可控核聚变行业专题：核聚变“黑马”FRC，关注半导体开关产业趋势

华安证券研究所张志邦（SAC职业证书号S0010523120004）zhangzhibang@hazq.com王璐（SAC职业证书号S0010525040001）wanglu1@hazq.com2025年7月23日可控核聚变行业专题：核聚变“黑马”FRC，关注半导体开关产业趋势证券研究报告投资建议FRC核聚变有望首先实现商业化，电源系统是FRC稳定运行的关键，半导体开关是大势所趋•短期：诺瓦聚变、星能玄光、瀚海聚能等选择FRC技术路径的国内核聚变创业公司加速成立，投融资需求增加，相关真空开关、电容等核心零部件率先受益。相关标的包括旭光电子、国光电气、王子新材、胜业电气等。•长期：Helion作为预计全球最早实现聚变发电销售的商业化公司（预计2028年给微软提供50MW聚变发电），其技术特色在于FRC路线+磁能回收系统，有助于大幅提升聚变发电效率、降低成本，Helion的路径选择或代表核聚变快速实现商业化落地的重要方向。Helion创始人指出其最核心的两个电力电子部件为高压电容、半导体芯片。根据彭先觉院士等人发布的论文，长远来看，半导体开关具有较高的寿命和可靠性，是用于大型驱动器的大势所趋。相关标的包括宏微科技、赛晶科技等。•投资逻辑： 在国内聚变产业投资景气上行期，优选技术领先、绑定核心客户的零部件厂商；同时兼顾短期项目进展节奏与长期新技术方向。风险提示：可控核聚变项目商业化进展节奏不及预期的风险；半导体开关性能参数不及预期的风险；技术路径变化的风险。3为什么关注可控核聚变FRC（Field-reversed Configuration，场反位）路径？4中美两国主要FRC核聚变项目梳理科研院所中国工程物理研究院流体物理研究所荧光-1科研院所商业化公司资料来源：普林斯顿等离子体物理实验室官网，PFS官网，TAE官网，华安证券研究所中国科学技术大学KMAX华中科技大学HFRC星能玄光Xeonova-1瀚海聚能HHMAX-901新奥科技EFRC-0诺瓦聚变（预计）01020301020304美国中国……洛斯阿拉莫国家实验室FRX01普林斯顿等离子体物理实验室PFRC-202Helion Energy Polaris （北极星）01TAE Norm02PFS（Princeton Fusion Systems）PFRC03商业化公司中美两国科研院所均重视可控核聚变FRC技术路径，中国FRC聚变商业化公司加速追赶5FRC核聚变路径造价低，有望率先实现商业化FRC作为核聚变领域的“黑马”，系统结构简单、造价及运行成本低，有望率先实现商业化•FRC结构简单、造价低：FRC不需要像托卡马克一样多的磁体来保持等离子体的约束和稳定，FRC等离子体自主形成内部磁场，降低对外部磁体需求，所以FRC装置对于磁体部件的需求下降，也就意味着基于FRC路径的聚变装置的结构可以更简洁和紧凑，体积更小，进而可以大幅降低制造成本，也使得FRC装置更易于实现商业化。•高β值，聚变功率输出更高：FRC等离子体的β值（等离子体压力/磁场压力）比托卡马克高，高β值意味着FRC可以用小于托卡马克的磁场强度约束住同样体积或密度的等离子体。TAE指出在同样磁场强度和等离子体体积的情况下，FRC聚变装置可以得到的聚变输出功率是传统托卡马克的100倍以上。•可以实现能量回收，提高发电效率：场反位聚变的独特属性是等离子体β值高，场反位等离子体β接近100%。相比之下，托卡马克等离子体平均β为5%或更低。高β值意味着更方便直接从等离子体中进行能量回收，进而提高发电效率。TAE Technology的FRC核聚变装置托卡马克核聚变装置资料来源： TAE，Helion，华安证券研究所6基于FRC路径的核聚变创业公司数量增加，市场投资增加FRC路径成为近期国内新成立核聚变创业公司的主流选择瀚海聚能：成立于 2022 年，核心成员来自中国科学技术大学等离子体物理与聚变工程专业以及清华大学工程物理专业，与核工业西南物理研究院签订技术合作协议，开始装置设计工作。2025年4月，瀚海聚能装置通过生态环境部定级申请。2025年7月18日，瀚海聚能HHMAX-901主机成功点亮，开启商业聚变发展里程碑。星能玄光：成立于2024年3月，由孙玄教授创立，核心团队成员来自中国科学技术大学核学院。核心技术基于孙玄教授十余年前提出的先进场反磁镜聚变路径。自2013年起，该技术已在中国科学技术大学的KMAX-FRC课题组进行实践和开发。2024年11月公司获得亿元天使轮融资。2025年2月，Xeonova-1成功实现放电，从设备进场安装到实现放电，耗时不足两个月。诺瓦聚变能源（预计）：诺瓦聚变能源科技（上海）有限公司成立于2025年04月03日。预计以FRC作为商业化核聚变路径选择。资料来源： 公司官网，爱企查，华安证券研究所7为什么在FRC装置中更关注电源系统？8电源系统是FRC稳定运行的关键资料来源： Improvement and test of high-voltage pulsed power supply for HFRC，2022，华安证券研究所θ-pinch ：FRC核聚变反应的关键在于使用θ-pinch线圈产生FRC等离子体•在FRC核聚变装置中，最核心的是使用θ-pinch线圈在装置两端产生“初始等离子体”，然后这些等离子体会被喷射到装置中间，发生碰撞，合并形成新的“FRC等离子体”。因此，θ-pinch线圈在等离子体的形成过程中起到至关重要的作用。•我们以华中科技大学建设的HFRC实验装置为例，它包括两端的两个“形成区”和中间的一个“压缩区”。“初始等离子体”在形成区产生，然后被喷射到压缩区进行碰撞、合并和磁压缩。HFRC装置示意图，该装置长15m、高3m、宽2.5m9电源系统是FRC稳定运行的关键资料来源： Improvement and test of high-voltage pulsed power supply for HFRC，2022，华安证券研究所θ-pinch电源：给θ-pinch线圈供电的高压脉冲电源能否精准放电，决定了等离子体参数的高低•因为FRC等离子体的形成和喷射是高度动态化的，所以给θ-pinch线圈提供电能的高压脉冲电源的精准放电控制的重要性不言而喻。•高压脉冲电源由4个分支组成，即Bias、PI、Main、Crowbar，每个分支对应一个放电阶段，对应等离子体不同的状态，它们依次放电以产生电流，给θ-pinch线圈供电，并分别由S1-S4开关控制。高压脉冲电源的构成4个分支依次放电产生电流10电源系统是FRC稳定运行的关键资料来源： Improvement and test of high-voltage pulsed power supply for HFRC，2022，华安证券研究所θ-pinch电源：给θ-pinch线圈供电的高压脉冲电源能否精准放电，决定了等离子体参数的高低•首先是Bias阶段，第一阶段放电（在HFRC装置中大约几十μs），产生使等离子体可发生初始电离的Bias磁