核聚变优点与商业化进展如何？

核聚变商业化进程加速，钨材市场空间广阔。

未来理想能源，可控核聚变战略意义重大。核聚变能是未来人类的理想能源，具有能 量密度高、原料来源广泛、安全性高的优点，对我国能源安全具有重大战略意义。2021 年 《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》的发 布以及国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》要求推进可控核聚变技术研究 2022 年国家 发改委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》强调了对可控核聚变研发的支持； 2024 年 1 月，工业和信息化部等七部委联合下发的《关于推动未来产业创新发展的实施意 见》中将可控核聚变列为全面布局的未来产业。

ITER 计划于 2035 年实现氘-氘聚变运行，已完成脉冲超导磁体系统部件制造。国际热 核聚变实验堆（ITER）是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克装置，被誉为全世界最 大的“人造太阳”，欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯共同参与这一项目。 ITER 计划在 2035 年实现氘-氘聚变运行，随后实现全磁能和等离子流运行。2025 年 5 月 5 日，ITER 宣布脉冲超导磁体系统的最后一个部件完成制造，标志着该项目取得里程碑式进 展。 CRAFT旨在为 CFETR研究关键技术及搭建综合性研究平台，项目总体进度已达 70%。 中国聚变工程实验堆（CFETR）是中国自主设计和研制并联合国际合作的重大科学工程， 聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）旨在为 CFETR 研究关键技术及搭建综合性 研究平台。CRAFT 项目目标 2025 年底完全建成，截至 2024 年 5 月，CRAFT 项目总体进度 已达 70%，主体工程已完成 116 项关键里程碑当中的 76 项，项目从子系统的实验室研发测 试阶段进入关键部件的研制和现场集成及调试阶段。

多学科协同创新，技术突破不断。近年来，受益于材料学和人工智能等学科的发展， 核聚变领域在能量产出、等离子体控制技术和工程应用等方面取得多项关键突破。2022 年 12月 5日，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内的美国国家点火装置（NIF）首次实现聚变点火 ——反应产生的能量大于促使反应发生的能量；2024 年初，在圣地亚哥的 DIII-D 国家聚变 设施进行的实验中，普林斯顿大学团队用 AI 提前 300 毫秒预测了核聚变等离子不稳定态； 2025 年 1 月 20 日，中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），在安徽合肥创造新世界 纪录，首次完成上亿摄氏度 1066 秒高质量燃烧。2 月 12 日，法国 WEST 托卡马克装置，成 功实现了创纪录的等离子体持续时间超过 22 分钟。这比中国 EAST 装置的 1066 秒提升了 25%；3 月 28 日，环流三号在最新实验中首次实现原子核温度 1.17 亿度、电子温度 1.6 亿 度的参数水平，综合参数大幅跃升，相关技术指标达到国际前列，创造了我国核聚变研究 多项新纪录。聚变能源研究有望实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现 聚变发电具有重要意义。

资本密集投入，商业化拐点已至。截至 2024 年 7 月，核聚变累计投资规模达 71 亿美 元，较 2023 年增长 14.5%。其中，Xcimer Energy 新增融资 1 亿美元，SHINE Technologies 新增融资 9000 万美元。聚变商业公司的投资者呈现多元化特点，包括个人投资者（比 尔·盖茨、杰夫·贝索斯等）、国家主权财富基金（Kuwait Investment Authority、淡马锡控 股等）、能源企业（雪佛龙技术风险投资、意大利国家石油公司、挪威国家石油公司等）以 及诸多国际知名公司（谷歌、软银、丰田、尼康、索尼等）。国内可控核聚变投融资同步爆 发，截至 2024 年我国聚变公司星环聚能、能量奇点、星能玄光等均获得数亿元人民币融资，加速推进小型化聚变装置研发；2025 年 4 月 1 日，上海未来产业基金拟入股中国聚变能源 有限公司。大规模、高频次的融资事件标志着产业临界点即将到来，有望带动可控核聚变 产业大爆发。2024 年参与 FIA 调查的全球主要核聚变企业中，超过一半企业认为首座核聚 变电厂将在未来十年内实现并网发电，在 2040 年前实现商业化。

核聚变技术突破催生万亿市场，核心耗材偏滤器市场空间广阔。随着可控核聚变技术 突破，核聚变能源商业化进程进入快车道。我们预测全球核聚变设备市场年均新增规模将 从 2021-2025 年的 254 亿元增长至 2031-2035 年的 10860 亿元，CAGR 约 23%。作为下一代 清洁能源的核心载体，核聚变装置建设迎来爆发期，带动上游设备及材料需求。偏滤器是 核聚变装置及未来聚变反应堆不可或缺的重要部件，主要功能为及时转移沉积在面向等离 子体材料表面的热负荷并过滤等离子体中的杂质，保证其寿命与聚变装置安全运行。根据 FIRE 官方数据，在一个核聚变实验装置成本中，主机占比约 30%，其中偏滤器作为核心耗 材占比约 11%，未来市场空间广阔。 偏滤器靶板材料性能要求严苛，钨是理想材料，已应用于 ITER。偏滤器由穹顶板、 内外靶板、抽气系统和冷却系统组成，偏滤器靶板在工作时需承受高能量离子体、高热流 的冲击，因此偏滤器靶板材料的性能要求非常苛刻。钨（W）由于其高熔点（3410℃）、高 热导率、低的热膨胀系数、优异的抗溅射性能以及氚滞留低且不与 H 反应等优点，被认为 是未来核聚变反应堆中最有前景的面向等离子体材料（Plasma facing materials，PFM）， ITER 已经确定使用钨作为偏滤器靶板材料。

多个大型装置已开始更换钨、钨铜复合件，钨需求量巨大。全球多个大型聚变装置 （如 TFTR、EAST、KSTAR、JT-60 等）都在为 ITER 的运行提供前期试验数据，而 ITER 已经确定使用全钨偏滤器，因此日本、俄罗斯、法国、中国等几个大型核聚变实验装置已 经开始购置并更换钨和钨铜复合材料作为偏滤器材料。聚变堆对钨和钨铜复合材料的要求 极高，核聚变实验装置用钨以及钨铜复合材料价格将是普通钨材的 5-6 倍。同时聚变反应 堆体积较大，更换一次 PFM 将需要大量的材料。以 ITER 为例，ITER 确定使用纯钨作为偏 滤器材料，金属铍作为第一壁材料。按 ITER 的设计规格，偏滤器面向等离子体面积约为 190m2，第一壁面向等离子体面积约为 600m2。按装甲厚度 5mm 计算，仅偏滤器，全部更 换一次将需要 18 吨左右的高端钨材（不含铜）。仅试验阶段，各国核聚变装置对钨的需求 量已然巨大。