2025年专用设备行业：技术突破与资本赋能助力核聚变产业化提速，聚焦中上游投资机会——可控核聚变深度报告

一、实现可控核聚变：技术突破引领核聚变走向工程可行性

1.1 可控核聚变：能源短缺的现实需求，大国博弈的必争高地

在全球能源转型和地缘政治不确定性加剧的背景下，可控核聚变以其燃料近乎无限、零碳排放、较高安全 性等优势，被视为解决能源短缺问题的现实需求。随着科技应用深化与社会经济扩容，能源短缺已成为全人类 亟待破解的全球性难题。尽管上世纪五十年代民用核技术逐步落地，核电站成为传统化石能源的重要替代选项， 但现有核电站均采用裂变反应技术，不仅副产物放射性废料处理难度大，且核心原料铀储量有限，开采与提炼 成本居高不下。因此，裂变能源难以成为能源短缺的长效解决方案，当前全球能源结构仍以煤、石油、天然气 等化石能源为主导。 加之近年来 AI 技术迅猛迭代，全球算力基础设施加速布局，使电力短缺矛盾愈发尖锐，其指数级增长的 能源消耗，既对传统电网的承载能力形成冲击，更对现有能源结构的可持续性提出严峻挑战。因此，唯有原子 核聚变能这一革命性能源形式，才是人类未来的理想能源解决方案，其兼具 “燃料充足易得、反应清洁环保、 能量密度极高、运行相对安全”等核心优势，被公认为能源革命的终极方向。

可控核聚变是破解全球能源困局的革命核心，更是大国战略博弈的必争之地，现已经成为继人工智能革命 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方向。美国将其列为优先发展方向，核心智库“特 别竞争研究计划”（SCSP）提出下一代能源是美国必须优先发展的方向，强调能源技术需与 AI、先进制造等领 域融合，为了在核聚变领域建立竞争优势，2025 年 5 月美国政府签署《为国家安全部署先进堆》等四项行政令， 以简化审批、强化燃料供应链等举措争夺全球核能领导权。中国同样布局清晰，2025 年 9 月出台的《中华人民 共和国原子能法》，首次将可控核聚变写入国家基础性法律，并建立了区别于核裂变的、符合聚变特点的分级、 分类监管制度，将核心燃料氚从核材料监管中移除，同年 10 月“十五五”规划建议稿明确将可控核聚变列为新 经济增长点。欧洲借 ITER 计划巩固国际合作优势，日韩聚焦小型化装置寻求差异化突破，全球核聚变竞争已从实验室向工程化、商业化转型。尽管主流装置已实现“点火”突破，但仍需攻克等离子体约束等技术难关， 而技术、产业生态与政策保障的综合优势将决定未来能源格局主导权。对中国而言，核聚变既是能源安全“压 舱石”，也是新质生产力“增长极”，其产业化将助力破解能源对外依存问题，支撑战略产业发展并推动“双 碳”目标实现。

1.2 可控核聚变：实现原理与聚变能源优势

1.2.1 可控核聚变实现原理

可控核聚变，又称“人造太阳”，是一种通过模拟太阳内部的核聚变反应来获取能量的技术。它是在超高 温（上亿摄氏度）、超高压条件下，使两个较轻的原子核（如氢的同位素氘和氚）克服库仑力发生碰撞并聚合， 生成一个新的质量较重的原子核（如氦）和一个极轻的粒子（如中子）的反应过程。因为整个反应过程前后涉 及质量损耗，根据爱因斯坦的质能方程，该过程将伴随着巨大的能量释放（3H+2H→4He+10n+17.6 MeV），能 量以动能形式存在，质量越小的粒子获取越大能量，其中 14.1 MeV 给了极轻的粒子（如中子），3.5 MeV 给了 新生产的质量较重的原子（如氦原子）。

