚變的重要組成部分 如前文所述，近年采用低溫超導和高溫超導的核聚變裝置越來越多。如前文所述，近年采用低溫超導和高溫超導的核聚變裝置越來越多。自1911年超導 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3333/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 電性發現以來，已發現的超導材料有上千種，但基于載流性能、熱穩定性、成材能 力等綜合性能的篩選，具有實用化前景的超導材料并不是很多。通常根據各種材料超導臨界轉變溫度（Tc）以及超導電性的形成機理，將現

101、有的幾種實用化超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料兩大類。一般將Tc1 1(輻照后)碳纖維復合材料 6-1.8 100400 1.5 11.3 室溫2000 1 1(輻照后)鈹 4 1284 1.85 96 18.4 200 室溫1000 1 1 鎢 74 3400 19.25 176 4.5 370 室溫1000 1（100eV）1 數據來源：國際熱核試驗堆第一壁材料的研究進展（丁孝禹等），廣發證券發展研究中心（二）核聚變（二）核聚變產業鏈產業鏈相關公司相關公司 核聚變產業鏈較為核心的公司包括西部超導、聯創光電、國光電氣、永鼎股份、精核聚變產業鏈較為核心的公司包括西部超導、聯創光電、國光電

102、氣、永鼎股份、精達股份等。達股份等。如前文所述，磁體為核聚變中較為重要的部分，且價值量占比較高，相關的公司包括從事低溫超導磁材的西部超導以及高溫超導的聯創光電、永鼎股份（東部超導）、精達股份（上海超導），其他包括從事偏濾器、包層系統等的國光電氣、安泰科技，以及真空室部件的合鍛智能。表表 19：核聚變：核聚變產業鏈產業鏈相關公司及布局相關公司及布局 公司公司 涉及產品涉及產品 概況概況 西部超導 低溫磁材 開發出核聚變用 NbTi 超導線材工程化生產技術，發明了單重達 450 公斤的大型復合包套一次組裝技術、高臨界電流密度線材塑形加工和時效熱處理技術，生產出最大長度達到 9 萬米的多芯 NbTi

103、 超導線材，各項性能指標全部滿足 ITER 項目技術要求。24H1：研發取得新進展，完成國內核聚變 CRAFT 項目用超導線材的交付任務，并開始為 BEST 聚變項目批量供貨，產品性能穩定。國光電氣 偏濾器、包層系統等 致力于緊跟國際 ITER 新的技術要求，加快技術驗證工作，聚焦國內可控核聚變總體單位，根據試驗推進進度，同步工程化的準備工作。目前有合肥、成都等地多個項目密切跟蹤，積極跟進。其中部分項目在 24 年底已經獲得相關設計標的，正在積極推進之中。公司生產的偏濾器和包層系統是 ITER 項目的關鍵部件。聯創光電 高溫超導 聯創超導主要業務范圍涵蓋“高溫超導感應加熱”、“高溫超導磁控單晶

104、硅生長設備”及“可控核聚變”三大領域。24H1：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 型超導磁體成功制備并通過低溫測試。23 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，雙方計劃各自發揮技術優勢，識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3939/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 采用全新技術路線，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，該項目擬落戶江西省，工程總投資預計超過 200 億元人民幣。永鼎股份 高溫超導磁材 公司在第二代高溫超導帶材上采用了國內獨有

105、的 IBAD+MOCVD 的技術路線，研發出多種稀土替代和摻雜技術，所制備的超導材料磁通釘扎性能優異，在長度以及低溫磁場下性能方面達到了國內外領先水平。目前產品主要應用在超導感應加熱、超導磁拉單晶、可控核聚變磁體、超導電力裝備等領域，保持與江西聯創光電、能量奇點、核工業西南物理研究院、國家電網等客戶的密切合作關系。隨著超導產業的發展，超導材料產業正在加速產業化落地。精達股份 高溫超導磁材 公司投資參股的上海超導，作為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、應用及銷售的專精特新小巨人企業，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，憑借先進的技術研發能力

106、、出色的產品線及優異的市場表現，已經成為高溫超導領域的重要企業。目前，上海超導的一期擴產計劃已順利實施，產能逐步釋放，預計將于 2024 年底全面達產。應流股份 聚變堆材料 公司于 2024 年 1 月 29 日與合肥綜合性科學中心能源研究院有限公司及自然人姚達毛、戚強、劉松林簽署了關于成立安徽聚能新材料科技有限公司的發起人協議，計劃共同出資成立合資公司，從事聚變堆材料及部件、核探測儀器的開發、生產與銷售。安泰科技 鎢銅偏濾器、鎢銅限制器、包層第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等 公司控股子公司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

