深度报告-2025-12-30-东方财富证券-可控核聚变_技术路线多样_产业化进程加速_30页_3mb

报告摘要

可控核聚变：技术路线多样，产业化进程加速

核聚变概述

可控核聚变是太阳和恒星能量产生的主要机制，通过轻原子核在极高温度和压力下融合生成更重的原子核并释放巨大能量。与核裂变相比，核聚变具有能量密度高、安全、清洁、原料充足等优势，其反应条件苛刻，需满足劳逊条件，即足够高的温度（T）、一定的密度（n）和一定的能量约束时间（τₑ），三者的乘积需达到 $5 \times 10^{21} , \mathrm{m}^{-3} \cdot \mathrm{s} \cdot \mathrm{keV}$ 才能实现有效聚变反应。

技术路线

实现可控核聚变的三种约束方式包括：

引力约束：依赖天体引力，难以在地球实现。
惯性约束：通过激光瞬间压缩燃料，但难以实现持续输出。
磁约束：通过磁场约束等离子体，是当前最可行的路径，主要技术路线包括托卡马克、仿星器、场反位形（FRC）。

其中，托卡马克是当前主流技术路线，FRC因其结构简单、投资小、商业化进程快，受到广泛关注。

全球聚变项目进展

根据IAEA数据，截至2025年12月，全球共有179个可控核聚变装置，其中82个为托卡马克，31个为仿星器，15个为激光/惯性约束装置，51个为其他类型装置。其中，托卡马克装置占比最大，处于运行或建设阶段。

代表项目包括：

ITER（国际热核聚变实验堆）：计划2039年启动DT聚变实验。
中国环流三号：2025年3月实现1.17亿摄氏度的“双亿度”运行，5月实现聚变三乘积突破 $10^{20}$ 量级。
BEST项目：合肥主导，2025年5月启动总装，计划2027年建成，演示聚变能发电。
CFEDR：中国聚变工程示范堆，目标2030年实现1GW稳态运行，Q > 30。
星火项目：江西主导，计划2029年完成建设，2030年实现100MW级并网发电。
Helion Energy（美国）：计划2028年实现商业化供电，采用FRC技术。
TAE Technologies：计划2030年代初建成Da Vinci聚变电站，采用FRC路线。
瀚海聚能：聚焦FRC路线，HHMAX-901装置于2025年7月完成建设，计划2028年实现10MW以上能量输出。

托卡马克装置核心部件

托卡马克装置以磁体系统和电源系统为核心，分别承担约束和能量供应功能。

磁体系统：包括纵向场磁体（TF）、中心螺管磁体（CS）、极向场磁体（PF）和校正场磁体（CC）。磁场越高，约束越强，聚变功率与磁场强度的四次方成正比。
电源系统：为磁体供电、维持等离子体高温、为辅助系统提供电力，是装置的“生命线”。在ITER中，电源系统成本占比约7%-8%。

FRC装置优势

FRC（场反位形）技术路线具有以下优势：

结构简单、成本低：磁体用量减少80%以上，装置体积缩小50%。
能量效率高：在相同磁场强度下，聚变功率输出可达托卡马克的100-1000倍。
稳定性强：无需环向磁场，降低电流破裂风险，便于主动控制。
商业化前景好：从研发到示范电站周期较托卡马克缩短50%以上，如Helion Energy计划2028年实现商业化供电。

国内产业链布局

国内可控核聚变产业链以合肥、上海、成都、江西为核心布局，涵盖材料、设备、科研、商业化等多个环节。

合肥：中科院主导，BEST项目启动总装，计划2027年建成，CFEDR计划2030年实现1GW稳态运行。
成都：中核集团主导“中国环流三号”，聚变三乘积突破 $10^{20}$ 量级。
江西：江西聚变主导“星火项目”，计划2030年实现100MW级并网发电。
上海：中国聚变公司成立，注册资本150亿元，计划2050年实现商用目标。

重点企业梳理

公司名称	业务方向	主要参与项目
合锻智能	核聚变核心部件制造	BEST真空室、偏滤器项目
联创光电	高温超导技术	星火一号项目
国光电气	微波器、核工业设备	ITER偏滤器、HL-3应用
旭光电子	真空灭弧室、快控开关	托卡马克、FRC装置电源系统
英杰电气	工业电源、核聚变电源	多个核聚变项目电源供应
王子新材	薄膜电容、储能电容	合肥BEST项目电容供应