1.2.2 可控核聚变能源利用优势

可控核聚变旨在从根本上彻底解决人类面临的能源和环境双重危机，其在发电侧与其他能源利用形式相比 拥有诸多优势，主要体现在： 更高的能量利用效率：以现有最主流技术路线氘氚聚变为例，每 6 个氘核共放出 43.24 MeV 能量，相当于 每个核子平均放出 3.6 MeV，大约为裂变反应中每个核子平均释放 0.85 MeV 能量的 4 倍。因此聚变能是比裂变 能更为巨大的一种核能利用方式。 更安全环保的能源利用形式：可控核聚变反应无核废料，不会对环境构成大的污染危害，并且聚变反应条 件极为苛刻，一旦达不到反应要求会自动停止，不会发生类似核裂变电站的失控或泄漏事故。 更充足的燃料供应：现在主流聚变能利用的燃料多为氢的同位素氘和氚，氘在海水中大量存在，每 1 升海 水中约含 30 毫克氘，而 30 毫克氘聚变产生的能量相当于 300 升汽油。按照当前消耗测算，海水中氘的聚变能 可用几百亿年。氚元素可由锂-6 和锂-7 两种同位素制造，锂-6 吸收热中子后变成氚并放出能量，锂-7 吸收快中 子变成氚。地球上锂的储量虽少，但用它来制造氚，预计可足够用到人类技术进步到使用氘-氘聚变。再者氚元 素虽在地球稀缺，但放眼宇宙氚并非稀缺元素，月球上氚储量丰富，随着商业航天技术的进步，从月球上开采 氚资源并加以利用或许并不遥远。因此，总的来讲，核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。 更为稳定的基荷电力：与现有主流新能源形式风能、太阳能等间歇性能源不同，核聚变可提供 7x24 小时不 间断的稳定电力输出，是未来支持 AI 算力中心、大规模工业生产的理想基荷电源。

1.3 可控核聚变：实现难点与约束方式

1.3.1 实现可控核聚变的关键指标

核聚变能源相较其他能源形式优势明显，但如何充分有效的利用聚变能源尚需解决一些技术难题，主要集 中在如何促使聚变反应集中大量发生以及聚变反应发生后如何有效对反应物质等离子体团进行约束。能够被人 类捕捉并有效利用的核聚变反应发生条件极为苛刻，经过科学研究需要在超高的温度和足够大的等离子体密度 条件下，核聚变反应才能大量发生，因此将反应物加热到上亿摄氏度，同时增加粒子碰撞几率是可控核聚变首 要解决的问题。其次，核聚变反应在上亿摄氏度的极高温度下进行后，能够将参与反应的物质控制在一定范围 内，并延长反应时间，以及将反应产生的巨大能量合理、高效的导出并加以利用等，这些都对现有材料体系和 科学设计提出了很高的挑战。 经过长期的科学研究，1957 年英国物理学家约翰·劳森提出核聚变反应堆能量平衡条件，即劳森判据，要求 影响聚变反应的三个重要条件等离子体密度 ne、反应约束时间τe 、聚变温度 ?i 的三重积达到临界阈值，各材 料体系中最容易实现聚变反应的氘-氚，其 ne *?I*τe≥ 3 x 1021 KeV·s/?3 时，聚变反应产生的能量将超过加 热输入能量，实现自持燃烧。劳森判据建立的基础是能量守恒定律，聚变产生功率需补偿等离子体辐射损失和 系统热传导损耗，判据包含温度、密度和约束时间三个核心参数，其中等离子体需维持 1 亿摄氏度以上高温使 聚变燃料充分电离。三项核心参数意义如下：

等离子体密度 ne ：聚变反应需要大量粒子发生碰撞，这就需要等离子体中粒子数量足够多、粒子密度足 够大，才能确保较高的碰撞概率，从而提高聚变反应的发生的几率和速率。 聚变温度 ?i ：聚变反应发生需要原子核以极高速度运行并克服库仑斥力发生碰撞，因此必须将参与核聚 变反应的燃料加热至极高的温度。 反应约束时间 τe ：高温、高密度状态必须维持足够长的时间，才能使得聚变产生的能量超过启动反应所 投入的能量并维持反应持续进行（Q＞1），因此反应装置设计上需要利用外部构建对等离子体进行有效地约束。 劳森判据所提出的三重乘积是核聚变反应达到“点火”状态的关键指标，即聚变反应能够自维持而不需要 外部能量输入。这一状态需要等离子体内部的聚变反应生成足够多的热量，来维持所需的高温，使得聚变反应 能持续进行。

劳森判据通过设定最小三重乘积要求，为实现有效的核聚变提供了基本的科学准则，为聚变原材料选择、 约束方案选择和装置设计等提供了理论支撑和指引，根据推定只要三重乘积超过了劳森判据所设定的特定值， 核聚变反应就可能自行维持，实现能量的净输出。因此，在核聚变研究领域，不断优化和提升三重乘积的值是 一个关键的研究目标，科学家应用多种方式对三个关键变量离子体密度 ne、反应约束时间τe 、聚变温度 ?i 进 行持续改进迭代，涉及等离子体的约束技术、提高等离子体的温度和密度，以及开发新型核聚变反应材料和实 现方式等，从而进一步提高聚变三重乘积不仅有助于提高聚变反应的效率，也是向实用化核聚变能源系统迈进 的重要步骤。

