摘要：我们认为核聚变作为人类最理想的终极能源，在国内外 融资热度逐渐提升，实验堆加速落地的背景下，以托克马克为代表的可控核 聚变技术正处于快速发展的黄金时期。海外的 ITER 项目的加速落地以及国 内的 BEST 等实验堆的开始招标推动了上游设备产业链的快速发展。受

我们认为核聚变作为人类最理想的终极能源，在国内外 融资热度逐渐提升，实验堆加速落地的背景下，以托克马克为代表的可控核 聚变技术正处于快速发展的黄金时期。海外的 ITER 项目的加速落地以及国 内的 BEST 等实验堆的开始招标推动了上游设备产业链的快速发展。受益标 的包括托克马克核聚变产业链上游的高温超导带材供应商永鼎股份、精达股 份（持有国内未上市的高温超导供应商上海超导 18.29%股权）；磁体材料加 工工艺供应商联创光电；偏滤器及包层系统供应商国光电气；真空室供应商 合锻智能。

2.1. 核聚变是理想的未来能源

核聚变是一种高效、清洁的能源利用方式。聚变反应是两个或多个较轻的原 子核在高温高压条件下重新结合成质量较重的原子核并释放巨大能量的过 程。根据质能方程 E=mc 2，聚变反应前后的原子核质量减小并释放巨大的能 量。作为一种源自原子核内部结构变化的能量形式，核聚变的能量密度远高 于传统化学反应，且几乎不产生放射性污染。基于核聚变反应具有能量密度 高、高效、清洁的特性，其在能源、军事和科研等领域具有广泛应用前景， 被视为人类未来最理想的能源解决方案。

氘-氚聚变被认为是当前最具可行性的聚变反应路径。按燃料和技术成熟度 分类，人工核聚变可分为氘 氚（D T）聚变，氘 氘（D D）聚变、氘 氦（D ³He）聚变等。点火条件方面，D-T 反应所需温度约 1 亿摄氏度，远低于氘-氘 和氘-氦 3 等聚变的启动温度。从燃料获取的角度看，氘可以从海水中大量 提取，氚也可以通过与锂反应等方式进行增殖，实现燃料闭环。氘-氚聚变拥 有最丰富的施工经验，从上世纪的 JET、TFTR 到如今 ITER 与东方超环， D-T 反应技术已被多次验证，系统组件如超导磁体、氚处理装置和中子防护 材料也趋于成熟。虽然中子辐射对材料带来侵蚀、氚的放射性管理等问题依 然存在，但整体而言，氘-氚聚变是目前全球主流聚变装置采用的最佳路径， 根据 FIA 发布的《The global fusion industry in 2024》数据披露，在调研的 44 个核聚变实验项目当中，使用氘-氚作为燃料的公司占比 75%。

2.2. 核聚变相较传统能源以及其他新能源有明显优势

与传统能源及其他新能源相比，核聚变释放的能量密度显著提高。在能量密 度方面，核聚变相比于传统能源优势更加显著。1 克氘–氚燃料完全聚变可 释放约 3.4×10^8 焦耳能量，相当于燃烧 8 吨煤或 300 升汽油，足以满足一 个人约 60 年的能量需求。核聚变原料丰富，氘广泛存在于海水中，而氚可 通过反应堆内与锂反应实现人工增殖，保障了核聚变的可持续性。核聚变清 洁环保，聚变反应只产生无害的氦气，不会排放温室气体或高放射性废料。 与化石燃料相比，核聚变更安全稳定，不存在爆炸的风险；与太阳能、风能 等可再生能源相比，核聚变可以持续供能不受天气或时间制约。兼具高能、 稳定、安全、环保、持续等优势，核聚变被视为人类最理想的终极能源。

2.3. 核聚变的可控是实现规模化应用的关键

聚变能量利用的前提是核聚变反应可控且自持。核聚变的可控是人类能够调 节和维持聚变反应在安全、稳定的状态下进行；自持则是聚变反应启动后， 能依靠自身产生的能量持续驱动，无需外部持续供能。可控的首要条件是将 燃料加热至约 1 亿开尔文形成高温等离子体，需依靠磁约束或惯性约束的方式使其在真空中悬浮；同时，还需抑制等离子体不稳定性和杂质引入，防止 能量损失。Q 值是衡量自持的关键指标，即聚变输出功率与加热功率的比值。 尽管目前距离商用所需的 Q＞10 仍有差距，各国在聚变装置的理论设计和 制造水平上不断进步，Q 值呈持续上升趋势，距离真正的聚变自持和聚变商 业化越来越近。

