核聚变技术基础与挑战 [page::3][page::4][page::5]

• 可控核聚变通过氘氚融合释放巨大能量，需高温(1亿度)、高密度和足够能量约束时间实现聚变三乘积。

- 主要技术路线包括引力约束、惯性约束和磁约束，托卡马克磁约束是国际主流。

• 技术难点为等离子体稳定控制及湍流抑制，确保持续聚变反应。

全球政策支持与投资趋势 [page::7][page::8]

| 国家 | 时间 | 文件名称 | 主要内容 |
|-------|--------|-------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------|
| 中国 | 2024年 | 《培育和发展新质生产力推动国资央企高质量发展》 | 加快发展核聚变产业，培育国际竞争力产业集群和企业 |
| 美国 | 2024年 | ADVANCE法案 | 支持先进核能技术，加速反应堆开发及供应链建设 |
| 英国 | 2021年 | UK Fusion Strategy | 推进聚变示范电站建设，发展聚变产业 |
| 德国 | 2025年 | Nuclear Fusion Made in Germany | 建设惯性和磁约束聚变示范电站，推动技术中立基础研究 |
| 日本 | 2023年 | Fusion Energy Innovation Strategy | 利用技术优势实现核聚变产业化领先 |

• 2024年核聚变累计投资超过71亿美元，新增资金9亿美元，政府资金占比提升至57.2%。

- 私营企业融资活跃，如Helion Energy累计超10亿美元融资，全面推动产业发展。

AI赋能核聚变研发加速 [page::9][page::10]

• AI技术助力精准模拟、实时控制及异常预测，显著缩短核聚变实验周期和提升运行稳定性。

- DeepMind等机构利用AI实现等离子体精确控制，提前预测不稳定态，研发效率提升1000万倍。

• 预计聚变堆控制稳定性验证时间将从2030年提前至2025-26年，商用能量输出系统有望2035年前实现。

国际核聚变装置进展汇总 [page::12][page::13][page::14][page::15]

• 美国NIF装置实现多次聚变点火，最大输出能量3.88MJ，燃烧效能显著提升。

• 欧洲JET是全球最大托卡马克设备，持续刷新聚变能输出纪录。

• 日本JT-60SA加热等离子体至2亿度，成功维持100秒长脉冲运行。

• 中国EAST装置达成1066秒超长稳态运行，标志工程应用迈进，BEST项目启动招标。

核聚变产业链及核心零件供应 [page::21][page::22]

• 产业链涵盖上游原材料（钨、铜等）、中游设备制造（超导磁线圈、偏滤器等）、下游核电运营及应用。

• 超导磁体占托卡马克成本约50%，偏滤器为关键部件，性能影响装置安全与寿命。

核聚变商业化进程与市场前景 [page::23]

• 2023年全球核聚变市场规模达到3012亿美元，2030年预计近5000亿美元。

- 54%的行业企业预期2035年前实现首座商业核聚变发电厂并网，乐观推动产业快速发展。

投资建议与重点标的 [page::25][page::26]

• 推荐关注合锻智能、联创光电、西部超导、国光电气等核心零部件供应商。

- 看好东方电气、中核科技、应流股份、中国核电、中国广核、中国核建等行业龙头企业。

华金证券核聚变研究报告分析解构

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1. 元数据与报告概览

报告标题：《核聚变：商业化引领未来能源走进现实》

作者及机构：贺朝晖、周涛，华金证券股份有限公司

发布日期：2025年4月2日

分析对象：全球核聚变行业现状、技术路线、政策推动、投资机会及风险评估。

核心论点：

• 核聚变作为未来能源革命的终极动力，结合AI技术实现商业化突破的可能性极大。

- 全球多个国家积极推动核聚变技术研发，资本热度显著，产业链开始成熟，商业化进程进入加速期。

• 核聚变相关核心技术（托卡马克磁约束装置、高温超导磁体、偏滤器等）取得阶段性重大突破，产业链招标活跃。

- 中国在核聚变领域的技术与工程应用进展迅速，联动国内资本和企业深化产业布局。

• 投资建议聚焦核聚变核心部件供应商及核电设备龙头，风险主要来自政策执行、技术迭代与安全事故。

该报告传达一种积极推动核聚变商业化的态度，强调核心技术突破与资本投入，并重点推荐相关产业链企业，具有较强的行业前瞻性与投资指导价值。[page::0,1]

