20260221-国信证券-可控核聚变系列研究（一）_聚变启航_未来已来_43页_3mb

> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 可控核聚变系列研究（一） 聚变启航，未来已来 优于大市 # 核心观点 可控核聚变被视为人类社会的“终极能源”。人类社会可利用的能源形式可分为热能、电能、化学能、机械能、光能和核能六类，虽然也有潮汐能、地热能等能源，但从表现形式上仍可归为以上六种能源。各种能源形式中，只有核能中的核聚变能同时具备“接近无限能源”的潜力和能量密度高、原料来源相对广泛、环境影响极小、部署位置灵活等开发优势，因此被广泛认为是“能源问题的终极答案”或者“终极能源”。 什么是核聚变？实现核聚变的难度何在？核聚变，即两个轻原子核结合成较重原子核，发生质量亏损并遵循质能方程 $E = mc^2$ 释放巨大能量的过程。但核聚变反应的发生条件非常苛刻，需要达到上亿度的高温和极高的粒子密度，没有任何材料可以直接承载核聚变产生的等离子体，对反应装置的设计、极端环境材料和等离子体控制等方面的要求即为苛刻。 核聚变的优势何在？核聚变的燃料来源广泛，能量密度极高，且具备传统核电的主要优势，且具有固有安全性，不会发生堆芯熔毁等严重事故，同时仿射性危害相对可控，适配未来能源系统中的基荷电源。同时核聚变作为上下游产业链极长的“极限技术平台”，有极强的技术溢出属性，可以带动超导材料、极端环境和特种功能材料、真空系统、加热冷却系统、诊断控制系统等大量相关产业技术进步。此外，核聚变单体项目投资体量巨大，具有重资产、长周期等属性，可以有效拉动投资，促进当地产业聚集并带动就业。因此发展可控核聚变是未来能源系统的核心战略方向。 实现可控核聚变有哪些方式？目前实现可控核聚变的方式主要包括磁约束和惯性约束两种方式，其中以磁约束中的托卡马克装置最为成熟，商业化进展最快，落地确定性最强。仿星器、场反位形、激光聚变等装置路线也各有优劣，国内外有多个团队展开研究。此外，我国也部署了聚变-裂变混合堆路线，结合聚变的特性和裂变的工程技术优势加快聚变商业化落地。 国内聚变发展如何？目前我国聚变领域多种技术方案百花齐放，形成了以国企主攻目前最成熟的托卡马克路线探索商业发电，辅以民营企业探索新型聚变路线的格局。聚变新能、中国聚变能源两大国家队和星环聚能、能量奇点等民营公司主攻托卡马克路线，瀚海聚能、星能玄光、诺瓦聚变等公司研发场反位形路线，鸿鹄聚变研发仿星器路线，新奥科技采用氢硼聚变路线，东昇聚变采用氦三聚变路线，张杰院士团队采用激光聚变路线等。根据我国核能利用“三步走”战略规划和聚变行业发展情况预测，将在2030年左右实现可控核聚变的演示发电，2035年建成示范项目，有望推动聚变电站在2050年前全面商业化。 现阶段聚变行业有哪些催化？目前我国可控核聚变进入科研、产业、资本和政策四重共振的发展阶段，行业进入二阶加速时期：国家队和民营企业聚变实验装置规划加速，行业资本开支规模持续增加；越来越多的企业开始切入核聚变赛道，社会融资规模不断扩大，推动行业加速发展；AI和高温超导的快速发展有望进一步赋能核聚变产业，加速聚变发展进程。 核聚变产业链上下游涉及哪些产业？从托卡马克系统划分及商业化进程来看，核聚变涉及的行业主要包括：1）主机系统，包括真空室、第一壁、偏 # 行业研究·行业专题 # 公用事业 # 优于大市·维持 证券分析师：黄秀杰 021-61761029 huangxiujie@guosen.com.cn S0980521060002 证券分析师：李聪 licong3@guosen. com.cn S0980525080006 证券分析师：崔佳诚 021-60375416 cuijiacheng@guosen.com.cn S0980525070002 证券分析师：王晓声 010-88005231 wangxiaosheng@guosen. com.cn S0980523050002 联系人：张宇翔 0755-81981897 zhangyuxiang@guosen.com.cn 市场走势 资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理 # 相关研究报告 《公用环保行业2026年2月投资策略-两部门发文完善发电侧容量电价机制，公用环保行业25Q4基金持仓梳理》——2026-02-05《公用环保202601第3期-山西省启动2026年增量新能源项目机制电价竞价工作，多家电力公司披露2025年经营数据》——2026-01-19 《公用事业行业专题-中证全指公用事业指数型基金投资价值分析》——2026-01-17 《公用环保202601第2期-2025年1-11月光伏/风电发电利用率同比下滑，重视“环保+资源品”投资逻辑》——2026-01-13 《公用环保2026年1月投资策略-国务院发布《固体废物综合治理行动计划》，2025年新开标垃圾焚烧发电项目数量止跌回升》—2026-01-06 滤器等关键部件，主要涉及金属加工和核电设备公司；2）超导带材和超导磁体供应商以及上游的材料供应商；3）氘工厂系统供应商；4）电源及其他电气设备；5）加热系统、制冷系统等辅助系统核心设备供应商；6）各类阀门、线圈盒等其他设备供应商；7）上游特种材料、管材、板材等供应商；8)工程建设服务商；9）核电运营牌照持有者。 核聚变市场空间如何？目前核聚变行业的市场空间主要来自科研机构和商业公司实验装置带来的工程建设和设备需求，预计“十五五”和“十六五”期间，核聚变装置每年的投资规模合计在200亿元左右，有望带动产业链上下游500亿元规模的市场空间，同时行业正处于加速发展阶段，未来行业资本开支有望进一步提速。长期来看，聚变电站有望接力三代、四代核电，并在我国2060年实现“碳中和”目标、建成新型电力系统后，成为能源系统下一阶段的主力军。我们估算聚变电站要实现与当前裂变电站同等收益水平，投资强度需要降低到3-4万元/千瓦。假设聚变电站未来替代我国 $20\%$ 的总发电量，仅按照2025年我国总发电量10.37万亿千瓦时计算，预计聚变电站总体市场空间将达到8-10万亿元。 风险提示：技术发展和商业化进程不及预期、技术变革风险、核事故风险、电力需求不及预期、电价下调和经济性不及预期风险、项目建设不及预期、市场竞争风险、政策风险 投资建议：核聚变行业发展加速，推荐关注并提前布局聚变产业链核心标的。推荐关注：1）聚变装置链主标的；2）主机关键设备供应商应流股份等；3）超导带材、磁体供应商；4）电源及其他电气设备供应商许继电气等；加热系统设备供应商；5）制冷系统设备供应商中泰股份等；6）加热系统设备供应商；7）各种辅助系统设备及其他设备供应商，如供货超导线圈铠甲用材料和BEST线圈盒的广大特材、熔盐储能西子洁能、核级球阀蝶阀龙头江苏神通、氦质谱检漏仪龙头皖仪科技；8）持有稀缺核电运营牌照的中国核电、中国广核、电投产融。 重点公司盈利预测及投资评级 公司代码 公司名称 投资评级 昨收盘(元) 总市值(亿元) EPS PE 2024A 2025E 2024A 2025E 603308.SH 应流股份 优于大市 61.16 415 0.42 0.62 33 99 000400.SZ 许继电气 优于大市 30.43 310 1.1 1.4 28 22 300435.SZ 中泰股份 优于大市 29.74 115 -0.2 1.06 -60 28 688186.SH 广大特材 优于大市 22.51 63 0.54 0.75 42 30 002534.SZ 西子洁能 优于大市 19.68 165 0.59 0.58 19 34 002438.SZ 江苏神通 优于大市 19.40 98 0.58 0.67 21 29 688600.SH 皖仪科技 优于大市 27.22 37 0.11 0.49 126 56 601985.SH 中国核电 优于大市 8.61 1771 0.46 0.45 22 19 003816.SZ 中国广核 优于大市 3.90 1969 0.21 0.19 19 20 000958.SZ 电投产融 优于大市 6.45 1121 0.19 0.21 32 31 资料来源：Wind、国信证券经济研究所预测 # 内容目录 # 可控核聚变：能源问题的“终极解决方案” 6 核聚变的原理介绍 6 核聚变的燃料 9 可控核聚变的约束方式和反应装置 10 # 全球聚变行业发展如火如荼，中美竞逐第一度核聚变电力 13 国内聚变行业：两支国家队领衔攻关，聚变路线百花齐放 13 海外聚变行业：私营企业主导，商业化规划激进 17 # 多端共振推动行业加速扩张，市场空间前景广阔 22 多端共振推动行业发展进入二阶加速阶段 22 核聚变市场空间广阔 26 产业链梳理 27 合锻智能：高端成形机床领先，聚变堆核心部件打造第二成长曲线 29 国光电气：ITER项目核聚变偏滤器与包层核心供应商 30 联创光电：高温超导磁体核心厂商，卡位可控核聚变核心赛道 31 精达股份：全球电磁线领先企业，参股上海超导布局核聚变超导材料赛道 32 应流股份：深耕燃气轮机和核电铸造，前瞻布局核聚变项目 33 派克新材：“核电+聚变”双轮驱动的高端锻件核心供应商 34 广大特材：特钢老牌企业，积极切入核聚变材料开发 34 江苏神通：核电设备球阀和蝶阀龙头 35 爱科赛博：深耕电源领域二十余年，近期核聚变领域订单取得突破 36 浙富控股：水核发电设备核心制造商，成立实验室切入核聚变赛道 36 皖仪科技：国产氦质谱检漏仪龙头，成立聚变研发实验室 37 西子洁能：余热锅炉龙头，积极切入核聚变赛道 38 四创电子：雷达龙头企业，子公司华耀电子布局核聚变电源 39 新风光：电力电子领域领先企业，积极布局核聚变电源赛道 40 # 风险提示 41 # 图表目录 图1：人类社会能源形式及转化途径 6 图2：核聚变与核裂变的原理对比 7 图3：科学Q值定义式 7 图4：工程Q值定义式 7 图5：聚变电站能量流向图 8 图6：全球各聚变实验装置聚变三重积历史记录 8 图7：托卡马克装置示意图 11 图8：仿星器装置示意图 11 图9：场反位形装置示意图 11 图10：磁镜装置示意图 11 图11：双锥对撞激光点火方案示意图 12 图12：磁镜装置示意图 12 图13：中国磁约束聚变发展路线图 13 图14：BEST项目示意图 16 图15：BEST装置三维设计图（侧视剖面） 16 图16：中国环流三号装置实验进程 17 图17：2026年1月29日ITER完成第四个扇区安装 18 图18：ITER装置全景 18 图19：全球聚变企业分布 18 图20：采用不同聚变路线的公司数量 18 图21：上海超导高温超导带材产量（12mm宽）及利用率 24 图22：上海超导下游客户销售额占比 24 图23：全球聚变行业投资额变化情况 24 图24：我国核电装机规模展望（单位：MW） 25 图25：ITER项目成本构成 27 图26：国光电气偏滤器产品 31 图27：ITER屏蔽模块热氦检漏设备 31 图28：ITER包层第一壁板 31 图29：国光电气ITER工艺设备 31 图30：公司屏蔽包层模块产品 34 图31：公司真空室板材产品 34 图32：公司真空室窗口 34 图33：江苏神通核级球阀产品 35 图34：江苏神通核安全级蝶阀产品 35 图35：卡拉奇K2项目控制棒驱动机构 37 图36：钠冷快中子反应堆一回路主循环泵（左）液态金属反应堆用电磁泵（右） 37 图37：立式熔盐储罐 39 图38：熔盐储能蒸发器 39 图39：140GHz PSM高压电源拓扑结构示意图 40 表1：核聚变与核裂变在发电领域的对比 7 表2：可控核聚变路线对比 9 表3：三种约束方式的对比 10 表4：我国主要聚变装置现状及未来规划 14 表5：聚变新能股权结构 15 表6：中国聚变能源股权结构 17 表7：海外国家层面的核聚变发展规划 19 表8：海外主要聚变装置现状及未来规划 19 表9：各类产业化超导材料对比 23 表10：2025年以来国内外核聚变行业重大融资情况 25 表11：BEST装置2026年采购计划 26 表12：核聚变产业链标的情况 27 表13：上海超导核聚变领域参与项目 32 表14：上海超导核聚变领域参与项目 33 表15：爱科赛博核聚变领域布局 36 表16：氦质谱检漏仪在核聚变装置中的应用流程表 38 # 可控核聚变：能源问题的“终极解决方案” 人类社会可利用的能源形式可分为热能、电能、化学能、机械能、光能和核能六类，虽然也有潮汐能、地热能等能源，但从表现形式上仍可归为以上六种能源。