1.3.2 实现可控核聚变的约束方式

劳森判据不仅明确指出了实现可控核聚变反应需要着力提高的三个要素，而且也为聚变材料体系选择和聚 变约束方式选择提供了参考。核聚变材料的选择方面，由于氘-氚（D-T）聚变反应截面最大，在温度 10~50 keV 之间(对应 1 亿到 5 亿度)，三乘积要求在 1021 量级，因此最容易实现。核聚变约束方式选择方面，不同材料对 应最佳截面温度不同，因此材料体系确认后，提高等离子体的约束时间和密度就成为提升聚变三乘积的关键， 与之最相关的就是聚变约束装置的设计和选择，不同约束形式也代表着提高三乘积的不同解决方案。

实现核聚变反应需要的温度要求非常高，通常在上亿摄氏度级别，在超高温下参与反应的气体分子会被完 全电离，以高温等离子体状态存在，如何对等离子体进行约束，提高反应约束时间τe ，以及如何对等离子体 进行有效压缩提高等离子体密度 ne ，就成为科学界必须解决的问题。当前，对于此类高温等离子体的约束方式 通常有四种，即引力约束、惯性约束和磁约束，以及结合惯性约束和磁约束特点的磁惯性约束。

（1）引力约束：最典型的引力约束核聚变是宇宙中恒星（类似太阳）的发光发热，恒星由于其质量巨大， 中心点通常为高温高压环境，在此情形下氢原子容易发生核聚变反应生成氦原子核，并放出大量能量。几十亿 年来，宇宙中的恒星犹如一个个巨大的核聚变反应装置，无休止地向外辐射着能量，但由于恒星自身质量极大， 能够产生很强的引力场，从而将高温等离子体约束。引力约束核聚变作为太阳等恒星的能量来源，是一种天然 存在的热核聚变反应堆，然而由于人类无法在满足足够小体积的条件下制造出如此大质量的物体，因此目前引 力约束核聚变还只是大自然的现象，以现有科学技术方法尚无法在地面上制造出可以实现引力约束核聚变的反 应堆。

（2）惯性约束：惯性约束是另一种核聚变常用的约束方式，它通过高能激光或粒子束将燃料靶丸加热并压 缩，瞬间产生的高温高压使燃料因惯性来不及扩散就发生聚变反应，产生类似氢弹爆炸的可控化模拟过程。由 于这种核聚变的方式是通过等离子体自身的惯性作用约束而实现的，因此被称为惯性约束核聚变。这种约束方 式约束的时间长度较短，形成的等离子体具有较高的温度和密度等特征参数，需要大量的能量输入和精密的控 制技术。目前惯性约束的研究和应用主要集中于国防军事领域，美国国家点火装置(NIF)和中国工程物理研究院 的神光系列研究装置都是具有代表性的惯性约束核聚变研究装置。

（3）磁约束：磁约束被认为是目前最有希望实现大规模受控核聚变反应的一种约束方式。通过加热等外部 方式将燃料温度提升，极高的温度使得燃料被完全电离形成等离子体，利用带电粒子在磁场中趋向于沿着磁力 线运动等特性，在外部构建强磁场组成的“磁笼”来约束高温等离子体，使之受到控制地发生核聚变反应，并 在此过程中释放出大量能量。反应过程中，增强磁场可以大幅度地减少带电粒子横越磁力线，使处于磁场中的 高温等离子体与反应容器的壁面隔开，从而保护壁面不受高温侵袭。该方向是当前最有前景的实现大规模受控 核聚变反应的方法，目前科学界提出的主流磁约束装置形式包括托卡马克、仿星器等，如国际热核聚变实验反 应堆(ITER)，中科院等离子所的 EAST、BEST 装置等。

（4）磁惯性约束：融合惯性约束与磁约束两者技术特点，先通过磁场约束等离子体，再利用机械压缩或激 光加热进一步提升密度和温度，降低实现聚变反应的门槛。

高温等离子体约束方式各有特点，因而衍生出可控核聚变多种技术解决方案，目前主流方向逐渐清晰，技 术演进趋势日益明确，磁约束和惯性约束逐步成为最主流的技术路径。磁约束技术路径中最有代表性的解决方 案为托卡马克装置，现已成为研究最深入、技术最成熟的可控核聚变解决方案。托卡马克是一种借助磁约束技 术实现可控核聚变的环形装置，英文名称 “Tokamak”源自环形结构（Toroidal）、真空腔室（Kamera）、磁场 （Magnitnye）以及线圈（Katushki）的俄语首字母缩写。托卡马克装置的核心结构为环形真空室，其外部环绕 着极向场线圈、环向场线圈，当线圈通电时，装置内部会生成强螺旋形磁场控制、维持等离子体发生核聚变反 应。惯性约束技术路径一般采用激光作为聚变解决方案，最具代表性的项目为美国国家点火装置（NIF），它也 是世界上最大的激光聚变装置，通过聚焦激光束到微型燃料球上，能够产生高温高压的环境，实现核聚变反应。 NIF 的主要组成部分是 192 个激光束线，每条激光束线都可产生高达 500 兆焦耳（MJ）的脉冲能量。当这些激 光束线同时聚焦在一个小球上时，可以形成数十亿度的高温和高压条件。经过多年研究，各国聚变装置的三重 积参数进步迅速，其中美国激光聚变 NIF 已实现参数最高，国际合作的托卡马克装置 ITER 设计参数规划最高。

