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1、證券研究報告證券研究報告本報告僅供華金證券本報告僅供華金證券客戶客戶中的專業投資者參考請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明中的專業投資者參考請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明核聚變:商業化引領未來能源走進現實核聚變:商業化引領未來能源走進現實電力設備與新能源/行業深度報告領先大市(維持)電力設備與新能源/行業深度報告領先大市(維持)分析師:賀朝暉 S0910525030003 周濤 S09105230500012025年4月2日 2請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明核心觀點核心觀點u 核聚變:能源革命新紀元,核聚變:能源革命新紀元,資本與科技雙輪驅動資本與科技雙輪驅動??煽睾司圩冇腥N技術
2、路線(引力約束、慣性約束與磁約束),其中托卡馬克磁約束聚變是國際主流技術路線。2020年來,中/美/日/英/德等多個國家政府均通過制定國家戰略和產業政策,推動核聚變技術的研發和應用,截止24年7月,核聚變行業已吸引超過71億美元投資。AI算力需求激增,科技巨頭加速布局核能領域,技術選擇偏好上看,短期呈現出依賴現有核電基礎設施重啟(如三哩島)或SMR部署,快速滿足AI算力需求;中長期則聚焦核聚變,目標實現商業化突破。同時,AI在數據分析、智能預測、實時控制等方面的優勢,正在成為推動核聚變研究和應用的重要力量??煽睾司圩儽灰暈槲磥碜罹邼摿Φ那鍧嵞茉粗?,它的實現將為AI提供強大而穩定的電力支持,二
3、者相輔相成,共同發展。u 核心技術突破與裝置迭代,商業化進程加速,核心技術突破與裝置迭代,商業化進程加速,BESTBEST項目迎密集招標。項目迎密集招標。近年來,美國、歐洲、日本等聚變裝置持續實現里程碑測試突破,25年2月,美國核聚變商業公司Helion Energy宣布計劃在華盛頓馬拉加建造世界首座核聚變發電廠。我國核聚變也逐步向工程應用邁進,如我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置EAST,在25年1月,實現超過1億度1066.76秒的高約束模等離子體運行,后續BEST項目已與3月初完成首塊頂板順利澆筑,旨在推動聚變能從實驗室走向商業化應用。產業鏈已迎來密集
4、招標。聚變新能、中科院等離子體物理研究所公布了多項招標公告,涵蓋水冷系統水泵、水冷系統6000T冷卻塔和中壓高壓氦氣純化器等多個環節。u 超導磁體超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分。超導磁體幾乎占托卡馬克成本的一半。目前,高溫超導線材良率已提升至90%,高溫超導技術發展可縮短可控核聚變裝置建設周期,使聚變發電初步具備商業化潛力。偏濾器是中心等離子體與聚變材料相互作用的主要區域,性能優劣直接影響核聚變裝置的運行安全性與使用壽命。u 投資建議:投資建議:建議關注核聚變核心部件供應商合鍛智能(603011.SH)、超導材料供應商西部超導(688122.SH)與聯創光電
5、(600363.SH)以及偏濾器供應商國光電氣(688776.SH),看好核電設備龍頭東方電氣(600875.SH)、核級閥門領軍企業中核科技(000777.SZ),核級材料供應商應流股份(603308.SH)與廣大特材(688186.SH)等。此外,核電運營與建設方面,建議關注行業龍頭中國核電(601985.SH)、中國廣核(003816.SZ)、中國核建(601611.SH)等。u 風險提示風險提示:政策落地不及預期、技術迭代風險、安全事故風險。3請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:能源革命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能
6、:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 4請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:IAEA,王騰超導磁體技術與磁約束核聚變,華金證券研究所1.1 1.1 核聚變是未來的終極能源核聚變是未來的終極能源u 可控核聚變被視為未來終極能源??煽睾司圩儽灰暈槲磥斫K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。從一種原子核變為另外一種原子核往往伴隨著大量能量的釋放??煽睾司圩冇捎谠腺Y源豐富、釋放能量大、安
7、全清潔、環保等優勢,能基本滿足人類對于未來理想終極能源的各種要求。u 實現核聚變反應,需要同時滿足三個條件:足夠高的溫度(實現核聚變反應,需要同時滿足三個條件:足夠高的溫度(T T)、一定的密度()、一定的密度(n n)和一定的能量約束時間()和一定的能量約束時間(EE),),三者的乘積稱為聚變三乘積。三者的乘積稱為聚變三乘積。根據勞遜判據,只有聚變三乘積大于一定值(51021m3skeV能產生有效的聚變功率輸出。核聚變工作原理核聚變工作原理核聚變反應三要素核聚變反應三要素 5請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:王騰超導磁體技術與磁約束核聚變,華金證券研究所1.2 1.2 核聚變的三