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2. 逐节深度解读

2.1 核聚变能源基础及技术路径

章节摘要：

• 核聚变描述：两个轻核结合成重核时释放巨大能量，满足未来能源需求（如氘氚核聚变）。

- 实现条件（三乘积）：高温（约1亿度）、足够密度（约10^20/m^3）、能量约束时间（τE）共同决定核聚变是否有效。

• 三种聚变约束技术路径：引力约束、惯性约束、磁约束；托卡马克磁约束为国际主流。

推理依据与数据点：

• 实验与理论基石“劳逊判据”（三乘积阈值约5×10^21 m^-3·s·keV）作为判断有效聚变反应的标志。

- 托卡马克利用强磁场约束等离子体，避免物理容器烧损，解决高温环境限制。

• 技术路线差异导致不同实验装置设计与难点，如激光压缩小球燃料（惯性约束）和宏观磁环（磁约束）。

图表解析：

• 核聚变反应示意图直观展示了氘与氚结合转化为氦并释放中子的过程，突出释放能量。

- 三乘积示意强调了温度、密度和约束时间在聚变中的关键角色。

• 三种约束方式示意图形象比较不同技术路线的约束机制。

这一部分科普性质强，兼顾技术门槛和物理基础，为后续技术与商业分析奠定框架。[page::3,4]

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2.2 技术难点与挑战

章节摘要：

• 核聚变主要技术难点在于保持等离子体稳定，预防“湍流”导致的热量损失。

- 高温等离子体对容器材料极端考验，必须采用磁约束方式防止设备损坏。

• 托卡马克聚变通过外部加热（欧姆加热、射频加热、中性束注入）助力等离子体热维持。

关键数据与逻辑：

• 核聚变需要克服正电荷库仑势垒，等离子体必须达到极高温度和密度。

- 湍流引发的粒子和热传输影响聚变效率，持续约束是实现商业发电的核心技术壁垒。

• 外部多种加热技术为等离子体维持高温提供能量补充，提升聚变反应率。

该节深化了技术路线的实际困难，指明目前科学突破的关键是增强等离子体控制能力。[page::5]

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2.3 政策驱动与资本投入加速

章节摘要：

• 2020年以来，中美日英德等多国制定核聚变战略和政策，显著加大投资力度。

- 2023年至2024年核聚变相关公共和私营资金流入大幅增长，行业投融资活跃。

• 科技巨头依托AI需求布局核能，短期支持核裂变重启、中长期押注核聚变。

关键数据：

• 2024年7月全球核聚变累计投资逾71亿美元，同比增长57.2%；政府投资4.26亿美元。

- 重点私企融资额：Xcimer (1亿美元)、SHINE (9000万美元)、Helion (6500万美元)，Helion累计融资超10亿美元。

• 各国政策如德国追加3.7亿欧元、韩国承诺8.66亿美元、美国“聚变创新引擎”1.07亿美元等。

表格与图表解读：

• 私营企业成立时间轴展示了核聚变公司发展的快速扩张趋势，尤其近几年新兴企业数量激增。

- 政策文件汇总表明主要国家政府对核聚变产业的战略重视和阶段性目标。

资本和政策的双轮驱动凸显了核聚变从实验室走向产业化的现实动力。[page::7,8,9]

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2.4 AI赋能核聚变技术发展

章节摘要：

• AI技术在核聚变模拟、预测、实时监测、反应堆设计等环节应用，显著提升研发效率。

- AI使等离子控制更精确，实验周期大幅缩短，各项核心性能指标提前实现。

• 具体进展包括DeepMind与普林斯顿团队的成功案例，连带预测实现时间缩短（控制稳定性、连续放电、商业化年限均提前）。

图表解读：

• AI学习控制架构图阐释了AI训练、仿真和执行环节与反应堆实时控制的结合，结构严谨清晰。

- 时间节点表明AI赋能后，重要技术里程碑预计提早5-15年。

该节强调AI在解决聚变技术最大难关——等离子控制上的独特价值，将科技手段与能源革命结合。[page::10]