各种能源形式中，只有核能中的核聚变能同时具备“接近无限能源”的潜力和能量密度高、原料来源相对广泛、环境影响极小、部署位置灵活等开发优势，因此被广泛认为是“能源问题的终极答案”或者“终极能源”。 图1：人类社会能源形式及转化途径 资料来源：国信证券经济研究所整理 从1905年爱因斯坦提出质能方程 $E = mc^2$ 揭示微小的质量亏损可以转化为较大的能量和1919年阿斯顿精确测量原子核质量，证实质量亏损真实存在，到氢弹原理验证并实现不可控核聚变，再到1968年苏联T-3托卡马克装置实现1000万°C等离子体，到如今ITER、BEST、CFEDR等聚变装置启动建设，人类探索掌控核聚变的脚步从未停止。时至今日，国内外多个团队明确提出实现可控核聚变发电的规划和时间节点，实现可控核聚变的确定性逐步浮现，行业发展已到达关键窗口期和高速成长期，产业、学术、政策多端共振，中美竞逐日趋激烈。 # 核聚变的原理介绍 核聚变，即两个轻原子核结合成较重原子核，发生质量亏损并释放巨大能量的过程。核聚变与核裂变都是通过核反应发生质量亏损，遵循质能方程 $\mathrm{E} = \mathrm{mc}^2$ 释放能量，能量密度远超化石能源等传统能源形式，而核聚变发电技术具有原料来源广泛和安全性较裂变发电更高等优势，被广泛认为是能源问题的最终答案，得到世界各国的重点关注和持续研究。 图2：核聚变与核裂变的原理对比 图4：工程Q值定义式 资料来源：国信证券经济研究所整理 与核裂变相比，核聚变的主要优势包括：原料丰富供给安全、安全性高、无长寿命高放射性废物、不存在核扩散风险。因此，若核聚变发电商业化落地，除具备当前裂变核电的全部优势之外，还具有更广阔的应用范围，安全性可支持布局内陆核电，且可在保障能源供给安全的情况下大规模替代现有电源。 表1：核聚变与核裂变在发电领域的对比 核裂变(热堆) 核聚变(托卡马克氘氚聚变) 核聚变相比核裂变 能量密度 1.9×10^10大卡/千克 8.1×10^10大卡/千克 聚变约为裂变的4倍 碳排放 发电过程零碳排放,全生命周期碳排放极低 发电过程零碳排放,全生命周期碳排放极低 完全具备裂变的优势 电源特性 出力稳定,可作为基荷电源,转动惯量显著 出力稳定,可作为基荷电源,转动惯量显著 完全具备裂变的优势 电站规模 主流电站为百万千瓦级机组,也有百兆瓦(十万千瓦)级小堆设计 一定尺度下,托卡马克尺寸越大,越容易实现聚变,因此更适合大型电站;小堆设计可能需要紧凑型托卡马克、场反位形等路线 聚变在小型化方面仍需进一步发展 燃料储量 2023年全球合理确定资源量(RAR)+推测资源量(IR)合计约592.57万tU,其中当前主流的热堆燃料铀-235丰度仅0.7%,虽然海水中也有铀,但提取难度大,成本高,目前尚不具备开发条件 海水中氘含量达30mg/L,全球储量达万亿吨量级;氚可通过中子轰击锂-6获得,锂-6自然丰度约为7.5%,全球储量约百万吨量级 聚变燃料储量丰富 供给安全 天然铀矿主要集中在澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大等国,我国属于贫铀国家 氘和锂-6分布广泛且易得,我国锂矿储量可观 聚变燃料供给安全性更高 固有安全性 需要主动安全系统保障安全,三代核电“华龙一号”堆芯熔化概率在1×10^-6/堆·年以下,大量放射性释放概率低于1×10^-7/堆·年 无自持链式反应,在控制上只需停止燃料供应或降低约束磁场强度,反应立刻停止;即使最严重事故也不会产生放射性物质大规模泄露,具有“本征安全”的特性 聚变安全性优于裂变 放射性危害 反应过程中释放中子,且会产生长寿命高放射性乏燃料和大量放射性废物 氘氚聚变反应有中子产出,虽然不会产生长寿命高放射性乏燃料,但可能产生少量活化材料,仍具有一定的放射性危害。氦-3聚变和氢硼聚变不产生中子,不会产生放射性危害 聚变放射性危害较小 技术成熟度 三代核电热堆机组已广泛商业化,目前中美等国正在积极推动小堆、快堆等新型裂变核电的研发和商业化 目前仍在实验和验证阶段,距离商业化落地仍有一段距离 聚变尚未实现商业化 资料来源：WNA，国信证券经济研究所整理 虽然核聚变反应可以放出大量能量，但也需要极高的能量才可以发生反应。一般把聚变的能量输出与能量输入的比值称为能量净增益Q，根据计算口径又可分为科学Q值（Q sci ）和工程Q值（Q eng ）。当Q sci =1时聚变反应达到能量盈亏平衡；当Q sci 1 时，反应可以实现自持，又被称为点火；一般认为聚变商业化的门槛是Q sci ≥30，覆盖全系统损耗后，仍能实现足够的净电增益和经济回报。 图3：科学Q值定义式 $$ Q _ {s c i} = \frac {\mathrm {等 离 子 体 聚 变 释 放 的 总 能 量} E _ {f u s i o n}}{\mathrm {外 部 输 入 等 离 子 体 的 加 热 能 量} E _ {h e a t}} $$ 资料来源：国信证券经济研究所整理 $$ Q _ {s c i} = \frac {\mathrm {发 电 系 统 最 终 输 送 到 电 网 的 能 量} E _ {o u t}}{\mathrm {维 持 发 电 系 统 运 行 的 电 网 输 入 能 量} E _ {i n}} $$ 资料来源：国信证券经济研究所整理 图5：聚变电站能量流向图 资料来源：国信证券经济研究所整理 1957年，英国物理学家约翰·劳森提出了“劳森判据”，即氘氚聚变中，等离子体粒子密度、温度和约束时间的乘积（称为“聚变三重积”）超过 $3 \times 10^{21} \mathrm{~m}^{-3} \mathrm{keV} \cdot \mathrm{s}$ 时，聚变反应产生的能量将超过加热输入能量， $Q_{\mathrm{sci}} \geqslant 1$ 并实现自持燃烧。目前全球已有多个托卡马克装置聚变三重积临近 $10^{21}$ 量级，其中中国环流三号装置在2025年5月已达到 $10^{20}$ 量级。 图6：全球各聚变实验装置聚变三重积历史记录 资料来源：Progress toward fusion energy breakeven and gain as measured against the Lawson criterion, Samuel E. Wurzel and Scott C. Hsu, Phys. Plasmas 29, 062103 (2022), 国信证券经济研究所整理 # 核聚变的燃料 按照核聚变燃料来划分，目前主要的聚变研究方向包括： “第一代核聚变”，即氢的聚变，包括氘（D，一种氢同位素）-氚（T，一种氢同位素）聚变。氘-氚聚变可以表示为 $\frac{2}{1} H + \frac{3}{1} H \rightarrow \frac{4}{2} He + \frac{1}{0} n$ ，每次聚变会释放约 17.6MeV 能量（按完全反应计算，能量密度约为 8.1*10^10 大卡/kg，等效 1.15 万吨标煤），氘氚聚变的点火条件低，相对容易实现，是目前可控核聚变的主要研究方向。 “第二代核聚变”，氘和氦3（3He，一种氦同位素）的聚变，可以表示为 ${}_{1}^{2}H + {}_{2}^{3}He\rightarrow$ $^4_2He + ^1_1H$ ，同时释放约18.3MeV能量。这个反应本身不产生中子（但可能出现氘一气反应而产生少量中子），能量集中在带电的 ${}_2^4 He$ 和 ${}_{1}^{1}H$ 上，反应能量可以直接通过电磁转换进行发电，因此比第一代核聚变更清洁，但发生聚变的条件更高，实现难度更大，是核聚变下一阶段的研究方向。 “第三代核聚变”，即氦3的聚变，可以表示为 $\frac{3}{2}He + \frac{3}{2}He \rightarrow \frac{4}{2}He + 2\frac{1}{1}H$ ，同时释放约 $12.9\mathrm{MeV}$ 能量。这种聚变完全不会产生中子，是最清洁安全的聚变方式，但实现难度也是最大的，目前尚不具备可行性。 此外，氢硼聚变也是目前核聚变的一个研究方向，可以表示为 ${}_{1}^{1}H + {}_{5}^{11}B\rightarrow 3{}_{2}^{4}He$ 同时释放约8.7MeV能量。氢硼聚变原料丰富，不产生中子，但点火条件极高，温度要求达到20亿度以上，难度远超氘氚聚变。 表2：可控核聚变路线对比 氘氚聚变 氘氨聚变 氦3聚变 氢硼聚变 反应方程式 D+T→4He+n+17.6MeV D+3He→4He+p+18.3MeV 3He+3He→4He+2p+12.86MeV p+11B→34He+8.7MeV 点火难度 最容易实现的聚变方式 较难实现 极难实现 理论上最难实现 反应温度 1亿度以上 2-3亿度 5亿度以上 20-30亿度 燃料获取 氘：海水含量约30mg/L 氘：可由锂-6转换而来，自然界中锂-6的丰度约为7.5% 地球上氦-3储量较少，但月壤氦-3储量丰富，据估算月球累积氦-3约100-500万吨 氢：宇宙中最丰富的元素硼：世界上硼矿总储量约17亿吨（以B2O3计） 能量密度 8.1×1010大卡/千克 8.4×1010大卡/千克 4.9×1010大卡/千克 1.7×1010大卡/千克 中子辐射强度 强，需要厚混凝土屏蔽，对材料有辐照损伤 较低，主要是副反应产生的少量中子 无中子 无中子 技术成熟度 技术难度最低，商业化进度最快 实验室验证阶段，初步进行商业化探索 实验室基础研究阶段，目前未进行商业化探索 国内外均有公司进行商业化探索 资料来源：WNA，国信证券经济研究所整理 氘储量丰富,提取技术成熟。氘在地球上的丰度为0.016%,大多以重水形式存在,其中海水中氘的浓度大约为30mg/L,地球海洋中的氘含量可能超过40万亿吨。目前氘的提取和生产技术成熟,G-S精馏和水蒸馏技术已实现工业规模化应用,根据Market Growth Reports报告,2024年全球氘产量超过200公吨,市场价格在8000-12000$/kg。 氚主要通过锂-6制取。氚半衰期仅12.4年，在地球上含量较少，除核电中的重水堆会产生少量氚外，氚的制取主要通过热中子轰击锂-6实现。中国有色金属工业协会锂业分会副会长张江峰《2025全球锂矿资源开发现状及市场分析》主题演讲中提到，全球锂资源储量约3000万吨，资源量达11500万吨，预计2025年全球锂供应量将突破170万吨LCE。其中锂-6的丰度约为 $7.5\%$ ，即锂-6的资源储量约为165万吨，年供应量12.8万吨。 