8、大技術路線核聚變的三大技術路線u 可控核聚變有三種技術路線,磁約束核聚變是國際主流??煽睾司圩冇腥N技術路線,磁約束核聚變是國際主流。引力約束是靠強大的萬有引力來提供對聚變燃料的約束力,目前無法在地球上實現;慣性約束是以多束極高精度激光從四面八方向一個非常微小的聚變燃料丸傾注能量,產生瞬間的高溫和高壓,使聚變燃料的密度在短時間達到極限值,從而引發核聚變反應;磁約束是指用磁場來約束等離子體中帶電粒子的運動,通過將聚變燃料完全電離形成的等離子體置身于強磁場的空間,帶電的原子核與電子在垂直于磁場方向只能沿著磁場方向做回旋運動。其中基于托卡馬克裝置的磁約束核聚變是目前最有希望實現聚變能和平利用的途徑。
9、聚變約束的三種途徑聚變約束的三種途徑托卡馬克約束磁場示意圖托卡馬克約束磁場示意圖 6請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:IAEA,中國科學院官網,華金證券研究所1.3 1.3 提高聚變效率是主要挑戰提高聚變效率是主要挑戰u 如何維持等離子體穩定和提高聚變反應效率是主要技術挑戰。如何維持等離子體穩定和提高聚變反應效率是主要技術挑戰。實現核聚變反應需要將氘氚原子核壓縮到很小尺度的核力范圍(10-15米)內,但由于原子核帶正電,必須獲得足夠的能量或在特殊環境下才能克服彼此間的庫侖勢壘。在等離子體聚變技術中,磁場將等離子體束縛在一定范圍內,當等離子體被加熱到足夠高的溫度(1億度以上)和密度時
10、,才能發生聚變反應。u 對等離子體進行磁約束需控制對等離子體進行磁約束需控制“湍流湍流”現象發生?,F象發生。達到聚變條件后,還需對高溫聚變物進行約束,以獲得持續的核聚變能。當氘核與氚核間發生聚變反應時,在此高溫條件下,任何固態容器都會在極短時間內氣化。大多數聚變反應堆都是基于使用磁場的等離子體約束,但在受磁場約束的高溫等離子體中會產生“湍流”,熱量和粒子被傳輸至邊緣,最終損壞反應堆并縮短其運行壽命。托卡馬克聚變反應堆的三個外部加熱源托卡馬克聚變反應堆的三個外部加熱源高溫等離子體高溫等離子體“湍流湍流”現象現象 7請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:能源革
11、命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 8請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:中國核技術網,中國核電網,國務院國資委,中國核能安全協會,acatech,華金證券研究所2.1 2.1 核聚變行業政策加碼核聚變行業政策加碼u 2020年來,全球多個主要國家都將可控核聚變視為未來能源發展的戰略方向,并出臺了相應的政策支持。中國、美國、日本、英國和德國等國家政府,均通
12、過制定國家戰略和產業政策,推動核聚變技術的研發和應用。u 各國政府正在加大對核聚變的投資力度。各國政府正在加大對核聚變的投資力度。2023年9月,德國宣布未來五年內將追加3.7億歐元用于核聚變建設;2024年7月,韓國政府決定將投入1.2萬億韓元(8.66億美元)用于開發核聚變反應堆;2025年1月,美國能源部為“聚變創新研究引擎”項目投入1.07億美元,英國政府宣布斥資4.1億英鎊加速核聚變能源建設,國家國家時間時間文件名稱文件名稱主要內容主要內容中國2024年10月培育和發展新質生產力 推動國資央企高質量發展超前布局、梯次培育核聚變產業,加快打造一批具有國際競爭力的戰略性新興產業集群和產業
13、領軍企業。美國2024年7月ADVANCE(加速部署多功能先進核能以促進清潔能源法案)鞏固美國核能全球領導地位,支持先進反應堆開發和部署,保護現有核電廠,加強核燃料循環、供應鏈建設和人才培養,提高核管會效率。英國2021年10月Towards Fusion Energy:The UK Fusion Strategy 推進英國從聚變能科技強國向聚變能工業強國發展,在全球率先建成聚變能示范電站,并發展全球領先的聚變能產業德國2025年1月Nuclear Fusion Made in Germany推動德國聚變領先地位的關鍵策略,明確聚變發展路線圖,倡導開展技術中立的基礎研究,建議建設慣性聚變和磁約
14、束聚變示范電站日本2023年4月Fusion Energy Innovation Strategy旨在利用本國技術優勢實現聚變能產業化發展,在未來商業化利用聚變能中占據主導地位各國推進核聚變的相關政策各國推進核聚變的相關政策 9請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:中國核電網,The global fusion industry in 2024,華金證券研究所2.2 2.2 核聚變行業投融資熱度升溫核聚變行業投融資熱度升溫u 截止截止20242024年年7 7月,核聚變行業已吸引超過月,核聚變行業已吸引超過7171億美元的投資。億美元的投資。其中新資金超過9億美元,且有4.26億美元來
15、自政府等公共資金,同比+57.2%。u 截止截止20242024年年7 7月,許多私營核聚變公司也獲得了重要融資。月,許多私營核聚變公司也獲得了重要融資。其中包括Xcimer公司(1億美元)、SHINE公司(9000萬美元)和Helion公司(6500萬美元)。2025年2月10日,Helion核聚變公司獲4.25億美元F輪融資,總投資額超過10億美元。私營聚變公司成立時間線私營聚變公司成立時間線私營聚變公司融資情況(截止私營聚變公司融資情況(截止2024.72024.7)10請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:澎湃新聞,新浪財經,華金證券研究所2.3 2.3 AI 驅動下的核聚變:
16、電力焦慮下,科技巨頭布局加碼驅動下的核聚變:電力焦慮下,科技巨頭布局加碼u AIAI算力需求激增,美國科技巨頭加速布局核能領域,涵蓋核裂變與核聚變技術。算力需求激增,美國科技巨頭加速布局核能領域,涵蓋核裂變與核聚變技術。核能作為基荷能源優勢彰顯,可保障數據中心724小時不間斷運行。核電零碳屬性契合企業ESG承諾,脫碳目標疊加電力穩定性要求,當前已成為科技巨頭緩解AI算力擴張與碳中和目標的矛盾的重要選項。u 短期優先核裂變,中長期看好核聚變。短期優先核裂變,中長期看好核聚變。技術選擇偏好上看,短期呈現出依賴現有核電基礎設施重啟(如三哩島)或SMR部署,快速滿足AI算力需求;中長期則聚焦核聚變,通
17、過投資初創企業鎖定未來清潔能源技術紅利,目標實現商業化突破。核裂變核裂變核聚變核聚變微軟 2024年與星座能源(Constellation Energy)簽署20年購電協議,計劃重啟三哩島核電站1號機組,預計2028年恢復供電,優先用于支撐AI數據中心電力需求 。2023年與核聚變技術公司Helion Energy簽署協議,計劃2028年前采購其首個商用核聚變裝置(Trenta)生產的50MW電力。谷歌2024年谷歌與核能初創公司凱羅斯電力(Kairos Power)簽訂協議,計劃向后者購入擬建的6-7個小型模塊化核反應堆(SMRs)的電力,總容量達500兆瓦。與TAE Technologie
18、s合作,將機器學習應用于不同類型的聚變反應堆加速實驗數據的分析。旗下子公司DeepMind用AI控制核聚變反應登上Nature。亞馬遜2024年以6.5億美元收購Talen Energy的一座核電驅動數據中心,并與星座能源達成協議,鎖定東海岸核電站電力供應。2021年,參與了General Fusion 1.3億美元的E輪融資;2022年,參與了TAE Technologies的2.5億美元融資。11請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:DeepTech深科技,科技導報,新智元,瀚海聚能,華金證券研究所2.3 2.3 AI 驅動下的核聚變:驅動下的核聚變:AI賦能精確控制,加速發展賦能
19、精確控制,加速發展u AIAI在核聚變中運用廣泛:在核聚變中運用廣泛:1)1)模擬和預測:模擬和預測:AI可以用于模擬和預測核聚變反應的行為。通過對已知反應的數據進行訓練,可以開發出能夠預測和優化核聚變反應的AI模型。2)2)實時監測和控制:實時監測和控制:通過使用機器學習算法,可以從傳感器數據中提取有用的信息,例如溫度、壓力和輻射水平,并用這些信息來控制反應堆的運行參數。3)3)數據分析和處理:數據分析和處理:通過使用機器學習算法,可以從數據中發現聚變反應隱藏的模式和趨勢。4)4)聚變反應堆設計:聚變反應堆設計:通過使用機器學習算法,可以優化反應堆的幾何形狀和運行參數,以提高聚變反應的效率和
20、穩定性。u AIAI加快聚變實驗進程加快聚變實驗進程。2022年2月,DeepMind與瑞士洛桑聯邦理工學院的合作展示了利用AI在所有放電實驗階段實現精確的等離子體控制的潛力。2024年2月,普林斯頓團隊通過訓練神經網絡,提前300毫秒就預測了核聚變中的等離子不穩定態(這個時間足夠約束磁場調整應對等離子體的逃逸),可控核聚變實現新突破。2024年10月,普林斯頓等離子體物理實驗室開發出的突破性的AI模型將等離子體加熱預測速度提高了1000萬倍。AIAI控制核聚變的學習控制和訓練架構件控制核聚變的學習控制和訓練架構件AIAI對核聚變研發進程提速示意圖對核聚變研發進程提速示意圖 12請仔細閱讀在本
21、報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:能源革命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 13請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:環球零碳,中國核技術網,能源界,華金證券研究所3.1 3.1 美國:計劃開建世界首座核聚變發電廠美國:計劃開建世界首座核聚變發電廠u NIFNIF:2022年12月13日,美國國家點火設施(NIF)首次實現聚變點火
22、。2023年,NIF又接連進行了三次點火實驗,分別在7月30日、8月8日和10月30日,都成功地實現了核聚變能量超過激光能量,其中最高一次達到了3.88MJ,比輸入能量增加了89%,相當于燃燒300公斤的汽油。u SPARCSPARC:麻省理工學院等離子體科學與融合中心(PSFC)主持研究開發新一代的托卡馬克核聚變堆SPARC,于2021年開始建造,為期四年完成。SPARC使用由新型高溫釔鋇鋇銅氧化物(YBCO)制成的強力磁體來產生等離子體,產生的能量是在高溫下維持等離子體所需能量的兩倍,從而使融合增益Q2,并能在10秒內實現高達140MW的聚變功率。2025年1月,Commonwealth
23、Fusion Systems(CFS)宣布公司已經完成了聚變機SPARC上超過一半的環向場磁體線圈單元的制造。u DIII-DDIII-D:2024年10月,美國DIII-D國家聚變設施達成了20萬次實驗性“點火”測試里程碑。u Helion EnergyHelion Energy:2025年2月,美國的的核聚變商業公司Helion Energy宣布計劃在華盛頓馬拉加建造世界首座核聚變發電廠。NIFNIF一年內實現四次成功點火一年內實現四次成功點火 14請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:EUROfusion,中國核技術網,華金證券研究所3.2 3.2 歐洲:歐洲:擁有世界上最大在運
