深度报告-20250309-浙商证券-核电设备行业系列深度报告二_可控核聚变_国内实验堆进展如何_35页_3mb

可控核聚变：国内实验堆进展总结

核心内容

可控核聚变作为未来能源的重要方向，中国正积极推进相关技术的研发与应用。2030年将建成中国聚变工程实验堆（CFETR），2050年实现聚变原型电站（PFPP）的商业化。该技术路线是中国核能发展“热堆（压水堆）-快堆-聚变堆”战略的重要组成部分。

主要观点

• 技术路线：中国已明确可控核聚变发展路线图，从实验研究向工程化、商业化推进。
• 国际进展：全球范围内，各国正推进聚变技术，预计2050年建成并投入运行DEMO示范堆。
• 国内进展：
  • 中国环流三号（HL-3）在2024年实现150万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在磁约束聚变领域取得重大突破。
  • “星火一号”项目计划于2029年发出第一度核聚变电并并入电网，2035至2040年开始商业化。
  • BEST装置预计2027年建成，将首次实现聚变能发电。
  • CRAFT项目总体进度已达70%，计划2025年底完全建成，为CFETR提供关键技术支撑。
• 经济性与市场前景：预计2023-2033年全球核聚变设备市场年均复合增速为26%，市场空间将从208亿元增长至2172亿元。

关键信息

• 技术里程碑：
  • 2025年1月，EAST实现1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志我国聚变研究从基础科学向工程实践的重大跨越。
  • 2025年2月，Xenova-1场反位形装置放电成功，标志着国内聚变装置建设进入新阶段。
• 关键项目：
  • CFETR：计划2035年建成聚变工程实验堆，2050年实现商业化。
  • Z-FFR：采用Z箍缩驱动方案，计划2035年建成1000兆瓦级热功率的池式综合试验堆，2040年实现发电演示，之后进入商业化阶段。
• 国际合作：中国已加入ITER项目，并与多个国家开展合作，提升国际影响力。

核聚变设备市场空间

• 实验堆阶段：预计全球聚变设备市场年均规模将从2021-2025年的208亿元增长至2026-2030年的917亿元、2031-2035年的2172亿元。
• 商业堆阶段：预计2031-2035年全球核聚变设备市场累计规模达10860亿元，2036-2040年为10505亿元，2041-2045年为4708亿元。
• 市场结构：实验堆为主，商业堆为后续主力，设备费用占比约55%（实验堆）至85%（商业堆）。

核聚变产业链与核心企业

• 上游材料：
  • 西部超导：低温超导带材。
  • 永鼎股份：高温超导带材。
  • 精达股份：高温超导带材。
  • 安泰科技：偏滤器材料。
  • 联创光电：高温超导磁体。
• 中游设备：
  • 国光电气：偏滤器、包层第一壁板、泵阀等。
  • 联创光电：高温超导磁体。
  • 安泰科技：偏滤器。
  • 中国钢研：包层材料。
• 下游应用：
  • 中国核能电力股份有限公司、中广核等核电运营企业将参与商业发电。

投资建议

• 重点关注：受益于ITER项目交付及国内新实验堆建设的核心设备供应商。
• 核心企业：
  • 联创光电：高温超导磁体。
  • 国光电气：偏滤器、包层第一壁板、泵阀。
  • 安泰科技：偏滤器。
  • 西部超导：低温超导带材。
  • 永鼎股份：高温超导带材。
  • 精达股份：高温超导带材。

风险提示

• 可控核聚变工程可行性验证不及预期。
• 核聚变相关投入不及预期。
• 文中假设造成的测算偏差风险。

市场预测

• 2023-2033年全球核聚变设备市场年均复合增速为26%。
• 实验堆阶段市场空间约为2000亿元，商业堆阶段约为3万亿元。

技术指标与成本结构

• 能量增益因子（Q值）：从Q=1（节点1）到Q=10（节点4）。
• 设备成本占比：
  • 实验堆：55%。
  • 商业堆：85%。
• FIRE项目成本估算：
  • 总成本约12亿美元。
  • 主机（磁体、包层、真空室）占比约30%。
  • 辅助系统占比约10%。
  • 电力系统占比约15%。
  • 场地基础设施占比约15%。
  • 其余为项目支持、装配、运维等。

未来展望

• CFETR：计划2035年建成，为商用化提供技术和运营经验。
• Z-FFR：预计2040年后实现商业化供能。
• 技术验证：通过CFETR和Z-FFR等项目，推动聚变技术从实验向工程、商业化发展。

公司发展动态

• 联创光电：聚焦激光与超导业务，2024年毛利率提升，净利率略有下降。
• 国光电气：参与多项核聚变设备研发，未来前景可期。
• 西部超导：高温超导材料研发进展显著，有望成为关键供应商。

图表与数据

• CFETR与Z-FFR技术路线图：显示从实验堆到工程堆再到商业堆的发展路径。
• 核聚变设备市场预测：显示2023-2033年市场年均规模增长趋势。
• FIRE项目成本结构：展示主机与辅助系统的成本分布。
• 全球核聚变发展路径：实验堆—工程堆—商业堆的阶段性进展。

总结

中国在可控核聚变领域进展显著，技术路线清晰，目标明确。随着实验堆和工程堆的逐步建成，核聚变设备市场有望快速增长，达到2033年的2172亿元规模。核心企业如联创光电、国光电气、西部超导等将在这一过程中扮演关键角色，为未来聚变能源的商业化提供坚实支撑。