2.4. 以托克马克为主导的磁约束是最易实现的约束方案

核聚变的约束方式主要包括磁约束、惯性约束和引力约束，其中磁约束是目 前最主要的约束方式。引力约束是恒星内部的聚变机制，地球无法复制巨大 的引力场进行约束；性约束通过高能激光瞬间压缩燃料靶丸实现聚变，技术 复杂且成本高，主要用于军事领域。磁约束聚变通过极高的温度使得燃料完 全电离形成等离子体，再利用特殊结构的磁场形式把处于热核反应状态的高 温等离子体约束在有限且稳定的区域内，增强的磁场可显著减小带电粒子横 越磁力线的扩散和导热，使高温等离子体与反应容器的壁面隔离，从而保护 容器壁免受高温的侵蚀。目前以托克马克为主导的磁约束方式是目前最主流 的约束方式。

托克马克装置是最主流的磁约束装置。托克马克是一种以环形真空室和精密 磁场系统实现高温等离子体稳定约束的磁约束聚变反应器，最早由苏联科学 家在 1950 年代提出，并逐步成为现代核聚变实验的主要平台。托克马克装 置由磁体、真空室、包层系统和偏滤器等部件构成，通过环形磁场线圈产生 三维闭合磁场，将氘–氚等离子体悬浮于真空中，避免与容器壁直接接触以 减少能量损失和材料损害，同时还需满足足够的粒子密度和能量约束时间， 以克服等离子体中产生的各种不稳定性。聚变反应产生的高能中子通过设计 特殊的包层（如液态锂）被吸收和转化为热能，实现高效能量回收。全球多 个实验装置，包括国际热核聚变实验堆（ITER）和中国的“东方超环”，都在 采用托克马克设计作为实现长期稳定自持核聚变的基础。

托克马克装置可分为铜基托克马克、低温超导和高温超导托克马克。铜基托 克马克是最早的托克马克装置，结构简单、造价低、响应迅速，但是铜基托 克马克能耗高、发热量大且无法长时间稳定运行，因此难以满足商用聚变电 站对低成本和持续能量输出的要求。低温超导托克马克采用钛合金等低温超 导材料制成磁体，在液氦等极低温环境（约 4K）中运行，目前已应用于 ITER 等众多工程实验反应堆。高温超导托克马克采用稀土钡铜氧（REBCO）等高 温超导材料制成磁体。高温超导托克马克是近年来新兴的一种技术路径，可 在液氮等相对较高温度（约 20-77K）下实现超导，极大简化了冷却系统，同 时具有更高的临界电流密度和耐磁性能。这类材料使得磁体可以更紧凑、场 强更高，为小型化聚变反应堆提供了可能。

包层系统、真空室、偏滤器是托克马克装置核心的结构设备。真空室位于磁 体与冷屏之间，由主体和窗口两部分组成。真空室形成的真空环境排除了外 部磁场和气体介质对高温等离子体的干扰，同时将高温等离子体与反应堆壁 隔开，避免高温破坏设备。第一壁、包层屏蔽快和氚增殖模块共同构成包层 系统，提供燃料增殖、能量转换、中子屏蔽等功能。包层通过锂与高能中子 的反应生成氚，同时包层吸收聚变反应释放的高能中子，将其动能转化为热 能，并通过冷却系统导出，为发电提供热源。偏滤器位于托克马克真空室的 下部区域，通过磁场将来自等离子体的杂质、冲刷产生的颗粒和氦灰有序引 导至专用排放通道，减轻核心区的热负荷与材料侵蚀。