24、托卡馬克裝置擁有世界上最大在運托卡馬克裝置u JETJET:于1978年開始建造,位于英國牛津郡庫勒姆聚變能源中心的歐洲聯合環面(JET)是現有的唯一可以使用氘-氚燃料混合物運行的托卡馬克設施,該燃料混合物也將用于未來的聚變發電廠。在JT-60SA開始運行之前,JET一直是世界上最大的在運托卡馬克裝置,并在1983年實現了第一個等離子體試驗。JET數十年的實驗優化了氘-氚的聚變反應,并幫助開發了管理燃料滯留、熱排放和材料演變的技術。u JET的核心是一個真空容器,目前該容器容納了90m的聚變等離子體。高性能氘-氚實驗始于1997年,自2011年以來,真空容器的第一個壁由鈹和鎢制成,取自ITER
25、的建設經驗。多年來,該設施創下了多項紀錄,包括1997年創紀錄的0.64的Q-等離子體(產生的聚變功率與加熱等離子體的外部功率之比),2021年12月創紀錄的5秒脈沖內59MJ的聚變能量輸出以及2024年2月再次創紀錄的僅用0.2毫克燃料維持69MJ聚變能長達5秒。JETJET托卡馬克設施內部托卡馬克設施內部 15請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:中國核技術網,高端裝備產業研究中心公眾號,Fusion for Energy,華金證券研究所3.3 3.3 日本:已實現將等離子體加熱至日本:已實現將等離子體加熱至2 2億度億度u JT-60SAJT-60SA:JT-60SA位于茨城縣日
26、本原子能研究開發機構(JAEA)內,目前是世界上最大的熱核聚變實驗裝置是世界上最大的熱核聚變實驗裝置。JT-60SA于2023年11月2日成功點火,達到滿功率后可將等離子體加熱到2億攝氏度并維持約100秒。JT-60SA的工作為ITER的建造以及日本示范發電廠DEMO的實現奠定了基礎。2024年10月,JT-60SA創造了160立方米等離子體體積的新紀錄。2025年2月,日本宣布用新部件升級JT-60SA。JT-60SAJT-60SA設備結構圖設備結構圖JT-60SAJT-60SA的里程意義的里程意義 16請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:中國科學院等離子體物理研究所,中國工程物理
27、研究院,箍縮驅動聚變裂變混合堆總體概念研究進展,中國核工業集團有限公司,華金證券研究所3.4 3.4 中國:已逐步實現工程目標中國:已逐步實現工程目標uHL-2MHL-2M:環流三號(HL-2M)托卡馬克裝置是HL-2A的改造升級裝置。2022年11月,等離子體電流首次突破100萬安培。2023年8月25日,首次實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。2024年11月,啟動新一輪物理實驗,首次使用數字孿生系統。uEASTEAST:EAST是我國自行設計研制的世界上第一個“全超導非圓截面托卡馬克”核聚變實驗裝置。工程目標:電流1兆安、溫度1億攝氏度、運行維持1000秒。2012年實現30
28、秒高約束模,2016年實現60秒高約束模,2017年實現101秒高約束模。2021年12月,EAST實現最長的穩態高溫等離子體運行(1056 秒),即具有類似ITER的配置和加熱方案的長脈沖高性能運行。2023年4月,EAST實現1.2億攝氏度下403秒長脈沖穩態高約束模式運行,刷新2017年101秒的世界記錄;2025年1月,實現超過1億度1066.76秒的高約束模等離子體運行。uZ-FFRZ-FFR:中國工程物理研究院提出的Z箍縮驅動聚變-裂變混合能源堆(Z-FFR)通過電磁內爆驅動DT靶聚變,提供14MeV高能中子源,與次臨界包層中的U-238發生裂變等反應,后者衰變產生Pu-239在熱
29、中子作用下進一步裂變,從而釋放巨大能量并輸出大量中子。2023年11月12日,江西人民政府與中核集團、聯創光電宣布合作投資200億聯合建設聚變-裂變混合實驗堆項目,技術目標為Q值大于30,實現連續發電功率100MW。目前我國已批準建造50兆安Z-箍縮驅動器實驗裝置,“星火一號”聚變-裂變混合示范堆已于2024年啟動,有望2025年開工建設,中國工程物理研究院預計2028年左右實現能源規模的聚變,2035年左右建成商用示范堆,實現示范發電。EASTEAST裝置裝置Z-FFRZ-FFR裝置裝置 17請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:聚變產業聯盟,合肥日報,華金證券研究所3.4 3.4
30、中國:中國:“BESTBEST”項目持續推進,招標景氣項目持續推進,招標景氣uBESTBEST:2025年3月5日,BEST項目首塊頂板順利澆筑,標志著工程全面進入分區完工、分區交付的階段。作為全超導托卡馬克裝置EAST的后續項目,BEST將首次演示聚變能發電,提升核聚變能源的經濟性和可行性。u產業鏈已迎來密集招標。產業鏈已迎來密集招標。聚變新能、中科院等離子體物理研究所公布了多項招標公告,多個項目預算金額達到千萬以上。涵蓋170GHz回旋管、CRAFT低溫綜合測試平臺水冷系統水泵、磁體性能研究平臺終端閥箱等多個環節。聚變新能采購項目聚變新能采購項目中科院等離子體物理研究所采購項目中科院等離子
