可控核聚变产业专题报告：序章，聚变梦想，低碳未来.pdf

可控核聚变产业专题报告：序章，聚变梦想，低碳未来。万物生长靠太阳。可控核聚变，本质上是在地球上模拟太阳内部发生的氢核聚变反应。 太阳为人类的生存传输了源源不断的能源，不管是光伏、风电，本质上都来自太阳能， 为了获得理想的、可持续的能源，人类不断地向太阳探求，尝试用对物理本质的理解把 太阳“搬运”到地球上来。可控核聚变作为和平利用核能的方式之一，相较发展早、技 术成熟的裂变，放能多、原料丰富、放射性废物少、安全性高，是目前人类可探索到最 理想的终极能源。

可控核聚变本质上是将两个轻原子核结合，产生重核并释放能量。可控核聚变的燃料以 氢的同位素氕 H、氘 D、氚 T 为主，其中氘氚聚变（DT 聚变）反应截面最大，反应难度最 小，是目前最为主流的技术路线。聚变反应发生的条件极为严苛，需要足够高的密度（n）、 极高的温度（T）和较长的约束时间（τE），科学家将其总结为“聚变三重积”，根据劳 森判据，至少当三重积达到 3×1021 m -3·s·KeV，自持的聚变反应才会发生，目前国内外 主要聚变堆仍在向这一目标迈进。

为逼近三重积目标，可采用不同的约束方式。引力约束靠高压，主要在太阳上发生。惯 性约束靠高温、高压，但反应瞬时发生，更加适用于军工。磁约束靠高温，并用磁力将 燃料约束在装置中央，解决了装置材料无法承受高温的问题，因而能够持续运转，是当 前最为主流的路线。磁约束装置类型多样，其中托卡马克约束效果最好，最具发展前景。 巨型托卡马克装置规模大、投资成本高、技术要求复杂，主要由国家组织科研院所进行 建设。我国聚变研究的主要单位包括核工业西南物理研究院、中科院等离子体物理研究 所，代表性装置包括环流器系列、EAST。国际上，国际热核聚变实验堆 ITER 是全球在 建的规模最大的可控磁约束核聚变装置，由欧、中、俄、韩、日、美、印等 7 方 30 个国 家联合参与建设，其中中方实物+现金贡献度达 9%。此外，受益于超导技术进步，小型 装置逐渐引起瞩目，民营资本加速入局。目前我国布局聚变的民营企业主要有新奥科技、 能量奇点、星环聚能、聚变新能。

托卡马克结构大同小异，以 ITER 等聚变堆结构为例，超导材料代表的磁体系统是目前 实验堆装置中价值量较大的环节，代表企业包括低温超导企业西部超导、白银有色，高 温超导企业上海超导、苏州新材料、上创超导。未来，聚变装置将从实验堆走向示范堆， 放入氘氚燃料，包层模块中的第一壁材料、增殖单元材料将成为关键，代表企业包括中 色东方、上海太洋等。