中信建投 | 环流三号突破双亿度，关注可控核聚变投资机会

摘要：核聚变是人类理想的终极能源，中国环流三号突破“双亿度”，国内可控核聚变技术进展迅速，物理实验与工程实验稳步进行，可控核聚变产业发展有望加速。我国国家队和商业公司的聚变堆以及聚变-裂变混合堆投资金额巨大，项目建设持续推进，预计2025年是招标大年，产业链相关上市

核聚变是人类理想的终极能源，中国环流三号突破“双亿度”，国内可控核聚变技术进展迅速，物理实验与工程实验稳步进行，可控核聚变产业发展有望加速。我国国家队和商业公司的聚变堆以及聚变-裂变混合堆投资金额巨大，项目建设持续推进，预计2025年是招标大年，产业链相关上市公司有望受益。建议关注率先受益的上游超导带材环节以及中游核心零部件环节。

根据中核集团微信公众号，中国环流三号突破“双亿度”，中国聚变挺进燃烧实验。3月28日，中核集团核工业西南物理研究院新一代人造太阳“中国环流三号”，国内首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度，综合参数聚变三乘积实现大幅跃升。

环流三号最新实验创造我国聚变多项纪录

中国环流三号（HL-3）是核工业西南物理研究院自主设计、建造的中国新一代人造太阳，是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，2020年装置建成，目前仍处于实验研究阶段，核心任务是实现“聚变点火”，目标是验证聚变堆物理与工程可行性。预计2045年左右进入示范阶段，有望在2050年前后实现商业化发电。

中国环流三号最新实验创造了我国聚变研究多项新纪录，涌现一批原创性、前沿性、突破性成果：

1、自主研发并成功应用多型国际一流的聚变研发核心装备，取得国际领先的硬核成果。一是自主研制的高功率微波回旋管成功投入运行，最高注入功率达2.5MW，掌握了稳定获得电子内部输运垒的控制技术，实现电子温度1.6亿度。二是建成并投运2套具有完全自主知识产权的高功率中性束注入加热系统（提升原子核温度的核心设备），单条束线最大功率达7兆瓦，跻身国际第一梯队。三是成功突破高压电源的多项核心技术，自主研制的高压电源最高可实现120kV的直流输出，精度优于1%，总体技术达到国际先进水平。

2、首次提出并实现了提高芯部能量约束的新方法，掌握了提升原子核温度的运行策略。独创性探索了芯部能量约束调控方法，成功抑制了制约原子核温度提升的芯部磁流体不稳定性，攻克了电流剖面及密度剖面控制等技术难题，在国内首次实现原子核温度超过1亿度的可重复放电，标志着中国聚变装置运行的综合水平稳居世界前列。

3、高效解决聚变堆堆芯亿度级温度和等离子体密度精准测量的核心难题。自主研制的国际首套、精准度2倍于国际同行的三光栅精密光谱仪及紧凑型汤姆逊散射多色仪等数十余套核心装备，系统性突破了高时空分辨率、强抗辐射干扰、毫秒级动态响应等困扰聚变大科学装置诊断测量的核心技术壁垒，部分关键技术入选国际学术组织ITPA诊断国际联合实验课题。

4、关键“中枢神经系统”实现广泛应用。自主研发的聚变装置控制系统（CODIS）已在国内外10余家科研院所和高校的聚变装置得到应用，为未来聚变堆提供强健、有力的“中国芯”。

5、原创核心技术走出国门，引领世界聚变国际标准制定。原创超声分子束聚变加料技术并实现技术升级，发展了矢量注入及混杂注入原创性技术，保障聚变装置高参数运行的调控需求。该技术已立项ISO国际标准，成为中核集团西物院热氦检漏技术获批发布世界核聚变领域首项ISO标准后的又一重大创举。

可控核聚变是人类理想的终极能源，托卡马克技术路线有望率先取得突破

核聚变被称为人类理想的终极能源，具有能量密度高、原料易得、安全性高、清洁低碳的特点。（1）能量密度高：燃烧1千克氘(D) 相当于四千克铀（U，核裂变燃料），相当于七千吨汽油或者一万吨煤。（2）原料易得：每公斤海水含氘（D）0.03g，即使考虑能源消耗水平逐年增加，地球上的D也足以用上几百亿年；氚(T)可以通过中子轰击锂-6得到。（3）安全性高：不产生高放射性核废物，发生事故时核反应会迅速终止。（4）清洁低碳：不产生温室气体。

磁约束是目前最有前景的实现大规模受控核聚变反应的方法，其中托卡马克最有可能率先取得成功。实现可控核聚变的技术路线主要分引力约束、磁约束和惯性约束三种，最典型的引力约束核聚变是太阳的发光发热，目前人类技术无法实现；惯性约束通常通过高能激光或粒子束将燃料加热并压缩成等离子体，依靠等离子体自身的惯性实现约束；磁约束利用磁场来约束温度极高的等离子体核燃料，其中托卡马克被认为是主流的核聚变技术路线，最有可能率先取得成功。

可控核聚变当前已进入工程可行性验证阶段，美国、欧洲、中国较为领先

聚变堆的发展可大致分为物理实验、工程实验、示范堆、商业堆四步，目前国际领先的项目已进入工程可行性验证阶段，从区域上来看，美国、欧洲和中国的进度领先。

欧洲起步较早，发起了全球最大的国际热核聚变实验堆合作项目ITER。ITER计划始于 1985 年，实验堆位于法国南部，目标是从等离子体物理实验研究实现到大规模电力生产的核聚变发电厂的转变，目前正在建设世界上最大的实验性托卡马克核聚变反应堆。ITER由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国 7 方共同参与建造，欧盟作为ITER设施的主办方，贡献的费用有 45％左右，其他六方各贡献约 9％。ITER 原计划 2025 年正式开始等离子体实验，2035 年进一步开始进行全氘－氚聚变实验，但因供应链延迟以及投资成本超预期，氘-氚聚变实验阶段预计从2039年开始。

