2025年机械设备行业可控核聚变产业数据跟踪（二）：7.3亿低温系统招标，聚变产业化驶入快车道

1. 什么是核聚变低温系统？

1.1 低温系统是托卡马克装置稳定运行的关键设备

什么是低温系统？低温系统是核聚变装置的基础工程系统，负责制备并持续输送多温区深冷冷源，包括用于超导磁体的 4–20K 氦冷源，以及用于热屏蔽和其他冷负载的50–80K 氦/氮冷源，以确保磁体、热屏蔽、真空泵、电流引线等关键部件在对应温区内稳定运行。 为什么需要低温系统？聚变装置的磁约束依赖数十特斯拉级的强磁场，而产生高磁场的方式只能依靠大尺寸超导磁体。超导磁体的关键在于其工作温度窗口极窄：只有在4–20K 低温环境下，超导材料才能保持零电阻状态并承受极高电流密度。一旦温度升高，超导体会瞬间“退超”，导致电阻急剧上升、热量失控并触发猝灭，严重时会造成磁体损伤甚至主机停堆。因此，维持磁体、热屏蔽、电流引线等部件的温度稳定，是托卡马克主机安全、稳定运行的基础物理条件。 从系统角度看，低温系统承担三项不可替代的作用。 1）维持超导磁体处于可工作温区。4–20K 的深冷环境使超导体保持超导态（部分高温超导磁体可在 20–50K 运行，但主流装置仍以 4K 以下低温超导为主），从而允许磁体在几十千安电流下长期稳定运行，实现对上亿度等离子体的有效约束。2）提供多级温区的热管理体系。超导磁体外层、真空室热屏蔽、电流引线过渡段等部件具有不同工作温度，低温系统需持续提供多级冷负载，以减少热入侵、降低能耗。3）支撑主机调试与长期运行的系统级可靠性。无论是磁场建立、维持还是磁场快速卸载，都需要深冷系统在动态负载下保持压力、温度和流量的高精度控制。

低温系统通常由三部分构成：制冷端制备冷量、分配端低损输送冷量、应用端吸收并回收冷量。1）制冷系统：通过压缩机组、冷箱、换热器和透平膨胀机等设备将常温氦气制取成 4–80K 不同温区的深冷氦源；2）分配系统：由主/辅冷箱、真空绝热管线、低温阀站和相分离器等组成，将不同温区冷量以极低热损方式输送至装置本体；3）应用系统：包括超导磁体的强制流氦冷却回路、热屏蔽冷却、低温真空泵及电流引线等深冷负载，并配套氦的储存、回收与净化装置。

1.2 CRAFT 低温系统以氦制冷机系统为基础，验证关键技术

我们用 CRAFT（聚变堆主机关键系统综合研究设施）低温系统举例。在CRAFT低温系统中，1）制冷端由四台氦制冷机组成，涵盖 200W@4.5K、1kW@3.8K、3kW@4.5K以及 250W@1.8K 等多档冷量，承担 4–80K 冷源的制备任务；2）分配端通过多级冷箱、真空绝热管线及阀站，将冷量输送至各测试回路；3）应用端则面向大型超导磁体、中小型导体和材料试验平台，支持低温流体力学、低温控制、安全等关键技术研究。根据 CRAFT 各试验系统冷量需求，低温系统总当量制冷量约为7.2kW@4.5K，实现了试验平台的全温区深冷供给与氦介质闭式循环。此外还有氮气管理系统、空气系统、氦气回收系统、纯化系统以及低温控制系统五个辅助系统提供辅助功能来服务氦制冷机系统的运行。

CRAFT 所采用的四台氦制冷机（3kW@4.5K、1kW@3.8K、200W@4.5K、250W@1.8K）属于试验平台配置，旨在覆盖 1.8–80K 全温区低温需求。工程化托卡马克装置一般会配备更大规模、工况更单一的集中式氦制冷厂。

由于 CRAFT 装置是为未来 CFEDR 装置的工程建设提前进行研究性验证，因此其运行计划也参照了 CFEDR 装置，要求其具备长周期、高可用率和频繁脉冲运行的能力。系统在运行中需在 300K、80K 和 4.5K 三个温区之间切换：系统在长期停机后处于300K状态，通过预冷阶段缓降至约 80K 进入待机；随后完成磁体液氦充注降至4.5K，进入放电前准备工况；在等离子体脉冲运行期间维持磁体在4.3–4.5K 稳态冷却。脉冲结束后系统回到 4.5K 待机，按计划进入短期维护时再升至80K 待机，而在长周期停机阶段磁体与热屏进一步恢复至 300K。通过“预冷—待机—等离子体运行—短期维护—长期停机”的闭环运行模式，低温系统实现对超导磁体、热屏蔽以及真空系统的深冷供应。 CRAFT 低温系统必须能够支持 16 个月连续运行、27 天脉冲周期以及每日23 小时的放电需求，同时具备快速降温、失超回收和再冷却等功能，整体运作逻辑已经接近工程化聚变堆的运行要求。