3.1. 实验堆加快落地，商业堆紧随其后

可控核聚变的商业化发展路径为实验堆→示范堆→商用堆。可控核聚变的 商业化落地需要逐级验证科学可行性与经济可行性实现技术跃迁。实验堆 阶段需攻克能量净增益与稳定点火两大基础科学难题，通过高温等离子体 约束技术实现可控的聚变反应；示范堆阶段需将实验成果工程化，在连续运 行、燃料自持循环等维度提升 Q 值至商业化门槛，并验证成本可控性；商 用堆则依赖规模化技术与工业体系支撑，通过持续点火与高 Q 值运行实现 稳定供电。从单次点火到持续反应，从能量亏损到经济增益，每个阶段均为 下一层级提供不可替代的技术验证与风险缓释。目前国内外在运的核聚变 反应堆以实验堆为主，根据 IAEA 的数据统计，2024 年实验堆的数量占到 总聚变项目的 87%（其余 13%并不是实现稳定运行的商业堆，而是部分通 过等离子体放电实验积累的工程数据，如 2024 年日本 JT-60SA 实现 403 秒 超导运行算作了 “准聚变电站”范畴）。目前在建的最大的 ITER 项目计划 于 2026 年启动首次氘氚等离子体放电实验，目标在 2030 年前实现 Q=10 的能量增益，后续 DEMO 示范堆建设将提上日程。即使实验堆相对示范堆、 商业堆的规模更小，但是单台实验堆的项目仍需近百亿以上的投资，实验堆 的快速建设也为托克马克相关设备带来了可观的市场空间。

3.2. 可控核聚变正处于快速发展的黄金时期

以托克马克为代表的可控核聚变技术发展迅速。按照布局和落地的实验堆 数量来看，可控核聚变在 2000 年之前经历了一段快速发展时期。可控核聚 变的尝试早在上世纪六十年代便已经开始：1958 年首台托克马克装置 T-1 正式投入运行，1968 年苏联科学家在第三代托克马克 T-3 上取得了电子温 度 1keV、质子温度 0.5keV，以及聚变三重积等于 10^18/m^(-3)·s 的显著成 果。苏联科学家的尝试在国际上引发了托克马克技术的热潮，各国相继开启 磁约束聚变研究计划。20 世纪 80 年代，美国 TFTR、欧洲 JET、日本 JT-60 等大型托克马克装置的相继建成，标志着磁约束聚变进入规模化实验阶段。 通过优化磁场位形、中性束注入加热和偏滤器设计，聚变三重积指标在 1980-2000 年间实现了五个数量级的跨越式提升。1985 年美苏日内瓦峰会上 倡议启动国际热核聚变实验堆（ITER），计划通过超导磁体技术实现更大体 积和 400 秒以上的脉冲的等离子体约束。ITER 设计目标是将三重积提升至 Q≥10。虽然 ITER 项目还未落地，但在实验堆中三重积的提升意味着以托 克马克为代表的核聚变技术正在快速发展。

21 世纪开始，随着 ITER 项目的推进，各国不断取得突破性进展。进入 21世纪以来，无论是聚变堆建设规模还是托克马克技术创新速度都呈现出显 著加速趋势。2022 年 12 月，美国国家点火设施（NIF）首次实现了净能量 增益；欧洲联合环（JET）在 2023 年开展了最后的氘-氚实验，仅使用 0.2 毫 克氘氚燃料就产生 5 秒的高聚变功率，创造了 69MJ 的突破性记录；JT-60SA 是日本与欧盟联合开发的超导托克马克装置，于 2023 年 11 月成功点火， 达到满功率后可将等离子体加热至 2 亿摄氏度并维持约 100 秒；2024 年 10 月，美国 DIII-D 国家核聚变设施宣布突破 20 万次等离子脉冲，实现在超出 Greenwald 密度上限 20%的条件下实现等离子体的高质量约束；2025 年 1 月，中国全超导托克马克核聚变实验装置（EAST）首次创下“1 亿摄氏度 1000 秒”的长脉冲高约束模等离子体运行世界纪录。目前核聚变正处于发 展的黄金时期，未来随着中国的 BEST、CFETR 等项目的落地以及 ITER 项 目的成功运行，可控核聚变将突破聚变点火与能量净增益的关键瓶颈，为商 业化运行提供有力支撑。

