(可控核聚变:原理、现状、潜力及涉及股票)
一、核心概念可控核聚变是指通过人为控制核聚变反应的条件(如温度、压力和约束时间),持续稳定地释放能量的一种技术。原理与太阳发光发热的机制相同,即轻原子核(如氢的同位素氘和氚)在极端高温高压下融合成较重的原子核(如氦),并释放巨大能量。
二、优势与意义能源潜力燃料无限:氘在海水中储量可供人类使用数亿年。清洁安全:无温室气体排放,核废料半衰期短(约 100 年),事故风险远低于核裂变。
能量密度高:单位质量燃料释放能量是化石燃料的数百万倍。
战略价值彻底解决能源危机,推动碳中和目标。减少对化石燃料依赖,缓解地缘政治冲突。三、技术路线与挑战主流技术磁约束(托卡马克):通过环形磁场约束等离子体,如国际热核聚变实验堆(ITER)。
惯性约束(激光):利用高能激光压缩靶丸,如美国国家点火装置(NIF)。
关键难题等离子体控制:维持高温高压环境需突破磁流体力学不稳定性。
材料耐受:等离子体与反应器壁的相互作用导致材料损伤(如第一壁材料需承受 1 亿℃辐射)。
能量收支平衡:目前多数实验仍未实现 “能量净增益”(Q>1)。
四、全球进展国际合作ITER 项目(法国):35 国参与,计划 2035 年实现 Q=10(输出能量是输入 10 倍),2050 年商用示范。
CFETR(中国):自主设计的实验堆,目标 2030 年建成,2040 年商用。
突破性成果2022 年 NIF 首次实现能量净增益(Q=1.5)。
2023 年中国 “人造太阳” EAST 实现 403 秒稳态长脉冲高约束模运行。
五、投资逻辑与风险产业链机会上游材料:超导材料(钇钡铜氧)、钨合金、高纯锂。
中游设备:激光器(惯性约束)、超导磁体(托卡马克)、真空系统。
下游应用:制氢、同位素生产、航天推进(如核聚变动力卫星)。
风险提示技术不确定性:Q值提升和材料寿命问题可能延缓商业化进程。
资本密集:单座实验堆造价超千亿元,企业现金流压力大。
市场炒作:概念股短期涨幅透支长期预期(如2025年兰石重装PE已达78倍)。

1.超导材料
西部超导(688122)全球低温超导材料龙头,国内市占率超 90%,为国际热核聚变实验堆(ITER)提供 NbTi 超导线材,技术打破国外垄断。2024 年参与 “中国环流三号” 核心部件研发,订单同比增长 30%。技术壁垒:掌握超导线材工程化生产技术,产品用于磁约束装置的强磁场构建。永鼎股份(600105)国内唯一实现第二代高温超导带材量产的企业,子公司东部超导为能量奇点 “洪荒 70” 装置供应超导磁体材料。2024 年超导业务收入增长 80%,但占比不足 1%。风险提示:带材产量较低,短期业绩贡献有限。2.特种金属与结构材料
天力复合(301152)核聚变钨材市占率超 50%,参与 ITER 项目内壁防护,2024 年净利润增长 18%,钨制品业务占比提升至 35%。技术优势:钨基复合材料可承受 1 亿℃高温,用于第一壁和偏滤器。厦门钨业(600549)全球最大钨材料供应商,为 ITER 朗缪尔探针提供耐高温钨部件,2024 年交付首批测试样品。应用场景:探针用于测量等离子体参数,需耐受 2500℃极端环境。3.真空与低温系统
汉钟精机(002158)真空泵领域龙头,产品应用于核聚变装置真空室,2024 年核电阀门收入增长 50%。技术适配:真空系统需维持 10⁻⁶Pa 以下环境,保障等离子体约束。雪人股份(002639)兆瓦级氦气压缩机用于 “液氦到超流氦温区制冷系统”,为 EAST 装置提供 - 271℃低温环境。2024 年中标多个核聚变项目,订单增速超 100%。关键作用:低温系统是维持超导磁体性能的核心。二、核心设备制造1.磁体与线圈
东方电气(600875)央企龙头,为 “中国环流三号” 提供磁体线圈,技术覆盖托卡马克装置核心部件。2024 年牵头国内首个聚变发电示范项目,设备供应占比超 60%。项目进展:磁体系统国产化率提升至 70%。中国西电(601179)参与 ITER 磁体支撑系统制造,产品需承受 1600 吨交变电磁力,2024 年交付最后一批部件。技术挑战:超厚不锈钢焊接变形控制、低温断裂韧性保障。2.加热与电源
弘讯科技(603015)意大利子公司 EEI 为欧洲聚变项目提供核心电源方案,2024 年核聚变电源业务收入占比 2%,但订单增速超 100%。技术方向:高动态电源用于等离子体加热与电流驱动。英杰电气(300820)射频加热设备供应商,产品应用于 EAST 装置,2024 年研发投入增长 40%。关键参数:射频功率需达兆瓦级,频率覆盖 100GHz 以上。3.真空室与冷却系统
兰石重装(603169)为 CFETR 项目提供微通道热交换器,技术国际领先,2024 年交付首台设备。性能优势:换热效率提升 30%,适用于氦冷固态包层。海陆重工(002255)核聚变真空室制造商,与中核集团合作研发,2024 年净利润增长 40%。工程难点:真空室需承受高温等离子体冲击与中子辐照。三、系统集成与科研合作1.科研院所关联企业
久盛电气(301082)核级电缆市占率超 40%,深度绑定中科院合肥物质科学研究院,参与 “中国环流三号” 特种电缆供应。2024 年营收增长 25%,订单放量显著。技术突破:耐高温、耐辐射电缆通过 ITER 认证。国光电气(688776)生产 ITER 偏滤器与包层系统,全球极少数具备量产能力,2024 年股价涨幅超 190%。核心价值:偏滤器决定等离子体杂质排除效率,影响反应稳定性。2.跨界布局企业
合锻智能(603011)参与聚变堆偏滤器预研,2024 年获 ITER 项目订单,股价 7 天 5 板。业务拓展:从传统锻压设备向核工业延伸。综艺股份(600770)参股公司从事高温超导带材研发,产品应用于 EAST 装置,2024 年超导业务收入占比不足 0.5%。风险提示:业务规模较小,商业化前景不明朗。四、政策与商业化前景1.政策支持
国家战略:国务院国资委将核聚变列为 “未来产业”,计划 2030 年建成 “星火” 混合堆,2050 年实现商业化发电。地方行动:上海设立 100 亿元未来产业基金,重点投资聚变公司,推动超导材料与等离子体控制技术突破。2.商业化时间表
实验阶段(2030 年前):验证科学可行性,中国 CFETR 计划 2030 年建成。示范电站(2040-2050):解决工程化难题,预计单台成本超千亿元。大规模应用(2050 年后):逐步替代传统能源,全球市场规模或达 4900 亿美元(2031 年)。五、风险与投资建议1.核心风险
技术瓶颈:等离子体稳态控制、材料耐辐照等难题尚未完全解决。业绩贡献有限:多数公司相关业务收入占比低于 5%,如永鼎股份超导业务亏损。估值泡沫:部分概念股市盈率超 200 倍,远超行业平均水平。2.投资策略
关注订单落地:优先选择已获 ITER、CFETR 等项目订单的企业,如西部超导、天力复合。聚焦核心技术:超导材料(NbTi/YBCO)、偏滤器、磁体系统等关键环节。长期布局:核聚变商业化需数十年,建议结合光伏、储能等成熟赛道分散风险。