摘要：专家：核聚变是通过氢同位素原子核聚变释放能量的过程，可控核聚变的核心在于实现能量受控释放。用核聚变来发电需要利用可控核聚变的技术，目前商业化聚焦磁约束托卡马克、惯性约束激光打靶和磁惯性约束三种技术路径。磁约束是用磁场把高温的等离子体约束起来，让氢的同位素原子核
问题一：什么是核聚变，它未来可以实现哪一些具体的应用场景？潜力有多大？
专家：核聚变是通过氢同位素原子核聚变释放能量的过程，可控核聚变的核心在于实现能量受控释放。用核聚变来发电需要利用可控核聚变的技术，目前商业化聚焦磁约束托卡马克、惯性约束激光打靶和磁惯性约束三种技术路径。磁约束是用磁场把高温的等离子体约束起来，让氢的同位素原子核发生聚变反应，产生能量，用来发电。惯性约束核聚变通过激光打靶，产生模拟核爆。第三种是惯性约束，一个比较热门的方向是，介于惯性约束和磁约束之间的一个核聚变的路线。
从应用场景看，全球预计2050年可能会面临50%能源缺口，化石能源、太阳能、风能这些可再生能源将不足以支持人类需求，核聚变有望成为万亿级规模的终极能源解决方案，对应全球发电需求缺口（约几太瓦级），市场潜力巨大。
问题二：近期机构称核聚变进入大规模投资阶段，业内如何看待这种趋势？
专家：这一判断有坚实数据支撑。2024年美国的核聚变工业协会统计了全球私营核聚变公司数量，四年内实现了翻倍的增长。整个核聚变现在的资金投入达70亿美元，呈几何式地增长。调研显示，大约70%的商业公司预计在2030-2040年之间实现首次并网发电，也就是实现商业化。
中国目前两大机构有重要项目，一个是中核集团，另外一个是中科院。中核集团规划2045年左右实现核聚变商业化，基于高温超导托卡马克技术；中科院BEST装置提前启动，目标2027年建成燃烧等离子体实验堆，并且在2027-2030年之前实现能量增益，Q值大于5的目标。而中科院计划2035年建的下一代核聚变装置CFETR，预计在2050年左右建成聚变电站，2050年后每年建设10座GW级电站，2050-2060年共建100座核聚变电站。
国际进展方面，MIT孵化的CFS公司计划2026年建成SPARC装置，2030年Q值大于10，2035年前实现商业化；山姆奥特曼投资的直线型装置Helion Energy估值已达400亿人民币，已融资15亿美元，在2021年等离体的温度达到了1亿度，并对赌微软在2028年实现Q值大于1。这两家公司的技术突破，导致国家的高层、全世界各个政府、还有资本都开始关注核聚变方向，认为核聚变的商用化提前到2035-2040年之间。
目前可以认为今年开始进入大规模投资阶段。BEST装置已经融资了145亿元人民币，每年大概会在该产业链投入30-40亿人民币去招标。目前中核集团也在对标中科院，其在上海市闵行区成立的中国聚变能公司，会引入资本大概100亿-200亿左右；浙能电力、上海市未来产业基金（百亿规模）等都增资了该公司，未来中国石油可能也会投入资金。并且鹏先觉院士提出的Z-FFR聚变裂变混合堆、南昌联创光电高温超导混合堆等项目均为百亿量级。
问题三：国内高温超导与燃烧等离子体两种技术路线的主要差异是什么？研发难度以及投资成本和应用效果上有多大区别？
专家：国家队高温超导托卡马克延续70年研究积累，优势在于参数成熟，美国普林斯顿大学的TFTR、欧洲联合环JET、日本的JT-60，这三大托卡马克实现了Q值接近1。但存在建设周期长（ITER延期至2034年）、成本高（SPARC装置需60亿美元）的瓶颈。
燃烧等离子体路线通过提升磁场强度实现装置紧凑化，MIT的SPARC装置体积仅为ITER的1/50。而直线型磁惯性约束装置采用全新设计，结构简单、迭代速度快、技术巧妙创新，Helion十年完成七代设备升级，通过15T脉冲磁场即可实现Q>1。直线型装置目前是认为有可能通过快速迭代超过托卡马克，更早地实现商业化的。
问题四：核聚变整个产业链可以做怎样的划分？产业中有哪些重要的原材料和上游的零部件产品？
专家：以托卡马克为例，高温超导磁体系统占成本50%，主机三大件真空室、冷屏、镀瓦，加起来有百分之十几的占比，土建厂房大概占百分之十几，辅助系统、电源、仪器和控制电源大概占10%左右，仪器和控制（整个中央控制系统），大概占5%-6%左右，冷却系统大概占5%左右。
