报告概述

本报告系统梳理了可控核聚变的基础原理、技术路径与产业链结构,重点分析了氘氚反应的优势、磁约束托卡马克及高温超导等路线的发展现状,并结合全球数据中心用电需求高增的背景,探讨了聚变能作为下一代理想能源的潜力。报告还从全产业链视角拆解了上游原材料、中游设备制造和下游应用的价值分布,并基于国内重大装置建设情况测算了未来五年的资本开支规模,为读者提供了可控核聚变领域的投资参考框架。

报告的核心结论

氘氚反应是当前唯一具备工程可行性的主流聚变路径

氘氚反应凭借最低的点火温度、相对容易的燃料获取以及最成熟的研发基础,成为被理论和实验广泛验证的主流路径。其释放能量高,1克氘氚聚变燃料释放的能量相当于11.2吨标准煤,是核裂变的约4倍。尽管存在中子辐照等问题,但其技术可行性最高,是当前ITER、CFETR等大型装置的核心反应方案。

磁约束托卡马克是当前最有希望的聚变技术路线

磁约束被普遍认为是最有希望实现大规模受控核聚变的途径,其中托卡马克装置性能最高、研究最成熟。托卡马克通过螺旋磁场约束等离子体,ITER、EAST等装置已验证其科学可行性。高温超导磁体技术的突破使得装置小型化、低成本化成为可能,是未来商业化的关键。

全球算力需求激增推动可控核聚变商业化加速

全球数据中心用电量2023年约415 TWh,到2030年预计翻倍至约945 TWh,年增速15%,是其他用电部门的4倍以上。科技巨头如Google、Microsoft已与聚变公司签署购电协议,计划在2028-2030年代实现聚变供电。传统能源储量有限,核聚变具有高能、环保、安全等优势,成为满足长期电力需求的最佳方案。

国内未来五年可控核聚变资本开支将超920亿元

根据EAST、BEST、CFETR等国家级装置的投资规划,2026-2030年我国可控核聚变领域将维持约920亿元级资本开支,对应每年百亿元以上投资体量。中游设备制造(磁体系统、真空室等)价值量占比超过50%,本土企业在原材料和装备制造端已实现国产化,有望充分受益。

报告回答的关键问题

可控核聚变相比核裂变有哪些核心优势?

可控核聚变能量密度更高,1克氘氚燃料释放能量约是铀-235裂变的4倍;燃料取自海水中的氘和锂增殖的氚,储量极其丰富,可支撑数百万年需求;反应产物几乎无长寿命放射性废物,安全性更高,无链式反应失控风险。

托卡马克装置中哪些部件价值量最高?

托卡马克装置中游设备制造价值量占比超50%,其中磁体系统占比最高(约28%),其次是真空室内部件(约17%)和加热与电流驱动系统(约7%)。在高温超导路线下,电厂辅助设施成为新的价值核心,但中游整体仍主导产业链。

国内哪些上市公司在可控核聚变产业链中布局?

上游材料方面,西部超导供应NbTi超导线材,精达股份参股上海超导生产二代高温超导带材。中游设备方面,安泰科技提供钨铜偏滤器和第一壁,国光电气供应偏滤器和氚工厂,联创光电参与星火一号磁体系统,合锻智能承接BEST真空室部件。下游建设运营方面,中国核电和中国核建参与聚变项目。

可控核聚变商业化还需要多久?

报告指出,国内BEST装置计划2027年实现能量净增益并演示发电,海外Helion Energy预计2028年为微软供电,CFS与谷歌达成2030年代购电协议。ITER计划2033-2034年综合调试,2039年左右进行氘氚燃烧。商业化征途可期,但大规模经济发电仍需克服技术挑战如氚自持和材料性能。

报告中的代表性数据

11.2吨标准煤/克

氘氚聚变能量密度

报告引述,1克氘氚聚变燃料释放的能量相当于11.2吨标准煤,是1克铀-235裂变(约2.6吨标准煤)的约4倍。

约945 TWh

全球数据中心用电量预测

2030年,IEA测算2023年全球数据中心用电量约415 TWh,到2030年基准情形下将翻倍至约945 TWh,年增速约15%。

超920亿元

国内可控核聚变未来五年资本开支

2026-2030年,报告根据EAST、BEST、CFETR等装置投资规划测算,2026-2030年我国可控核聚变领域资本开支将超920亿元,年均百亿元以上。

以上数据根据报告摘要整理,具体统计口径和数值请以完整报告原文为准。

完整报告包含什么

  • 核聚变基础物理原理与各类聚变反应的详细对比(氘氚、氘氘、氘氦3、质子硼11),包括点火温度、能量增益、燃料来源及清洁程度。
  • 可控核聚变三大约束路径(引力、惯性、磁约束)的详细原理与代表性装置介绍,重点比较托卡马克、仿星器和磁镜的技术特点。
  • 托卡马克装置中低温超导与高温超导两条技术路线的详细对比,包括材料性能、工作温区、磁场强度及对装置小型化的影响。
  • 全球数据中心电力需求增长的详细预测数据(分设备类型和地区),以及科技巨头(Google、Microsoft、Amazon等)签署的长期清洁电力合同一览。
  • 可控核聚变发展历史重大节点时间线(1919-2025年),以及ITER、BEST、CFETR等国际国内重大项目的最新进展与时间表。
  • 可控核聚变完整产业链图表,包括上游原材料(超导材料、钨等)、中游设备制造(磁体、真空室、偏滤器等)和下游应用(发电、科研、医疗)的详细拆分。
  • 基于ITER和DEMO项目的成本构成分析,展示中游设备价值量占比超50%的具体分布,以及高温超导技术对成本结构的影响。
  • 国内可控核聚变项目投资与运作情况表(包括EAST、BEST、CFETR、星火一号等),以及近几个月BEST项目招标情况梳理(含金额和日期)。
  • 中国核聚变企业融资情况汇总(2023-2025年),涉及聚变新能、能量奇点、星能玄光等公司,显示资本加速涌入。
  • 核聚变产业链相关上市公司详细布局表格,列出各公司具体参与的项目和提供的产品/服务,为投资选股提供参考。

本页内容由川海智库整理,用于帮助读者快速了解报告主题、核心观点和主要内容。由于报告量大、人工能力有限,部分观点、数据、统计口径或表述可能存在偏差,具体内容请以完整报告原文为准。

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