考虑一座百万千瓦级氘氚聚变电站，年利用小时数8000小时，系统综合效率 $40\%$ 每年需消耗氘约 $85\mathrm{kg}$ ；每年消耗氚约 $127\mathrm{kg}$ ，不考虑转化效率的情况下需要 $254\mathrm{kg}$ 锂-6进行转换。若前述产量全部用于氘氚聚变，可支撑超过1500台百万千瓦机组的燃料需求。 月球土壤氮3含量远超地球，或可超前开展第二代聚变技术研究。据相关探测结果，月球上的氮3储量或超过一百万吨，远超地球储量。2022年9月，我国科学家已首次成功获得嫦娥五号月壤中氮3含量及其最优提取参数。在未来，或可通过提取月壤中的氮3为地球提供燃料，甚至直接为月球基地提供能源。 # 可控核聚变的约束方式和反应装置 由于核聚变的反应环境要求上亿度的高温，目前没有任何材料可以直接承载聚变反应中形成的等离子体，因此必须通过特定的方法控制和约束等离子体，使其不与壁面接触而发生聚变。目前主要有三种约束方式：磁约束、惯性约束和重力约束。其中磁约束是目前主要的研究方向，国内外大部分团队都采用了磁约束路线，也有部分团队进行惯性约束的研究和探索，而重力约束虽然在自然界中普遍存在，但因其天文尺度的反应条件无法在地球上直接实现。 表3：三种约束方式的对比 磁约束 惯性约束 重力约束 约束来源 磁场 惯性反冲力 万有引力 约束原理 利用磁场对等离子体的洛伦兹力将其约束在真空容器中,避免与器壁接触,维持聚变条件 利用高能驱动源瞬间轰击氘氚靶丸,通过惯性压缩燃料至高温高压,引发聚变反应 利用天体自身巨大重力压缩核心燃料,形成高温高压环境,自然维持聚变 装置 托卡马克/仿星器/场反位形/磁镜 激光聚变、Z箍缩聚变 恒星 装置规模 ITER装置高29米,直径28米,重2300吨 NIF装置目标仓直径达30米,高30米,激光光路占地面积远大于目标仓,整个装置长214米,宽123米,高26米 天文尺度 约束时间 秒级约束时间,长脉冲或稳态运行,已实现千秒级稳态长脉冲高约束模等离子体运行 纳秒级到微秒级约束时间,短脉冲运行 持续稳定燃烧 等离子体密度 有经验性的格林沃尔德极限,大概在10~10^21m-3量级等离子体密度过大可能引起“大破裂”现象 峰值等离子体密度远大于磁约束聚变以达到点火条件,NIF装置的等离子体密度可以达到1000g/cm³量级(约10^3m-3) - 点火方式 欧姆加热+中性束加热 激光 - 燃料 氘氚气体 氘氚燃料靶丸 除氢、氦外,原子序数更大的元素也可以发生聚变 反应连续性 依靠燃料的连续注入,连续性较好 依赖燃料靶丸的连续投放,只能脉冲运行 - 灵活性 点火加热较难,启动灵活性有限;停止燃料注入即可停止,停机灵活性较好 激光点火速度较快,但点火耗能高;若能解决点火能量和靶丸投放问题灵活性可能更好 - 运行成本 氘氚燃料成本、磁线圈电力消耗 靶丸制备成本、激光耗能 - 安全性 无熔毁风险;存在中子辐射和氚辐射的放射性风险 存在中子辐射和氚辐射的放射性风险 - 技术成熟度 目前最成熟的主流路线,商业化进度最快,已进入工程验证阶段 实验验证和前期探索阶段 无人工装置 主要挑战 高性能超导磁体的规模化生产;等离子体控制;第一壁材料;氚增殖 驱动源能量效率和可控性提升;靶丸制备;高重频脉冲运行和第一壁能量转换;氚增殖 - 资料来源：ITER官网，国信证券经济研究所整理 在磁约束核聚变中，又根据不同磁场约束方式形成不同的等离子体位形（空间形态和分布以及边界结构）分为托卡马克、仿星器、场反位形和磁镜等磁约束核聚变装置，其中托卡马克是目前技术最成熟，商业化进度最快，并被认为是最有可能实现核聚变的技术方案。有关各类装置的具体细节，我们将在后续系列报告中进一步介绍。 图7：托卡马克装置示意图 资料来源：ITER，国信证券经济研究所整理 图8：仿星器装置示意图 资料来源：德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所，国信证券经济研究所整理 图9：场反位形装置示意图 资料来源：Helion Energy，国信证券经济研究所整理 图10：磁镜装置示意图 资料来源：FIA，国信证券经济研究所整理 惯性约束聚变领域，目前主要包括激光聚变和Z箍缩聚变-裂变混合堆两种路线。激光聚变具有更高的等离子体密度，美国国家点火装置（NIF）已实现 $Q_{\mathrm{sci}} > 4$ 的激光点火，但仍没有解决驱动效率低、可控性差和重频低等问题，目前仍处于实验室研究阶段。Z箍缩聚变-裂变混合堆结合了聚变和裂变的优势，将聚变作为高能中子源，从而提高临界包层的裂变效率和出力水平，混合堆虽然以聚变堆芯为核心，但主体仍是裂变包层，在技术成熟度和工程落地难度方面较聚变堆有一定优势。 图11：双锥对撞激光点火方案示意图 资料来源：光明网，国信证券经济研究所整理 图12：磁镜装置示意图 激光向靶丸注入能量，靶丸表面被迅速加热 靶丸表面快速汽化，产生反冲力挤压内部燃料 燃料压缩过程中温度和密度迅速提高 4. 燃料达到聚变条件，发生聚变反应 资料来源：维基百科，国信证券经济研究所整理 # 全球聚变行业发展如火如荼，中美竞逐第一度核聚变电力 # 国内聚变行业：两支国家队领衔攻关，聚变路线百花齐放 我国制定了“热堆-快堆-聚变堆”的核能三步走战略，聚变堆是我国核能利用的最终目标，并在磁约束核聚变领域制定了近期、中期和远期技术目标，分别为： 近期目标（2015-2021年）：建立近堆芯级稳态等离子体实验平台，吸收消化、发展与储备聚变工程试验堆关键技术，设计、预研聚变工程试验堆关键部件等； 中期目标（2031-2035年）：建设、运行聚变工程试验堆，开展稳态、高效、安全聚变堆科学研究； 远期目标（2035-2050年）：发展聚变电站，探索聚变商用电站的工程、安全、经济性。 图13：中国磁约束聚变发展路线图 资料来源：高翔,万元熙,丁宁等.《可控核聚变科学技术前沿问题和进展》. 中国工程科学, 2018, 20(03):25-31.,国信证券经济研究所整理 注：CFETR 装置已更名为 CFEDR,建成时间规划为 2035 年 目前我国聚变领域多种技术方案百花齐放，形成了以国企主攻目前最成熟的托卡马克路线探索商业发电，辅以民营企业探索新型聚变路线的格局。聚变新能、中国聚变能源两大国家队和星环聚能、能量奇点等民营公司主攻托卡马克路线，瀚海聚能、星能玄光、诺瓦聚变等公司研发场反位形路线，鸿鹄聚变研发仿星器路线，新奥科技采用氢硼聚变路线，东昇聚变采用氦三聚变路线，张杰院士团队采用激光聚变路线等。我国以托卡马克为主力路线，基本覆盖当前各类聚变装置，全面探索聚变发电的可行性。 表4：我国主要聚变装置现状及未来规划 单位 装置名 状态 位置 装置类型 主要特征及历史成就 未来规划 中国科学院等离子体物理研究所 EAST 在运 安徽合肥 托卡马克 世界首个全超导托卡马克装置。2006年9月首次物理放电成功,2017年1亿摄氏度等离子体运行,2025年1月20日实现1066秒稳态高约束模运行。 2026年前完成加热系统和水冷系统改造,可能在2027年左右进行氘氚燃烧试验,为BEST探路 CRAFT 在建 安徽合肥 托卡马克 全称聚变堆主机关键系统综合研究设施,旨在攻克聚变堆核心部件的工程技术难题,为CFETR奠定基础。2018年12月获批开工,2022年3月园区主体工程交付使用。设施共包括19个子系统,截至10月,已完成116项关键里程碑的76项。 计划2025年底建成,建成后三大目标:验证聚变堆关键部件工程可行性;建立聚变堆主机系统集成测试能力;形成聚变堆主机系统综合研究数据库通过搭建国际领先的科研平台,为核聚变能源商业化提供理论依据和工程经验。 聚变新能 BEST 在建 安徽合肥 托卡马克 全高温超导托卡马克装置。2023年1月项目正式启动,2025年5月提前两个月启动工程总装,10月完成首个关键部件杜瓦底座吊装。 预计2027年全面建成,成为全球首个氘氚实验装置,科学目标为Q>1及TBR>1(实现氘自持),预计2030年后进行演示发电 CFEDR 在建 安徽合肥 托卡马克 原名CFETR,即中国聚变工程实验堆,2025年3月正式开工。 预计2028年完成主机部件安装,实现首次等离子体放电,验证装置基本功能;2030年左右全面建成,启动氘氚燃烧实验,目标实现Q>1,目标是在2035年建成二期项目并在BEST实验基础上实现1GW聚变功率输出和3000秒稳定燃烧,Q>10,为2050年前后商业聚变电站奠定基础。 中核集团西南物理研究所(已成为中国聚变能源下属单位) HL-1、HL-1M、HL-2A 已退役或转后备平台 四川成都 托卡马克 HL系列,即中国环流器装置。HL-1是中国首台自主设计建造的托卡马克装置,1984年建成,1995年改造为HL-1M。2002年HL-2A首次放电,2006年实现高参数稳定运行。 HL-3 在运 四川成都 托卡马克 原HL-2M装置,2020年12月4日首次放电,2022年10月等离子体电流突破1MA,跻身国际第一方阵。2023年实现高约束模式(H模)长脉冲运行,2025年3月实现离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿度,综合参数聚变三乘积达1020。 25年7月已开展涉氚装置招标,计划2027-2028年开展氘氚燃烧预实验。 中国聚变能源 HL-4 规划 上海 托卡马克 基地建设方案已开标,采用全高温超导托卡马克路线。 十五五期间建成,2027年完成原型磁体研发,2030年实现能量净收益Q>5,中国聚变能源未来规划3-5年迭代一轮装置。 江西聚变新能源 星火一号 在建 江西南昌 聚变-裂变混合堆 全球首个聚变-裂变混合堆,聚变功率40MW,总输出300MW 2029年底完成装置主体建设,2030年并网演示发电 新奥科技 玄龙-50U 在运 河北廊坊 托卡马克 原玄龙-50,采用氢硼聚变路线,球环形托卡马克装置,2023年升级后已达成等离子体电流突破1MA,离子温度4000万度 转型技术验证平台,主要为和龙-2提供参数参考 和龙-2 规划 河北廊坊 托卡马克 2022年启动设计,2025年完成物理设计,工程预研和环评基本完成。 计划2027年建成。等离子体电流5-10兆安,离子温度10亿度,验证氢硼聚变反应率(Q值>1),达到聚变燃烧临界条件。 星环聚能 SUNIST-2 在运 陕西西安 托卡马克 与清华大学工程物理系合作,2022年完成建设,是国内首个由民营企业主导建设的球形托卡马克装置。 NTST 规划 上海 托卡马克 负三角形球形托卡马克 计划2026年9月开始安装建设,可能在2026-2027年建成,为CTFR-1提供工程参考 CTFR-1 规划 托卡马克 采用高温超导负三角形托卡马克设计和磁重联加热技术,2024年完成物理设计。 计划2027年启动建设,2028年完成安装,2029年运行至满参数水平。验证Q>1 CTFR-2 规划 1月12日完成10亿元A轮融资,与上海市嘉定区徐行镇政府签署项目合作落地协议 计划2027-2030年完成设计并启动建设,还有一代CTFR-3规划 能量奇点 洪荒70 在运 上海 托卡马克 全球首台全高温超导托卡马克装置,2024年6月18日实现等离子体放电 洪荒170 规划 上海 计划2027年建成,目标能量增益Q≥10 洪荒380 规划 氘氚示范电站,计划2030年后启动建设,目标输出功率300-500MW,实现示范发电 瀚海聚能 HHMAX-901 主体建成 四川成都 场反位形 场反位形等离子体实验装置、2025年2月启动改建,6月完成主体工程,7月实现等离子体点亮。 