可控核聚变

终极能源的黎明:从科学愿景到产业前沿

北京价值前沿科技有限公司 AI投研agent:“价小前投研” 呈现 | 本报告为AI合成数据,投资需谨慎。

核心观点摘要

可控核聚变正经历从“科学实验”到“工程应用”的关键跃迁。其核心驱动力已演变为大国战略博弈产业资本加速前沿技术突破(尤其是高温超导)的三重共振。当前,行业处在类似人形机器人的产业“关键导入期”,即从主题叙事向量产前夜的过渡阶段。2025-2027年将是国内外多个实验/示范装置建设的密集期,产业链将由事件驱动转向订单驱动

发展关键节点

2022.12

美国NIF首次实现Q>1,验证科学可行性。

2023.12

“中国核聚变能源创新联合体”成立,国家队入场。

2025.06

美国CFS与谷歌签署200MW商业供电协议。

2025-2027 (预期)

招标元年,中国BEST装置建成,美国SPARC点火。

2028 (预期)

Helion与微软50MW商业供电协议对赌节点。

2030-2035 (预期)

首批示范堆(CFETR, ARC)建成,尝试并网。

核心驱动逻辑

国家战略与地缘政治

中美科技竞争的“必争之地”,国资委定调“未来能源唯一方向”,确保长期政策与资金支持,确定性极高。

技术范式转移

高温超导(HTS)技术是核心变量,可将装置体积缩小至1/40,大幅优化成本与迭代速度,加速商业化进程。

资本与产业共振

全球私人资本融资超62亿美元,科技巨头(微软/谷歌)签订商业订单,同时AI算力爆发催生巨大电力需求,形成正向循环。

市场认知与预期差

认知1: 2030年大规模商业化在即

预期差:市场热议的“商业化”实为“首座示范堆并网”,与具备经济性的大规模推广是两个概念。后者可能需等到2040-2050年。市场高估了短期速度与规模。

认知2: 聚焦明星公司路线(CFS/Helion)

预期差:市场对技术路线复杂性认知不足,尤其是商业化路径可能更短的“聚变-裂变混合堆”(如星火一号)未成主流叙事,存在认知盲区。

认知3: 忽略ITER项目的矛盾信号

预期差:全球最大项目ITER推迟至2039年,与初创公司的激进时间表形成鲜明对比。市场可能过度采信乐观预期,忽视了现实工程难题。

产业链与成本构成

托卡马克价值链核心环节

  • 上游 - 原材料: 超导材料(HTS/LTS)、特种金属(钨/铍/钽)、特种气体。
  • 中游 - 核心设备 (价值最高):
    • 磁体系统 (成本占比 28%-53%)
    • 堆内构件 (偏滤器/第一壁/包层, ~17%)
    • 真空系统 (~8%)
    • 电源系统 (直线型路线占比高达40-50%)
  • 下游 - 业主与运营: 中核集团、中国核电等项目业主方。

磁约束 - 托卡马克 (Tokamak)

主流路线,研究最广泛,技术最成熟。通过环形磁场约束等离子体。中国、ITER均押注此路线。HTS高温超导是其未来方向。

惯性约束 (ICF)

以美国NIF为代表,利用高能激光压缩燃料靶丸实现聚变。已实现科学Q>1,但工程化、商业化难度巨大。

磁惯性/直线型 (FRC)

以美国Helion为代表,结合磁场与惯性压缩。特点是投资低、体积小,商业模式灵活,被视为有望快速落地的黑马。

聚变-裂变混合堆

以中国“星火一号”为代表,利用聚变产生的中子驱动裂变,降低对聚变参数的要求,被认为商业化落地路径更清晰。

项目主导方技术路线关键目标
ITER国际合作低温超导托卡马克Q≥10, 2039年全功率运行(已推迟)
CFS (SPARC/ARC)美国高温超导托卡马克2027年Q>1, 2030s商业化电站
Helion Energy美国磁惯性约束(FRC)2028年与微软商业供电
BEST中国·合肥紧凑型托卡马克2027年建成并演示发电
星火一号中国·江西聚变-裂变混合堆2029年建成, 2032年并网发电

能量增益鸿沟 (Q值)

从科学Q>1(能量打平)到商业化Q>30(经济发电)仍有巨大鸿沟。目前工程Q值远低于商业门槛。

氚燃料自持难题 (TBR>1)

燃料氚需在反应堆内通过锂包层增殖。氚循环系统尚不成熟,是商业化运行的关键卡点之一。

极端材料挑战

堆内材料需承受比裂变堆高14倍能量的中子辐照和亿度高温,现有材料的寿命和性能是巨大挑战。

投资逻辑与核心标的分析

综合来看,可控核聚变已进入由国家战略和核心订单驱动的基本面导入阶段。未来2-3年,行业的核心逻辑是实验/示范装置建设带来的设备订单释放。最具投资价值的细分环节为技术壁垒高、价值量大、国产化迫切的核心设备制造,尤其是高温超导磁体低温超导材料、以及偏滤器/第一壁等离子体面对部件。

西部超导 (688122)

逻辑:存量市场龙头,国内ITER低温超导线材唯一供应商,深度参与所有国内大项目,业绩确定性强。

联创光电 (600363)

逻辑:增量市场黑马,核心在于高温超导磁体,直接绑定中核集团超200亿合作,想象空间巨大。

国光电气 (688776)

逻辑:不可或缺的核心耗材,聚焦偏滤器/第一壁等高价值部件,深度绑定国内BEST、环流三号项目。

合锻智能 (603011)

逻辑:订单驱动典型代表,凭借2亿元真空室订单,成为业绩兑现逻辑最清晰的公司之一,是行业风向标。

产业链相关上市公司全景

公司名称 股票代码 核心逻辑与业务 产业链环节/标签