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可控核聚变专题分析：商业化加速，能源发展有望迎来新突破。可控核聚变兼具三大优势，能源发展有望迎来新突破。能量密度高：据测 算，目前主要研究方向的氘氚聚变中，1 克氘氚气体聚变产生的能量约 等于 5 克铀 235 裂变或 18 吨 5500 大卡煤炭燃烧所释放的能量。原料来 源广泛：氘可以通过提取并电解海水中的重水获得，而氚可以通过热中 子轰击锂 6 原子得到。根据我们的简单测算，氘氚聚变的燃料成本约为 0.0050 元/kWh。安全性高：原料和产物放射性相对可控，不产生放射性 乏燃料；聚变反应可通过停止燃料供应立刻中断，不存在熔毁风险。

积极参与 ITER 项目，国内两大试验堆取得多项成果。目前世界规模最大的 试验堆是多国合作的 ITER 项目，最新预期 2029 年完工。我国最主要的 两个聚变试验堆分别是 HL-2M 和 EAST，已取得 1MA 等离子体电流、1 亿 度等离子体温度和 1000 秒等离子体约束时间等多项成果。此外，CFETR 项目正在建设，其中二期项目规划达到 1GW 功率，能量增益因子达到 10， 预计 2035 年建成。

磁约束是主要的研究方向，托卡马克装置成熟度较高。根据聚变堆约束等 离子体的方式可将可控核聚变分为磁约束、惯性约束和重力约束，目前 以能源为目的的研究主要聚焦于磁约束方向。磁约束的典型装置中，环 形托卡马克被认为是最有可能实现可控核聚变的装置。此外，球型托卡 马克主要用于基础物理研究，而仿星器仍存在新古典运输等难点。

高温超导突破，有望提升聚变堆参数。高性能磁约束聚变堆需要使用超导 磁线圈，世界首座非圆截面全超导托卡马克 EAST 装置仍使用低温超导 体，冷却成本较高。1986 年发现镧-钡-铜-氧化合物超导性质后，高温 超导材料有较大的发展，临界温度最高已达 250K（-23℃）。若未来可 以发现临界温度更高的高温甚至室温超导材料并用于聚变堆磁线圈，聚 变堆性能有望进一步提高。

AI 发展超预期，助力仿真、设计和控制环节。由于聚变过程的复杂性，其 模拟仿真、装置设计及控制存在一定的困难。人工智能的不断发展和算 力的持续提升有望提高聚变研究和设计的效率。

资本市场对可控核聚变落地乐观，首个聚变商业协议拟 2028 年发电。民营 企业也开始参与可控核聚变的研究。相关统计显示，截至 2023 年 4 月， 已有 44 家聚变企业完成创建，其中仅 2022 年就创建了 9 家公司。这些 公司对聚变预期较为乐观，超半数认为 2035 年首台核聚变机组有望并 网发电。微软公司与聚变公司 Helion Energy 签署对赌协议，后者 2028 年起向微软提供至少 50MW 电力，并承诺将核聚变发电成本降低至 1 美 分/kWh。