3.3. 资本竞逐与技术积淀下海外核聚变发展迅速

3.3.1. 海外率先拥有了较为完备的核聚变实验堆体系

以美国欧洲以及日本为代表的国家较早地开始了托克马克实验探索。日本 的 JT-60、欧洲的 JET 以及美国的 TFTR 被誉为世界三大托克马克。1979 年，苏联建造了世界上第一台低温超导托克马克 T-7 装置，将超导磁体技术 引入聚变领域，为聚变装置的设计和运行提供了重要支持和创新。欧洲联合 环(JET)是一座建设在英国卡勒姆核聚变中心的磁约束聚变反应堆，由欧洲 多国共同合作完成，其环向磁场线圈均采用水冷铜导体绕制。2015 年，英 国 Tokamak Energy 公司基于二代高温超导材料 REBCO 完成了 ST25(HTS) 聚变装置的制造，首次证实了高温超导托克马克装置的可行性，这也是世界 上第一台高温超导托克马克。美国通过DIII-D和NIF装置在等离子体约束、 惯性约束点火等领域取得显著进展；日本与欧盟合作的 JT-60SA 装置创下 等离子体体积纪录并持续推进技术升级。国际核聚变研究领域新纪录不断 突破，全球核聚变技术迈向新的高度。

2024 年聚变行业累计融资规模达到 71 亿美元，较 2023 年增加 9 亿美元。 根据核聚变工业协会（FIA）的调研数据，2024 年 Xcimer Energy 新增融资 10,000 万美元，SHINE Technologies 新增融资 9,000 万美元，Helion Energy、 星环聚能、Type One Energy、Proxima Fusion 分别为 6,500 万美元、4,100 万 美元，2,500 万美元和 2,170 万美元。2024 年累计公共资金投入为 4.26 亿美 元，同比 2023 年的 2.71 亿美元增长 57.2%。除了融资规模，相关公司的员 工数量也正在快速增长。根据 FIA 的数据统计，2024 年全球核聚变领域企 业员工总数同比 2023 年增长超过 60%，多家头部公司团队规模单年扩张率 突破 80%，较 2020-2023 年间的年均增长率提升近两倍，其中工程建造、反 应堆运维等应用型岗位占比从 35%跃升至 52%。员工数量的激增与同期私 营核聚变公司融资额创新高、政府专项扶持政策密集落地形成强关联，直观 印证行业正从技术验证向工程交付阶段加速推进。

私营企业主导，美国布局多条可控核聚变技术路线。CFS、TAE Technologies 和 Helion Energy 共同构成美国私营聚变“三巨头”，占据全球 80%的私营聚 变投资。CFS 是麻省理工学院的衍生公司，由 MIT 的研究人员共同创立， 在成立初期就吸引了包括 ENI 总公司的能源公司以及如 Breakthrough Energy Ventures 的风险投资公司的投资。CFS 拥有在托克马克领域几十年 的研究经验和最新的高温超导磁体技术，正在使用稀土钡铜氧化物这种高 温超导磁体技术来建造尺寸更小、成本更低的托克马克聚变装置，已规划了 SPARC 和 ARC 两台聚变设施。TAE Technologies 专注于场反位形技术，目 标是实现无中子、低成本的聚变能商业化。其核心创新在于通过磁场反转实 现等离子体自约束，避免传统托克马克对复杂环形磁场的依赖。Helion Energy 采用场反转位形结合脉冲磁压缩的技术路线区别于主流的托克马克 或激光惯性约束，是首家将等离子体加热至 1 亿摄氏度的私营企业。根据 FIA 的数据统计，CFS 目前已有 20 亿美元以上的资金投入，在所有核聚变 私营公司中排名首位；TAE Technologies 截至 2024 年已筹集资金总额已超 过 12 亿美元；Helion Energy 在 2024 年累计融资总额达到 6 亿美元，并于 2025 年 1 月再次完成 4.25 亿美元的新一轮融资，累计融资规模超过了 10 亿美元。随着核聚变领域热度不断提升，融资规模仍在不断提升。

聚变发电成为了数据中心用电选择之一。根据 IEA 数据统计，自 2017 年以 来，全球数据中心电力消耗每年增长约 12%，增速是总电力消耗增速的四 倍以上。2030 年，数据中心的电力消耗将增加一倍多，达到约 945TWh。数 据中心用电量的快速增长对电力供给提出了更高的要求。2023 年 5 月， Helion Energy 与微软签订了电力采购协议，宣布 2028 年起向微软交付每年 50MW 以上的核聚变发电电力，若失败需承担违约的经济处罚。Helion 的 长期目标是以每千瓦时 0.01 美元的价格发电，低于美国当前电价的 1/10。 在对赌协议下，2025 年 1 月 Helion Energy 仍获得了 4.25 亿美元的新一轮融资，侧面证明了微软对于可控核聚变技术的认可与信心。