2025年底全面完成装置建设,温度参数2-3keV,实现中子源商业化,后续会升级至5keV。2026年开始二代装置设计,目标Q≥1;最终三代装置瞄准度电2毛钱的商业发电。 诺瓦聚变 规划 上海 场反位形 2025年8月完成5亿元天使轮融资,创下国内民营核聚变企业单笔融资纪录,投资方包括社保基金、君联资本、高榕创投等,资金将用于首台实验装置研发。 计划采用场反位形研发小型模块化聚变堆(FRC-SMR),短期目标是实现1亿度离子温度,完成关键技术验证工作。中期目标是实现聚变能量增益Q大于1,攻克经济高效获取聚变能的核心技术难题。长期目标是成功实现50兆瓦的聚变电力输出,推动小型模块化聚变电站商业化应用。 星能玄光 Xeonova-1 建成 安徽合肥 场反磁镜 直线型单边场反磁镜,2025年2月Xeonova-1实现等离子体放电, KMAX-U 在建 安徽合肥 场反磁镜 场反磁镜,2025年4月完成设计 计划2025年底建成并启动实验,2026年开发KMAX-CTI高密度等离子体注入系统,2027年完成高温超导磁体测试,启动50MW示范电站概念设计。 东昇聚变 规划 上海 托卡马克 采用氘-氦3托卡马克路线 计划2025年底完成装置工程设计,2028年建成一代装置。 鸿鹄聚变 致远一号 规划 上海 仿星器 全高温超导仿星器,已完成装置科学设计,正在进行工程设计 预计2026年开工,2028年建成 安东聚变 Z箍缩 2026年1月25日宣布核心集成放电模组“雷震子”测试顺利。 预计2026年将完成高功率驱动装置“雷神”的建设。到2030年左右,建成60兆安级大型驱动器,实现可靠重频运行和工程意义上的能量增益(Q>1);到2035年,实现Q>30并开始建设示范电站;到2040年,目标实现Q>100的商业化发电。 DCI 实验室 上海 激光聚变 双锥激光聚变路线,目前仍在实验室阶段,由张杰院士主导。2025年6月获得里程等离子体状态。 计划2028年实现激光聚变点火,2040年建成50Hz激光聚变装置,2045年实现商用,发电成本低于0.2元/kWh。 岩超聚能 规划 上海 仿星器 超导先进仿星器技术路线,并将顶尖的超导磁体技术降维应用于能源、工业、医疗、航天等领域率先开展商业化。 星核聚能 规划 安徽合肥 仿星器 超导先进仿星器路线,分三代装置进行。 资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理 # 聚变新能：从BEST到CFEDR的中科院聚变平台。 聚变新能（安徽）有限公司（简称“聚变新能”）是我国核聚变能商业化的重要实施主体平台之一，是中科院合肥物质院等离子体物理研究所磁约束核聚变领域的唯一成果转化平台。公司规划在10-15年之内实现集实验研究、工程示范、商业应用一体化的聚变商业化体系，按照“紧凑型聚变能实验装置（BEST）-聚变工程示范堆（CFEDR）-首个商业聚变堆”三步走战略，系统布局实验研究、工程示范及商业化应用的全链条发展路径。聚变新能成立于2023年5月，注册资本50亿元，2024年6月通过增资扩股增至145亿元，形成了“地方政府+科研院所+央企资本”的综合体融资模式。 表5：聚变新能股权结构 股东名称 持股比例 安徽皖能丰禾聚变科技合伙企业 20.5% 合肥产投新能科技合伙企业 20.5% 中国石油集团昆仑资本有限公司 20% 合肥科学岛控股有限公司 20% 安徽省科创投资有限公司 19% 资料来源：聚变新能官网，国信证券经济研究所整理 BEST(Burning plasma Experimental superconducting Tokamak)装置为世界首个紧凑型聚变能实验装置，将首次演示聚变能发电。BEST项目主机直径18米，高19米，总重6000吨，装置大半径3.6米，小半径1.1米，中心场强度6.15T。BEST项目预计2027年底建成，力争在2030年率先实现聚变净功率增益并演示发电。BEST科学目标分两个阶段进行： - 实现聚变功率20-40MW、聚变增益 $Q > 1$ 的氘氚等离子体运行，研究氘氚聚变等离子体稳态运行相关的科学技术问题； - 实现聚变功率 100-200MW、聚变增益 $Q > 5$ 、5-10秒的氘氚等离子体燃烧，研究未来聚变堆阿尔法粒子加热主导条件下的聚变燃烧等离子体关键科学技术问题。 图14：BEST项目示意图 资料来源：聚变新能官网，国信证券经济研究所整理 图15：BEST装置三维设计图（侧视剖面） 资料来源：BEST环评报告，国信证券经济研究所整理 BEST项目于2023年1月正式启动建设，6月进入园区土建施工阶段，10月完成工程设计全部工作并转入核心部件生产制造阶段。2025年3月，BEST项目首块顶板浇筑，5月1日举行工程总装仪式并进入核心总装阶段；10月1日完成杜瓦底座落位安装，主机进入全面建设阶段。截至目前，BEST装置520万个设计零件的设计工作已全部完成，全面进入产品预研和制造阶段，总体进度完成率达 $35\%$ # 中国聚变能源：中核集团聚变能源产业的实施主体、投融资平台及抓总单位。 中国聚变有限公司于2025年7月挂牌成立，总部位于上海，是中核集团二级单位，代管中核集团核工业西南物理研究院（“西物院”）。中国聚变能源承接西物院研究体系，面向聚变工程化、商业化，作为国务院国资委“9+6”战略性新兴产业和未来产业聚变能源任务实施主体，以及可控核聚变创新联合体合作平台，公司已被列入国务院国资委启航企业，主要包括五大定位：聚变领域的世界一流企业、全球聚变能源开发的引领者、我国聚变产业商业化的国家队和创新主体、央企聚变未来能源产业的实施主体、中核集团聚变能源相关业务的投融资平台及抓总单位。 西物院是我国最早致力于可控核聚变和等离子体物理研究的专业科研院所，1965年建于四川乐山，是聚变堆研发的核心单位与ITER计划重要支撑单位，同时被国际原子能机构（IAEA）认定为聚变能研究与培训协作中心。西物院建成了我国首个核聚变国家大科学工程装置中国环流一号（HL-1），并迭代了环流二号、环流三号系列装置。中国环流三号装置于2025年3月28日首次双亿度运行，原子核温度达到1.17亿摄氏度、电子温度达到1.6亿摄氏度；5月28日实现百万安培亿度H模（高约束模式）运行，聚变三重积超过 $6.67*10^{19}\mathrm{keV}\cdot \mathrm{s}\cdot \mathrm{m}^3$ ，已接近点火条件。 图16：中国环流三号装置实验进程 资料来源：中核集团，国信证券经济研究所整理 2025年7月23日，中核集团、中国核电、中国石油集团昆仑资本有限公司、上海未来聚变能源科技有限公司、国家绿色发展基金股份有限公司、浙能电力和四川重科聚变能源科技有限公司共同向中国聚变能源投资114.92亿元。中国聚变能源计划将在上海新建高温超导聚变实验装置中国环流四号（HL-4），并通过改造环流三号装置在2027年开展首次氘氚实验，计划2030年具备工程试验堆研发设计能力，目标在2035年左右建成中国聚变工程实验堆，2045年左右建成首个商用示范堆。 表6：中国聚变能源股权结构 股东名称 持股比例 中核集团 50.35% 昆仑资本 20% 上海聚变 11.81% 中国核电 6.65% 浙能电力 5% 国绿基金 3.19% 四川聚变 3% 资料来源：中国核电公告，国信证券经济研究所整理 # 海外聚变行业：私营企业主导，商业化规划激进 国际聚变旗舰装置ITER延期，各国加速发展本国聚变装置。ITER装置是全球规模最大、影响最深远的国际核聚变研究合作项目，位于法国南部卡达拉舍，由欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯七大成员方共同参与。2006年成员方签署签署了《ITER联合实施协定》，初始预算约50亿欧元，计划2016年投入运营。2013年ITER正式开工建设，但由于工程复杂度高、供应链协调困难、部分组件存在缺陷以及疫情等因素，ITER装置进展大幅延期，2024年7月发布的最新基线计划中，将装置正式运行开始研究阶段的时间点延后到2034年，2036年实现全磁能运行，2039年进入氘氚实验阶段，项目预算也随之提高，总投资达到250亿元（含实物贡献）。由于核聚变的实现难度与装置规模密切相关，ITER项目作为最大的核聚变装置，在建设早期被全球各国视为实现可控核聚变的主力研究装置，各国对本国聚变行业的规划都基于对ITER装置实验结果的预期。但随着ITER项目进度不及预期，各国开始加码本国聚变研究，聚变行业投资增加，发展规划上也不再依赖于ITER装置的进展。 图17：2026年1月29日ITER完成第四个扇区安装 资料来源：ITER官网，国信证券经济研究所整理 图18：ITER装置全景 资料来源：ITER官网，国信证券经济研究所整理 根据美国聚变工业协会（FIA）发布的《2025年全球聚变工业报告》统计，私有资本投资在聚变行业投资中占主导地位，总投资额达到89.7亿美元，占比约 $92\%$ ；而公共融资仅7.95亿美元。全球聚变企业达到53家，其中美国独占29家；全球投资额超过10亿美元的公司共3家，分别为Commonwealth Fusion Systems(CFS)、TAE Technologies以及Helion Energy，均为美国公司。从技术路线的选择上看，磁约束装置和氘氚燃料是主流方向，但惯性约束以及磁约束中的仿星器路线占比较国内更高。协会调研结果显示，行业将2030年代视为可控核聚变实现商业化的关键十年，45家受访企业中有35家预计在2030-2035年间可控核聚变将具备商业运营可行性，三分之二的受访者认为全球第一座核聚变电厂将在2031-2040年间实现并网。 图19：全球聚变企业分布 资料来源：FIA，国信证券经济研究所整理 图20：采用不同聚变路线的公司数量 资料来源：FIA，国信证券经济研究所整理 该报告对中国聚变行业的统计仅包括能量奇点、新奥集团和星环聚能 除中国之外，美国是全球核聚变行业发展最快的国家，美国能源部正式发布了《聚变科学与技术路线图》作为美国推进聚变商业化的核心国家级战略文件，将聚变定位为“能源安全、气候效益与战略安全三重价值”核心领域，明确21世纪30年代中期建成聚变试验电厂（FPP）并在2040年代实现商业聚变发电规模化并网。多家公司明确规划在2030年代实现可控核聚变的商业化。目前多家美国公司已公开了商业化聚变电站的相关规划。除美国外，欧洲国家、日本等国也明确提出支持可控核聚变行业发展，并分别提出了发展路线和时间节点。 表7：海外国家层面的核聚变发展规划 国家 发展规划 美国 美国能源部(DOE)发布《核聚变科学与技术路线图》，将聚变定位为“能源安全、气候效益与战略安全三重价值”核心领域，提出了至2035年加速聚变能商业化的十大行动，明确目标在2030年代中期实现核聚变商业化发电。 美国国会将2025财年DOE聚变能源科学办公室(FES)的研发预算提升至7.9亿美元，聚焦聚变基础科学、等离子体研究等核心领域。9月DOE宣布1.34亿美元定向拨款，用于巩固美国聚变技术领先地位：其中1.28亿美元投向FIRE协作计划（核聚变创新研究引擎），610万美元投向INFUSE计划，支持20个私营企业与国家实验室/高校的合作项目，涵盖高温超导磁体、激光技术、AI聚变模拟等方向。 美国智库“特别竞争研究项目”(SCSP)发布《迈向核聚变未来：为美国的未来提供动力》报告，提出推进聚变能商业化的政策建议，包括将核聚变列为国家安全优先事项，建议将核聚变列为国家安全优先事项等。 