高温超导托卡马克与低温超导最大区别在于磁体从低温超导变为高温超导。这使得磁场得以提升，进而装置体积可缩小。以SPARC为例，其与ITER参数相近，但通过强磁场技术，磁场强度翻倍，体积仅为ITER的1/50。体积缩小后，原材料成本及对加热系统等辅助系统的要求均降低。此外，冷却系统从液氦变为液氦加液氮，降低了冷却要求。整体而言，装置成本从ITER的200亿降低为约20亿美元。对于发电用反应堆，低温超导反应堆成本达千亿级，高温超导反应堆则便宜约一半，约四五百亿。
另外，建设类似SPARC的高温超导托卡马克还需上千吨不锈钢 316L，用于真空室、冷屏和镀瓦等。除不锈钢外，还需DEB材料，包括纯铜、铬锆铜等，纯铜含量上百吨，铬锆铜数十吨，若制作偏离器还需数万片乌铜片。
反应堆运转需用锂6产生聚变，每产生1吉瓦聚变每年消耗约20公斤锂，纯锂6需几百公斤，而当前锂电池含锂6和锂7，需100公斤以上纯锂6。此外还需锂增值材料、中子倍增材料、屏蔽材料等。
直线型装置最关键部件是电容器、快控和快空开关，这些组成电源系统，占装置成本一半。下一代装置目标参数达1亿度，按Helion现有水平，需约5.4亿人民币，其中2.7亿用于电源系统。未来超级电容器和快控开关至关重要。
国内供应商中，西部超导垄断低温超导市场，联创光电、能量奇点突破高温超导磁体，材料主要来自精达股份参股的上海超导。而永鼎股份参股的几家超导公司都具备高温、超导的能力。
做高温磁体主要是联创光电，上海交大孵化的翌曦科技（现在已经历两到三轮的融资，每轮融资大概1亿人民币），其现在也具备高温超导磁体的生产技术，去年也发新闻实现了21特斯拉的高温超导的磁体，有大孔径磁体的研制。
BEST真空室由合锻智能承接，偏滤器供应商包括国光电气、安泰科技、雷福鑫。直线装置的核心电容器尚依赖进口，但景业智能的遥操系统、江苏神通、纽威股份的阀门已实现国产替代。
问题五：现阶段的各个项目目前主要在大量采购哪些零部件产品呢？整个建设周期，上游下单的节奏怎样？优先、其次、现阶段采购重点如何？
专家：BEST项目已采购400吨行吊和高温超导缆材，316L不锈钢采购量达7000吨。建设周期呈现土建与部件加工同步特征：磁体绕制需2-3年，真空室机加工同步推进，加热系统等辅助设备并行开发。直线装置方面，电源系统占成本50%，5.4亿元预算中2.7亿元用于电容器和快控开关。从节奏看，工程设计完成后即启动批量采购，因主机三大件需在总装前全部到位，例如托卡马克的真空室、冷屏、杜瓦需按环状结构依次安装，任一部件延迟将影响整体进度。
BEST项目在总装前两个月或三个月便开始准备，当400吨的航车就位后，主机便可在基坑内安装，首先是支撑结构，随后因装置呈环状，需先安装真空室，再依次安装冷屏、磁体和杜瓦。因此，在采购初期，土建、电源系统及各类辅助系统（如加热系统）需同步启动，因其生产周期较长。同时，主机的三大件（冷屏、冷盾和杜瓦）也开始加工。
此外，磁体的采购也至关重要，例如BEST采购的高温超导缆线，这些缆线与铜丝缠绕并加上铠甲后制成磁体。一旦工程设计完成，许多部件便开始批量采购。尽管总装有先后顺序，但生产和机加工阶段应尽早采购部件。
以BEST项目为例，从今年上半年开始大量采购，计划到2027年建成，预计三年内每年采购金额约为四五十亿。原材料方面，由于整个装置主要由钢和铜构成，需采购大量316L不锈钢，采购后进入加工阶段，整个加工周期可能需要两到三年。此外，成本较高的加热系统，如低杂波电子回旋加热和中性束离子回旋加热等，因属于非标设备，需在科研院所或专业公司定制。
在优先级方面，所有部件需在总装前到位，尤其是三大件和磁体，若缺少任何一个部件，总装将无法进行。不过，诊断系统和部分辅助系统可在厂房内预先组装，之后再移至主基坑安装。
问题六：国内的核电项目在全球有怎样地位？今年是否会加大整个行业的投入规模？
专家：这里提到的核电应为核裂变。在核裂变领域，中国处于领先地位。与美国、法国、日本及加拿大等国家相比，中国核电占比相对较小，仅占全国电力系统的百分之几，而法国核电占比高达70%左右。福岛核电站事故曾导致中国暂停内陆核电站建设项目。但近年来，随着风险投资的发展和核电技术的提升，中国已重启内陆核电建设。为实现碳达峰（2050年）和碳中和（2060或2070年）目标，中国正大力支持核电发展。中国的第四代核电技术（如钍基熔盐堆、高温气冷堆）已处于世界领先水平。除传统的压水堆外，中国还批准了许多内陆核电建设项目。未来，若第三代和第四代核电技术（特别是钍基熔盐堆等）能稳定通过测试周期并示范运行，中国将更积极地扶持核电行业。目前，小堆等创新核电技术也受到广泛关注，许多核电站项目即将投入建设。
来源：全产业链研究一点号