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2.5 各国核聚变技术突破与工程应用

美国

• 核聚变点火里程碑（NIF 2022-2023年四次成功点火），实现聚变能量大幅超过激光输入。

- SPARC项目进展，采用新型高温超导磁体，聚变能量维持超高功率。

• 计划建设世界首座核聚变发电厂（Helion Energy，2025年2月宣布）。

欧洲

• 拥有最长时间运行托卡马克装置JET，实验数据丰富，有效维护核心参数稳定。

- 设施中壁材料借鉴ITER设计，最大等离子体体积达90立方米，2024年最新5秒持续输出69MJ聚变能。

日本

• JT-60SA成功升温至2亿度等离子体，保持100秒运转。设备升级持续推进。

- 为ITER与未来示范堆DEMO项目奠定硬件基础。

中国

• HL-2M、EAST装置突破等离子体电流与运行时长，EAST迄今最长高约束模稳定运行逾1000秒。

- Z-FFR混合堆项目启动，目标2035年前商业示范堆。

• BEST项目顶板施工，产业链招标密集。

- 多家私营公司（星环聚能、能量奇点、星能玄光）实现关键技术和装置突破。

这些层层递进的技术成果反映全球多极推进核聚变研发的态势，说明核聚变正处于“从实验向工程”转折阶段。[page::12-17]

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2.6 ITER项目及核聚变成本解析

• ITER项目由欧盟等七个国家联合承担，目标验证托卡马克聚变的工程可行性。

- 2025年计划完成首个等离子放电试验，装置体积约830立方米。

• 项目成本220亿美元，磁体系统占总成本28%，容器组件17%，建筑14%。

- DEMO发电厂模型成本约为ITER的1.6倍，磁体、制冷系统、建筑等占比更高。

• 相关核心材料供应商已进入国内外迭代装置关键环节。

成本投入反映出核聚变项目大规模复杂工程属性，投资与技术积累同步推进型典型战略项目。[page::18]

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2.7 核聚变产业链及核心设备解析

• 产业链涵盖从原材料（金属钨、铜、特种钢、氘氚气体）到中游组件（第一壁、偏滤器、超导磁体等）及下游核电站运营。

- 核岛系统造价占比最高，约58%。

• 超导磁体是托卡马克成本最大构成，占约一半。

- 高温超导线材良率达90%，正工业化，驱动装置小型化、加快建设周期。

• 偏滤器作为聚变反应堆连接等离子体与燃料的关键部件，材料与工艺要求极高，直接影响安全性与寿命。

图表展示了各行业领先企业覆盖的链条环节，明确未来投资重点领域。[page::21,22]

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2.8 商业化前景与市场规模

• 2023年全球核聚变市场规模约3012亿美元，2030年有望达4966亿美元。

- 行业整体对商业化时间相对乐观，54.29%的企业预计2035年前具备商业可行性。

• MIT与CFS研究验证核聚变采用高温超导磁体的可行性，为商业化提供技术保障。

- 企业期望首座发电厂投运时间集中于2031-2035年，反映产业链加速布局和信心。

图表呈现行业观点的变化，显示对商业化进程的信心提升。[page::23]

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2.9 中国核能发展与核聚变产业托管

• 现阶段中国核电机组规模全球领先，快堆技术迈向示范及商业阶段。

- 可控核聚变产业联合体成立，聚变产业协同发展。

• 热堆与快堆推动聚变堆发展，形成产业梯度和人才储备。

- 未来10-15年内，核聚变示范堆建设与商业化预计提速。

表格对比了热堆、快堆和聚变堆的技术特点及我国发展规划，体现聚变能源在国家能源结构中的重要战略地位。[page::20]