1.4 可控核聚变：技术突破引领产业快速迭代

除了传统技术路线的突破，近年来新兴技术特别是高温超导和人工智能（AI）等在核聚变项目中的广泛应 用为行业快速迭代注入新的动力。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 束等离子体的同时可极大缩小了装置尺寸，使装置建造成本大幅降低。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。

1.4.1 高温超导技术极大降低聚变装置成本

高温超导技术的成熟极大降低了核聚变装置的建造成本，加速了核聚变商业化进程。按照传统的材料体系 和物理学原理，可控核聚变装置（托卡马克）要获得净能量增益，装置体积必须建造的非常巨大（如 ITER 项 目）。在托卡马克中，聚变功率 Pfusion 与磁场强度 B 遵循四次方定律，如果磁场强度翻倍，在体积不变的情况 下，聚变功率将增加 16 倍，或者为获得同样功率，如果磁场强度翻倍，聚变装置体积可以缩小到原来的 1/16。 在高温超导出现之前，托卡马克装置普遍采用低温超导材料（如铌三锡），但其必须工作在液氦温度（4K，-269° C），一来运行成本过高，二来当磁场强度超过 12-13 特斯拉时，超导态容易失效。如果磁场强度不能有效提高， 为了获得足够的功率，只能增加装置体积，所以导致原有低温超导托卡马克装置通常需要较长的建设周期和巨 量的资金投入，只有少数国家或国际组织联合起来才能得以实施。 1986 年，诺贝尔奖得主贝德诺尔茨和米勒发现了铜氧化物高温超导体，经过了三十余年科学攻关，第二代 高温超导材料稀土钡铜氧化物（REBCO）终于实现了带材量产，其可以在液氮温区（77K）甚至更高温度下保 持超导，这不仅意味着冷却系统大幅简化，而且可以实现更高的磁场强度。高温超导材料的出现使得在同样功 率下，托卡马克装置的体积可以做的足够小，进而降低建造和迭代成本。2021 年 9 月 5 日，美国 CFS 公司 （Commonwealth Fusion Systems）利用高温超导技术实现 20 特斯拉的强磁场，并宣布开启 SPARC 建造计划， 旨在建造体积只有 ITER 的 1/40，但同样能够实现 Q>1 的紧凑型托卡马克装置。如果成功，它将把聚变电站的 造价从“百亿级”拉低到“亿级”，建设周期从“三十年”压缩到“五年”，这一计划也得到风险投资基金的 大力支持。

1.4.2 人工智能技术大幅缩短聚变研发周期

人工智能技术有效推动了核聚变研究，使得精确控制高温等离子体运动成为可能。在核聚变反应过程中， 等离子体的运动是非线性的，充满了不可预测的湍流，传统的控制系统是基于 PID 反馈的，往往反应太慢。人 工智能技术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。2022 年，DeepMind 团队与瑞士等离子体中心合作训练了一个深度强化学习算法，不仅有效控制住了等 离子体，甚至可以把两个等离子体环在真空室里分开移动。新奥集团在玄龙-50U 上利用 AI 技术对等离子位形 进行控制，并开发了数字孪生系统，仿真速度相较于传统方法提高了 4 个量级。凭借高效处理海量实验数据、 精准模拟复杂核聚变反应过程的能力，人工智能大幅缩短研发周期、降低成本，已然成为核聚变商业化的“加 速器”。

