电新行业：可控核聚变新阶段，迈向终极能源第一步

可控核聚变新阶段，迈向终极能源第一步证券证券研究报告研究报告电新首席证券分析师 ：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn联系电话：021-601997932025年6月13日请务必阅读正文之后的免责声明部分2目录Part2 为什么当下是可控核聚变的新阶段？Part1 什么是可控核聚变？Part4 核聚变度电成本具备竞争力Part3 装置架构拆解与产业链成本图谱Part5 投资建议和风险提示3◆ 可控核聚变是终极能源解决方案，但实现难度高，当前技术路径多样。可控核聚变因能量密度高、燃料储量丰富、安全性优越，被视为终极能源解决方案。当前主流技术路径包括磁约束（托卡马克装置）、惯性约束（NIF装置）及磁惯性约束（直线型装置），国内外多个装置在建，处于劳森判据Q>1的验证阶段。◆ 为什么当下是可控核聚变的新阶段？一、政策与资本双轮驱动产业化。1）政策上，中国通过多项财政支持、央企协同、研发创新及安全监管等政策举措推动核聚变产业发展；海外竞相锁定30-40年代商用时间窗口，通过资金注入、机制优化和国际合作加速技术转化。2）投资上，24年全球聚变企业达50家，80%为私营，美国占半数，国内以聚变新能和中国聚变能领衔，分别布局低温超导和高温超导托卡马克，聚焦25-30年的Q值验证和30-40年的商业电站落地目标。二、多种技术路径百花齐放，实验&工程有望突破。1）高温超导磁体将托卡马克体积缩小至传统装置的1/40，成本降低、迭代加速，是未来发展方向；2）直线型磁惯性装置Helion计划25年下半年达到Q>1，28年实现50MW商用并网；3）NIF惯性路径单次点火Q>2；提出聚变-裂变混合堆规划等。三、装置密集建设期，招标体量大。核聚变单堆实验装置投资百亿元量级，国内25-27年是聚变装置密集建设期，包括BEST、洪荒170、和龙-2、星火一号等，综合年均投资超100亿元，规模体量大。四、节点验证即将到来，拐点渐近。25-26年SPARC与Helion将验证高温超导/磁惯性路线的科学可行性；27-28年国内多个装置建设完成，验证国内独立自主核聚变工程可行性，同时海外首个聚变电厂订单落地，或将标志着行业从“实验”迈向“能源”。◆ 核聚变供应链较长、工程难度大。当前最为成熟的是低温超导托卡马克路线，初代实验堆的投资约150亿元，迭代周期约5-10年，其成本拆分为：磁体系统20-30%、真空室三大件12-15%、偏滤器包层5-10%，若是高温超导托卡马克，则磁体系统成本占比达50%；当前产业链核心系统多由央国企承担，民营企业则聚焦细分领域，上市的核心供应商为西部超导、国光电气、安泰科技等；其次最快验证Q>1的直线型装置投资约30-40亿，其模块化程度高，迭代周期仅1-2年，成本占比最高的是电源系统，占50%。◆ 远期经济性测算彰显核聚变潜力。托卡马克因体积大、建设周期长，在初始成本上仍占劣势，但具备长周期稳态运行潜力；直线型装置结构简单、投资低、建设快，短期经济性突出。我们计算低温超导托卡马克聚变装置、直线型磁惯性聚变装置，在Q=30和Q=3的情况下，度电成本分别为0.31、0.27元/kwh，低于火电，具备商业化竞争力，若聚变功率进一步提升则度电成本有望低于0.2元/kwh，将成为成本最低的能源形式。◆ 投资建议：在政策与资本双轮驱动下，核聚变国内外多个装置在建，拉动大规模招标，25-28年将集中验证Q>1，推动行业从实验向产业迈进，未来空间无限，建议关注核心供应商：西部超导（低温超导磁体）、联创光电（高温超导磁体） 、爱科赛博（磁体电源） 、精达股份（高温超导带材） 、国光电气（第一壁&偏滤器） 、安泰科技（偏滤器） 等◆ 风险提示：技术瓶颈风险、巨额资金投入风险、国际竞争与专利风险、政策不确定性风险、需求与商业模式风险备注：全文的“预计”如果没有特别说明，均为东吴证券研究所电新组预测4Part1 什么是可控核聚变？5数据来源：百度百科，东吴证券研究所◆ 核聚变：两个较轻的核结合，形成一个较重的核和一个极轻的核（或粒子）的一种核反应形式。质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），能让核外电子摆脱原子核的束缚，两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。恒星的能量来源就是内部不断进行的核聚变反应；而不可控的核聚变就是氢弹的爆炸。◆ 核聚变优势：反应能量大、燃料资源充足、安全性高、放射性低、未来度电成本低，因此可控核聚变被认为是终极能源形式。图表：不可控核聚变：氢弹的爆炸图表：可控核聚变：太阳6◆ 核聚变反应对于温度的要求非常高，通常需要达到上亿摄氏度。在如此高的温度下，气体分子将被完全电离，此时物质以高温等离子体（完全电离的气体）形态存在。为了持续输出反应能量，对于聚变等离子体的有效约束是关键。通常为磁约束、惯性约束、 磁惯性约束。数据来源：国家核安全局、《南方能源建设》2024年5月、核聚变与等离子体物理公众号，东吴证券研究所类型概念磁约束磁约束通过加热等外部手段将燃料温度提升，极高的温度使得燃料完全电离形成等离子体，采用特殊结构的磁场形式把燃料离子和大量自由电子组成的处于热核反应状态的高温等离子体约束在有限的体积内，使之受到控制地发生核聚变反应，并在此过程中释放出能量。增强磁场可以大幅度地减小带电粒子横越磁力线的扩散和导热特性，使处于磁场中的高温等离子体与反应容器的壁面隔开，从而保护壁面不受高温侵袭。惯性约束惯性约束采用高能量的激光或粒子束将燃料加热和压缩为等离子体，在自身惯性作用下，等离子体在极短的时间内来不及向四周飞散，在此过程中被压缩至高温、高密度的物理状态，从而发生核聚变反应。由于这种核聚变的方式是通过等离子体自身的惯性作用约束而实现的，因此被称为惯性约束核聚变。这种约束方式约束的时间尺度较短，形成的等离子体具有较高的温度和密度等特征参数，需要大量的能量输入和精密的控制技术。磁惯性约束磁惯性约束融合磁约束的持续性与惯性约束的高密度优势，其核心思路分3步：1. 磁场初步约束等离子体；2. 通过电场或磁场等方式加速粒子，使其汇聚于反应区；3. 磁场进一步约束压缩反应区等离子体，实现聚变反应。磁惯性约束聚变兼具惯性约束聚变与磁约束聚变的特点，其等离子体参数介于二者之间，同时由于其成本低廉、设施小型化、研发周期相对较短等优势，因此具有潜在的商业价值。图表：惯性约束核聚变原理示意图图表：磁约束核聚变原理示意图图表：磁惯性约束核聚变装置Polaris7磁约束：当前物理研究上最成熟的路线1◆ 磁约束聚变是指用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量，主要的装置有托卡马克、仿星器。◆ 磁约束路线的托卡马克装置是当前物理研究上最成熟的路线，早在1998年日本JT-60装置上实现能量增益因子Q值达到1.25，实现科学可行性向工程可行性的跨越。由于