可控核聚变商业化进程与融资额分析

全球可控核聚变技术里程碑事件频频出现，行业投资额持续增高。

1、国际：世界各国积极探索，目前已进入工程可行性验证阶段

（1）实验堆加快落地，商业堆紧随其后。可控核聚变的商业化发展路径为实验堆→示范堆→商用堆。可控核聚变的商业化落地需要逐级验证科学 可行性与经济可行性实现技术跃迁。实验堆阶段需攻克能量净增益与稳定点火两大基础科学难题，通过 高温等离子体约束技术实现可控的聚变反应；示范堆阶段需将实验成果工程化，在连续运行、燃料自持 循环等维度提升 Q 值至商业化门槛，并验证成本可控性；商用堆则依赖规模化技术与工业体系支撑，通 过持续点火与高 Q 值运行实现稳定供电。从单次点火到持续反应，从能量亏损到经济增益，每个阶段均 为下一层级提供不可替代的技术验证与风险缓释。目前国内外在运的核聚变反应堆以实验堆为主，根据 IAEA 的数据统计，2024 年实验堆的数量占到总聚变项目的 87%（其余 13%并不是实现稳定运行的商业 堆，而是部分通过等离子体放电实验积累的工程数据，如 2024 年日本 JT-60SA 实现 403 秒超导运行 算作了“准聚变电站”范畴）。

（2）ITER 为全球最大的国际热核聚变实验堆合作项目之一。可控核聚变的科学可行性已被托卡马克装置证明，目前进入工程可行性验证阶段。核聚变产业的发展可 以分为五个阶段：科学理论、科学可行性、工程可行性、商业可行性与商业堆。自 1934 年澳大利亚物 理学家奥利芬特（Oliphant）首次实现氘-氘核聚变反应以来，几乎每个工业化国家都建立了自己的聚变 物理实验室，到 20 世纪 50 年代中期，核聚变装置已在苏联、英国、美国、法国、德国和日本运行，通 过在这些机器上的实验，科学家们对聚变过程的理解逐渐加深。1968 年，苏联取得了重大突破，其研 究人员利用托卡马克装置，获得之前从来没有的温度水平和等离子体约束时间，之后托卡马克就逐渐成 为了国际磁约束核聚变研究的主流设备，托卡马克装置的数量在全球范围内快速增加。直到 20 世纪 90 年代，欧盟的 JET、美国的 TFTR 和日本的 JT-60 这三个大型托卡马克装置在磁约束核聚变研究中获得 许多重要成果。当前全球已建成多个托卡马克装置。

ITER 是全球最大的国际热核聚变实验堆合作项目之一，旨在验证磁约束聚变能的工程技术可行性。 ITER 计划（国际热核聚变实验堆计划，International Thermonuclear Experimental Reactor）是 1985 年由美苏首脑倡议、国际原子能机构 IAEA 支持的超大型国际合作项目，实验堆位于法国南部，ITER的目标是从等离子体物理实验研究实现到大规模电力生产的核聚变发电厂的转变，ITER 建成后将成为 世界上最大的托卡马克装置。ITER 的主要科学目标是，第一阶段通过感应驱动获得聚变功率大于 500MW、Q 值大于 10、脉冲时间 500s 的燃烧等离子体；第二阶段，通过非感应驱动等离子体电流， 产生聚变功率大于 350MW、Q 值大于 5、燃烧时间持续 3000s 的等离子体，研究燃烧等离子体的稳态 运行，如果约束条件允许，将探索 Q 值大于 30 的稳态临界点火的燃烧等离子体(不排除点火)。ITER 项 目科学目标的实现将为商用聚变堆的建造奠定可靠的科学和工程技术基础。

ITER 项目由中国、美国、俄罗斯、欧洲等七方共同发起参与。ITER 成员国包括中国、欧盟（通过欧 洲原子能共同体 EURATOM）、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国，这七方成员作为 2016 年缔结 ITER 协议签署方，将分担项目建设、运营和退役的费用，同样还共享实验结果以及制造、施工和运营 阶段产生的任何知识产权，其中欧洲承担了最大的建造成本（45.6%），其余部分由中国、印度、日本、 韩国、俄罗斯和美国平均分配（各占 9.1%）。