二、可控核聚变现状：政策与资本双轮驱动加速产业爆发

2.1 可控核聚变已进入商业化加速与应用拓展阶段

人类对可控核聚变研究始于 20 世纪 50 年代，至今已有七十余年，按照不同阶段研究方向和发展侧重点， 可控核聚变产业发展大致可以分为四个阶段：理论探索与起步期、国际合作与科学验证期、工程突破与商业化 加速期、商业化成熟与聚变电站建设期，当前产业普遍处于第三阶段工程突破与商业化加速期。 第一阶段为理论探索与起步期，主要时间是从 20 世纪 50 年代到 20 世纪 90 年代。当时正值东西方冷战时 期，核聚变技术与氢弹技术高度相关，各国科学家主要以做基础理论研究和进行小型实验装置建设为主。苏联 科学家于 50 年代率先提出托卡马克概念，奠定了磁约束聚变的主流技术路线。各国争相效仿，相继建造了多个 实验装置，主要目标是验证核聚变反应的科学可行性。 中国于 20 世纪 70 年代初开始对可控核聚变技术进行初步探索，主要通过实验研究实现核聚变的可能性， 1958 年我国设计建造了一台能做几千焦耳的 Z 箍缩装置，利用惯性约束方法进行初步实验。尽管取得了一些 成果，但核聚变反应的可控性尚未实现。随着计算机技术的发展和对等离子体物理认识的深入，中国在可控核 聚变技术上取得了显著进展。1983 年，中国首次提出磁约束 “热堆—快堆—聚变堆” 三步走发展战略。1984 年，中国建成了首个托卡马克装置 “环流器一号（HL-1）”。与此同时，中国还积极参与国际热核聚变实验堆 （ITER）计划的前期工作，为后续技术发展奠定了基础。

第二阶段为国际合作与科学验证期，主要时间是从 20 世纪 90 年代到 2020 年左右。随着核聚变在科学可行 性理论层面得到论证（Q>1 实现），各国研究机构将研究重点转向实验装置搭建，2006 年国际热核聚变实验堆 （ITER）计划由此得以启动。该计划汇集了全球主要科技力量，旨在建造世界首个可实现大规模核聚变反应的 实验堆。虽然由于投资巨大、技术复杂性高以及对低温超导技术的依赖，ITER 项目进展相对缓慢，但依然在稳 步推进中，并在此过程中极大促进了国际核聚变研究的进步。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。 在这一时期中国可控核聚变技术取得了快速发展，2006 年中国正式加入 ITER 计划，成为 ITER 计划的 重要参与者之一。同期中国也加大了对核聚变研究的投入，建成了多个核聚变科研装置，如中国环流器二号 （HL-2）、环流器三号（HL-3），以及中科院的东方超环（EAST）等。这些装置为我国掌握核聚变核心技术 提供了坚实的创新基础。

第三阶段为工程突破与商业化加速期，主要时间是从 2020 年开始至本世纪中叶。技术层面，随着高温超导 材料的成熟以及 AI 技术的赋能，使得建造更高效、更紧凑的聚变装置成为可能，资本层面，全球私营聚变企业 融资额激增，互联网科技巨头和传统产业资本纷纷入局，加速了可控核聚变技术迭代和商业化进程，各国在磁 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。私营企业和风险投资开始关注可控核聚变领域， 推动了核聚变技术的商业化进程。

在这一时期中国在高温超导材料、等离子体控制、反应堆设计等关键技术上取得突破，推动了核聚变装置 的小型化和高效化。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。

第四个阶段为商业化成熟与聚变电站建设期，主要时间预计为本世纪中叶以后，届时可控核聚变技术已被 完全实现，多种聚变技术方案已经趋于完善，聚变所用原材料来源充足，商业化聚变电站经济性开始显现，全 球各国开始大规模建设可控核聚变发电站。

2.2 可控核聚变迎来政策与资金双重利好

近年来核聚变领域重大技术突破频现，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 2025 年聚变能产业报告，核聚变行业全球总投资额已 从 2021 年的 19 亿美元激增至 2025 年的 97 亿美元以上，其中仅 2024 年就新增了 26 亿美元。这不仅意味着行业投资规模在五年内翻了超过五倍，更凸显各国投资机构对核聚变信心日益增强，技术研发正在取得实质性进 展，完整核聚变产业供应链正在迅速形成。FIA 调查的 70%商业公司预计在 2035 年前实现并网发电，比各国国 家项目大约提前 5-10 年。

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。

三、投资可控核聚变：聚焦中上游高价值量环节

3.1 可控核聚变产业链分析

核聚变产业链分为上游原材料供应、中游设备制造及工程建设、下游核聚变发电及运维三个主要环节，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梯队，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实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。