31、體物理研究所采購項目采購項目采購項目需求概況需求概況截止時間截止時間中壓氦氣儲罐300m中壓氦氣儲罐(含輔材)采購17套,其中304材質的4套,Q345+304材質的13套2025年4月17日水冷系統變頻離心式冷水機組含6臺離心式冷水機組2025年4月10日水冷系統6000T冷卻塔水冷系統6000T冷卻塔采購2025年4月7日水冷系統水泵水冷系統離心泵7套采購2025年4月7日關鍵核心裝備研發能力提升項目施工總承包本項目北至規劃幸三路(暫定名),南至規劃聚邊路(暫定名),西至譚崗路,東側與緊湊型聚變能實驗裝置園區相鄰。2024年6月26日氣密門屏蔽門預計采購氣密門65樘,屏蔽門68樘2024年
32、6月25日第二批預埋件預計采購預埋件規模2557噸2024年6月6日采購項目采購項目需求概況需求概況預算金額(萬元)預算金額(萬元)截止時間截止時間170GHz回旋管10套,回旋管工作頻率:170GHz0.3GHz200002025年4月8日170GHz回旋管10套,回旋管工作頻率:170GHz0.3GHz200002025年4月18日CRAFT低溫綜合測試平臺及透平測試冷箱1套低溫綜合測試平臺,1個透平測試冷箱35002025年4月22日磁體性能研究平臺終端閥箱及其傳輸線設計制造4.5K終端閥箱主體、50K終端閥箱主體、整體設計制造、主機系統低溫傳輸線(4.5K)、低溫氣回收傳輸線(50K)
33、、真空系統及管道的制造和安裝19252025年3月21日TF磁體測試杜瓦及其附屬部件/15002025年4月3日低溫綜合測試平臺壓縮組及除油系統2套,低壓壓力1.05bara,中壓壓力4.65bara,高壓壓力21bara等14002025年4月18日磁體測試傳輸線電流引線罐、過度饋線(6條Busbar)、與杜瓦法蘭連接端及真空隔斷、內饋線(4對)13852025年3月20日 18請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:能量奇點,星環聚能,可控核聚變,界面新聞,華金證券研究所3.4 3.4 中國:多家私營聚變企業獲得重大突破中國:多家私營聚變企業獲得重大突破u星環聚能:星環聚能:2024
34、年8月,星環聚能在球形托卡馬克等離子體優化方面取得重大突破,成功實現一種優化位形,為可控核聚變技術發展注入新活力。11月,公司宣布將啟動負三角球形托卡馬克NTST的建設,該裝置有望成為全球首個負三角球形托卡馬克,為構建更高效、經濟的聚變反應堆奠定基礎。此外,星環聚能計劃:預計在2027年建成下一代實驗裝置CTRFR-1,連續穩定地通過重復重聯方案將等離子體加熱至一億攝氏度,用于徹底驗證可控聚變的工程可行性。接下來再用3至5年的時間建設一個能夠輸出電能的聚變反應堆。u能量奇點:能量奇點:能量奇點成立于2021年的上海,團隊核心技術為高溫超導磁體。2024年6月,能量奇點成功研發了全球首臺全高溫超
35、導托卡馬克裝置洪荒70,并獲得第一等離子體,標志著其成為全球首個建成運行全高溫超導托卡馬克的團隊和商業公司。2024年12月,洪荒70中心場強達到1.02特斯拉,裝置性能顯著提升。2025年3月10日,能量奇點宣布其研制的“經天磁體”在高溫超導磁體技術領域取得重大突破,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形磁體的最高磁場紀錄。u星能玄光:星能玄光:星能玄光自主研發并制造了場反位形裝置Xeonova-1。2024年12月20日,裝置主體的真空室和磁場線圈進場安裝;2025年1月20日,電源和控制系統系統進場安裝并調試;2025年2月20日,電源調試完畢并成功放
36、電。Xeonova-1Xeonova-1裝置裝置洪荒洪荒7070裝置裝置 19請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:核聚變能源的開發現狀及新進展張國書,Superconductors for fusion:a roadmapNeil Mitchell,華金證券研究所3.5 ITER3.5 ITER項目核電站潛力大項目核電站潛力大u1985年,國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)得以確立,目標是要建造一個可持續燃燒的托卡馬克聚變實驗堆以驗證聚變反應堆的工程可行性。目前合作承擔ITER計劃的七個成員是歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國。u2020年7月,ITER托卡馬克裝置安裝工程啟
37、動,預計2025年完成建設并進行第一次等離子放電試驗。托卡馬克裝置的等離子體體積為830m,磁體系統由18個環形磁場磁鐵、6個極化磁場線圈、1個13米高的中央螺線管、18個超導校正線圈、31個超導磁體饋線和29個非超導容器內線圈組成,其中部分超導線材由西部超導完成供應。偏濾器將由54個不銹鋼部件組成,每個部件重10噸,由國光電氣參與供應。uITER項目預估成本為220億美元,其中磁體系統、容器內部件、建筑占比最高,分別達到28%、17%、14%。在實際建造中,工廠總體成本(包括建筑成本和主機裝置外的支持部件和附屬系統)被大大低估,ITER的預算也在逐年上升。根據核聚變發電廠DEMO的成本估算,
38、工廠總體成本將上升至40%,制冷系統、容器內部件、磁體系統將分別占比16%、15%、12%。ITERITER成本拆分成本拆分ITERITER主要參數主要參數19981998年主要參數年主要參數20022002年主要參數年主要參數聚變功率聚變功率P Pt t/MW/MW1500500(700)燃燒時間燃燒時間/s/s1000400(Q10)中子壁負載中子壁負載/(MW/m2)/(MW/m2)10.57(0.8)大半徑大半徑R R0 0/m/m8.16.2小半徑小半徑a/ma/m2.82拉長比拉長比1.61.70/1.85三角形變三角形變0.240.33/0.49等離子體電流等離子體電流Ip/MA