ITER 目前仍处于建设当中，面临技术挑战进度有所推迟、预算上涨。ITER 的基础建设开始于 2010 年， 原计划于 2025 年完成建设并正式开始等离子体试验，并在 2033 年实现全等离子体流，而根据 ITER 理事会在 2024 年 6 月发布的最新版项目时间表，由于新冠肺炎全球的流程和部分部件面临的技术挑战， 项目的建设进度进一步推迟，计划于 2034 年开始研究操作（Start of Research Operation，SRO），并 在 2039 年开始氘-氚反应，较原计划推迟 4 年。另外，根据 2001 年最初的设计，ITER 项目预计的总 投资额为 50 亿欧元，但是随着设计的更改、施工成本的上升，其预算也提高到了 200 亿欧元。

（3）除了托卡马兊装置以外，激光惯性约束和仿星器的技术路线也取得了较大进展。目前装置中除了托卡马克以外，激光惯性约束和仿星器路线也取得了不错的进展：美国国家点火装置 （National Ignition Facility，NIF）是世界上最大的惯性约束聚变设施和最大的激光装置，由美国劳伦 斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）于 2009 年 2 月建造完成，2022 年 12 月 NIF 首次实现聚变点火，并 且实现了净能量增益（输入能量为 2.05MJ，输出能量达到 3.15MJ），随后在 2023 年连续三次实现点 火成功，并不断刷新净能量增益的记录；位于德国的 Wandelstein X-7 是目前是世界上最大的仿星器装 置之一，该装置在 2015 年 10 月完工，在 2023 年实现了 1.3 吉焦耳的能量周转，放电持续了 8 分钟， 创下新的记录。

2、国内：国家战略与民企创新共推中国可控核聚变加速突破

（1）中国可控核聚变发展历史。我国聚变研究开始于 20 世纪 50 年代，基本与国际同步。早在 1955 年，钱三强和李正武等一批具有远 见卓识的科学家，便提议开展中国的“可控热核反应”研究，以探索核聚变能的和平利用；1958 年，位于 北京的 401 所（现中国原子能科学研究院）及中国科学院物理研究所等科研单位陆续开展磁约束可控核 聚变研究，先后设计研制建造了包括脉冲磁镜、仿星器、角向箍缩装置和托卡马克等类型各异的磁约束 聚变研究装置；1972 年，受到苏联 T-3 托卡马克装置的启发，合肥中科院物理所开始小型托卡马克装置 的建设，取名 CT-6，意思是“中国托卡马克”。总体来说，从 20 世纪 50 年代的起步到 80 年代，更加专 注于理论基础研究及对各个技术路线的实验，属于“小规模多途径”的初步探索的阶段。 从 80 年代开始，在核能发展“三步走”路径的明确指引下，我国聚变能源的研究步入了快速成长的黄金 时期。1983 年，原国家计委、国家科委联合召开“核能发展技术政策论证会”，首次提出我国核能“热堆快堆-聚变堆三步走”的发展战略，在国家核能“三步走”发展路径的指引下，我国的聚变科学研究也步入 了快速发展的快车道。1984 年，在四川乐山建成的中国环流器一号（HL-1），是中国核聚变研究史上 的重要里程碑，这是中国核聚变领域的第一座大科学装置。后续建成了中国第一个超导托卡马克装置 HT-7、中国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号 A（HL-2A），世界上第一个全超导 非圆截面托卡马克装置东方超环（EAST）。