3.1.1 可控核聚变产业链上游：超导材料和面向等离子体的材料是关键

可控核聚变产业链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，上游是整个核聚变产 业链的技术基石，材料性能直接决定了聚变装置的性能上限、运行寿命和建造成本，其中超导材料和面向等离 子体的材料是其中的关键。上游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）、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。 当前用于可控核聚变领域的超导材料分为低温超导（LTS）材料和高温超导（HTS）材料。低温超导材料以 铌钛合金 NbTi 和铌锡合金 Nb₃Sn 为代表，技术较为成熟，是 ITER 等早期大型项目的主力，但低温超导材料工 作环境为液氦，制冷成本较高，且能提供的磁场强度上限较低（约 15T），限制了装置的紧凑化。国内低温超 导企业为 ITER 项目和国内主要可控核聚变装置供货，整体市占率高。低温超导材料是目前托卡马克装置的现 实解决方案，高温超导则是可控核聚变装置未来的发展趋势。以稀土钡铜氧 ReBCO 为代表的第二代高温超导带材可在液氮环境下工作，相较于低温超导要求的液氦温度，其制冷成本大幅降低，且能承受更高的磁场（>20T）， 是实现紧凑型、高效率聚变堆的关键。目前高温超导带材生产工艺复杂，产能紧缺，全球仅少数几家公司具备 千公里级年产能，如日本藤仓 Fujikura、中国的上海超导、东部超导、上创超导等。超导材料是上游环节价值量 最高、技术壁垒最强的环节，高温超导材料的技术突破和成本下降也是推动本轮核聚变产业加速的核心驱动力 之一。 面向等离子体的材料主要用于制造直接面对上亿度高温等离子体的第一壁和偏滤器等核心器件，相关材料 需具备高熔点、高导热性、抗高能粒子轰击和低中子活化等特性。目前主流材料为钨（W）及其合金（如钨铜 复合材料），安泰科技、国光电气是国内该领域的领先企业，也是全球少数具备可控核聚变真空室、真空室内 部件第一壁、偏滤器等部件量产能力的公司，已成功为 ITER 等大型项目提供核心部件。除了钨合金，金属铍 材料也是可控核聚变反应装置的关键材料，铍是当前核聚变装置中最优选的中子倍增材料，其低中子阈能特性 使得中子撞击铍原子时所需能量更低，从而显著提高中子倍增效率。相较于其他材料，铍的熔点更高、密度低， 在高温环境下不易熔化，且能够大幅降低聚变堆结构的承重要求。

3.1.2 可控核聚变产业链中游：直接受益于聚变装置招标建设

中游设备制造与工程建设是整个聚变产业链的核心，直接受益于各大聚变装置的招标建设。可控核聚变产 业中游主要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%，电源系统及驱动控制系统价值量占比 15%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。

磁体系统是实验堆阶段价值量占比最高的环节，也是托卡马克装置的“心脏”。ITER 项目使用低温超导路 线磁体系统价值量占比约为 28%，如若采用高温超导路线磁体系统价值量占比只会更高。可控核聚变装置中磁 体系统主要负责产生强大磁场来约束等离子体，大型托卡马克装置需要将数万公里的超导带材精密绕制成复杂 的线圈，技术壁垒极高。联创光电通过其子公司联创超导，深度布局高温超导磁体制造环节，并参与聚变裂变混合堆“星火一号”项目，卡位优势明显。 真空室及真空室内部件合计占 ITER 项目总价值量的 25%，也是实验堆阶段价值量较大的环节。真空室主 要是为可控核聚变等离子体反应提供超高真空环境，真空室内部件如偏滤器、包层、第一壁等则直接承受极端 的热负荷和粒子流。真空室的制造涉及大型异形结构件的精密成型和真空焊接技术，技术难度较高，国内合锻 智能凭借其在高端成形装备领域的技术积累，成功切入该领域，中标了 BEST 项目的真空室模块，先发优势明显。 偏滤器、包层、第一壁等真空室内部件是装置中工作环境最极端、技术挑战最大的部件之一。国内国光电气、 安泰科技等企业在该领域具备核心技术和供货经验。 电源系统也是可控核聚变装置中非常重要的部件之一，价值量占采用托卡马克技术方案的 ITER 项目总预 算的 8%，如果是直线型场反位形（FRC）方案，电源系统价值量占比可达 50%以上。电源系统主要为磁体系统提 供稳定的大电流，并为等离子体提供加热能量，对电流精度、稳定性和动态响应要求极高，如果是 FRC 方案的 DEMO 堆电源系统还承担着聚变产生的瞬时电流导出工作。国内爱科赛博、四创电子等公司在特种电源领域技 术积累深厚，已参与多个核聚变项目。此外，快控开关供应商旭光电子、超级脉冲电容供应商王子新材也在多 个项目中中标，后续若 FRC、Z 箍缩等脉冲功率路线发展较快，将直接受益。