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2.10 投资建议与风险提示

重点推荐：

• 核聚变核心部件供应商：合锻智能（603011.SH）

- 超导材料供应商：西部超导（688122.SH）、联创光电（600363.SH）

• 偏滤器供应商：国光电气（688776.SH）

- 核电设备与核级阀门企业：东方电气（600875.SH）、中核科技（000777.SZ）

• 核级材料企业：应流股份（603308.SH）、广大特材（688186.SH）

- 核电运营建设龙头：中国核电（601985.SH）、中国广核（003816.SZ）、中国核建（601611.SH）

风险因素：

• 政策落地风险：资金和政策波动可能延缓研发、建设节奏。

- 技术迭代风险：核聚变主流技术如托卡马克可能被更优替代，原有投资受损。

• 安全事故风险：高温强磁环境的装置故障或辐射泄漏风险，影响行业信心和发展。

整体投资策略建议结合产业链全生命周期，关注技术与政策双重驱动的领军企业，同时警惕技术和安全风险。[page::1,25-28]

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3. 图表深度解读

3.1 核聚变原理与三乘积示意图（第3页）

• 图示详细揭示氘氚核聚变过程及聚变三乘积逻辑，刻画了维持聚变点火的温度、密度与约束时间条件。

- 直观展示物理条件约束，传达聚变实现极高技术门槛的核心科学。

3.2 技术路线三种约束方式示意（第4页）

• 通过对比引力、惯性、磁约束，突出主流托卡马克磁约束的技术特点。

- 配合托卡马克磁场示意图，形象解释聚变反应堆如何利用磁场稳定等离子体。

3.3 投融资发展趋势图及企业融资额图（第8页）

• 融资时间轴显示核聚变企业的爆发式增长，特别2015年后私企数量快速攀升。

- 融资额度分布强调领投企业和资金体量，为产业投资创设宏观背景。

3.4 AI学习控制框架图（第10页）

• 明晰AI通过模拟环境、传感器和控制系统集成，实现对核聚变装置的智能闭环控制。

- 结合实验设计的详细架构，具象说明AI极大提升聚变效率和稳定性的技术路径。

3.5 全球典型托卡马克设备照片（第13-17页）

• JET、JT-60SA、EAST等装置图展示设备规模和先进性，关联技术进展时间节点。

- 直观呈现验证实验成功基础和逐步扩大工程化规模的进展。

3.6 ITER项目及DEMO成本构成饼图（第18页）

• ITER和DEMO成本构成差异展示关键成本驱动因素，突出磁体系统和建筑费用的重要性。

- 结合供应链企业，明确高精尖制造所需的产业关键环节。

3.7 核聚变产业链及中国企业分布图（第21页）

• 产业链条清晰划分上下游资源与制造，结合企业logo体现国内产业集中度和布局。

- 指标性企业在原材料、高温超导、偏滤器等环节各有龙头，证明产业基础扎实。

3.8 商业化市场规模与企业预期柱状图（第23页）

• 2023至2030年市场增长曲线和企业关于首次发电厂实现时间的投票数据，反映市场预期稳定增长和信心强化。

3.9 核聚变装置核心部件实物照片（第22页）

• 偏滤器高清实物图展现复杂结构和材料质感，突显制造难度和关键技术性。

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4. 估值分析

报告未明确采用具体估值模型（如DCF、multiples），但通过详细的市场规模预估（2030年5,000亿美元级别）和行业资金流动分析，隐含了核聚变产业未来成长的较大空间。

• 高成长性和技术壁垒形成长期竞争优势的逻辑。

- 结合关键核心企业的业务范围与科研成果，投资价值可基于技术进度和市场规模双维度理解。

• 推荐企业具备关键零部件和设备供应资质，有望享受产业链高速扩张带来的溢价。

报告基于产业赛道和政策驱动下的宏观评估，偏向战略布局和成长股投资风格，未展开财务模型量化测算，适合产业链中长期主题投资和科技创新背景。[page::1,23,25]

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5. 风险因素评估

• 政策落地风险：核聚变依赖国家战略投入，资金和国际合作的不确定性会影响研发进度和商业推进。

- 技术迭代风险：托卡马克等主流技术或被新技术取代，技术门槛高，突破难度大，开发周期长，商业化时间存在不确定性。

• 安全事故风险：聚变设备工作环境极端，设备、材料失效或等离子体失控可能造成辐射泄漏和安全事故，危害产业声誉和公众接受度。

报告未详细提出应对措施，提示了核聚变产业本质上的高风险、长周期和高投资特征，投资者需做好防范和耐心。[page::28]