21 世纪以来，我国核聚变实现不断突破，已具备引领全球核聚变发展的潜力。通过多年的持续投入和 不懈努力，中国在核聚变领域取得了一系列重要成就，中国可控核聚变研究在国际上已处于非常先进的 水平。EAST 装置自 2006 年建成运行以来，等离子体运行次数超过 15 万次，不断刷新托卡马克装置高 约束模运行新的世界纪录，在 2012 年实现 30 秒高约束模，2016 年实现 60 秒高约束模，2017 年实现 101 秒高约束模，2023 年实现 403 秒高约束模，2025 年实现 1066 秒高约束模，在稳态等离子体运行 的工程和物理上始终保持国际引领。此外，中国环流三号（HL-3）在 2023 年 8 月 25 日，宣布首次实 现 100 万安培等离子体电流下的高约束模式运行。并且在这一时期，能量奇点、新奥集团、星环聚能等 民营企业和民间资本陆续成立和加入可控核聚变的开发，中国在可控核聚变领域的研究正在加速前行。

（2）目前在核聚变领域初步形成了西物院和等离子体所牵头，多家商业公司积极参与 的栺局。我国的核聚变研究以核工业西南物理研究院和中科院等离子体物理研究所这两大科研机构为核心，都是 我国较早致力于可控核聚变和等离子体物理研究的专业科研院所，分别依托“中国环流（HL）系列”和 “东方超环（EAST）”，推动核聚变的基础研究和技术研发。 与此同时，2020 年之后国内也涌现了多家商业公司，包括聚变新能、中国聚变能源、新奥能源、能量 奇点、星环聚能等等，均都获得了数亿元的融资，这些商业公司的画像以高校与科学家为主，通过高温 超导托卡马克、场反位形（FRC）等前沿技术路径，实现实验装置的快速迭代。同时大多采用“科研院所 +商业公司”的协同模式，未来有望凭借其灵活的市场机制和创新能力，在推动核聚变技术应用和商业化 方面扮演着重要角色。 今年以来，聚变新能（安徽）、中国科学院等离子体所等公司的项目招标工作进入加速阶段，累计招标 已超过 46 项。

（3）中国根据自己的国情，制定了中国磁约束聚变能发展路线图。为了尽早地实现可控聚变核能的商业化，充分利用我国现有的托卡马克装置和资源，制定了一套完整的 符合我国国情的中国磁约束聚变发展路线示意图。中国磁约束聚变能的开发将分为 3 个阶段：第一阶段， 力争在 2025 年推动中国聚变工程试验堆立项并开始装置建设；第二阶段，到 2035 年建成中国聚变工 程试验堆，调试运行并开展物理实验；第三阶段，到 2050 年建成商业聚变示范电站。其中，CFETR 将 着力解决一系列存在于 ITER 和 DEMO 之间的科学与技术挑战，包括实现氘氚聚变等离子体稳态运行， 公斤级氚的增殖、循环与自持技术，可长时间承受高热符合、高中子辐照的第一壁和先进偏滤器材料技 术等。合肥综合性国家科学中心的“十三五”重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”项目 正在建设中，将瞄准聚变堆主机关键系统设计研制，建设国际一流开放性综合测试和研究设施，这为中 国掌握未来聚变堆必备的关键工程技术创造了有利条件。

（4）近几年支持政策不断推出，“从上到下”支持可控核聚变发展。在“双碳”目标下，从中央到地方政府制定了一系列政策，来支持可控核聚变的研究和发展，国务院 《2030 年前碳达峰行动方案》要求推进可控核聚变技术研究；国家发改委、国家能源局《“十四五”现 代能源体系规划》在专栏中指出支持受控核聚变的前期研发。

3、全球可控核聚变行业融资额持续高增

全球可控核聚变技术里程碑事件频频出现，行业投资额持续增高。自 ITER 成立各国开展研究合作后， 各国基于 ITER 技术平台开展探索并分别取得多项里程碑式成就。此外，近两年各国政府及企业在核聚 变领域陆续开展投资活动，投融资金额持续升高。核聚变行业目前已经进入加速阶段。

核聚变行业进入快速发展阶段。全球核聚变行业成立公司持续增多，2024 年核聚变公司已经增长至 45 家。2024 年行业累计融资金额已经超过 71 亿美元，相较于 23 年增加 9 亿美元。

核聚变行业普遍预期聚变商业化时点将近，商业化落地时间预计在 2031-35 年。根据《The global fusion in dustry in 2024》报告，多数公司对于核聚变实现发电、进入商业化落地阶段的预测时间在 2030 年附近。