核聚变:人类终极能源的钥匙.pdf

全球核聚变产业迎来政策推动与技术进步,托卡马克产业链有望显著受益美国、中国、欧洲和日本等国家和地区在核聚变领域均制定了详细的战略部署和未来规划。全球超过70%的受访聚变公司认为在2031-2040年能实现聚变商业化应用。中国聚变实验堆EAST的后续项目BEST托卡马克(夸父启明)近期密集招标,据央视新闻联播报道,BEST预计将于2027年建成,并将首次演示聚变能发电。在众多的技术路线中,我们认为技术成熟的托卡马克设备有望率先实现商业化落地。随着BEST等聚变项目的持续落地,磁体系统/第一壁/真空部件等托卡马克设备高价值量零部件有望显著受益。
超70%公司预计2031-2040年可实现聚变商业化,BEST项目已开始总装美中欧日等国家在聚变领域均制定了战略部署,如美国Helion项目计划在2028年实现50兆瓦的聚变发电。根据Fusion Industry Association,截至2024Q4,全球商业核聚变公司共有46家。在预计可控核聚变用于商业化时间的调查中,超过70%的受访聚变公司认为在2031-2040年能够实现商业化应用,预期乐观。据央视新闻联播报道,中国首个紧凑型聚变能实验装置BEST装置预计将在2027年建成,近期已开始密集招标,并已于2025年5月提前开始总装,将首次演示聚变能发电,为中国聚变能的发展做出前瞻性和开创性贡献。
托卡马克磁约束技术成熟,有望率先实现商业化落地
核聚变本质是将原子核压缩到强相互作用力的作用范围而发生聚合从而释放能量的过程,为了克服库仑力使原子核进入强相互作用力的范围而发生聚变需满足温度、密度和约束时间三个条件。托卡马克装置通过环向场线圈、中心螺管线困和极向场线圈构成的磁体系统在环形真空室中构造出一个闭合的螺旋形磁场,使得聚变燃料在真空室中发生聚变反应。中国建成的全球首个全超导托卡马克EAST装置,已经实现403秒等离子体约束,技术成熟。更强的磁场,能够实现更好的等离子体约束,因此能实现更高磁场强度的高温超导未来有望帮助托卡马克率先实现商业化落地。
实验堆阶段托卡马克设备市场超900亿元,关注磁场线图/第一壁/真空部件当前可控核聚变处于工程验证阶段,建设需求以聚变实验堆为主。根据IAEA的数据,截至2025年4月,全球共有80台托卡马克装置,其中57台正在运行,未建成的有23台。参考FIRE项目的建设成本,我们预计实验堆阶段全球托卡马克设备的市场空间约911亿元。在设备主体结构中,磁场线图价值量占比最高为55%,产业链公司有联创光电、永鼎股份、精达股份等:第一壁部件价值量占比约为27%,产业链公司有国光电气、安泰科技等:真空部件价值量占比约为15%,产业链公司有合锻智能、海陆重工等。

我们认为在全球政策加码与技术进步的背景下,核聚变将迎来切实的产业进展,例如BEST项目2025年以来密集招标,并将首次演示聚变发电。我们认为后续国内外各项目进展催化不断,产业链公司有望持续受益。
全球核聚变产业加快发展,多数公司认为2031-2040年可以实现商业化应用,我国BEST聚变项目将首次演示聚变能发电。美国、中国、欧洲和日本等国家和地区在核聚变领域均制定了详细的战略部署和未来规划。美国Helion项目计划在2028年实现50兆瓦的聚变发电,而中国则预计在2050年前完成聚变商用发电。私营公司同样蓬勃发展,根据FusionIndustry Association,截至2024Q4,商业核聚变公司共有46家,超过70%的受访公司认为在2031-2040年能够实现聚变商业化应用,预期乐观。我国聚变工程发展路径分“实验堆-示范堆-商用堆”三步走,目前处于实验堆阶段,其中聚变实验堆EAST的后续项目BEST托卡马克(夸父启明)近期密集招标,预计将于2027年建成,并将首次演示聚变能发电,为中国聚变能的发展做出前瞻性和开创性贡献。
核聚变技术路线众多,我们认为托卡马克有望率先实现商业化发电。核聚变本质是将原子核压缩到强相互作用力的作用范围而发生聚合从而释放能量的过程,聚合过程中会受到库仑力而相互排斥。为了克服库仑力使原子核进入强相互作用力的范围而发生聚变需满足温度、密度和约束时间三个条件。托卡马克装置通过环向场线图、中心螺管线图和极向场线图构成的磁体系统在环形真空室中构造出一个闭合的螺旋形磁场,实现对高温等离子体的约束,使得聚变燃料在真空室中发生聚变反应。中国建成的全球首个全超导托卡马克EAST装置,已经实现403秒等离子体约束。越强的磁场,越大的托卡马克装置,能够实现更好的等离子体约束,因此能实现更高磁场强度的高温超导未来有望帮助托卡马克率先实现商业化发电。
托卡马克聚变设备市场超900亿元,其中磁体/第一壁/真空部件为高价值量零部件。当前可控核聚变处于工程验证阶段,建设需求以聚变实验堆为主。根据IAEA的数据,截至2025年4月,全球共有80台托卡马克装置,其中57台正在运行,未建成的有23台。参考FIRE项目的建设成本约12亿美元,折合人民币取90亿元,其中主机部分占比44%,实验堆阶段全球托卡马克设备的市场空间约911亿元。在主体结构中,磁场线图价值量占比最高为55%,其次为第一壁部件和真空部件,价值量分别占比约27%和15%。
与市场不同的观点
市场认为核聚变是永远的50年,产业化遥遥无期。而我们认为各国均在加码核聚变研发与投入;今年来中国BEST项目持续招标,提前进行总装工程,并将首次演示聚变能发电:具备更高磁场强度的高温超导也将促进托卡马克率先落地,且后续CRAFT等项目也已处于规划中,产业化进展稳步推进,相关的投资机遇值得重视。

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