欧盟(整体) 通过ITER计划主导全球聚变基础研究，推动2040年前实现欧洲本土聚变电厂并网，制定统一的氘存量阈值与聚变废物处置标准，协调成员国监管政策 10月1日，德国内阁批准了《核聚变发电行动计划》，到2029年将投资超过20亿欧元用于核聚变研究、建立科研基础设施和开发试点项目，目的是建立德国首座核聚变电站，加速核聚变商业化。在本立法期内将“核聚变2040”和能源研究计划下的资金总额增加至17亿欧元，到2029年将资助高达7.55亿欧元用于建设科研基础设施。总计到2029年，联邦政府将为聚变能资助超过20亿欧元。 德国 德国总理弗里德里希·默茨在北海峰会上表示，风能只是一种过渡性能源，核聚变将在三十年内提供极其廉价的电力并最终取代风能。 推进“用于能源生产的球形托卡马克”(STEP)原型堆建设，计划2040年前实现并网发电，打造牛津聚变产业集群。 英国 将聚变能作为核电占比提升的重要支撑（目标2040年核电占比达20%），聚焦激光惯性约束路线，计划2030年验证聚变点火核心条件 日本 发布《2026年度聚变研究开发执行计划》，预算提升至1124亿韩元，启动韩国型创新核聚变反应堆(CPD)设计，新设AI专项(45亿韩元)与“核聚变插件程序项目”，支持球形环、场反位形等多元技术路线探索。 韩国 资料来源：中国科学院科技战略咨询研究院，国信证券经济研究所整理 表8：海外主要聚变装置现状及未来规划 国家 公司名称 装置名 装置类型 进度 规划 美国 Commonwea1thFusionSystems(CFS) SPARC 托卡马克 2026年1月完成首台磁体安装；与英伟达、西门子合作构建AI数字孪生；累计融资近30亿美元，获比尔·盖茨、英伟达和谷歌投资。入选美国DOE里程碑计划 计划夏末前装完18个磁体；2026年底完成建设，2027年实现首次等离子体放电并实现净能量增益 Arc 托卡马克 2025年5月27日启动当地分区审批程序，选址弗吉尼亚州-切斯特菲尔德县94英亩地块，规划装机400MW 计划2030年代初建成并实现商业化供电。已与谷歌、Eni集团签署购电协议。 HelionEnergy Trento（第六代原型机）、Polaris（第七代原型机）、Orion（原型发电站） 场反位形 2025年F轮融资后估值超50亿美元，与微软签约全球首份聚变发电采购协议，约定2028年供50MW电力。获得山姆·奥尔特曼投资。 2026年优化Polaris原型机，提升反应频率；2028年建成50MWOrion试点工厂并向微软供电；2030年代为纽柯钢铁提供500MW电力 TAETechnologies Norman（第五代堆）、Copernicus（第六代堆） 场反位形 第五代装置Norman实现超7500万摄氏度等离子体；2025年12月与特朗普媒体科技集团宣布合并 2026年启动商业化聚变电站选址，仅限美国红州申请 PacificFusion DS 磁惯性约束 2024年完成9亿美元A轮融资，与通用原子合作测试脉冲发生器模块；公布代号“DS”的聚变实验装置设计 2030年前在新墨西哥州建成净增益设施，实现设施层面能量平衡 General 托卡马克 2025年8月投资2000万美元推进氚燃料循环技术； 2030年前实现高温超导托卡马克商业化 Atomics Fusion Division 运营DIII-D装置,高温超导磁体技术积累深厚持续优化DIII-D性能,为SPARC、ITER提供技术支持 Zap Energy FuZE-3、Century 平台 Z 箍缩 入选DOE“里程碑式聚变发展计划”; FuZE-3装置实现电子压强高达830MPa、总压强达1.6GPa的等离子体; Century平台完成1000次连续等离子体放电 推进 Century平台向商业相关聚变增益发展;开发基于Z-pinch构型的商用发电技术 Type One Energy InfinityOne、InfinityTwo 仿星器 2023年与田纳西河谷管理局、美国能源部橡树岭国家实验室合作,计划2025年在田纳西州克林顿的Bull Run化石发电厂旧址建造仿星器聚变原型机InfinityOne,有望在未来10年内实现商业聚变。获得比尔·盖茨投资;入选美国DOE里程碑计划 InfinityOne预计2029年调试运行,InfinityTwo最早可能于2028年开工建设。 Realta Fusion WHAM 紧凑型磁镜 2025年5月完成A轮融资。技术基础来自威斯康星高场轴对称镜(WHAM)项目,该项目已经获得了美国能源部ARPA-E(高级研究计划署-能源)计划超过1000万美元的资助;入选美国DOE里程碑计划 在2030年之前设计和制造出盈亏平衡轴对称镜 Thea Energy(美国/德国) Eos(首台装置),Helios(聚变示范电厂) 仿星器 原PrincetonStellarators,2022年从普林斯顿等离子体物理实验室衍生,采用“平面环绕线圈+平面整形线圈”组合生成三维磁场。2024年A轮融资2000万美元;2026年1月完成Helios示范电厂预概念设计审查(DOE里程碑计划首个完成该节点企业);入选美国DOE里程碑计划 计划在2030年代实现并网运行 Focused Energy LightHouse 激光聚变 2024年完成科学报告,详细介绍了其基于直接驱动激光惯性聚变的初始高增益目标设计。这是美国能源部(DOE)基于里程碑的聚变发展计划的第一个里程碑。2024年12月于Amplitude合作,推动两套激光系统超越惯性聚变能源的尖端水平,激光装置将建在旧金山湾区,设施耗资6500万美元。入选美国DOE里程碑计划 第二个里程碑是在科罗拉多州立大学先进极端光子学激光实验室完成一项实验,以测量和优化激光产生的质子聚焦。 Xcimer Energy Phoenix、Vulcan 激光聚变 2024年6月完成1亿美元A轮融资;Phoenix原型激光系统完成初步组装;与通用原子合作开发靶丸制造技术;入选美国DOE里程碑计划 2026年展示Phoenix原型;2026年年底前确定其下一代大型激光设施的选址;2031年前建成Vulcan设施实现工程收支平衡;开发10兆焦级激光系统用于商业化聚变发电 NIF NIF 激光聚变 美国国家点火装置,由美国能源部下属管理核武器的国家核安全局负责运行,它的主要任务是实现产能产生高能量的聚变反应,并为美国核武器储备的维护提供指导,兼具核武库存管理与聚变能源研发双重使命。NIF是全球最大的惯性约束聚变,位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室。2022年12月首次实现科学点火,输入2.05MW激光能量,获得3.15MW聚变能量输出,是人类首次在受控实验室条件下明确验证聚变点火(Q>1)的里程碑事件。截至2025年5月26日,NIF累计打靶4682发,激光聚变实验1381发,最高达到Q>4 计划新建第二靶室开展直接驱动聚变方案研究。计划到2035年实现稳定工程增益(Q>10),验证高重复频率运行(>10次/天),2045年建成1.6GW项目,度电成本降至5.3美分/kWh。 俄罗斯 Rosatom TRT、DEMO-RF、DEMO-FNS 俄罗斯核电国家队。2024年底TRT(采用反应堆技术的托卡马克)初步设计完成,通过TRT装置产生的热核中子进行钍基裂变发电(即托卡马克聚变-钍基裂变反应堆) 目标是2030年建成TRT 英国 Tokamak Energy ST40, ST80-HTS 托卡马克 2024年10月16日首次公布了其高场球形托卡马克电厂的设计细节,该电厂旨在产生800兆瓦的聚变功率和85兆瓦的净电力。12月5日,美国能源部和英国能源安全与净零部宣布,将投资5200万美元,共同升级ST40实验性聚变设施。通过美国子公司入选美国DOE里程碑计划 计划在2026年前在英国牛津附近的UKAEA卡勒姆校区建造一个原型球形托卡马克ST80-HTS,目标是在2030年代中期让试点聚变能源工厂投入运营,并在全球部署500兆瓦的商业电厂 First Light Fusion 惯性约束 英国唯一的惯性聚变公司,2022年采用“射弹聚变”路线,装置Big Friendly Gun以19.1马赫发射100克射弹,弹丸撞击靶丸前达到6.5公里/秒,并在燃料内爆时达到70公里/秒以上。2022年2月完成4500万美元C轮融资,腾讯参与投资。2025年3月战略专项,宣布放弃聚变电厂开发计划,转热推进FLARE放大器技术推动核聚变快速实现商业化。 计划通过气FLARE路线实现1000倍能量增益 德国 Proxima Fusion Alpha 仿星器 2023年从德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所分离成为独立公司,也是其首个衍生项目,技术依托全球在运最先进仿星器装置W7-X,采用高温超导仿星器路线,已募集6000万欧元。 计划在2027年建设Alpha示范电厂,2031年实现能量净增益;2030年代初开发商业化聚变装置 Gauss Fusion GIGA 仿星器 2025年10月9日正式发布概念设计报告,是欧洲首份针对商业聚变电厂GIGA的完整概念蓝图。11月底发布了欧洲聚变电站选址研究报告,识别了150个工业集群,包含900个潜在厂址 最终厂址选定预计在2027年底前完成,GIGA预计投入150-180亿欧元,目标在2040年代中期建成首座吉瓦级商业聚变反应堆。 Marvel Fusion LION2 激光聚变 采用氢硼激光聚变,2025年3月27日完成B轮融资,获西门子注资,总融资金额达到1.13亿欧元。FusioTile项目目标是建立米尺度大型脉冲压缩光栅制造工艺,将用于激光聚变。激光聚变实验仓LION2于2025年7月17日在慕尼黑附近的路德维希·马克西米连大学先进激光应用中心正式启用 最迟2026年底首次使用自研激光器进行演示;计划2035年建成首座电站 加拿大 General Fusion LM26 磁化靶聚变 2025年5月5日通过公开信承认资金链断裂,被迫裁员25%并收缩研发,当时行业普遍视其为技术路线的挫败;8月21日宣布完成2200万美元融资完成扭转,2026年1月宣布通过与SpringValley收购公司III的业务合并,将以SPAC方式登陆纳斯达克,估值约10亿美元。LM26已在2025年初完成设计、建造并投入运行,旨在实现关键里程碑:1keV加热、1亿摄氏度加热并最终实现劳森判据。LM26于2025年3月10日首次实现等离子体,5月5日首次实现等离子体压缩 目标在2026年实现能量收支相抵的“科学盈亏平衡”。计划在未来10年内将聚变能源的清洁基荷电力引入电网 法国 Renaissance Fusion 仿星器 2023年种子轮融资筹集1640万美元,开发锂基液态金属第一壁高温超导仿星器 计划2030年底按建成吉瓦级聚变反应堆 日本 Helical Fusion Helix HARUKA、Helix KNATA LHD仿星器 2025年7月完成A轮融资,总资本达到52亿日元。已完成高温超导线圈性能测试 2030年代实现商业发电 印度 Aditya、SST-1、SST-Bharat 托卡马克、混合堆 Aditya是印度首个本土托卡马克,后升级为Aditya-U。2000年代投运的SST-1是印度首个稳态超导托卡马克 2030-2040年代建设SST-Bharat,旨在实现净能量增益和氚增殖验证,目标Q=5,输出聚变功率170MW;最终通过安装船增殖包层和裂变包层,目标输出130MW电力(其中裂变输出100MW,聚变输出30MW),预计造价2000-2500亿卢比。