39、Ip/MA2115(17)軸上磁場軸上磁場B BT T/T/T5.75.3偏濾器位形偏濾器位形單零單零輔助功率輔助功率/MW/MW100(加熱)73(加熱+驅動)磁體系統,28%容器內部件,17%建筑,14%真空室,8%電源,8%其他輔助系統,7%儀器及管理,6%制冷系統,5%加熱及電流驅動,7%主機裝置外的支持部件和附屬系統,25%制冷系統,16%建筑,15%加熱及電流驅動,8%磁體系統,12%真空室,2%容器內部件,15%電源,2%其他輔助系統,3%儀器及管理,2%發電廠發電廠DEMODEMO成本拆分成本拆分 20請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:
40、能源革命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 21請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明4.1 4.1 核聚變進入舉國體制時代核聚變進入舉國體制時代u現階段,我國熱堆已經實現了規?;?、批量化、國產化發展?,F階段,我國熱堆已經實現了規?;?、批量化、國產化發展。截至2024年底,我國在運核電機組58臺(世界第二),總裝機容量為6088萬千瓦(世界第三);在建核電機組27臺(世
41、界第一),總裝機容量為3230.9萬千瓦(世界第一)。u我國快堆技術研究始于1960年代,目前快堆正由實驗堆(原型堆)轉向示范堆、商業堆,其潛在的商業價值被核能界寄予厚望。6.5萬千瓦熱功率的中國實驗快堆的建立,標志著快堆技術實現了從0到1的突破。u2023年12月,以“核力啟航 聚變未來”為主題的可控核聚變未來產業推進會召開。由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創新聯合體正式宣布成立,中國聚變能源有限公司揭牌。會上發布了第一批未來能源關鍵技術攻關任務,對推進聚變能源產業邁出實質性步伐具有重要的里程碑意義。2025年2月28日,中國核電、浙能電力擬共17.5億元增資參股中國聚變能源有
42、限公司。資料來源:中國能源報,中核集團,電聯新媒、中國核工業,國家核安全局,華金證券研究所熱堆熱堆快堆快堆聚變堆聚變堆所用能源類型所用能源類型核裂變能核裂變能核聚變能所用中子類型所用中子類型中子能量小于0.1eV的熱中子中子能量大于0.1MeV的快中子工作原理工作原理將裂變時釋放出的中子減速后,再引起新的核裂變,形成鏈式裂變反應。由于中子的運動速度與分子的熱運動達到平衡狀態,這種中子被稱為熱中子用钚-239為燃料,并在其外包裹一層鈾-238。钚-239 裂變時釋放多個中子,外圍的鈾-238 就會捕捉這些快中子,并轉變為可裂變的钚-239。這樣,核燃料越燒越多,快速增殖用氫的同位素氘或氚作為燃料
43、,通過高溫、高壓使其發生聚變反應,釋放能量當前我國發展水平當前我國發展水平實現了規?;?、批量化、國產化發展,形成的研發體系、人才隊伍等為第二步快堆、第三步聚變的研發與設計建設奠定了良好的基礎目前,我國快堆已經形成了完備的科研技術體系,示范工程有序推進,后處理示范工程按計劃建設實施了一系列聚變技術攻關,先后建成EAST、HL-2M等核聚變裝置,工程技術不斷提升,研究和技術水平取得了長足進步,聚變理論與物理實驗、工程技術等方面達到了世界領先水平展望展望核能多用途利用在更廣泛領域支持清潔低碳轉型,核能供熱規模不斷增大,核能海水淡化技術不斷突破,規?;瘧贸醅F成效,核能制氫實現多場景應用,經濟性不斷提
44、升到2060年,預計我國快堆在運在建裝機規模約1.8億千瓦,其中在運裝機規模1.53億千瓦,在建裝機規模2800萬千瓦2030年,實現可控核聚變;2040年,建成聚變先導工程實驗堆,實現聚變能量輸出;2045年,我國聚變示范堆建成,演示氚自持;2050年及以后,建成聚變商用堆,實現聚變能源應用,逐步提升經濟性,積極推廣商業化。熱堆、快堆和聚變堆區別熱堆、快堆和聚變堆區別 22請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:各公司官網,華金證券研究所4.2 4.2 超導磁體超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分u 核聚變產業鏈包括上游原材料供應到中游技術研發、設備生產制
45、造,及下游核電應用等。核聚變產業鏈包括上游原材料供應到中游技術研發、設備生產制造,及下游核電應用等。u 產業鏈上游:產業鏈上游:上游覆蓋有色金屬(鎢、銅等)、特種鋼材、特種氣體(氘、氚)等原料供應。u 產業鏈中游:產業鏈中游:中游覆蓋聚變技術研發、裝備制造(第一壁、偏濾器、蒸汽發生器、超導磁線圈等組件)及仿真、控制軟件的開發。核電設備主要由核島、常規島及輔助設備三大系統構成,其中核島是整個核電站的核心,負責將核能轉化為熱能,是核電站所有設備中工藝最復雜、投入成本最高的部分,投資成本占比達到58%,并且市場參與者較少。u 產業鏈下游:產業鏈下游:下游涵蓋核電站運營及設備應用,主要目標市場為發電。
46、此外在供熱、醫療、科研等領域前景可觀。核聚變產業鏈核聚變產業鏈 23請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:科技日報,華金證券研究所4.2 4.2 超導磁體超導磁體+偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分偏濾器是托卡馬克關鍵組成部分u 超導磁體是磁約束可控核聚變中托卡馬克裝置的關鍵組成部分,幾乎占托卡馬克成本的一半。超導磁體是磁約束可控核聚變中托卡馬克裝置的關鍵組成部分,幾乎占托卡馬克成本的一半。目前,高溫超導線材良率已提升至90%,開始工業化應用,基于高溫超導材料的強磁場小型化托卡馬克技術路線有望大幅降低聚變裝置成本,建設期或將縮短到3至4年,大幅縮短技術迭代周期,也使聚變發電初步具備了商業化潛