3.1.3 可控核聚变产业链下游：聚变装置工程化建设是当前主要发展方向

可控核聚变产业链下游主要包括聚变装置建设、聚变电站运营与聚变副产品商业化等环节，聚变装置的工 程化建设是当前主要发展方向。目前各国可控核聚变发展多处于工程验证阶段，现阶段主要是以“国家队”主 导的实验堆、示范堆装置建设为主，一级创业公司推动的小型聚变堆搭建为辅，聚变电站运营与聚变副产品商 业化开发等尚在未来。 当前，我国大型可控核聚变装置主要由中国科学院合肥物质科学研究院和中核集团两大“国家队”构成。聚 变新能（安徽）有限公司依托中科院合肥物质科学研究院等离子体所，主导建设 BEST、CRAFT、CFETR 等项 目，技术实力雄厚，是合肥聚变产业链的核心。中国聚变能源有限公司由中核集团牵头，联合多家央国企和产 业资本在上海成立，主导建设“环流器”系列后续装置（如环流四号）等，资源整合能力强大，是上海聚变产 业链的核心。天府创新能源研究院与国光电气等股东共同出资成立先觉聚能科技（四川）有限公司，拟在成都 推进建设 Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR）项目，是成都聚变项目的主导方。中核集团与江西省政府签订 全面战略合作框架协议，拟将聚变裂变混合项目“星火一号”落户南昌。中科院与中核集团两大主体及其下属 单位负责国内各大型可控核聚变装置的总体设计工作，当地相关企业则负责项目管理和招标采购等工作。 近年来一级市场也涌现出一批商业聚变公司，该类公司通常由顶尖科学家创立，获得风险资本支持，技术 路线更为灵活和激进，旨在通过技术创新实现弯道超车，如能量奇点、星环聚能、瀚海聚能等。 展望未来，可控核聚变最终目标肯定是建设聚变商业电站，为电网提供稳定、清洁的基荷电力，最终下游 必然包括核电站运营、能源输出以及聚变反应副产品氚、中子源等商业化。但当前核聚变研究仍处于工程验证 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，同步推进的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。

3.2 产业链相关公司

3.2.1 联创光电：高温超导磁体供应商，深度参与星火一号建设

联创光电是由江西省电子集团整合旗下优质资产于 1999 年设立，2019 年起公司进行业务转型，成立中久 激光与联创超导，构建起以“智能控制器为基，激光+超导双核驱动”的产业布局。公司在激光领域积极发展 激光反制武器、特种激光装备、自主激光芯片、高端激光器件等，在高温超导领域成功研发超导感应加热设备、 高温超导磁控硅单晶设备、核聚变用高温超导磁体等装备，切入了下游金属热加工、光伏、半导体、可控核聚 变等应用场景。 公司在可控核聚变领域的拓展主要依托参股公司联创超导完成，联创超导为全国高温超导磁体领域的领军 企业，在可控核聚变用高温超导磁体领域具备核心竞争力。核聚变用磁体系统是托卡马克装置中价值量最高的 环节之一，也是实现等离子体强磁场约束的根本。公司的高温超导磁体技术已在工业领域实现商业化应用，并 深度参与了江西聚变新能和中核集团主导的“星火一号”聚变—裂变混合堆项目建设。该项目将采用基于高温 超导技术的紧凑型托卡马克装置，设计总功率 300MW，等效聚变功率大于 40MW，并运用“聚变—裂变”混合 堆技术实现 100 MW 连续发电，总投资超过百亿元。“星火一号”计划 2029 年年底完成装置建设，2030 年实 现演示发电，投资额巨大，有望为公司带来持续的大额订单。公司在高温超导磁体环节卡位优势明显，可充分 享受高温超导行业爆发式增长的红利。

3.2.2 合锻智能：高端成形装备头部企业，布局真空室等核心环节

合锻智能主业为高端成形机床和智能分选设备，是国内高端成形装备头部企业，依托其在高端装备制造行 业的能力和经验积累，成功切入可控核聚变装备领域，成为产业链中游的核心设备供应商。公司积极参与聚变 堆核心部件的研发和制造，战略性布局了聚变堆中结构最复杂、制造难度最高的真空室环节。核聚变装置真空 室是承载上亿度等离子体并维持超高真空环境的“心脏”部件，价值量高、壁垒深厚。 公司董事长严建文担任聚变新能（安徽）董事长，同时兼任安徽省聚变产业联合会理事长、合肥综合性国 家科学中心能源研究院执行院长。公司积极开展核聚变领域研究，并取得阶段性成果。2024 年公司成功中标聚 变新能真空室扇区、窗口延长段、重力支撑项目包，产品顺利通过了聚变新能组织的工艺评审会和生产准备会， 完成了首套真空室原材料采购与验收工作，完成了真空室扇区及下窗口延长段成型、加工工作，进入焊接、检 测工序，并且首套重力支撑已达到交付状态，标志着其制造能力已获得核心客户的认可，并实现了从研发到工 程化的关键突破。此外，公司在研发端与聚变产业链深度合作，与李政道研究所共建联合实验室，参与“高真 空拍瓦飞秒激光传输腔室子系统”及“高真空综合靶室子系统”等项目，为其在后续可控核聚变项目中延续优 势奠定了坚实基础。