计划2050年建成并网发电的两座1000MW级DEMO示范堆(根据SST-Bharat实验结果决定选择FFHR混合堆或纯聚变堆路线) 以色列 nT-Tao C3 2026年1月宣布C3紧凑型聚变原型机已成功实现首次等离子体。 资料来源：IAEA、中国核技术网、中国核电网、可控核聚变公众号、核聚变商业化公众号、量子位、伦敦邮报、公司官网、国信证券经济研究所整理 目前全球聚变行业仍以中美两国发展最为领先，且在“全球首个并网发电的核聚变项目”的竞争趋势日益激烈。虽然从核聚变装置的“商业化并网发电”来看，美国企业的规划普遍更激进，落地时间更早，但从核聚变行业发展进程来看，中美聚变行业并无明显差距，主要区别在于对于“商业化发电”的定义和要求不同。实际上2025年以来，美国学界和产业界不乏对“输掉聚变竞争”的担忧，美国能源部下属国家实验室研究报告指出，“美国在磁约束聚变这一主流赛道已失去长期以来的领先地位”。整体来看，中国聚变行业的主要优势在于举国体制下的长期稳定和系统性的国家支持、强劲的工程建设能力和全产业链全流程的配套供应能力等；而美国聚变行业的主要优势在于深厚的科研和技术积累带来的先发优势、部分尖端技术和设备的垄断、民营资本的灵活性以及接入电网的便捷性等方面。 # 多端共振推动行业加速扩张，市场空间前景广阔 # 多端共振推动行业发展进入二阶加速阶段 目前我国可控核聚变进入科研、产业、资本和政策四重共振的发展阶段，行业进入二阶加速时期：国家队和民营企业聚变实验装置规划加速，行业资本开支规模持续增加；越来越多的企业开始切入核聚变赛道，社会融资规模不断扩大，推动行业加速发展；AI和高温超导的快速发展有望进一步赋能核聚变产业，加速聚变发展进程。 # $\spadesuit$ 科研端 我国等离子体变实验装置不断取得新突破。1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布EAST装置实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供了重要的物理依据。随着EAST、环流三号装置服役时间的增加，科学研究任务逐步进入下一阶段，为下一代聚变实验装置积累运行经验和研究基础。目前两大关键实验装置均已启动涉氚改造的前期工作，中国科学院合肥物质科学研究院《东方超环（EAST）托卡马克装置仪器设备更新改造项目环境影响报告书》于2025年4月22日获安徽省生态环境厅批复，升级改造后拟使用微量氚开展一轮微氚等离子体放电实验；西物院已完成主机厅工艺改造项目燃料循环与安全包容系统、包容屏蔽室、屏蔽门等涉氚装备的招标。预计EAST和环流三号有望在2027年涉氚运行并开展氘氚燃烧实验，核聚变研究领域有望取得新突破。 # $\spadesuit$ 产业端 BEST建设进入关键阶段，行业资本开支水平持续提高，产业链上下游生态加速成型。截至目前，BEST装置已全面进入产业预研和制造阶段，总体完成度已达 $35\%$ 520万个零件的设计全部完成，预计将于2027年如期建成；2026年BEST计划采购预算总金额约58亿元，较上年进一步提升。接下来CFEDR、环流四号以及民营企业的聚变装置落地开工将进一步推动核聚变行业资本开支提高。同时，核聚变，产业各环节布局也在不断完善，越来越多的企业开始切入和布局核聚变赛道。上游超导材料、特种金属等核心材料企业实现量产突破；中游磁体、真空系统、低温设备等核心装置制造供应商集聚，下游工程总包、核电运营的龙头企业也已深度布局。 AI控制助力民营企业取得重大进展。2026年1月6日，能量奇点洪荒70装置在第5319次实验中成功实现了120秒稳态长脉冲等离子体运行，也是全球首次由商业公司研发制造的核聚变装置实现的百秒级等离子体电流长脉冲运行；2月再次取得突破，在第5755次实验中实现了1337秒稳态长脉冲等离子体运行。能量奇点的重大突破强化了民营资本入局核聚变的信心，有望推动核聚变融资进一步加快。洪荒70成果的取得得益于“基于AI的等离子体反馈控制技术”的不断优化等因素。AI已成为核聚变研发与商业化落地的核心驱动力之一，全方位赋能核心控制难题到研发全流程，如精准调控等离子体运行状态和预警破裂风险，加快等离子体模拟实验并结合数字孪生打造虚拟反应堆，缩短研发周期、降低试错成本；加速聚变材料研发，优化装置全生命周期的智能设计与运维，推动商业化窗口期提前。 由低温超导向高温超导迭代，提高磁约束装置性能。传统低温超导临界温度在液 氨温区，只能通过制冷成本高、难度大且国内资源相对稀缺的氦资源进行冷却；而高温超导临界温度可提升到液氦温区，大幅降低系统制冷成本和配套系统复杂程度，同时在承载电流和抗磁性等方面的性能也有显著提升，为大规模应用奠定基础。目前BEST等装置中使用的超导磁体仍以低温超导为主，仅能量奇点洪荒70等少数装置采用全高温超导磁体。但规划中的很多装置开始采用全高温超导磁体，同时高温超导在高端医疗设备、电力设备等领域也有广泛需求。 表9：各类产业化超导材料对比 类别 功能性能 原材料 制备难度 下游应用领域 使用寿命 市场规模 使用效果 使用成本 商业化情况 NbTi 临界温度9K,适用 钽、铌、钛、锆、铜等 金属复合材料集束拉拔法,工艺成熟,实现大规模生产 医用MRI、MCZ、核聚变、加速器 >30年 2024年全球市场规模约6亿美元 液氮环境,高电流,适合低磁场高精度设备 材料较便宜,6-15元/米;制冷成本较高,液氮价格150-300元/升 非常成熟,全球产能万吨级 Nb3Sn 临界温度18K,适用 铌、锡、铜等 青铜法/内锡法,涉及复杂热处理工艺,脆性较高,成型工艺困难 核聚变、NMR >30年 2024年全球市场规模约4.5亿美元 液氮环境,高电流,适合中磁场高精度设备 材料较便宜,30-70元/米;制冷成本较高,液氮价格150-300元/升 相对成熟 Bi-2223 临界温度110K,电流密度高,热/电稳定性好,但临界磁场低 银、氧化铋、碳酸锶、碳酸钙、氧化铜等氧化物 粉末套管法,工艺较成熟 超导电力 >30年 2024年全球市场规模不足亿元 液氮/液氮环境,高电流,适合电力应用 材料较昂贵,100-130元/米;制冷成本较低,液氮价格1-3元/升 市场规模较小,且逐渐被REBCO替代 Bi-2212 临界温度85K,可制各向同性圆线,适合低温高场,机械性能较差 铝、氧化铜等氧化物 粉末套管法,工艺较Bi-2223难 低温高场内插磁体 >30年 2024年全球市场规模不足亿元 液氮/液氮环境,高电流,国外用作低温高场内插磁体 材料较昂贵,100-200元/米,制冷成本较低,液氮价格1-3元/升 有限商业化 REBCO 临界温度93K,强磁场载流能力优异 哈氏合金基带、氧化钇、氧化铝、氧化镁等 薄膜沉积法,超导层采用PLD/MOCVD/RC E/MO D等工艺,制备难度较高 核聚变、超导电力、MCZ、加速器、磁悬浮列车 >30年 2024年全球市场规模约7.9亿元 液氮/液氮环境,强电和高场应用均适合 材料较昂贵,70-150元/米(4mm);制冷成本较低,液氮价格1-3元/升 受多应用领域牵引,加速发展中 MgB2 临界温度39K,可制各向同性圆线 镁粉末、硼粉末 多种工艺路线的拉拔法,工艺较成熟,原材料成本低 医用MRI、超导电力 >30年 2024年全球市场规模不足亿元 液氮/液氢环境,低场性能稳定 材料较便宜,25-30万元/吨;制冷成本中等,液氢价格30-100元/升 有限商业化 资料来源：上海超导招股说明书，国信证券经济研究所整理 高温超导产能有望快速增长，推动磁约束性能提升和装置降本。超导磁体是磁约束核聚变装置成本构成中占比最大的系统之一，在ITER项目中约占总成本的 $28\%$ 。目前产业化的高温超导带材以第二代高温超导材料稀土钡铜氧（REBCO）为主。根据赛迪数据，以12mm宽规格计算，2024年全球高温超导带材需求量为3400km，产量为3100km。根据上海超导招股说明书，12mm宽规格下，全球生产商仅上海超导和法拉第工厂日本合同会社（FFJ）两家公司具有年产量超过1000公里的能力，其中上海超导2024年全年产量达到1106.4km，同比增长 $211\%$ ，第二代高温超导带材国内市场占有率超过 $80\%$ ；第二梯队生产商如美国超导、东部超导、上创超导等公司年产量数十到数百公里不等。目前我国多家高温超导生产已部署产能提升方案，上海超导已具备年产4000公里的厂房产能，IPO募投项目完全达产后预计每年可新增6000km产能，计划两年内建成，远期规划总产能不低于2.5万公里；永鼎股份下属东部超导已实现6000km/年（4mm宽）产能，计划2026年达到15000km/年（4mm宽）以上；此外上创超导、深创超导、曦合超导等公司也在加速推进产能提升。2026年1月，中国科学院物理研究所正式发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》，是国际首个聚焦高温超导带材发展的战略研究报告，首次凝练提出了该领域面临的“十大关键科学技术问题”，为实现高温超导材料的大规模应用提供了清FIA，晰的路线图。随着高温超导产能提升，规模化效应提升，预计将推动聚变装置超导系统成本下降，降低产业投资门槛。 图21：上海超导高温超导带材产量（12mm宽）及利用率 资料来源：上海超导招股说明书，国信证券经济研究所整理 图22：上海超导下游客户销售额占比 资料来源：上海超导招股说明书，国信证券经济研究所整理 # $\spadesuit$ 资本端 全球核聚变行业投资规模不断提升。根据美国聚变工业协会（FIA）发布的《2025年全球聚变工业报告》统计，2025年全球聚变行业总投资达到97.7亿美元，且近一年的新增投资达到26.4亿美元，行业投资呈加速趋势。若进一步考虑我国聚变新能、中国聚变能源以及CRAFT系统，和多家未纳入统计的民营公司，全球聚变行业总投资已超过150亿美元。 图23：全球聚变行业投资额变化情况 资料来源：FIA，国信证券经济研究所整理注：该报告对中国聚变企业仅统计了能量奇点、新奥集团和星环聚能 社会融资加快，单体融资规模扩大。目前国内外核聚变公司融资情况整体呈现难度下降，融资频率提高，单笔融资规模提升的趋势。资本市场对核聚变行业的发展前景偏乐观，市场关注升温，对聚变初创企业的风险偏好、长期资金包容性和估值容忍度显著抬升，融资环境边际改善明显。 表10：2025年以来国内外核聚变行业重大融资情况 国家 公司 时间 融资规模 中国 中国聚变能源有限公司 2025年7月 114.92亿元 星环聚能 2026年1月 10亿元 中科清能（核聚变冷却系统） 2026年2月 近5亿元 东昇聚变 2026年1月 数亿元 诺瓦聚变 2025年11月 5亿元（社保基金首次参与聚变融资） 美国 Helion Energy 2025年1月 4.25亿美元 CFS 2025年8月 8.63亿美元 TAE Technologies 2025年12月 估值超60亿美元（全股票合并） 加拿大 General Fusion 2026年1月 估值10亿美元（业务合并） 资料来源：中国科学院科技战略咨询研究院，国信证券经济研究所整理 # $\spadesuit$ 政策端 核能利用“三步走”行至中场，顶层规划核聚变发展顺理成章。我国在1983年1月召开的“核能发展技术政策论证会”上首次提出并制定了“热堆-快堆-聚变堆”的核能利用三步走战略。目前我国三代热堆核电已经基本成熟，正在推动新型四代核电高温气冷堆、钠冷快堆、钍基熔盐堆等路线的商业化落地，三步走已行至中场。