47、力。u 偏濾器,是核聚變反應堆的重要組成部分。偏濾器,是核聚變反應堆的重要組成部分。偏濾器負責連接中心等離子體與聚變燃料,是兩者相互作用的主要區域,性能優劣直接影響核聚變裝置的運行安全性與使用壽命,因此其材料選擇、結構設計、制造工藝、檢驗測試等環節均有極高要求。托卡馬克中的偏濾器整體圖托卡馬克中的偏濾器整體圖托卡馬克中的偏濾器部分圖托卡馬克中的偏濾器部分圖 24請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:The global fusion industry in 2024 FIA,生態中國網,華金證券研究所4.3 4.3 核聚變商業化進程加速核聚變商業化進程加速u 可控核聚變商業化前景可期。
48、可控核聚變商業化前景可期。Maximize Market Research統計顯示,2023年全球核聚變市場規模為3012.5億美元,2030年有望達到4965.5億美元。u 可控核聚變商業化進程加速??煽睾司圩兩虡I化進程加速。3月10日,據新智元報道,MIT等離子體科學與核聚變中心以及英聯邦聚變系統(CFS)發表了一篇綜合報告,援引在IEEE應用超導會刊3月份特刊上6篇獨立研究的論文,證明了MIT在2021年實驗中采用“高溫超導磁體”以及無絕緣的設計是可行且可靠的。同時還驗證了,團隊在實驗中使用的獨特超導磁體,足以作為核聚變發電廠的基礎。u 企業對于核聚變商業化進程保持樂觀。企業對于核聚變商
49、業化進程保持樂觀。根據FIA2024全球聚變行業報告,在受訪的35家企業中,有19家企業認為核聚變發電廠具備商業可行性的實現會在2035年之前,占比為54.29%,同比提升8.13pct。第一座核聚變發電廠向電網供電實現時間(受訪聚變企業答復)第一座核聚變發電廠向電網供電實現時間(受訪聚變企業答復)聚變發電商業可行性實現時間(受訪聚變企業答復)聚變發電商業可行性實現時間(受訪聚變企業答復)52094152173105101520252025-20302031-20352036-20402041-20452050之后2023202451313611415861102468101214162025
50、-20302031-20352036-20402041-20452046-20502050之后20232024 25請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:能源革命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 26請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:西部超導公司公告,新浪財經,合鍛智能官網,華金證券研究所5.1 5.1 投資建議投資
51、建議u 建議關注核聚變核心部件供應商合鍛智能(603011.SH)、超導材料供應商西部超導(688122.SH)與聯創光電(600363.SH)以及偏濾器供應商國光電氣(688776.SH),看好核電設備龍頭東方電氣(600875.SH)、核級閥門領軍企業中核科技(000777.SZ),核級材料供應商應流股份(603308.SH)與廣大特材(688186.SH)等。此外,核電運營與建設方面,建議關注行業龍頭中國核電(601985.SH)、中國廣核(003816.SZ)、中國核建(601611.SH)等。u 合鍛智能:公司主營業務覆蓋液壓機、智能分選設備、工業機器人及核聚變核心部件研發,2023
52、年入選聚變產業聯盟副理事長單位,深度參與國際核聚變科研項目,公司具備復雜構件制造技術,在聚變堆真空室、偏濾器等核心部件領域完成工藝突破,相關技術已應用于ITER(國際熱核聚變實驗堆)等國際合作項目,作為合肥市核聚變產業集群的核心企業之一,依托區域政策扶持及科研資源,成為國內少數具備聚變堆關鍵部件預研能力的企業。u 西部超導:公司成立之初主要向國際熱核聚變實驗堆項目(ITER)提供符合綜合性能要求的超導線材產品,是國內唯一實現超導線材商業化生產的企業,也是國際上唯一實現鈮鈦鑄錠、棒材、超導線材生產及超導磁體制造全流程企業。目前已開始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(CR
53、AFT)批量供貨低溫超導線材。公司開發的新一代高性能電流密度Nb3Sn線材將為核聚變新項目“緊湊型聚變能實驗裝置”(BEST)供貨。27請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明資料來源:新思界網,國光電氣公告,聯創光電公告,華金證券研究所5.1 5.1 投資建議投資建議u 聯創光電:公司是國內領先可以設計制造中心磁場15-20T超大口徑高溫超導磁體的企業。23年9月,突破了基于核聚變應用場景的集束線纜的百米級的研發與制造。2023年11月,聯創超導和中核聚變(成都)設計研究院有限公司簽訂協議,聯合建設可控核聚變項目,主要供應該項目主機裝置建設中的高溫超導磁體系統和低溫制冷系統,兩者約占主機裝置建設
