可控核聚变技术发展、政策与产业链梳理

技术突破引领核聚变走向工程可行性。

可控核聚变因具备“燃料充足易得、反应过程清洁环保、释放能量密度极高且相对安全”等优点，被视为能 源革命的终极解决方案，现已经成为继人工智能（AI）革命后，中国、美国和欧洲等地区大国在能源领域进行 战略竞争的新方向。 自 20 世纪中叶以来，可控核聚变研究历经多个阶段。早期主要集中在理论探索与实验装置的初步搭建，进 入 21 世纪可控核聚变技术发展加速，磁约束与惯性约束这两条主流技术路线均取得了显著进展。2022 年 12 月 美国 NIF 装置首次实现聚变能量输出超过激光输入能量，Q 值达 1.53，2023 年 Q 值进一步提升至 4.13，证明惯 性约束路径可实现能量净增益。日本 JT-60 装置通过磁约束实现 Q=1.25，验证磁约束路线的科学可行性。2025 年 3 月中国新一代人造太阳环流三号（HL-3）实现 1.17 亿度原子核温度和 1.6 亿度电子温度的“双亿度”运行， EAST 装置创下 1 亿摄氏度维持 1066 秒的世界纪录，标志着我国核聚变研究正式进入燃烧实验阶段，技术水平 领先全球。此外，2006 年国际热核聚变实验堆（ITER）项目正式启动，旨在建造世界首个可实现大规模核聚变 反应的实验堆，随着 ITER 组织官网于 2025 年 4 月 30 日宣布，已完成反应堆 “电磁心脏”—— 世界最大、最 强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造，有望在未来验证核聚变发电的工程可行性。 除了传统技术路线的突破，新兴技术如高温超导磁体、人工智能（AI）等在核聚变中的应用等也为行业发 展注入新动力。高温超导磁体技术的进步，使得核聚变装置能够产生更强的磁场，在有效约束等离子体的同时 极大缩小了装置尺寸，使建造成本大幅降低。人工智能技术的进步也有效推动了聚变行业的发展，AI 可用于优 化等离子体控制算法，实现对复杂物理过程的精准调控，提高聚变反应堆的稳定性与反应效率。

近年来核聚变重大技术突破频现，当前全球可控核聚变技术已实现从科学可行性向工程可行性验证阶段迈 进，聚变产业化临界点正在加速到来。激光惯性约束、磁约束托卡马克装置和直线型场反位形装置等技术路线 多头并进，与此同时其商业化路径也逐渐清晰，国际合作项目与各国政府项目相互竞逐，大型国企与商业聚变 公司互为补充，可控核聚变领域正在迎来前所未有的关注。

政策层面，各国顶层设计明确，制度标准逐步出台。中国可控核聚变行业政策从早期的科技规划起步，逐 步迈入技术积累与国际合作的新阶段，近年通过一系列政策支持推进了可控核聚变技术的研发和应用。《“十四 五”能源科技创新规划》和《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等文件提出聚焦核聚变等未来能源领域， 打造全链条的未来能源装备体系，推动相关技术的突破和产业化，组建可控核聚变创新联合体，整合央企、科 研院所等资源，形成“研究院+产业平台”架构，推动核心部件国产化。国际上其他大国对核聚变也异常重视，美 国 2024 年发布《聚变能战略》，提出三大支柱计划，分别是缩小商用聚变科技差距、为商业化聚变能源铺平道 路、建立和利用内外部伙伴关系。三大支柱涵盖科研合作、关键领域、商业准备、国内外合作、市场培育等内 容，为美国聚变产业发展提供系统性指导。英国则宣布 4.1 亿英镑投资，支持 STEP 原型聚变工厂建设，目标 2040 年实现净能量输出。这些政策为产业划定发展路径，降低技术商业化不确定性。 资本层面，随着技术突破与政策利好的双重驱动，可控核聚变领域吸引的大量资本正推动聚变技术从实验 室向工程验证迈进。根据核聚变行业协会（FIA）发布的 2024 年聚变能产业报告，核聚变行业累计融资规模 71 亿美元，新资金达 9 亿美元，显示该领域收到资金高度关注。中国形成“国家队+民企”互补格局，中核集团和中 科院等国家队主导核心系统环节，正在投资超百亿建设大科学装置环流三号、紧凑型聚变能实验装置 BEST、 聚变堆主机关键系统综合研究设施 CRAFT 等攻克前沿技术难题。民营企业和商业公司如新奥集团、能量奇点、 星环聚能、瀚海聚能等投资数十亿探索新型聚变商业化路线，这种互补格局既保障战略安全，又通过市场化机 制加速技术迭代。美国同样也是国家项目和私营企业并进的模式，美国国家点火装置率先验证激光聚变科学可 行性，私营公司 Helion Energy、CFS 和 TAE 等备受资本追捧，Helion Energy 更是与微软签订核聚变商业化发 电“首单”，获得了来自 OpenAI CEO Sam Altman 等投资者的大力支持。

核聚变产业链分为上游原材料供应、中游设备制造与工程建设、下游运营与应用三个主要环节，核心目标 是实现聚变能商业化发电或利用聚变副产品进行商业化变现等。我国在核聚变领域技术积累深厚，通过参与国 际合作项目 ITER 及自主建设环流三号、EAST、BEST、CRAFT 等大科学装置，核聚变产业链完整，相关技术 位居国际第一方阵，预计 2050 年前后实现商业化发电目标。当前阶段任务主要是探索聚变技术路线工程化实践 方案及其商业可行性，大科学装置及商业聚变试验堆为中上游环节带来大额订单，因此目前核聚变方向高价值 量投资机会主要集中在中上游环节。 上游原材料与关键零部件：上游主要聚焦于提供反应堆建造所需的关键零部件和相关原材料，包括目前正 在大规模应用的低温超导磁材（铌锡合金 Nb₃Sn、铌钛合金 NbTi），尚未规模应用但未来具有较大潜力的高温 超导带材（稀土钡铜氧 ReBCO）、聚变反应所需的核燃料（如氘、氚、氦-3）与增殖元素锂、第一壁和偏滤器 核心材料（如金属钨、铜基合金）、做中子倍增剂铍（Be）等。这些材料是装置运行的基础，决定中游设备性 能上限。例如，超导材料需在超低温环境中维持超导状态，以实现强磁场约束等离子体，材料性能往往决定磁场强弱进而影响聚变反应。 中游设备制造与工程建设：中游是聚变产业链的核心，涉及反应堆关键组件研发与制造，包括超导磁体、 真空室、偏滤器、第一壁、包层等核心主机设备，冷却系统、加热系统、电源系统等辅机设备，以及系统集成 和总装。根据《Superconductors for fusion: a roadmap》对于 ITER 项目及后续 DEMO 项目成本拆分来看，实验 堆阶段超导磁体占项目总成本的 28%，为价值量占比最高环节，真空室及真空室内部件价值量占比分别为 8%、 17%，也相对较高。示范堆阶段外部发电系统、冷却系统等辅机系统价值量占比提升。

下游核电站运营与聚变副产品商业化：下游包括核电站运营、能源输出以及聚变反应副产品氚、中子源等 商业化，主要应用场景为发电、科研和医疗等。当前核聚变研究处于工程验证阶段，国内聚变堆主机关键系统 综合研究设施 CRAFT 今年年底验收，星火一号、BEST 加速推进，预计 2027 年实现氘氚聚变演示发电，同步 推进中国聚变工程实验堆 CFEDR 项目，预计 2035 年建成并开展大规模科学实验，如果顺利，我国有望在 2050 年前实现聚变能商业化发电。