107、鎢產品的研發和生產。2024 年，安泰中科不斷優化聚變產品核心技術，擴大國際聚變合作范圍，提升行業競爭優勢，為未來商業化推廣應用積能蓄勢。公司 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，為法國 WEST 裝置和國際熱核聚變 ITER 提供多批次的鎢銅產品?？煽睾司圩兡壳斑€處于技術不斷突破階段，隨著該領域產業政策的發展和資源投入的加大，公司將做好技術配套和政策跟蹤，保持在鎢銅偏濾器、第一壁材料等配套領域的技術領先優勢。合鍛智能 真空室部件 在簽約環節，聚變新能（合肥）有限公司與合肥合鍛智能制造股份有限公司、武漢重型機床集團有限公司、上海電氣核電集

108、團有限公司簽署項目合同。其中合鍛智能公司本次主要承接了 BEST 項目核心關鍵部件真空室扇區核心部件、窗口延長段以及重力支撐等制造任務。航天晨光 杜瓦系統 核工裝備領域，簽約聚變新能杜瓦系統、國電投上海核工院保溫層、中核北方核非標裝置、中核工程龍瑞三期容器項目等多份千萬以上合同；以發起單位身份加入國內核聚變產業聯盟，與上海核工院簽約加入“國和一號”產業聯盟。久立特材 PF/TF 導管 公司廣泛開展核級產品的研發和生產制造，已經先后為國內外核電站供應了 43 個機組所需要的核電管材料，包括國際核聚變用的 PF/TF 導管等 數據來源：各公司財報，各公司投資者關系記錄表，各公司微信公眾號，廣發證券

109、發展研究中心 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4040/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 五、風險提示五、風險提示（一）核聚變技術進展不及預期（一）核聚變技術進展不及預期 目前核聚變發展仍然處于較為初級的階段，技術路線還未明確，發展前景仍然有著巨大的不確定性，具體的進展節奏較難把握，可能會對產業鏈產生較大的不利影響。（二）核聚變技術路線不確定（二）核聚變技術路線不確定 核聚變目前存在較多的技術路線，以磁約束為例，有高溫超導路線、低溫超導路線等，如果技術路線進步發生變化，可能對相關公司產生較大不利影響。（三）政策支持力度不及預期（三）政策支持力度不及預期

110、目前國內外的核聚變研究以及裝置的建設，雖然不斷有私人資本加入，但是還是以政府的支持為主，如果政策的推動不及預期，將對產業的發展構成較大的不利影響。（四）國內外合作不穩定（四）國內外合作不穩定 以ITER為例，是一項國際合作項目，由包括中、美、俄在內的7方成員聯合資助與推進，建設成本超過150億歐元，如果國內外的政治環境發生較大不利變化，可能會對項目的合作產生較大的不利影響。識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4141/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 廣發機械行業研究小組廣發機械行業研究小組 代 川：首席分析師，中山大學數量經濟學碩士，2015 年加入廣發證

111、券發展研究中心。孫 柏 陽：聯席首席分析師，南京大學金融工程碩士，2018 年加入廣發證券發展研究中心。朱 宇 航：資深分析師，上海交通大學機械電子工程碩士，2020 年加入廣發證券發展研究中心。汪 家 豪：資深分析師，美國約翰霍普金斯大學金融學碩士，2022 年加入廣發證券發展研究中心。范 方 舟：資深分析師，中國人民大學國際商務碩士，2021 年加入廣發證券發展研究中心。王 寧：資深分析師，北京大學金融碩士，2021 年加入廣發證券發展研究中心。蒲 明 琪：高級分析師，紐約大學計量金融碩士，2022 年加入廣發證券發展研究中心。黃 曉 萍：高級研究員，復旦大學金融碩士，2023 年加入廣發

112、證券發展研究中心。張 智 林：研究員，同濟大學建筑學碩士，2024 年加入廣發證券發展研究中心。廣發證券廣發證券行業投資評級說明行業投資評級說明 買入：預期未來12 個月內，股價表現強于大盤10%以上。持有：預期未來12 個月內，股價相對大盤的變動幅度介于-10%+10%。賣出：預期未來12 個月內，股價表現弱于大盤10%以上。廣發證券廣發證券公司投資評級說明公司投資評級說明 買入：預期未來12 個月內，股價表現強于大盤15%以上。增持：預期未來12 個月內，股價表現強于大盤5%-15%。持有：預期未來12 個月內，股價相對大盤的變動幅度介于-5%+5%。賣出：預期未來12 個月內，股價表現弱

113、于大盤5%以上。聯系我們聯系我們 廣州市 深圳市 北京市 上海市 香港 地址 廣州市天河區馬場路26 號廣發證券大廈47 樓 深圳市福田區益田路6001 號太平金融大廈 31 層 北京市西城區月壇北街 2 號月壇大廈 18層 上海市浦東新區南泉北路 429 號泰康保險大廈 37 樓 香港灣仔駱克道 81號廣發大廈 27 樓 郵政編碼 510627 518026 100045 200120-客服郵箱 法律主體法律主體聲明聲明 本報告由廣發證券股份有限公司或其關聯機構制作，廣發證券股份有限公司及其關聯機構以下統稱為“廣發證券”。本報告的分銷依據不同國家、地區的法律、法規和監管要求由廣發證券于該國家

