可控核聚变设备行业深度：可控核聚变，未来能源，设备先行-240314-浙商证券-40页_1mb

可控核聚变：未来能源，设备先行

核聚变能源概述

可控核聚变是一种具有无污染、能量密度高、燃料丰富等优点的未来理想能源。它通过轻元素的原子核聚变释放能量，相比核裂变，其优势更加明显，包括更高的能量产出、更丰富的燃料来源、更高的安全性以及更清洁的环境影响。

聚变装置路线：托卡马克最有望率先获得突破

托卡马克装置因其在控制等离子体方面的优势，成为实现可控核聚变发电的主要方案之一。通过使用高温超导材料，托卡马克装置的磁场强度可以显著提升，从而减少装置体积和建设成本。例如，SPARC/ARC装置相比ITER，体积更小、成本更低，且具有更高的聚变增益Q值。

核聚变商业发电预期提速，资本市场融资屡创新高

随着高温超导和AI技术的发展，核聚变商业发电的预期正逐步提升。2023年上半年，全球私营核聚变公司累计融资额已达62.1亿美元，其中美国占主导地位。多家公司如Commonwealth Fusion Systems（CFS）、Tokamak Energy等均设定了在2035年前实现并网发电的目标。Helion Energy更是与微软签订购电协议，预计2028年实现商业化。

我国自上而下推动核聚变产业发展

我国通过参与ITER项目，不断推进技术突破与产业链整合，成为核聚变领域的重要参与者。中核集团牵头成立可控核聚变创新联合体，标志着我国聚变能源产业进入新阶段。国内实验堆如EAST、HL-2M等已取得重要进展，未来几年将进入建设高峰期。

核聚变设备价值量占比较高，前期实验堆为主，后期商业堆接力

核聚变设备在实验堆和商业堆中均占较大比例，其中磁体、包层和真空室是实验堆的主要成本组成部分，占主机成本的约56%。实验堆阶段全球设备需求预计为36座，设备费用占比约55%。商业堆阶段设备费用占比更高，约85%。根据测算，2023-2033年全球核聚变设备市场年均复合增速预计为26%。

投资建议与风险提示

• 投资建议：推荐关注受益于ITER交付及国内新堆建设的核心设备供应商。
• 风险提示：技术突破仍需时间，商业化进程存在不确定性，资金和技术是主要挑战。

核聚变产业链结构

• 上游：原材料，如超导材料、特殊合金等。
• 中游：设备制造，包括磁体、包层、真空室、加热系统等。
• 下游：核电应用，包括商业发电站、能源系统集成等。

核聚变发展路径与市场测算

• 实验堆阶段：预计2023-2033年全球核聚变设备市场年均复合增速为26%。
• 商业堆阶段：随着技术成熟，设备需求将大幅增长，预计市场空间达3万亿元。

主要数据与趋势

• 实验堆成本：参考FIRE项目，Q>10的实验堆成本约100亿元人民币，设备费用占比约55%。
• 商业堆成本：参考ITER，Q>10的商业堆成本预计在千亿人民币以上，设备费用占比约85%。
• 融资趋势：2022年底全球私营核聚变公司累计融资48.6亿美元，2023年上半年达62.1亿美元，增长显著。
• Q值目标：Q值大于10时，核电站才具备收益能力；Q值大于30时，核聚变发电站可以商业化。

国际与国内进展

• 国际进展：美国NIF在2022年实现聚变能量正增益，Q值约为1.5；英国JET在2023年实现69兆焦耳能量输出，刷新世界纪录。
• 国内进展：中国EAST装置在2023年实现403秒稳态运行；HL-2M在2022年突破1兆安培；能量奇点完成洪荒70装置安装，预计2030年实现商业化。

核聚变设备成本拆分

• 实验堆成本拆分：磁体（约56%）、包层（约11%）、真空室（约5%）等为主要成本构成。
• 商业堆成本拆分：主机、辅机设备占比约85%，包括磁体、真空室、包层、电源系统等。

核聚变设备市场空间测算

• 实验堆阶段：全球核聚变设备累计空间约2000亿元人民币。
• 商业堆阶段：全球核聚变设备累计空间约3万亿元人民币。
• 复合增速：2023-2028年复合增速为35%；2028-2033年复合增速为19%。

核聚变装置发展路线图

• 实验堆：2023-2035年，全球预计有36座实验堆。
• 工程堆：2035年后，工程堆开始建设，进一步验证可行性。
• 商业堆：2050年后，商业堆进入建设阶段，逐步实现商业化发电。

核聚变设备供应商与技术突破

• ITER项目：中国承担18个采购包，整体费用占比约9%。
• 国内企业：如贵州航天新力、西部超导、合肥科烨等，参与ITER相关部件研发与制造。
• 国际企业：如Commonwealth Fusion Systems、Tokamak Energy、Helion Energy等，均在推进商业化进程。

技术与资本推动核聚变发展

• 高温超导技术：显著降低聚变装置成本和建设周期。
• AI技术：在控制等离子体方面发挥重要作用，如DeepMind利用强化学习实现核聚变控制，提升等离子体形状精度65%。

未来展望

核聚变技术已进入工程可行性验证阶段，随着实验堆和商业堆建设的推进，设备需求将逐步释放，市场空间巨大。未来10-30年内，核聚变有望成为人类能源的重要组成部分，为全球能源结构带来革命性变化。