美国依托其体制特征，涌现出大量商业聚变公司。美国对聚变项目的股权投资世界领先，2018年以来商业核聚变公司迅速涌现，包括CFS、Helion、Tri Alpha Energy等。商业聚变公司旨在推动托卡马克装置小型化，通过开发小型化装置，大幅降低建设成本和材料需求，缩短研发周期，大部分商业聚变公司预计2031-2035年实现并网，在2040年前实现商业化。硅谷大厂认为核聚变技术突破近在眼前，并将成为解决AI能源瓶颈的关键，向商业聚变公司持续提供资金支持。2025年1月，Helion宣布完成新一轮4.25亿美元的融资，估值达到54亿美元。此前，微软与Helion签订对赌协议，希望在2028年采购核聚变电力，功率不低于50MW。CFS在2021年B轮融资结束后，估值就高达80亿美元。

我国通过深度参与ITER项目实现赶超，目前核聚变研发水平已位居国际第一方阵。我国核聚变研究起步较晚，在2006年加入ITER项目，承担了涉核部件、磁体支撑、超导导体、诊断等多个关键系统的研制任务，突破了多个聚变堆设计建造的工程技术难题，通过深度参与ITER计划，承担ITER关键系统、技术研发，我国在支持ITER项目建设的同时，自身研发实力也将得到快速发展，目前核聚变研发水平总体上已位居国际第一方阵。

中国采取国家队与商业公司并行的路线，同时积极建设聚变-裂变混合堆

我国核聚变发展采用国家队与商业公司并行的路线。核聚变“国家队”在推进核聚变能技术发展路线，协调国内优势资源，推动科技创新，拓展国际合作，培育人才队伍等方面发挥着重要作用。民营资本加入“聚变赛道”，为核聚变研究注入了新的活力。一些新概念、新方法，对推动聚变能商用进程将产生积极影响，有助于促进中间技术转化和产业升级。未来围绕核聚变能研发，“国家队”将与市场力量进一步开展深化协作，充分发挥国资央企的科技创新主体作用，民营资本将发挥产业孵化、市场运营等方面的优势，共同促进核聚变事业高质量发展。

我国核聚变国家队以中科院等离子体所与核工业西南物理研究院为主。

（1）中科院等离子体所：主要项目为EAST、BEST、CFETR。在2007年自主建成了第一个先进中型装置EAST（东方超环），2015年完成升级改造，2025 年 1 月 20 日，EAST 在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成 1 亿摄氏度 1000 秒“高质量燃烧”，标志我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越。BEST 装置是全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）的后续项目，BEST 装置将使用真实的原料氘和氚进行可控核聚变反应，计划在 2027 年建设完成，并在全球首次演示聚变能发电。CFETR（中国聚变工程试验堆）是我国继 ITER 之后桥接核聚变示范堆（DEMO）的一个大型试验平台，对未来核聚变堆主要部件进行工程试验，为设计和建造核聚变示范堆提供技术基础。有望建成世界首个聚变实验电站。

（2）核工业西南物理研究院：主要项目为中国环流器系列。1984 年我国首个托卡马克装置环流器一号 HL-1 建成并投入实验运行。HL-2A是我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置。环流三号（HL-3）是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，2020年装置建成，目前仍处于实验研究阶段，核心任务是实现“聚变点火”，目标是验证聚变堆物理与工程可行性，预计2045年左右进入示范阶段，有望在2050年前后实现商业化发电。

商业聚变公司团队画像以高校与科学家为主，大多采用“科研院所+商业公司”的协同模式。聚变新能是中科院等离子体所磁约束核聚变领域的唯一成果转化平台，聚变能源由中核集团下属“中国核燃料有限公司”更名而来。星环聚能为清华大学背景，瀚海聚能与院所合作，挑战主流技术，探索场反位形路线以降低成本和迭代周期。这些公司通过技术创新和灵活机制将商业化时间表大幅拉近，大多预期2035年前可实现核聚变商业化。

我国积极开展聚变-裂变混合堆建设。聚变-裂变混合堆将聚变作为裂变反应堆的中子源，综合各方优势，具有经济简便、安全度高、燃料可持续性好的特点。联创光电超导和中核聚变（成都）签订了协议，双方计划联合建设聚变-裂变混合实验堆项目。2024年12月，联创光电中标中核集团“星火一号”混合示范堆项目，首个订单金额4180万，标志着该项目正式启动。我国彭先觉院士于2008年正式提出Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR），2025年3月先觉聚能成立，2025年前是关键技术攻关阶段，希望建成50兆安左右的驱动器以验证聚变，2025年到2035年为技术集成和功能演示阶段，力争2035年左右进行工业应用演示。

投资建议：我国可控核聚变技术持续突破，建议关注产业链相关投资机会

国内可控核聚变技术持续突破，物理实验与工程实验稳步推进，可控核聚变产业发展有望加速。我国BEST、CFETR、洪荒等聚变堆以及星火一号、Z-FFR聚变-裂变混合堆加紧建设中，其中BEST计划投资145亿元，计划2027年建成，星火一号总投资额超过200亿元，计划2029年实现发电。预计2025年是核聚变招标大年，ITER项目的持续交付以及国内聚变堆的建设将对产业链相关上市公司产生积极影响。