114、或地區的具有相關合法合規經營資質的子公司/經營機構完成。廣發證券股份有限公司具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格，接受中國證監會監管，負責本報告于中國（港澳臺地區除外）的分銷。廣發證券（香港）經紀有限公司具備香港證監會批復的就證券提供意見（4 號牌照）的牌照，接受香港證監會監管，負責本報告于中國香港地區的分銷。本報告署名研究人員所持中國證券業協會注冊分析師資質信息和香港證監會批復的牌照信息已于署名研究人員姓名處披露。重要重要聲明聲明 識別風險，發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4242/4242 Table_PageText 深度分析|專用設備 廣發證券股份有限公司及其關聯機構可能與本報

115、告中提及的公司尋求或正在建立業務關系，因此，投資者應當考慮廣發證券股份有限公司及其關聯機構因可能存在的潛在利益沖突而對本報告的獨立性產生影響。投資者不應僅依據本報告內容作出任何投資決策。投資者應自主作出投資決策并自行承擔投資風險，任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或者口頭承諾均為無效。本報告署名研究人員、聯系人（以下均簡稱“研究人員”）針對本報告中相關公司或證券的研究分析內容，在此聲明：（1）本報告的全部分析結論、研究觀點均精確反映研究人員于本報告發出當日的關于相關公司或證券的所有個人觀點，并不代表廣發證券的立場；（2）研究人員的部分或全部的報酬無論在過去、現在還是將來均不會

116、與本報告所述特定分析結論、研究觀點具有直接或間接的聯系。研究人員制作本報告的報酬標準依據研究質量、客戶評價、工作量等多種因素確定，其影響因素亦包括廣發證券的整體經營收入，該等經營收入部分來源于廣發證券的投資銀行類業務。本報告僅面向經廣發證券授權使用的客戶/特定合作機構發送，不對外公開發布，只有接收人才可以使用，且對于接收人而言具有保密義務。廣發證券并不因相關人員通過其他途徑收到或閱讀本報告而視其為廣發證券的客戶。在特定國家或地區傳播或者發布本報告可能違反當地法律，廣發證券并未采取任何行動以允許于該等國家或地區傳播或者分銷本報告。本報告所提及證券可能不被允許在某些國家或地區內出售。請注意，投資涉

117、及風險，證券價格可能會波動，因此投資回報可能會有所變化，過去的業績并不保證未來的表現。本報告的內容、觀點或建議并未考慮任何個別客戶的具體投資目標、財務狀況和特殊需求，不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的投資建議。本報告發送給某客戶是基于該客戶被認為有能力獨立評估投資風險、獨立行使投資決策并獨立承擔相應風險。本報告所載資料的來源及觀點的出處皆被廣發證券認為可靠，但廣發證券不對其準確性、完整性做出任何保證。報告內容僅供參考，報告中的信息或所表達觀點不構成所涉證券買賣的出價或詢價。廣發證券不對因使用本報告的內容而引致的損失承擔任何責任，除非法律法規有明確規定?？蛻舨粦员緢蟾嫒〈洫毩⑴袛嗷?/p>

118、僅根據本報告做出決策，如有需要，應先咨詢專業意見。廣發證券可發出其它與本報告所載信息不一致及有不同結論的報告。本報告反映研究人員的不同觀點、見解及分析方法，并不代表廣發證券的立場。廣發證券的銷售人員、交易員或其他專業人士可能以書面或口頭形式，向其客戶或自營交易部門提供與本報告觀點相反的市場評論或交易策略，廣發證券的自營交易部門亦可能會有與本報告觀點不一致，甚至相反的投資策略。報告所載資料、意見及推測僅反映研究人員于發出本報告當日的判斷，可隨時更改且無需另行通告。廣發證券或其證券研究報告業務的相關董事、高級職員、分析師和員工可能擁有本報告所提及證券的權益。在閱讀本報告時，收件人應了解相關的權益披露（若有）。本研究報告可能包括和/或描述/呈列期貨合約價格的事實歷史信息（“信息”）。請注意此信息僅供用作組成我們的研究方法/分析中的部分論點/依據/證據，以支持我們對所述相關行業/公司的觀點的結論。在任何情況下，它并不（明示或暗示）與香港證監會第5 類受規管活動（就期貨合約提供意見）有關聯或構成此活動。權益披露權益披露(1)廣發證券（香港）跟本研究報告所述公司在過去12 個月內并沒有任何投資銀行業務的關系。版權聲明版權聲明 未經廣發證券事先書面許可，任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、刊登、轉載和引用，否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、刊登、轉載和引用者承擔。