可控核聚变行业：未来产业投资地图系列之“可控核聚变”

未来产业投资地图系列之“可控核聚变”发布日期：2026年07月14日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：黎韬扬litaoyang@csc.com.cnSAC 编号：S1440516090001分析师：汪正鑫wangzhengxin@csc.com.cnSAC编号：S1440525040001摘要：可控核聚变是人类理想的终极能源，产业链上中下游共同推进产业发展 核心观点：可控核聚变因其能量密度极高、原料近乎无限、安全清洁等特性，被视为人类理想的终极能源。全球主要国家已突破科学可行性验证，正加速向工程可行性及商业化迈进，标志性装置不断刷新参数，氘氚、氘氘、氘氦3、氢硼燃料各具优势，托卡马克、仿星器、FRC等技术路径齐头并进。中国已将可控核聚变纳入“未来能源”体系，2025年首次入法、2026年首次单独写入五年规划，政策支持力度显著增强。产业链方面，上游超导材料、面向等离子体材料及氚燃料循环存在核心挑战，中游磁体系统、真空室、偏滤器、包层、电源、氚工厂等部件尤为关键，下游环节美国以商业聚变公司为主，中国科研院所与商业公司同步推进示范堆建设。 可控核聚变具有能量密度高、原料易得、清洁低碳及固有安全性等显著优势。实现聚变能需要满足“劳森判据”，能量增益因子Q≥10被视为商业化的门槛。当前主流技术路线包括磁约束（托卡马克、仿星器）、惯性约束及磁惯性混合约束，其中托卡马克工程成熟度最高，ITER装置正验证科学及部分工程可行性；仿星器天然适合稳态运行，惯性约束单脉冲能量密度高，场反位形（FRC）则朝向紧凑、低成本方向发展。行业目前处于科学可行性已验证、正向工程可行性迈进的阶段，面临等离子体稳态燃烧、堆芯材料耐辐照、氚自持等核心挑战。 产业链上游材料、中游核心设备及系统等高价值环节挑战与机遇并存。上游燃料（氘、氚、锂-6等）、磁体材料（低温超导NbTi/Nb₃Sn及高温超导REBCO）、堆内材料（面向等离子体材料如钨，结构材料如低活化钢，氚增殖材料及中子倍增材料等）均面临挑战。中游主机系统包括磁体、真空室、偏滤器、产氚包层、冷屏及杜瓦；关键支撑系统涵盖加热与电流驱动（中性束注入、电子/离子回旋共振及低杂波）、低温系统、电源系统、燃料循环系统、测量诊断与控制系统、遥操系统等；能量提取与发电系统负责热-电转换。托卡马克和仿星器装置中磁体价值占比较高，FRC及Z-FFR装置中电源系统尤为重要。 可控核聚变发电可期，多个国家目标在2030—2050年间建成示范堆（DEMO）并实现并网发电。全球私营聚变公司数量及投资额快速增长，美国对商业聚变公司的投资领先，中国自2022年起明显加大力度，目前院所与商业公司同步推进，综合来看，中国聚变堆有望在2045年前后进入示范阶段，2050年前后实现商业化发电。目录01. 可控核聚变行业简介：人类理想的终极能源，能量密度高且原料易得03. 上游环节分析：燃料、磁体材料及堆内材料均存在一定挑战04. 中游环节分析：包括主机系统、关键支撑系统、能量提取与发电系统、燃料循环系统等05. 下游环节分析：院所与商业公司发挥各自优势，开展总装及发电运营02. 可控核聚变产业链：材料、核心部件、总装运营，共同构成产业链核心部分06. 风险提示Part5可控核聚变定义及原理1.1核聚变是在一定条件下（超高温、高压），由质量较小的原子核互相聚合生成新的质量更重的原子核，同时释放出巨大的能量的反应。核聚变类型主要有4种：氘－氚（D-T）聚变、氘－氦3（D-3He）聚变、氢－硼（p-11B）及氘－氘（D-D）聚变。现有理论和实验研究均表明，氘氚聚变是最容易获得聚变能的方式，也是当前实现可控核聚变的最为可行的发展路线。氘-氚聚变示意图资料来源：《我国磁约束核聚变能源的发展路径、国际合作与未来展望》、《可控核聚变各技术路线分析与建议》、中信建投主流聚变燃料体系关键物理参数对比Part6可控核聚变被称为人类理想的终极能源1.2可控核聚变被称为人类理想的终极能源，具有能量密度高、原料易得、安全性高、清洁低碳的特点。 能量密度高：燃烧1千克氘(D)相当于四千克铀-235，相当于七千吨汽油或者一万吨煤，也就是说“燃烧”1千克海水和燃烧210千克（300升）汽油所获得能量相当。 原料易得：每公斤海水含氘（D）0.03g，即使考虑能源消耗水平逐年增加，地球上的D也足以用上几百亿年；氚(T)可以通过中子轰击锂-6得到。 安全性高：不产生高放射性核废物，发生事故时核反应会迅速终止。 清洁低碳：不产生温室气体。核聚变与其他发电方式优势对比资料来源：《Unlocking Fusion Energy》、《聚变点火原理概述》、中信建投能源类别可经济开发的（ZJ）储量（ZJ）能源类别技术潜力（ZJ/年）化石能源可再生能源煤20290-440生物质能0.16-0.27石油917-23地热能0.8-1.5天然气850-130水能0.06核裂变能太阳能62-280U238+U2352601300风能1.3-2.3Th2324204000海洋能3.2-11核聚变能海水中锂1.40×10^10陆地上锂1700氘1.60×10^10世界能源近似估计（1ZJ=10^21J）评估标准技术基荷供电工业供热利用率土地占用电网扩建温室气体排放环境影响安全性聚变能太阳能风能（海上）风能（陆上）水电生物质能煤炭天然气核裂变储能有利中等不利制氢/电制燃料Part7聚变三乘积和能量增益因子Q是可控核聚变的关键指标1.3聚变三乘积和能量增益因子Q是可控核聚变的关键指标。 聚变三乘积：氢弹作为武器已实现了不可控核聚变，但要作为能源使用，就必须实现能量可控制地缓慢释放，核聚变需要苛刻的反应条件，要求等离子体温度、粒子密度和约束时间的乘积必须大于某个特定值，并在三者之间找到合适的均衡点，即“劳森判据”，也称为聚变三乘积。氘氚聚变的理想温度约为1亿度至2亿度，学术界认为聚变三乘积大于5×10的21次方（m^(-3)·s·keV）时，聚变输出的功率才能大于等于输入功率，达到点火条件。 能量增益因子Q：聚变反应中输出能量和输入能量之比，Q值大于1的时候，意味着核聚变反应产生了净能量增益。一般认为：当Q值大于5的时候，核聚变反应堆能够自我维持；Q值大于10的时候核电站才能有收益；Q值大于30的时候核聚变发电站可以商业化。一般认为商业聚变堆至少需要Q值达到10。劳森判据（聚变三乘积）资料来源：《超导磁体技术与磁约束核聚变》、《聚变能源研究态势及展望》、中信建投聚变能源开发的重要里程碑节点Part8可控核聚变总体分为磁约束、惯性约束和磁惯性约束等技术路线1.4核聚变反应对于温度的要求高，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。通常对于此类高温等离子体的约束方式包括磁约束、惯性约束以及磁惯性混合约束等。 磁约束：目前最有前景的实现大规模受控核聚变反应的