机械行业研究：可控核聚变专题：辅助加热为必要系统，关注波源及电源环节

敬请参阅最后一页特别声明 1 辅助加热系统：托卡马克核聚变的必要装置，价值量占比达 7%-8%  辅助加热系统为托卡马克核聚变的必要装置。1）核聚变为什么需要一亿度以上高温：核聚变需要较高的温度促进氘氚原子克服库伦斥力接近到足够近的距离发生核反应，氘氚原子发生聚变反应的温度条件相对较低，但也需要在 1 亿度以上。2）辅助加热系统为必要装置：单靠中心螺管只能把等离子体加热到 0.2 亿-0.3 亿度，一亿度的聚变触发条件需要额外的辅助加热系统才能达成。以 ITER 为例，该核聚变装置匹配了四类辅助加热系统，分别为中性束加热系统（NBI）、离子回旋加热系统（ICRH）、电子回旋加热系统（ECRH）以及低杂波加热系统（LHCD）。  托卡马克装置辅助加热系统价值量占比约为 7-8%。根据《Superconductors For Fusion: A Roadmap》，ITER 项目、DEMO 项目中，加热和电流驱动（辅助加热系统）价值量占比达 7%、8%。 辅助加热系统壁垒在于波源系统、电源系统  微波源：核聚变微波源需要耐高温、真空度高、脉冲功率高，具备供应能力的厂商有望推进国产替代。辅助加热系统微波源功率高，单套电子管、回旋管、速调管脉冲功率要求分别为 1.5 兆瓦（MW）、1 兆瓦（MW）、0.5 兆瓦（MW），研发制造壁垒高：大功率带来耐高温、耐高电压、高真空度需求，如兆瓦级电子管在 1500K 高温、-30 千伏（kV）高压、130 安培（A）大电流冲击下，保持较高机械强度和稳定功率输出。量：根据《紧凑型聚变能实验装置环境影响报告书》，BEST 项目规划布置 16 套 1MW 电子管、20 套 1MW 电子回旋管、24 套 0.5MW 速调管，随着国内中核系、商业公司、高校系实验堆、工程堆建设推进，有望带动大功率微波源需求。头部供应商为海外Thales、东芝等企业，国产供应商开始在兆瓦级产品做出突破，我们认为具备供应能力的国产厂商有望推进进口替代。  辅助加热电源：脉冲阶梯调制电源（PSM）、逆变型高压电源（HVPS）是辅助加热电源的理想选择。辅助加热系统要求电源大容量、高电压、快速响应&保护时间短、释放能量小：1）大容量、高电压：离子回旋、电子回旋、低杂波加热系统所需电压 26-100 千伏（kV），中性束注入加热系统需要电压为 1 兆伏级，脉冲功率达几十兆瓦到上百兆瓦；2）快速响应：微波源、离子源对电压敏感，要求电压快速可调，且易受故障导致的能量冲击损坏，加热电源需要满足保护时间短（＜10s）；3）释放能量小：电路发生故障保护时，电源需对关键部件释放的能量非常小（约几个焦耳）。脉冲阶梯调制电源（PSM）、逆变型高压电源（HVPS）能分别满足 100kV 及以下、MV 级别辅助电源的需求，目前 ITER 三种射频波加热电源为 PSM、中性束加热系统电源为 HVPS，我们认为具备 PSM、HVPS技术的厂商有望切入辅助加热电源供应链。 板块进入密集资本开支期，辅助电源招标持续推进  核聚变资本开支加速，辅助加热系统相关招标持续推进。当前我国可控核聚变正处于实验堆建设、工程堆验证阶段；根据我们梳理，可控核聚变反应堆建设主要来自于中国核工业集团体系、中科院体系、商业公司、高校系四大方向，单个实验堆的投资金额在几十亿元到上百亿体量，24、25 年中科院合肥等离子物理研究所进行了包括电子管（四极管）、回旋管以及辅助加热电源招标，辅助加热系统招标持续推进。建议关注辅助加热系统微波源及电源的相关公司。 投资建议  我们看好可控核聚变行业在“十五五”期间资本开支进入加速释放周期，辅助加热系统相关公司的订单有望释放，建议重点关注板块资本开支提升带来的投资机会。 风险提示  可控核聚变实验结果不及预期、可控核聚变资本开支投入不及预期。 行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、辅助加热系统：可控核聚变发生反应的必要装置.................................................. 4 1.1 核聚变为什么需要高温？.................................................................. 4 1.2 欧姆加热温度仅达 0.3 亿度，需辅助加热系统联合加热至 1 亿度................................ 4 1.3 加热系统及电流驱动价值量占比为 7%～8% ................................................... 5 二、辅助加热系统壁垒在于波源系统、电源系统...................................................... 6 2.1 微波源：大功率产品壁垒高，具有供应能力的厂商有望推进国产替代 ............................ 6 2.2 电源系统：PSM、HVPS 是辅助加热电源的理想选择............................................. 8 三、实验堆密集建设，加热系统招标持续推进....................................................... 10 3.1“十五五”期间产业进入实验堆批量建设阶段................................................ 10 3.2 加热系统招标持续推进................................................................... 11 四、投资建议................................................................................... 12 4.1 旭光电子：大功率电子管切入核聚变，消耗品属性长坡厚雪................................... 12 4.2 国力股份：速调管核心供应商，有望切入核聚变领域......................................... 14 4.3 四创电子：国内雷达龙头之一，子公司华耀供应核聚变 PSM 电源............................... 16 五、风险提示................................................................................... 18 图表目录 图表 1： 核聚变需要高温穿透库伦斥力才能发生反应 ................................................. 4 图表 2： 氘（D）-氚（T）聚变反应温度在 10-50keV（1 亿-5 亿度）.................................... 4 图表 3： 欧姆加热不能稳定加热到