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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:可控核聚变摘要:可控核聚变是人类是人类理想的理想的终极能终极能源,产源,产业链上业链上中下游中下游共同推共同推进产业进产业发展发展 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...
十五五首次写入规划,可控核聚变走到哪一步了?燃料、路线、产业链全拆解(附报告下载)

一、终极能源离商业化还有多远?从点火到建堆

中信建投这份报告开门见山:可控核聚变因其能量密度极高、原料近乎无限、安全清洁,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,托卡马克、仿星器、FRC等技术路径齐头并进。

实现聚变能需要满足"劳森判据"——简单说就是温度、密度和约束时间三个参数必须同时达标。能量增益因子Q≥10被视为商业化的门槛。Q=1代表输出等于输入,Q>1才算"赚"了能量,Q≥10才可能发电。目前为止,只有在氢弹里Q远远大于1,在实验室里还没有装置稳定达到这个门槛。国际热核聚变实验堆ITER是目前全球最大的在建设施,目标就是验证Q≥10的科学和工程可行性。

从燃料路线看,氘氚反应技术最成熟,但面临氚自持的挑战——氚在自然界几乎不存在,需要靠聚变产生的中子轰击锂来"增殖"。氘氘和氘氦3属于下一代路线,氢硼是更远期方案。约束方式上,托卡马克(环形磁约束)进展最快,ITER和中国的EAST(东方超环)都是这个类型。仿星器在稳态运行方面有独特优势,不需要像托卡马克那样周期性地驱动等离子体电流。FRC(场反位形)在紧凑型装置上有潜力,是商业聚变公司的主要技术路线之一。

二、中国首次写入五年规划,政策力度显著升级

报告特别提到两个"首次":2025年可控核聚变首次被写入法律,2026年首次被单独写入"十五五"规划。"十五五"规划将核聚变与量子科技、人工智能并列为未来产业三大方向。央企战略新兴产业基金首期510亿元也包含了对核聚变领域的定向支持——当然,现阶段主要投入在核心部件和关键材料的研发上。

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一、终极能源离商业化还有多远?从点火到建堆

中信建投这份报告开门见山:可控核聚变因其能量密度极高、原料近乎无限、安全清洁,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,托卡马克、仿星器、FRC等技术路径齐头并进。

实现聚变能需要满足"劳森判据"——简单说就是温度、密度和约束时间三个参数必须同时达标。能量增益因子Q≥10被视为商业化的门槛。Q=1代表输出等于输入,Q>1才算"赚"了能量,Q≥10才可能发电。目前为止,只有在氢弹里Q远远大于1,在实验室里还没有装置稳定达到这个门槛。国际热核聚变实验堆ITER是目前全球最大的在建设施,目标就是验证Q≥10的科学和工程可行性。

从燃料路线看,氘氚反应技术最成熟,但面临氚自持的挑战——氚在自然界几乎不存在,需要靠聚变产生的中子轰击锂来"增殖"。氘氘和氘氦3属于下一代路线,氢硼是更远期方案。约束方式上,托卡马克(环形磁约束)进展最快,ITER和中国的EAST(东方超环)都是这个类型。仿星器在稳态运行方面有独特优势,不需要像托卡马克那样周期性地驱动等离子体电流。FRC(场反位形)在紧凑型装置上有潜力,是商业聚变公司的主要技术路线之一。

二、中国首次写入五年规划,政策力度显著升级

报告特别提到两个"首次":2025年可控核聚变首次被写入法律,2026年首次被单独写入"十五五"规划。"十五五"规划将核聚变与量子科技、人工智能并列为未来产业三大方向。央企战略新兴产业基金首期510亿元也包含了对核聚变领域的定向支持——当然,现阶段主要投入在核心部件和关键材料的研发上。

产业链上,上游超导材料、面向等离子体材料及氚燃料循环面临核心挑战。超导磁体是托卡马克最昂贵的部件,需要产生几特斯拉到十几特斯拉的强磁场来约束等离子体。中游磁体系统、真空室、偏滤器、包层、第一壁、氚工厂等部件是关键。下游环节,美国的商业聚变公司数量最多、融资最活跃,如Commonwealth Fusion Systems(CFS)、TAE Technologies、Helion Energy等。中国则是科研院所与商业公司双轨并行,合肥、上海、成都是产业集聚度最高的城市。

三、从"能不能点火"到"能不能建堆"

报告明确判断:可控核聚变已从"能不能点火"进入"能不能建堆"的阶段。2027年前后,多个聚变示范装置有望实现Q>1(净能量增益),这将是聚变科学的历史性里程碑。但距离并网发电还有至少十年以上的路要走,工程化挑战远大于科学验证。

全球可控核聚变私人投资在2021年以后明显加速,累计融资超过60亿美元。美国以CFS(比尔·盖茨和谷歌等投资)领跑,融资超过20亿美元。中国的商业核聚变公司也在2022年后快速涌现。

报告也列出了现实问题:高温超导材料的大规模制备和成本控制、等离子体不稳定性控制、第一壁材料的抗中子辐照能力、氚自持循环的工程可行性——每一关都不容易过。但方向上没有悬念:谁先掌握可控核聚变,谁就掌握了未来的终极能源话语权。

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