由于三代核电仍有极小的事故概率等缺陷，目前仍只能选址在沿海区域，可选厂址有限，若我国保持每年核准10台核电机组的节奏，预计在2035年左右沿海核电厂址资源将面临用尽风险。推进内陆核电放开的其中一个关键因素就是四代核电的商业化，以其固有安全性等优势解决内陆核电的关键痛点，而要在2035年左右全面推进四代核电的商业化，需要在“十五五”期间完成商业化首堆的核准和开工建设。同时，聚变堆发展提速，商业化可控核聚变落地确定性已浮现，在“十五五”能源体系正式部署四代核电的前提下，超前布局核聚变的战略必要性大幅提高。 图24：我国核电装机规模展望（单位：MW） 资料来源：核能行业协会，中国核电、中国广核公司公告，国信证券经济研究所整理 核聚变或成中美科技竞争的新焦点。2025年12月19日，美国总统唐纳德·特朗普旗下的社交媒体公司特朗普媒体科技集团宣布与核聚变公司TAE Technologies以换股方式合并，交易规模达60亿美元，特朗普正式进军核聚变能源领域。《纽约邮报》1月6日报道称，该公司在合并的数周后公布了其在美国建造全球最大聚变电站的计划及选址标准。据公司首席执行官，其计划于2026年内启动聚变电站建设，且只会在红州建造这座聚变电站 3 。聚变电站的启动或将成为美国共和党提振本土制造业的重要举措和中期选举的关键叙事抓手。在中美竞争格局下，预计我国也将加速核聚变技术的研发和产业化推进，抢占未来能源科技竞争的主动权和“终极能源”叙事主导权。 # 核聚变市场空间广阔 目前核聚变行业的市场空间主要来自科研机构和商业公司实验装置带来的工程建设和设备需求，国内方面主要包括BEST、CFEDR、环流四号等国家队装置和民营企业的装置建设，以及EAST、环流三号等研究装置的更新迭代。目前BEST总投资规模预计为150亿元，2026年采购计划总金额约58亿元；CFEDR目前尚无投资概算，业界估算投资规模在800-1000亿元；环流四号装置规模预计在80-100亿元左右。民营企业装置具有单体投资小，装置迭代快，布局分散和投资主体多等特征，整体市场空间可能达到每年30-50亿元。综上所述，预计“十五五”和“十六五”期间，核聚变装置每年的投资规模合计在200亿元左右，有望带动产业链上下游500亿元规模的市场空间。此外，核聚变行业正处于加速发展阶段，未来行业资本开支有望进一步提速。 表11：BEST装置2026年采购计划 系统名称 合同金额（万元） 总装集成 18000 磁体系统 53145 真空部件 5910.7 内部部件 77214 核安全和防护 84150 低温系统 929 电源系统 63894 采集和总控系统 15312 离子回旋加热系统 19362 低杂波加热系统 33404 电子回旋共振加热系统 87535 中性束注入系统 23176 水冷及通风系统 29206 真空系统 22034 诊断系统 50620 资料来源：聚变新能，国信证券经济研究所整理 根据ITER项目成本构成，聚变设备中占比最大的是磁体，达到 $28\%$ 。由于ITER并非全超导托卡马克，而未来建设的聚变装置以全超导托卡马克为主，部分装置为全高温超导托卡马克，磁体成本占比可能进一步提升。此外堆内构件和真空室、电源系统以及低温系统和加热系统也是聚变项目的重要构成。除此之外，目前聚变行业研究领域开始关注聚变堆发电过程的能量导出和管理系统，已启动超临界二氧化碳发电系统、熔盐储能等配套方案的相关研究，有望成为聚变系统新的投资方向。 图25：ITER项目成本构成 资料来源：Superconductors for fusion: a roadmap, 国信证券经济研究所整理 长期来看，聚变电站有望接力三代、四代核电，并在我国2060年实现“碳中和”目标、建成新型电力系统后，成为能源系统下一阶段的主力军。我们估算聚变电站要实现与当前裂变电站同等收益水平，投资强度需要降低到3-4万元/千瓦。若聚变电站替代我国 $20\%$ 的总发电量，仅按照2025年我国总发电量10.37亿千瓦时计算，预计聚变电站总体市场空间将达到8-10万亿元。 # 产业链梳理 根据各公司公开信息，我们梳理了已明确切入核聚变赛道，或者主业相关度较高且明确表态积极对接核聚变项目的上市公司情况。从托卡马克系统划分及商业化进程来看，核聚变涉及的行业主要包括：1）主机系统，包括真空室、第一壁、偏滤器等关键部件，主要涉及金属加工和核电设备公司如合锻智能、国光电气、安泰科技、上海电气、浙富控股等；2）超导带材和超导磁体，主要包括超导材料供应商如西部超导、上海超导、永鼎股份等以及上游的材料供应商；3）氘工厂系统供应商；4）电源及其他电气设备，如王子新材、爱科赛博、四创电子等；5）加热系统、制冷系统等辅助系统核心设备供应商，如旭光电子、杭氧股份、皖仪科技等；6）各类阀门、线圈盒等其他设备供应商，如江苏神通、兰石重装、国机重装等；7）上游特种材料、管材、板材等供应商，如远方装备、东方钽业、抚顺特钢、西部材料、久立特材、隆达股份等；8）工程建设服务商中国核建、中国能建等；9）核电运营牌照持有者中国核电、中国广核、国家电投集团（电投产融）、华能集团。 表12：核聚变产业链标的情况 聚变系统 公司 股票代码 聚变相关业务 托卡马克主机和堆内构件 合锻智能 603011.SH 真空室、不锈钢屏蔽块；高性能焊接、聚变产业联盟副理事长单位、董事长兼任聚变新能董事长 国光电气 688776.SH 第一壁、偏滤器、回旋管、氦气风机、氚风机、真空及自动化装备、工艺处理系统，成立先觉聚能 安泰科技 000969.SZ 钨铜复合偏滤器、包层第一壁、钨硼中子屏蔽材料等涉钨全系列专用钨铜部件 上海电气 601727.SH 外真空杜瓦、真空室、内外冷屏等 东方电气 600875.SH 包层屏蔽模块 应流股份 603308.SH 偏滤器、TF磁体杜瓦，下属子公司聚变新材 航天晨光 600501.SH 真空室冷屏、热室、槽罐、杜瓦、波纹管、膨胀节 浙富控股 002266.SZ 浙富核电与CFEDR科研机构合肥综合性国家科学中心能源研究院签署 氩工厂和增殖包层 远方装备 832538.NQ 产氩包层特种合金CL-1 东方钽业 000962.SZ 产氩包层铍小球,下属西材院是国内最大铍材料加工和研发基地;高纯超导铌材;钽靶材占ITER15%份额 景业智能 688290.SH 关注聚变机会,产品聚焦氩工厂、遥操作检维修和特种材料自动化测试机器人产品、运维自动控制 西部超导 688122.SH BEST低温超导核心供应商:NbTi;超导线材、青铜法Nb3Sn超导线材;涨量子通信 精达股份 600577.SH 参股上海超导 上海超导 A25019.SH 第二代高温超导带材龙头 永鼎股份 600105.SH 超导电缆;下属东部超导为二代高温超导供应商 超导带材和超导磁体 联创光电 600363.SH 与中核集团共同投资星火一号聚变-裂变混合堆;高温超导磁体、百米级大电流高温超导集束缆线 白银有色 601212.SH 超导电缆用于ITER项目 中天科技 600522.SH BEST项目核聚变实验装置用的高RRR值镀铬铜线;开发了200米级基于REBCO集束缆线、TSTC堆叠缆线的CICC导体,并成功用于多个高温超导储能和核聚变磁体 金杯电工 002533.SZ 个别产品间接供货超导线缆进行预研 王子新材 002735.SZ 磁体电源薄膜电容器 爱科赛博 688719.SH 磁体电源、辅助加热电源 电源及其他电气设备 四创电子 600990.SH 离子回旋加热系统高压模块批产。公司作为合肥聚变产业联盟成员,正积极跟进合肥紧凑型聚变能实验装置(BEST)项目,同时也与江西、成都等地聚变装置开展技术交流。华耀电子最早介入EAST项目,2024年中标其电源模块项目,提供4套PSM电源高压系统,用于等离子体微波加热和中心束加热。 英杰电气 300820.SZ 磁场电源、辅助加热电源,辅助系统电源等。聚变电源累计收入数千万元 弘讯科技 603015.SH 意大利子公司EEI提供聚变高精度电源方案,参与ITER,提供JT-60SA误差场校正线圈高精度电源方案;中标了由意大利国家原子能研究中心(ENEA)主导并联合欧盟及国际合作共同开展的核聚变实验项目,主要建设偏滤器托卡马克测试装置DTT,提供校正线圈的高精度电源方案 许继电气 000400.SZ 子公司许继电源有限公司是聚变产业联盟会员单位,与相关方联合研制的“300MVA脉冲供电系统”首批设备完成测试验收,相关合同金额约1.3亿元 荣信汇科 A21651.SH 多次承担ITER研制任务 百利电气 600468.SH 荣信兴业电力技术有限公司参与了国际热核聚变试验堆(ITER)项目电力系统中无功补偿以及滤波(RPO&HF)设备的设计制造,起到控制电能质量、减少电力损耗的作用 远东股份 600869.SH 子公司安徽电缆股份有限公司中标BEST电缆;远东电缆有限公司中标ITER极向场变流器线缆 宏微科技 688711.SH 与瀚海聚能战略合作,在多个电源系统、功率半导体器件开展合作 赛晶科技 0580.HK 核聚变惯性脉冲电源 鑫宏业 301310.SZ 参与ITER,唯一中标电缆项目的中国企业,聚变产业联盟中唯一覆盖电缆与电气贯穿件的会员单位。向ITER供货PIC-电力、控制和仪表电缆,用于ITER设施综合体的工厂系统 加热系统 新风光 688663.SH 申请加入了“聚变产业联盟”,围绕公司在等离子体控制电源、超导磁体供电与控制系统等关键电源装备领域的业务合作,把握聚变装置对电源系统的极端要求(如超高精度、毫秒级动态响应、极端可靠性)。 旭光电子 600353.SH 兆瓦级大功率射频电子管已获得多项订单,25年三季度开始陆续交货;温度变送器(极低温测量);加速布局直线型场反位形装置及Z拖缩装置电源系统快控开关产品线,对真空触发管、伪火花放电管等脉冲功率器件及失稳保护开关开展适配优化。 中岩大地 003001.SZ 与四川束研聚创科技有限公司签署战略合作协议,计划通过“投资+合资”双重模式切入可控核聚变领域。束研聚创主攻中性束加热系统 辰光医疗 920300.BJ 无液氦回旋管超导磁体可用于等离子体加热和电流驱动,能产生微波、毫米波波段高功率、高频率的真空广泛应用于受控核聚变中的ECHR和ECCD、雷达以及医学等领域。(招股说明书:科研用特种超导磁体) 低温系统 杭氧股份 002430.SZ 下属公司中标聚变新能低温氮系统;中标某单位大型4.5K低温系统项目,进军超导关键低温装备赛道 中泰股份 300435.SZ 氦制冷剂、深冷技术 雪人集团 002639.SZ 兆瓦级大型氦气压缩机用于国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制” 冰轮环境 000811.SZ 极低温用氦气压缩机 其他装备及系统(如阀门、 纽威股份 603699.SH 2025年上半年,持续向ITER项目交付近千台阀门,积极接触国内聚变项目 结构系统、诊断系统、管材、上游材料等) 江苏神通 002438.SZ 核聚变用特种阀门已获取小批量订单 西子洁能 002534.SZ 核安全2、3级证书,压力容器、换热器,正在争取聚变投标。 东方精工 002611.SZ 子公司贵州航天新力科技有限公司(19.8883%)中标聚变新能磁体支撑系统采购项目等三个BEST标段 国机重装 601399.SH 突破了低温超导磁体材料制备、超深坡口焊接、超大构件加工变形控制等关键核心技术,完成了聚变堆主机关键系统综合研究设施CRATTF线圈盒AU3先行件、全球首台全高温超导托卡马克装置HH-70TF线圈盒等产品的制造。