可控核聚变行业可控核聚变展望：进入关键导入期

证券研究报告可控核聚变行业|行业深度研究报告可控核聚变展望：进入关键导入期2025/6/18刘强S1190522080001首席分析师：分析师登记编号：刘淞S1190523030002证券分析师：分析师登记编号：钟欣材S1190524110004证券分析师：分析师登记编号：P2请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远报告摘要可控核聚变开启能源革命新征程。作为人类终极能源解决方案，可控核聚变具备能源丰富、零排放、安全性高等显著优势，1g 氘氚聚变释放能量相当于 11.2 吨标准煤，远超核裂变与化石燃料，是实现 “双碳” 目标的战略选择。多技术路线并行突破，磁约束与惯性约束成主流。磁约束以托卡马克、仿星器为代表；惯性约束以美国NIF 为代表，国内 “神光” 计划持续推进激光驱动技术。两类技术均进入工程验证阶段，磁约束聚焦稳态运行，惯性约束发力点火效率，共同推动聚变能从实验室走向工程化。产业链协同发展，材料与设备成攻关核心。上游超导材料、耐辐照钨合金突破技术壁垒；中游设备进入ITER 及国内实验堆供应链；下游以中核集团、中国核电为代表，推进 “星火一号” 混合堆（Q>30）、BEST 紧凑型装置等示范项目。政策与资本双重助力，商业化进程加速。我国 “十四五” 规划明确支持核聚变研发，中核集团牵头成立创新联合体，25 家央企与科研机构协同攻关；美国 DOE、英国 UKAEA 等国际力量加大投入，全球私营企业融资超 62 亿美元。产业链相关公司：1）上游核心材料与关键部件：精达股份、永鼎股份、西部超导、安泰科技、广大特材、久立特材等。2）中游核心设备与系统集成：爱科赛博、联创光电、上海电气、国光电气、合锻智能等。3）下游工程应用与商业化：中国核电等。风险提示：核聚变项目研发进度不及预期、政策不及预期、行业竞争格局恶化、下游需求减弱导致核聚变项目需求不及预期、安全性和环境影响仍需进一步验证等。P3请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远1、多技术路线：磁约束与惯性约束为主流2、产业链协同发展：材料与设备攻关3、政策与资本助力：未来延伸空间可期4、产业链受益标的：重视有长期成长空间的方向5、风险提示目录P4请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远图表1：聚变原理图资料来源：中国科学院等离子体物理研究所、太平洋证券聚变反应原理是轻原子核如氘、氚在超 1 亿℃高温高压下克服库仑斥力聚合成较重原子核，如氦并释放巨大能量，能级在 17.6MeV / 次反应之上。选择氘（D）- 氚（T）聚变因二者反应截面大、所需点火温度相对最低，约 1.5 亿℃，且氘可从海水提取，1 升海水含30mg 氘，氚能通过锂吸收中子再生，燃料获取便捷、能量密度极高（1kg 氘氚聚变能量≈400 万吨石油）。图表2：几种主要的聚变反应截面以及最大反应截面所对应的温度资料来源：可控核聚变科学技术前沿问题和进展、太平洋证券1.1聚变基本原理P5请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远图表3：各种聚变约束途径示意图资料来源：中国知网、太平洋证券全球范围内的聚变研究主要集中在磁约束聚变和惯性约束聚变两种主要的技术路径上。世界上的磁约束聚变装置主要有托卡马克、仿星器、磁镜三种类型；惯性约束聚变的主要方式是激光和Z箍缩。图表4：核聚变路线图资料来源：中科院、太平洋证券1.2聚变研究的主要方式磁约束途径 诞生时间科研项目商业公司及融资情况托卡马克1950+ITER、EAST美国 CFS 融资 18 亿美元仿星器1950sW7 - AS 等法国 TAE 融资 1500 万美元场反位形1960sSXR 等美国 TAE 12 亿美元球形托卡马克1980sSUNIST 等美国 TBR 融资 1.5 亿美元偶极场2000s美国 LINX，日本RFP - 1中国磁云形态融资中P6请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远图表6：国际热核实验堆ITER资料来源：可控核聚变研究现状及未来展望、太平洋证券利用环形磁场（环向场线圈）+ 极向磁场（等离子体电流 / 极向场线圈）形成螺旋形磁力线，强磁场约束高温等离子体至1 亿℃以上，使其达到聚变条件（劳逊判据：nτT>1021）。优点：磁场约束效率高，易实现高温等离子体，技术成熟度最高，全球 90% 核聚变研究基于托卡马克。缺点：依赖等离子体电流维持磁场，易引发磁流体不稳定性；结构复杂，超导磁体需液氦冷却（4.2K），运行成本高。图表5：托卡马克装置示意图资料来源：Science Photo Library、太平洋证券1.3磁约束聚变装置：托卡马克P7请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远图表8：Wendelstein 7-X 仿星器的技术设计资料来源：Wendelstein 7-X 、太平洋证券1.4磁约束聚变装置：仿星器通过三维螺旋形外部磁场线圈（无等离子体电流）约束等离子体，利用自然对称性避免电流引发的不稳定性，实现长时间连续运行。代表装置：W7-X，德国建造的最大仿星器，由100 个超导线圈形成复杂磁场，目标验证无电流约束的稳定性和长脉冲运行，已实现 30 分钟氦等离子体放电。优势：无等离子体电流，避免破裂风险，适合稳态运行；磁场结构自然稳定，对材料要求较低（热负荷分布更均匀）。缺点：磁场设计复杂，建造成本是同规模托卡马克的 2-3 倍；同等尺寸下约束时间比托卡马克短 50%。图表7：托卡马克（a）和仿星器（b）示意图资料来源：经济学人、太平洋证券P8请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远图表10：“聚龙一号”装置电功率和 X 射线辐射功率资料来源：中国工程科学、太平洋证券1.5惯性约束聚变：Z 箍缩惯性约束聚变惯性约束聚变通过高功率驱动器（激光、离子束等）在极短时间（纳秒级）内均匀轰击微型燃料靶丸（氘氚混合物），利用靶丸物质消融反冲产生的惯性压力，将燃料压缩至超高密度。优势： 小型化潜力：单装置尺寸远小于磁约束装置，适合分布式能源布局；无需稳态约束，通过重复脉冲实现连续能量输出，可模拟核武器物理，推动极端条件下的物质科学研究。缺点：驱动器效率低；靶丸制备苛刻；辐照不均匀性导致压缩效率下降能量输出断续；依赖高效能量转换与储能系统。表9：聚龙一号点火瞬间资料来源：新浪微博、太平洋证券P9请务必阅读正文之后的免责条款部分守正 出奇 宁静 致远1.6可控核聚变：各国的资本开支是投资预判的前瞻性指标图表11：主要国家资本开支计划资料来源： 各国新闻、太平洋证券国家现有总投资（截至 2025 年）未来投资规划技术方向与目标中国国家队：中核集团 30-60 亿元；中科院 150 亿元；中国聚变能源公司获 17.5 亿元增资中核集团：200 亿元（上海高温超导托卡马克设计）；1. 磁约束：推进 CFETR（Q>5，2027 年建成）、BEST（紧凑型托卡马克，2027 年发电）；2. 混合堆：“星火一号” 200 亿元，2029 年并网发电（Q>30）；3. 目标：2050 年代建成首座聚变电站，2050-2060 年每年建 10 座。私营企业：联创光电 4180 万元（首单）、星环聚能15 亿元中科院：50 亿元（CFETR 工