可控核聚变:中国“人造太阳”2027竣工,圆人类终极能源之梦

B站影视 电影资讯 2025-10-27 14:36 2

摘要:10月25日,外交部发言人毛宁向世界分享,中国“人造太阳”预计2027年竣工,或将成为人类历史上首个实现聚变发电的装置。而在10月初,央视新闻就已报道,10月1日安徽合肥紧凑型聚变能实验装置BEST项目取得关键进展,其主机关键部件杜瓦底座顺利完成交付与精准落位

10月25日,外交部发言人毛宁向世界分享,中国“人造太阳”预计2027年竣工,或将成为人类历史上首个实现聚变发电的装置。而在10月初,央视新闻就已报道,10月1日安徽合肥紧凑型聚变能实验装置BEST项目取得关键进展,其主机关键部件杜瓦底座顺利完成交付与精准落位,项目主体建设开启新篇章。

当前可控核聚变行业的主要技术路线包括磁约束聚变、惯性约束聚变,以及少数探索性方向如反场箍缩(FRC)和Z箍缩等。其中,磁约束聚变占据主导地位,其利用强磁场将高温等离子体限制在特定空间内,以满足核聚变反应所需的高温、高密度和足够长的能量约束时间(即劳森判据中的“三重积”nTτ)。在磁约束技术中,托卡马克(Tokamak)是最成熟且发展最快的装置类型,通过环向场与极向场共同形成螺旋状磁场,实现对等离子体的有效约束。中国已建成EAST(东方超环),并实现了403秒稳态高约束等离子体运行,同时正在推进CFETR(中国聚变工程试验堆)项目,作为连接ITER与未来示范堆(DEMO)的关键桥梁。

仿星器(Stellarator)是磁约束的另一重要分支,其优势在于无需外部驱动电流即可维持等离子体稳定,避免了托卡马克中常见的破裂问题,但其三维复杂线圈结构导致制造难度大、成本较高。德国W7-X装置在2023年实现了持续8分钟放电的纪录,验证了其长时间运行潜力。相比之下,惯性约束聚变(ICF)依赖高能激光或粒子束在极短时间内压缩燃料靶丸,利用燃料自身惯性完成聚变反应。美国国家点火装置(NIF)于2022年首次实现净能量增益(Q>1),但由于电-激光转换效率低(通常低于1%),整体能量利用效率和重复频率仍难以满足商业化需求。中国“聚龙一号”装置已搭建8–10 MA的Z箍缩平台,在惯性约束领域取得重要进展。

数据来源:行行查 | 行业研究数据库 www.hanghangcha.com

不同技术路线下的典型可控核聚变项目价值量分布存在显著差异。ITER实验堆采用低温超导技术,侧重工程实验验证,其成本结构中磁体系统占比最高,达28%,主要受低温超导材料高成本影响;真空室占8%。而DEMO示范堆则聚焦高温超导技术的商业化应用,通过紧凑化设计和先进工艺(如3D打印),有望将磁体成本降至12%,真空室成本进一步压缩至2%。整体来看,DEMO项目在设备相关环节(包括内部件、真空室、磁体、加热驱动、冷却系统及仪表控制等)合计占比达55%,显示出对核心设备集成与制造能力的高度依赖。此外,电厂辅助设施在DEMO项目中价值占比提升至25%,反映出向电力输出导向的转变趋势。

全球可控核聚变市场规模预计将在2025年达到3,511.1亿美元。这一增长得益于以下因素:一是对清洁高效能源技术的持续投入;二是各国政府与私营资本对核聚变研发的大力支持;三是实验堆建设加速,如中国BEST装置于2024年10月完成杜瓦底座交付,并计划在2030年前实现“点亮第一盏灯”;四是核聚变公司融资金额持续攀升,行业普遍预期商业化时点将在2031-2035年间。

可控核聚变产业链可分为上游、中游和下游三大环节。上游主要包括原材料供应,如高强高导铜合金、超导磁体原料、钨、铜等第一壁材料、特种气体(氘、氚燃料)、铌钛超导线材及高端钛合金材料等。代表企业包括斯瑞新材、东方钽业、久立特材、安泰科技、西部超导、厦门钨业、中国五矿、中钨高新和中核集团。

中游聚焦技术研发与设备制造,是产业链的核心部分,涵盖超导磁体、包层(第一壁与屏蔽模块)、偏滤器、真空室、冷却设备、供电系统及仿真模拟计算等关键组件的设计与制造。该环节技术密集度高,代表企业包括联创光电、磁谷科技、利柏特、合锻智能、国光电器、中航机载、国盾量子、西部超导、上海电气、纽威股份、海陆重工、安泰科技、东方精工、融发核电等。其中,超导磁体在托卡马克装置中成本占比最高,在高温超导托卡马克中可达50%。

下游环节围绕核电站建设与运营,包括整机集成、新能源与电力建设、核电产品与压力容器、电力销售等。尽管尚未实现商业化发电,但这已是研究的最终目标。核心参与者包括中国能建、海陆重工、国电电力、中国广核、旭光电子、东方电气、中国核电、浙能电力、中广核技,以及科研机构如核工业西南物理研究院、中科院等离子体物理研究所,还有新兴商业公司如能量奇点、聚变新能、STARTORUS FUSION、ENN新奥等。东方电气是国内唯一完成聚变发电系统全链条验证的企业。

2025年,国内对可控核聚变的政策支持形成了清晰的推进逻辑,呈现国家层面统筹布局与地方积极落实相结合的发展模式。国家通过顶层设计优化监管流程、完善法律法规体系,为行业发展奠定制度基础,同时明确技术研发方向,引导资源聚焦关键技术领域。地方政府结合本地产业优势,制定具体实施方案,推动技术成果转化和产业链培育,实现从实验室研究到实际应用的跨越。

总体而言,可控核聚变产业正处于从科学验证向工程示范过渡的关键阶段。技术路线多元并行,材料科学、超导工程、等离子体控制及能量转换效率等领域构成主要技术壁垒。随着CFETR、SPARC、STEP等工程堆项目的推进,以及高温超导磁体、钨基第一壁等关键材料的国产化突破,全球可控核聚变产业化进程有望在2030-2035年间迎来实质性拐点。

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来源:行行查

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