机械一周解一惑系列：聚变磁约束结构仿星器VS托卡马克

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 一周解一惑系列： 聚变磁约束结构仿星器 VS 托卡马克 2025 年 06 月 16 日 ➢ 本周关注：杰克股份、泛亚微透、景业智能、唯科科技 ➢ 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式。可核聚变的开发异常困难，主要在于可控核聚变的产生及其维持的相关条件极为苛刻：首先需要将聚变燃料的温度加热至上亿度，而目前并没有任何材料能够直接承受如此高的温度。核聚变被分成惯性约束核聚变和磁约束核聚变，前者利用强激光或强流粒子轰击聚变燃烧靶，使靶丸中的核聚变燃料变成等离子体粒子，并在几个纳秒的极短时间内，这些粒子由于自身惯性作用还来不及向四周飞散，此时通过向心爆聚将粒子压缩到超高温温度与密度的状态发生核聚变反应；后者利用由电流产生的强磁场将高温等离子体约束在“磁笼”真空容器中，使粒子由无序运动变为沿磁力线做回旋运动，避免了容器壁面与高能粒子的直接接触。磁约束核聚变是当前条件下最有可能率先实现可控核聚变能源的方式。 ➢ 世界上主流磁约束装置是托卡马克和仿星器。磁约束装置有托卡马克（tokamak）、仿星器（stellarator）、反场箍缩（reverse field pinch）、球马克（spherical torus）、磁镜（magnetic mirror）等不同位形。目前，世界上主流磁约束装置是托卡马克和仿星器。其中托卡马克的磁场位形是环向对称。托卡马克约束等离子体的磁场是由其外置线圈和等离子体电流共同作用产生。托卡马克的外部线圈形状规则，便于线圈的生成、装配。但在实验的过程中发现托卡马克装置有无法避免的缺陷，因引入了等离子体电流，带来了电流驱动的各种不稳定性。严重的会使得等离子体破裂，危害装置结构。 ➢ 先进仿星器标准严苛。先进仿星器有几项标准：1）模块化线圈系统的制造技术必须可靠，线圈应该分为几个部分制造和测试；2）生成良好的磁面，意味着磁面不能有岛和随机区域；3）当等离子体热压和磁压之比上升到 5%时，MHD（Magnetohydrodynamic，磁流体动力）平衡依然稳定；4）有更低的新经典输运；5)足够小或者没有自举电流；6）对高能粒子的良好约束。 因此先进仿星器和传统仿星器相比有以下优点：1）磁场位形的经过优化后，明显提高了对等离子体的约束，减小了新经典输运、增强了磁流体稳定性；2）引入模块化线圈设计后，使线圈的设计、制造和集成更加简便。 ➢ 全球最大仿星器 W7-X 核聚变三重积创造新纪录。德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所宣布，他们的 Wendelstein7-X（W7-X）仿星器在 2025 年 5月 22 日创造了核聚变三重积（triple product）新的世界纪录。这是可控核聚变的又一重大突破。W7-X 仿星器在 43 秒的等离子体放电中表现稳定，让这台“人造太阳”的表现超越了目前所有托卡马克（tokamak）装置的运行纪录。实验室的主管托马斯·克林格博士说：“新纪录是国际团队取得的巨大成就。它令人印象深刻地展示了 W7-X 的潜力。在长等离子体放电期间将聚变三重积提升到了托卡马克装置的水平，这标志着在通往核聚变发电厂的另一条道路上，仿星器有了一个重要里程碑。”虽然 W7-X 运行时长远不如中国的东方超环（EAST）创造的放电 1066 秒的纪录，但仿星器等离子体密度更高，因此聚变三重积仍然稍高。这一突破标志着仿星器技术路线在通往商业聚变电站的竞赛中展现出强劲实力，相关研究成果即将发表于《核聚变》期刊。 ➢ 投资建议：建议关注可控核聚变相关标的：联创光电、国光电气。 ➢ 风险提示：1）可控核聚变突破不及预期。2）下游需求波动风险。3）国内外政策推动不及预期。 推荐 维持评级 [Table_Author] 分析师 李哲 执业证书： S0100521110006 邮箱： lizhe_yj@mszq.com 分析师 占豪 执业证书： S0100522090007 邮箱： zhanhao@mszq.com 相关研究 1.一周解一惑系列：真空镀膜设备国产化进程持续推进-2025/04/21 2.一周解一惑系列：高端磨床国产替代进程有望加速推进-2025/04/13 3.一周解一惑系列：SEMICON 新品百花齐放，设备公司平台化发展-2025/04/01 4.一周解一惑系列：具身智能时代各本体公司最新进展-2025/03/24 5.一周解一惑系列：固态电池产业进展加速，设备企业有望受益-2025/03/16 行业专题研究/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 1 托卡马克 VS 仿星器 .................................................................................................................................................. 3 1.1 磁约束是当下实现可控核聚变的最佳方式 ..................................................................................................................................... 3 1.2 仿星器发展介绍 .................................................................................................................................................................................. 5 1.3 先进仿星器标准及其后续优化方向 ................................................................................................................................................. 8 1.4 全球最大仿星器 W7-X 核聚变三重积创造新纪录 ..................................................................................................................... 10 1.5 聚变三重积为什么这么重要？ ....................................................................................................................................................... 10 2 相关标的 .........................