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6. 批判性视角与细微差别

• 报告整体立场极为乐观，强调技术突破和资本推动，稍显对商业化进程的进展时间过于乐观，如2035年大规模商业化的期待较前沿科学普遍保守估计略低。

- 技术迭代风险被提及但未深入分析可能导致的产业链冲击，缺少对新兴竞争技术（如激光惯性约束聚变或替代能源技术）的深入讨论。

• AI在核聚变领域的应用虽为亮点，但具体在产业实践中的影响力和应用广度仍有待时间检验，报告对AI推动时间点偏短期化，存在一定预期管理风险。

- 报告主要围绕托卡马克技术展开，未广泛覆盖其他潜在技术路线及其投资机会，如磁镜约束、螺旋线装置等，视角略显集中。

• 产业链建议投资标的集中在部分大蓝筹和核心材料制造商，虽然聚合了重点，但对中小创新企业的风险与机会介绍不够充分。

如此，报告整体合理且细致，但需谨慎看待时间节点，关注技术进展中的不确定性。[page::1,10,28]

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7. 结论性综合

华金证券的核聚变专题报告内容丰富且结构清晰，精准捕捉了当前核聚变领域的全球技术发展趋势、政策支持力度、资本投入热度和商业化进程加速等关键维度。通过对核聚变基础科学原理及三大技术路线的详述，辅以最新实验装置成果（美国NIF、MIT SPARC、欧洲JET、日本JT-60SA、中国EAST、HL-2M及Z-FFR项目等）和全球产业资本布局，报告系统刻画了核聚变由理论突破迈向工程应用的转型态势。

特别指出，AI技术成为核聚变控制和设计不可或缺的工具，大幅缩短研发时间线，提升运行稳定性，极大增强了核聚变商业化可行性。产业链分析充分展示超导磁体与偏滤器在托卡马克装置中的核心地位，结合代表性企业，明确了投资布局方向。市场规模及企业预期调查数据支持核聚变产业将进入快速扩张阶段。

投资建议方面，报告着重推荐构成核聚变技术关键核心部件的龙头企业，既涵盖基础材料的供应链，又包含关键装备制造和核电运营主体，体现产业链上下游配合。风险提示合理强调政策、技术及安全方面的不确定性，为投资者提供风险管理参考。

总的来说，该报告不仅为投资者深入理解核聚变产业提供理论与实践的全景式透视，也兼顾了技术前沿和市场潜力，体现了核聚变作为未来能源终极方案的重要战略估值视角。尽管预计商业化进程仍面临技术和政策双重挑战，但这份报告确认了核聚变商业化加速已成趋势，具备引导行业相关标的中长期配置价值。图表部分丰富，配合文字论述加强理解深度，尤其在技术原理、产业链结构、全球技术进展和市场预期方面给予强有力视觉支持，实现理论与数据的有机结合。

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综上，报告核心要点如下：

• 核聚变符合未来能源发展需求，具备安全、环保和供应充裕优势。

- 托卡马克磁约束是技术主流，三乘积与等离子体稳定性构成核心技术壁垒。

• 全球多国政策推动和资本投入加速，行业呈现多极竞速态势，中国建成东数西算和“一体化”产业生态。

- AI作为技术加速器，极大缩短关键实验和技术实现周期。

• 产业链以超导磁体、偏滤器为关键，相关企业具备先发优势。

- 市场规模预计未来7年增长60%以上，商业化时间逐年提前，多家企业具备投产能力。

• 投资建议聚焦核心部件、核电设备制造及核电运营龙头，注意政策与安全风险。

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溯源页码

本报告关键信息与结论主要来自原文的第0至28页，尤其1-17、21-25页数据与图表密集部分，结合风险与法律声明页加以综合分析提炼。[page::0-28]

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参考图示示例

报告中重要示意图摘录：

• 核聚变反应三要素示意

• 核聚变产业链图

• AI对核聚变控制的架构

• ITER成本拆分

• 核聚变发电商业预计时间统计

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（全文完）

报告