54、成本的一半。u 國光電氣:公司從事核工業領域產品,包括核工業領域專用泵、閥門以及ITER配套設備。公司研制的偏濾器已應用于HL-2M等托卡馬克裝置;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所需包層第一壁板(FW)方面,公司參與新的鎢第一壁研制并進入樣件生產階段。;ITER所需工藝設備已用于ITER相關的試驗、測量及生產工藝之中。28請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明目錄目錄010204030506核聚變:能源革命新紀元核聚變:能源革命新紀元政策加碼與政策加碼與AIAI賦能:資本與科技雙輪驅動賦能:資本與科技雙輪驅動全球競速:核心技術突破與裝置迭
55、代全球競速:核心技術突破與裝置迭代商業化進程加速:萬億市場爆發前夜商業化進程加速:萬億市場爆發前夜投資建議投資建議風險提示風險提示 29請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明風險提示風險提示u 政策落地不及預期政策落地不及預期:各國針對核聚變技術領域的政策支持力度或有波動,資金投入與國際合作中斷將延緩研發及商業化進程。u 技術迭代風險技術迭代風險:核聚變的主流技術路徑(如托卡馬克)或被更高效方案替代,導致前期投入失效;關鍵技術(如材料耐受性、工程驗證)突破耗時可能超預期,商業化時間推遲。u 安全事故風險安全事故風險:極端高溫、強磁場環境易引發裝置故障或材料失效;實驗階段若等離子體失控或防護不足,
56、可能造成輻射泄漏或環境污染,從而影響商業化進程的推進。30請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明公司投資評級:公司投資評級:買入 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數漲幅大于15%;增持 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在5%至15%之間;中性 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在-5%至5%之間;減持 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數跌幅在5%至15%之間;賣出 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數跌幅大于15%。行業投資評級:行業投資評級:領先大市 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數領先10%以上;同
57、步大市 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數漲跌幅介于-10%至10%;落后大市 未來6-12個月內相對同期相關證券市場代表性指數落后10%以上?;鶞手笖嫡f明:基準指數說明:A股市場以滬深300指數為基準;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)為基準;香港市場以恒生指數為基準,美股市場以標普500指數為基準。評級說明評級說明 31請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明分析師聲明分析師聲明賀朝暉、周濤聲明,本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格,勤勉盡責、誠實守信。本人對本報告的內容和觀點負責,保證信息來源合法合規、研究方法專業審慎、研究觀
58、點獨立公正、分析結論具有合理依據,特此聲明。本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明華金證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可。本公司及其投資咨詢人員可以為證券投資人或客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或間接的有償咨詢服務。發布證券研究報告,是證券投資咨詢業務的一種基本形式,本公司可以對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析,形成證券估值、投資評級等投資分析意見,制作證券研究報告,并向本公司的客戶發布。法律聲明法律聲明 32請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明免責聲明:免責聲明:本報
59、告僅供華金證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)的客戶使用。本公司不會因為任何機構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告基于已公開的資料或信息撰寫,但本公司不保證該等信息及資料的完整性、準確性。本報告所載的信息、資料、建議及推測僅反映本公司于本報告發布當日的判斷,本報告中的證券或投資標的價格、價值及投資帶來的收入可能會波動。在不同時期,本公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資料保持在最新狀態,本公司將隨時補充、更新和修訂有關信息及資料,但不保證及時公開發布。同時,本公司有權對本報告所含信息在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自
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