3.2.3 国光电气：国内微波电真空器件龙头，核聚变核心部件供应商

国光电气专注于微波器件、核工业装备与部件的研发、生产和销售，具有 60 余年行业经验和深厚技术积累， 是国内微波电真空器件领域的领军企业。公司凭借在真空技术和微波技术上的深厚积累，与中核集团、西南物 理研究院等单位深度合作，嵌入核聚变产业链核心环节，承担着关键设备、材料与技术解决方案供应商的角色。 公司不仅为聚变装置提供核心的真空设备和微波加热系统组件，还在第一壁、偏滤器等关键部件上实现技术突 破，是国内少数具备核级真空设备自主生产能力的企业之一。 国光电气作为核聚变领域稀缺的核心部件国产供应商，依托真空系统、微波加热等技术壁垒，为国内外主 要实验堆及工程堆提供关键保障。国际合作方面，公司是 ITER 项目的重要供应商，向其批量提供偏滤器、第 一壁等核心装置，并参与全球标准制定和工艺验证。国内协同方面，公司核心产品已应用于 EAST、环流三号 等国内核心装置。同时，公司积极与能量奇点、星环聚能等商业聚变公司建立合作，并参股成立先觉聚能，布 局 Z 箍缩混合堆路线，展现了公司在多技术路线上的前瞻布局。深厚的技术积淀和广泛的客户合作为其构筑了 坚实的竞争壁垒，随着全球核聚变产业进入加速建设期及商业示范推进期，具备全流程生产与创新能力的国光 电气，将持续受益产业空间拓展与国产替代红利。

3.2.4 永鼎股份：控股东部超导，深度布局高温超导带材

永鼎股份是国内光通信和超导材料领域的头部企业，通过子公司东部超导深度布局可控核聚变领域。东部 超导早在 2011 年就开启高温超导材料的研发，并逐步聚焦于第二代高温超导带材的产业化，采用 IBAD（离子 束辅助沉积）+MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）国内独有工艺，实现重掺杂、磁通钉扎等关键技术突 破。公司的高温超导带材制造工艺显著提升了带材的临界电流密度，在高温强磁场等工况下性能达到国际先进 水平，是托卡马克等聚变磁体装置的理想材料。 公司已成功与国内主要核聚变科研及工程建设单位建立紧密合作，包括中科院、核工业西南物理研究院、 能量奇点、新奥能源、星环聚能等，并积极对接海外商业核聚变项目及相关政府、科研项目，已为多个海外客 户提供试用材料或批量供货。现公司已经具备连续生产超千米级带材的制备能力，并积极进行人员扩张，现已 成为国内高温超导核聚变项目的主要上游材料供应商。公司的技术能力、产能及专利壁垒均居行业前列，深度 绑定了一批重大核聚变科学工程和商业化示范项目，在核聚变产业链“卡位”优势显著，有望受益于行业加速扩 容，成长空间持续打开。

3.2.5 旭光电子：电真空技术领先，核聚变电源系统关键器件供应商

旭光电子前身为 1965 年成立的国营旭光电子管厂，拥有近六十年的电真空技术积累, 1994 年完成股份制改 造，2002 年在上海证券交易所主板上市。上市后，公司通过内生发展与外延并购，逐步形成了“电力设备、军工、电子材料”三大板块，产品包括真空灭弧室、大功率电子管、新型电力及新能源成套设备等电力方向，精 密结构件、智能嵌入式计算机等军工方向，以及氮化铝粉体和制品等电子材料方向。 在可控核聚变领域，公司深耕于托卡马克、直线型场反位形等多种技术路线，可批量化提供相关核心器件。 公司在电真空技术领域拥有六十余年深厚技术积累，是国内唯一、国际唯二能工程化批量生产兆瓦级大功率电 子管的企业，承担国内主流聚变工程中核器件核心供应商角色。公司生产的长脉冲高功率射频四极管是磁约束 核聚变装置等离子体离子回旋加热系统的关键器件，也是托卡马克等核聚变装置的必配耗材，产品已通过中科 院等离子体所等权威机构项目认证，成功应用于 EAST、BEST 等多个装置。公司的电真空快控开关技术国内领 先，具备快速响应、大电流、高功率、长寿命等特点，已对接国内客户，正在配合客户验证。此外，在可控核 聚变领域公司也已拓展馈通线路、直流开关、失超保护开关、伪火花放电管、超低温变送器等，未来有望在聚 变能源商业化落地中获取更大的市场空间。

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