3.3.2. 中国深度参与到了 ITER 项目中

ITER 是全球最大的国际热核聚变实验堆合作项目。ITER 项目自 1985 年启 动以来，由全球 35 个国家联合投入超 220 亿美元，核心目标是建造等离子 体体积达 830 立方米、运行温度 1.5 亿摄氏度的托克马克装置，计划实现输 出能量 500MW（输入能量 50MW）的十倍能量增益（Q≥10），以验证稳态 燃烧等离子体的工程可行性，为建造净能量输出的商用聚变堆提供物理与 工程基准数据。2013 年，ITER 被核算已有许多拖延和预算超支；2015 年， ITER 项目审查得出结论，时间轴需要往后延长至少 6 年。ITER 项目的时 间线调整主要源于多国协作下技术验证的审慎推进：装置核心部件需在 35 个参与国间协调研发并适配，仅第一壁材料便历经超 2000 次跨实验室联合 测试以平衡中子辐照耐受性与热应力；此外，工程迭代中新增的 50 余项冗 余安全系统（如等离子体破裂预警模块升级）和数字化模拟验证流程（覆盖 超 10 万种工况）。2020 年 7 月 28 日，ITER 托克马克装置安装工程正式启 动。

ITER 采用长脉冲托克马克装置，具有拉长的等离子体和单零极向偏滤器。 ITER 装置采用单零偏滤器配置，核心设计参数包括：等离子体大半径 6.2 米、小半径 2.0 米，拉长比 1.85，总聚变功率 500MW（氘氚反应能量增益 因子 Q≥10），持续燃烧时间 400 秒；磁体系统由 18 组铌锡超导环向场线圈构成，最大环向磁场强度 11.8 特斯拉，中央螺线管峰值电流达 45kA，可存 储 5.3GJ 磁能；第一壁及偏滤器靶板需承受稳态热负荷 10MW/m²及瞬态峰 值 20MW/m²，包层系统通过铍/铜合金装甲与 316L(N)-IG 不锈钢真空室协 同抵御 14.1MeV 高能中子辐照，年中子通量设计值达 0.8MW·a/m²。ITER 以 稳态运行为目标，对于 ITER 以及未来的反应堆而言，铜线圈所需的电功率 过大，因此其所有线圈均采用超导材料。同时由于磁场值较高，ITER 的托 克马克采用 Nb₃Sn 作为超导材料，由压力约为 0.6MPa 的超临界氦流在 4.5K 的温度下进行冷却。ITER 是全球可控核聚变领域最具代表性的里程碑 项目，首次以能量净增益为目标整合多国顶尖技术，系统性验证从燃料循环 到稳态运行等商业化核心挑战。

中国深度参与到了 ITER 项目的建设当中。ITER 由中国、欧盟、印度、日 本、韩国、俄罗斯、美国 7 方共同参与建造，欧盟作为 ITER 设施的主办方， 贡献的费用有 45％左右，其他六方各贡献约 9％。我国于 2006 年正式签约 加入 ITER 计划，承担了涉及磁体支撑系统、磁体馈线系统、电源系统、辉 光放电清洗系统、气体注入系统以及可耐受极高温的反应堆堆芯“第一壁” 等多个核心关键部件和系统的研制任务，建立了聚变堆的重要部件或系统 的设计、制造、检验、运行和维护维修的技术规范及测试平台。当前 ITER 已进入装配关键阶段，中核集团牵头的中法联合体是目前 ITER 项目主机安 装的唯一承包商，极大提高了我国在国际大科学工程中的参与度与话语权。 2025 年 4 月 11 日，中国成功交付 ITER 磁体馈线系统中最后一套校正场线 圈内馈线部件，标志着 ITER 磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完 成。ITER 磁体馈线直径达 16 米、高 3 米，是系统内尺寸最大、结构最复杂 的组件。未来 3-5 年，我国将继续承担一批关键部件核心任务，例如全钨第 一壁、产氚测试包层、燃料注入等，并积极争取更多研发任务，如射频负离 子源中性束加热、聚变产物诊断、远程维护、等离子体控制等。中国在核聚 变领域的角色已经从追赶者逐渐变为了重要参与者。

