可控核聚變行業(yè)深度報告：核聚變產(chǎn)業(yè)進(jìn)程加速，多技術(shù)路線并行發(fā)展.pdf

可控核聚變行業(yè)深度報告：核聚變產(chǎn)業(yè)進(jìn)程加速，多技術(shù)路線并行發(fā)展。核聚變有望成為終極能源，政策、資本支持及 AI 發(fā)展推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)程提速。核聚變是兩個 輕原子核在高溫高壓條件下結(jié)合成較重原子并釋放大量能量的過程，兼具能量密度高、 安全等優(yōu)勢，有望成為人類文明終極能源。盡管仍存在能量平衡、材料性能、氚自持等 技術(shù)阻礙，但政策、資本大力支持將推動產(chǎn)業(yè)科研進(jìn)程提速，高溫超導(dǎo)磁材、鎢等新材 料、新技術(shù)持續(xù)應(yīng)用。中國 CFETR、歐盟 EU-DEMO、韓國 K-DEMO 等示范堆電廠計劃于 2035 年至 2040 年開始建設(shè)，并于 2050 年開始運(yùn)營。產(chǎn)業(yè)對核聚變落地進(jìn)程樂觀，根據(jù) FIA 發(fā)布的《2025 全球聚變行業(yè)》，在受訪公司中，約 84%的公司認(rèn)為核聚變供電有望于 2040 年前實(shí)現(xiàn)。AI 在挖掘等離子體運(yùn)動規(guī)律、預(yù)測反應(yīng)進(jìn)展、優(yōu)化反應(yīng)條件等方面提供有力 支撐。國內(nèi)的參與主體主要以國家隊主導(dǎo)科研推進(jìn)，商業(yè)化公司負(fù)責(zé)項目落地，BEST、 CFEDR、星火一號等代表性裝置均有明確建設(shè)節(jié)奏，核心部件招標(biāo)或加速推進(jìn)。

核聚變技術(shù)路線多樣化，其中托卡馬克最為成熟，Z-箍縮等其他路線同樣具備潛力。核 聚變可分為引力約束、磁約束及慣性約束，其中磁約束通過強(qiáng)磁場約束等離子體以實(shí)現(xiàn) 持續(xù)反應(yīng)放能，其又包括磁鏡、仿星器、托卡馬克等技術(shù)路線，其中托卡馬克采用中央 螺線管、環(huán)形磁線圈等對等離子體進(jìn)行約束，是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)路徑， 中科院等離子體所研發(fā)的 EAST 于 2025 年 1 月首次完成 1 億攝氏度下 1000 秒“高質(zhì)量燃 燒”。慣性約束通過激光瞬間壓縮燃料靶丸并利用其慣性維持聚變條件，包括 Z-箍縮及激 光慣性約束等路線。

磁體、真空室等部件為托卡馬克主要成本構(gòu)成。以 ITER 為例，托卡馬克包括包層、真空 室、磁體系統(tǒng)、偏濾器、真空杜瓦等主要部件及包括低溫系統(tǒng)、電源診斷系統(tǒng)等的支持 系統(tǒng)，其中磁體、真空室等部件占據(jù)主要成本構(gòu)成，磁體、真空室及真空室內(nèi)構(gòu)件分別 占 28%、8%、17%。產(chǎn)業(yè)內(nèi)主要以可提供更強(qiáng)磁場以提升等離子體約束時間的超導(dǎo)磁體為 主要路線，高溫超導(dǎo)材料助力提升聚變反應(yīng)率、降低冷卻成本并推動裝置小型化，其應(yīng) 用隨技術(shù)成熟度提升、生產(chǎn)成本的降低而逐步擴(kuò)容。ITER 主要采用低溫超導(dǎo)材料，而美 國 SPARC、中國“星火一號”等新型聚變裝置正嘗試采用二代高溫超導(dǎo)材料 REBCO 等材料。