,2023年11月获得BEST TF线圈盒的首套制造项目,将于近期(2025年10月)完工交货TF线圈盒 中国一重 601106.SH 控股股东一重集团为可控核聚变创新联合体成员单位,公司在可控核聚变相关装备制造等方面保持技术跟踪与研究。 久立特材 002318.SZ TF/PF导管(方圆管) 皖仪科技 688600.SH 氦质谱检漏仪;成立聚变研究室 广大特材 688186.SH 超导线圈铠甲用材料、best接线盒;中标上海电气的BEST超导线圈盒机加工项目 中钨高新 000657.SZ 成功制备出核聚变偏滤器用钨铜复合块 大西洋 600558.SH 已有部分焊接材料应用于可控核聚变装置的制造,主要集中在碳钢、不锈钢等相对常规的焊接材料;正积极布局中高端焊接材料的研发 斯瑞新材 688102.SH 高强高导铜合金材料应用于聚变配套零组件,产品已成功配套新奥科技、星环聚能和能量奇点等行业关键客户。耐高温铜铬铌合金材料 隆达股份 688231.SH 实现聚变装置内拉板板坯的整体一次锻造成型。 天力复合 920576.BJ 以联合体成员中标中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所——装置内部部件改造第一壁热沉项目,相关产品已完成部分交付 派克新材 605123.SH 聚变产业联盟会员单位,已深度参与BEST项目,为真空室、屏蔽包层、偏滤器、第一壁等核心部件提供材料研发与产品配套 抚顺特钢 600399.SH 聚变产业联合会会员,为ITER和EAST提供特殊钢原材料 酒钢宏兴 600307.SH 旗下核聚变用低磁导率材料,室温相对磁导率远低于304不锈钢,满足规范要求,已成功用于超导托卡马克核聚变实验装置 西部材料 002149.SZ 钨铜深沉材料用于第一壁 西子洁能 002534.SZ 核安全2、3级证书,压力容器、换热器,正在争取聚变投标。 海陆重工 002255.SZ 积极参与聚变项目,已成为法国ITER(国际热核聚变实验堆)项目等单位的合格供方 工程建设 高澜股份 300499.SZ Z箍缩聚变裂变混合堆路线、核聚变温控投入研发并参与部分小型项目,如“EAST波加热高纯水循环冷却系统升级改造项目”、中科院“人造太阳”EAST全超导托卡马克试验装置热管理项目、中科院散裂中子源项目等核物理实验热管理项目。 中国能建 601868.SH 曾参与中核集团环流三号聚变装置改造工程等项目。公司将紧抓核聚变发展机遇,持续密切跟踪核聚变技术研发与工程化进展 中国核建 601611.SH 积极参与核聚变技术的研究,前瞻规划布局可控核聚变试验堆、示范堆项目的电源系统、储能系统、发电系统等设计和装备研究,积极推动可控核聚变工程化应用 核电运营 中国核电 601985.SH 国内仅有的4张核电运营牌照中3家已上市的公司,合计在运核电装机容量占全国的90%以上 中国广核 003816.SZ 电投产融 000958.SZ 浙能电力 600023.SH 向中国聚变能源增资7.5亿,持有5%股权 参股投资 皖能电力 000543.SZ 聚变新能成立初期持有10%股权,后转为通过安徽安徽皖能丰禾聚变科技合伙企业间接穿透持股3.45% 中油资本 000617.SZ 中油资本、中国石油和中石油集团增资昆仑资本,昆仑资本持有聚变新能20%股权 中国石油 601857.SH 岩山科技 002195.SZ 领投岩超聚能数亿元天使轮融资 资料来源：Wind、各公司公告、中国科学院科技战略咨询研究院,国信证券经济研究所整理 # 合锻智能：高端成形机床领先，聚变堆核心部件打造第二成长曲线 合锻智能始建于1951年，公司以高端成形机床和智能分选设备为主业，为客户提供包括液压机、机械压力机、色选机、聚变堆核心零部件，智能化集成控制及新材料等产品和服务，2014年11月于主板上市。公司是国内高端成形机床成套装备行业的领军企业，2024年公司液压机和机压机实现收入8.60亿元，占比 $41.48\%$ ；公司子公司中科光电是智能分选设备行业介入最早一批的专业化、规模化公司，光电分选设备产品主要围绕大宗原材料的分选、分级、提质、增效，面向大米、 杂粮、茶叶、固体废弃物、矿石、煤炭六大分选领域，2024年实现营收11.52亿元，占比 $55.52\%$ 核聚变领域，公司主要布局聚变堆核心部件制造、聚变堆安装工程等项目，致力于解决聚变堆建造的关键技术问题。公司参与发起成立了聚变产业联合会并成为副理事长单位，公司董事长严建文担任聚变产业联合会理事长，受聘为聚变产业联合会总工艺师，同时担任聚变新能（安徽）有限公司董事长及合肥综合性国家科学中心能源研究院执行院长。公司“聚变堆大型重载复杂轮廓双层真空室设计及建造关键技术”项目荣获机械工业科学技术奖二等奖，“聚变堆真空室精准成型及高性能焊接关键技术研究”项目入选科技部重点研发计划。 公司已中标BEST项目真空室、包层等核心部件。公司聚焦可控核聚变堆核心部件制造，专注于真空室、包层及偏滤器等核心部件的制造工作，积极开展相关项目的预研及投标工作。2021年开始参与聚变堆真空室制造工艺开发及预研工作。2024年，公司中标聚变新能（安徽）有限公司发包的BEST真空室项目1-4段，总项目中标金额2.09亿。2025年5月，公司完成“BEST真空室首批重力支撑”交付。2026年，公司中标聚变新能（安徽）有限公司“BEST屏蔽包层系统不锈钢屏蔽块采购项目”，中标价为3681万元。公司还参与BEST真空室偏滤器及包层项目研制工作，对偏滤器及包层制造工艺进行了深度开发，在偏滤器及包层预研工作中承担了重要角色，BEST项目的预研及项目经验也为公司后续参与其他聚变项目奠定基础。 # 国光电气：ITER项目核聚变偏滤器与包层核心供应商 国光电气前身为国家“一五”时期苏联援建的156项重点建设项目之一，1981年正式注册成立，是国内领先的微波器件及核工业设备供应商，其产品广泛应用于航天、核工业等领域。2021年于上海证券交易所科创板上市，形成“核工业设备+微波器件+测控组件”三大业务板块协同发展格局。公司深耕核聚变关键部件领域二十余年，已成为国内少数具备聚变装置核心部件全链条供应能力的企业，其核心产品包括ITER配套设备、核工业领域专用泵以及阀门等。 深度参与ITER及国内重大聚变项目，构筑产业护城河。“国际热核聚变实验堆计划（ITER）”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER装置是个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克装置，俗称“人造太阳”。国光电气以向ITER提供偏滤器和包层系统等关键部件。偏滤器是托卡马克装置的关键组成部分，它是构成高温等离子体与材料直接接触的过渡区域。ITER包层系统的主要功能是吸收来自等离子体和中性束注入的辐射和粒子热通量、为真空室和外部容器组件提供热屏蔽等。此外，公司正在积极跟进BEST（聚变能紧凑型燃烧等离子体装置）、HL-3（中国环流三号）、Z箍缩混合堆等国内重大核聚变项目。2025年8月，公司参与完成的"新一代中国环流器工程研制"项目荣获2024年度四川省科学技术奖一等奖，充分彰显了公司在核聚变领域的科研与创新能力。 图26：国光电气偏滤器产品 资料来源：国光电气公告，国信证券经济研究所整理 图27：ITER屏蔽模块热氨检漏设备 资料来源：国光电气公告，国信证券经济研究所整理 图28：ITER包层第一壁板 资料来源：国光电气公告，国信证券经济研究所整理 图29：国光电气ITER工艺设备 资料来源：国光电气公告，国信证券经济研究所整理 前瞻布局聚变-裂变混合能源，打造长期增长极。2025年，国光电气通过资本合作延伸产业链，与天府创新能源研究院等联合设立先觉聚能科技（四川）有限公司，布局聚变-裂变混合能源前沿方向。该方向技术成熟度高、见效周期短，具备更高的商业化可行性。随着"十五五"规划明确前瞻布局核聚变能领域，公司作为核聚变真空与部件领域的核心供应商，有望持续受益于行业爆发式增长。 # 联创光电：高温超导磁体核心厂商，卡位可控核聚变核心赛道 联创光电成立于1999年，以光电子器件与光电线缆业务起家，始终坚持以科技创新推动产业升级，2001年在上海证券交易所挂牌上市，是国家“863计划”成果产业化基地、国家级高新技术企业。目前公司主营业务为大功率激光器件及装备、高温超导磁体及应用、智能控制部件、背光源及应用、光电线缆五大板块。高温超导方面，公司聚焦高温超导领域的业务，形成了高温超导感应加热设备、高温超导磁控硅单晶生长设备、高温超导可控核聚变工程装备的产品矩阵。 公司是国内少数实现高温超导磁体工程化应用的企业。高温超导磁体是可控核聚变托卡马克装置的核心部件，利用REBCO等二代高温超导材料，可提供超过15T的强磁场，用于约束装置中的等离子体。相比传统低温超导磁体，高温超导磁体具有磁场强度更高、装置体积更小、建造周期更短、造价更低等优势，已成为加速可控核聚变商业化应用的关键技术路径。公司旗下联创超导先后完成REBCO集 束缆线及高温超导磁体设计，2023年8月研制出国际首根百米级大电流高温超导缆线，2024年4月成功应用于D型超导线圈，2025年1月又完成国内首个基于该缆线的D型线圈20K温区低温实验。该线圈高度超1米，在液氮温区下稳态运行电流突破1.5kA，验证了高温超导磁体设计与制造技术的可靠性，为后续产业化奠定基础。 公司深度参与"星火一号"聚变-裂变混合堆项目，打开未来成长空间。2023年11月12日，江西联创光电超导应用有限公司和中核聚变（成都）设计研究院有限公司签订协议，双方计划采用全新技术路线，联合建设聚变-裂变混合实验堆项目，技术目标Q值大于30，工程总投资预计超过200亿元人民币。“星火一号”项目聚变模块采用基于高温超导技术的紧凑型托卡马克装置，等效聚变功率超40MW，总功率300MW，能实现混合堆100MW级并网发电，计划2029年底完成装置建设，2030年实现演示发电。联创超导作为核心供应商，主要负责超导磁体的设计和制造，2024年中标4180万元磁体订单。根据公司2024年10月18日对上交所问询函的回复公告，核聚变用高温超导磁体系统级低温系统验证完成后预计在第4-7年内形成持续性订单，满足星火一号聚变项目需求，预计总订单可达50亿元左右。 # 精达股份：全球电磁线领先企业，参股上海超导布局核聚变超导材料赛道 精达股份前身为1990成立的铜陵市家用电器铜材厂，2000年完成股份制改制，2002年于深交所上市。公司成立以来持续深耕电磁线业务，现已成为国内电磁线制造领域的领军企业。公司产品涵盖铜扁线、铜圆线、铝扁线、铝圆线及合金导体线等，其广泛应用于汽车驱动电机、工业精密电机、机器人伺服电机、光伏逆变器、电动工具、人工智能及家用电器等多个领域。公司目前已建成覆盖长三角、珠三角和环渤海的三大生产基地，产品畅销全国，并远销欧洲、南美、北美、东南亚、中东、日本等全球市场。 公司参股上海超导布局核聚变领域。精达股份自身未直接开展核聚变相关业务，通过战略参股上海超导科技股份有限公司实现对核聚变赛道的布局，并通过派驻董事、高管参与上海超导治理，实现深度战略协同。截至上海超导发行前，精达股份直接持有上海超导 $18.15\%$ 股份，公司及其一致行动人徐晓芳、徐钦、李景林合计持有上海超导 $22.38\%$ 的股份。 表13：上海超导核聚变领域参与项目 客户名称 项目内容 完成时间 项目意义 中国科学院合肥物质科学研究院 BEST装置 在建中 全球首个紧凑型聚变能实验装置(在建中)