2. 当前时点，为何关注核聚变装置低温系统？

2.1 BEST 主机组装全面启动，低温系统采购推动产业加速演进

此前，我们在《可控核聚变产业数据跟踪（一）：优先布局磁体系统供应商，关注CFEDR 中长期机遇》报告中梳理了中国主流核聚变项目进展、核聚变装置八大系统，并根据 2025 年初至 9 月 1 日可控核聚变招标金额测算了各系统招标金额占比。当下中国主流核聚变装置工程进展。 1）仍处项目早期： ①CFEDR：已全面开展预研与筹备，预计 2026 年启动超导带材、磁体、真空室等核心招标。 2）处于工程建设中后期： ①BEST：2027 年将完成总装并实现聚变能发电演示，2030 年力争实现商业化发电初步验证。25 年 10 月杜瓦底座（国内聚变领域最大的真空部件）成功落位安装，主机组装全面启动。25 年 11 月 BEST 氚提取、低温系统、离子回旋加热等关键环节采购加速。 ②CRAFT：预计 2025 年底全面建成，建成后将形成 19 个子系统实验平台。2025年9月国产离子回旋加热系统研制成功；10 月世界最大环向场磁体线圈盒交付。③EAST：核心部件升级与高频耗材需求稳定，于 2026 年2 月前将完成加热系统和水冷系统改造，继续服务于新一代核聚变装置预研工作。

在此前系列报告中，我们基于 ITER 工程进度推断“BEST 即将启动低温系统设备集中招标”已被验证。我们基于截至 2025 年 9 月 1 日的样本招标数据测算了各系统招标额占比，低温系统招标额为 3514 万元，在总招标额中占比5.2%。低温系统的核心设备，特别是 4K 氦制冷机组、20–50K&80K 多温区深冷流体分配系统、冷箱与阀箱、深冷管路，通常在项目推进至磁体制造、集成阶段前后集中释放订单。

聚变新能（安徽）有限公司首个体量达到 7.2 亿元的低温系统招标项目发布，成为迄今为止核聚变产业链中单笔金额最大的细分设备招标之一。根据我们统计的聚变新能（安徽）有限公司及中科院等离子所已披露的相关招标数据，截至目前2025年以来所有公开低温系统相关标的总招标额已达 10.9 亿元，其中87.2%招标额在25年11月后集中释放。

根据 ITER 工程经验和我们统计的聚变项目招标数据，我们判断：1）低温系统招标集中释放于聚变工程中后期，从 BEST 的工程节点看，低温系统已进入采购密度明显提升的关键阶段，相关供应商重要性显著提升。以 11 月发布的7.3 亿元低温系统订单为例，其体量、范围与技术要求均显著高于年内此前的低温类采购，低温系统在磁体、热屏蔽集成及冷源调试环节逐步落地后有较为明显的成套化、集中化采购特征。2）低温系统的可靠运行是励磁试验的前置工程节点，是聚变装置H 模运行的基础条件。励磁指向超导磁体通入电流、建立设计要求的强磁场，是托卡马克装置能否形成磁约束等离子体的核心步骤。只有在低温系统将磁体冷却至工作温区后，超导线圈才能稳定通电完成励磁过程，并为后续 H 模运行奠定基础。

2.2 对标 ITER 成本结构，CFEDR 有望释放72 亿元低温系统需求

我们预计，BEST 与 CRAFT 两大工程的低温系统采购正进入集中招标的后期阶段。根据我们㐉招中标数据的统计，2025 年以来已披露的低温系统相关标的累计招标规模达到 10.9 亿元，项目来源主要集中在 BEST 与 CRAFT 两大工程，我们预计后续中标结果预计将自 2025 年 12 月起陆续公布。在“可控核聚变系列报告（一）”中，我们估算 BEST和 CRAFT 两项目合计规划投资额约 190.6 亿元；假设以DOE《Assessment of theITER Project Cost Estimate》中“低温系统占比约 6%（包括低温制冷器（2.8%）与低温分配系统（3.2%）”经验值为参考，BEST 和 CRAFT 对应低温系统预算约11.4 亿元。当前披露 10.9 亿元低温系统招标规模约占我们基于 DOE 对ITER 成本拆分所推演低温系统预算规模（约 11.4 亿元）的 95.6%，BEST 与 CRAFT 的低温系统招标工作有望进入收尾阶段。

我们判断 CFEDR 的设备需求将呈现建设周期更长、建设强度更高、投入节奏更连贯的特点。相比 BEST，CFEDR 定位已从实验堆转为真正能产生电能的聚变示范堆建设，对系统部件提出大型化和高参数要求。结合 ITER 的典型建设周期，并参考CFEDR“2030 年启动建设、2035 年前完成建设、2050 年开展试验”的总体规划，在投资体量上，我们估算 CFEDR 总投资规划达 1200 亿元，按 DOE 测算ITER 成本结构中“低温系统占比约 6%”推演，未来对应的低温系统规模约72 亿元。依据聚变汇公众号，BEST 的聚变功率区间为 50–200 MW，投资额约 150 亿元。我们在测算中保守取125MW/150 亿元作为基准。根据可控核聚变公众号，CFEDR 规划分两阶段推进：一期目标 200 MW，二期提升至 1 GW 以上。假设单 MW 投资额不变，CFEDR对应投资额预计在 1200 亿元左右。鉴于低温系统属于托卡马克装置建设中技术壁垒较高、系统集成复杂度较大的大型成套工程，在 EAST、BEST、CRAFT 等既有聚变装置中已形成深冷制冷、氦分布系统、真空夹套管线等核心技术积累的厂商，有望在CFEDR建设阶段率先获得竞争优势，成为未来低温系统集中招标的主要受益方。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）