3.4. 国家战略与民企创新共推中国可控核聚变加速突破

3.4.1. 国家政策不断加码

国家通过一系列政策支持可控核聚变技术的研发和应用。《“十四五”现代 能源体系规划》强调了对受控核聚变前期研发的支持，并鼓励积极开展国际 合作，以提升中国在该领域的国际竞争力；《关于推动未来产业创新发展的 实施意见》等文件明确提出，要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。此外，2024 年 9 月， 生态环境部发布《聚变装置分级分类监管要求（征求意见稿）》，针对国内聚 变研究装置技术路线和辐射安全风险不同的现状，提出分级分类监管方法， 旨在有效保护生态环境和人员安全，适应聚变技术发展的新需求。国家通过 一系列政策支持、推动和规范可控核聚变技术的发展。

2022 年开始，中国对聚变能行业的股权投资金额显著增加。根据 Fusion Energy Base 的数据统计，2023 年中国的股权投资金额约为 11.9 亿美元， 中国对聚变公司的新增股权投资超过了所有其他国家的总和；截止到 2024 年 10 月 25 日，股权投资金额已达到 24.9 亿美元。2023、2024 年支出均保 持在约 10 亿美元上下，追赶态势明显。中国对聚变能技术不断加大投入力 度，推动可控核聚变的迅速发展和商业化。

3.4.2. 国家队双擎驱动：中核集团与中科院体系合力推动中国核聚变技术 加速突破

国家主导的可控核聚变项目引领国内核聚变技术发展。中国核聚变研究的 主力军是中国科学院等离子体物理研究所和核工业集团公司核工业西南物 理研究院。中科院等离子所研制的 HT-6B 小型托克马克装置开启了我国托 克马克实验研究的先河，随后 HT-6M、HT-7 陆续建成，其中 HT-7 在长脉 冲等离子体放电和稳态运行方面取得多项成果，积累了丰富的实验数据，为 后续装置的研发奠定了基础。进入 21 世纪，中科院等离子所主持建设的 EAST 装置于 2006 年建成并成功放电，BEST 是研究所主导建设的下一代 核聚变实验装置，旨在填补现有实验装置与示范堆之间的科学技术差距。西 南物理研究院建成的 HL-1 开启了我国在托克马克领域的自主研究，随后的 HL-1M 在高功率辅助加热、等离子体电流驱动等方面取得重要突破。进入 21 世纪，该院的 HL-2A 装置于 2002 年成功获得初始等离子体。2020 年， HL-2M 装置成功放电，标志着我国在高比压、高参数聚变等离子体研究方 面迈上新台阶。HL-3 是由研究院负责设计、建造和运行的新一代磁约束核 聚变实验装置，是我国目前设计参数最高、规模最大、最先进的托克马克装 置，其主要目标是解决 ITER 和下一代聚变装置的关键物理和技术问题。未 来重点是在我国磁约束主力装置 BEST 与 HL-3 上开展与 CFETR 物理相关 的验证性实验，为 CFETR 的建设奠定坚实的基础。

东方超环（EAST）是世界上首个由中国设计开发的超导托克马克装置。作 为中国核聚变的标志性项目，EAST 集成了非圆截面、全超导磁体和主动冷 却结构等突破性设计，其长脉冲高参数运行能力为探索先进稳态等离子体 模式提供了不可替代的实验平台。尽管装置规模仅为国际热核聚变实验堆 （ITER）的 1/4，但 EAST 在等离子体位形、磁约束平衡等方面与 ITER 高 度兼容，并凭借灵活的工程配置成为 ITER 核心技术的预研验证基地——EAST 不仅完整搭载了 ITER 级辅助加热与电流驱动系统，还通过 15 轮物 理实验积累的超过 15 万次放电数据，持续突破高约束模等离子体运行极限， 直至 2025 年 1 月 20 日实现 1 亿摄氏度高温等离子体维持 1066 秒的突破性 成果，系统性攻克了稳态运行中的磁体失超防护、偏滤器热负荷控制等工程 难题。EAST 的迭代升级直接支撑了我国 CFETR 聚变工程实验堆的设计优 化，标志着中国从国际核聚变研究的参与者转变为原创技术标准的制定者。

BEST 项目是 EAST 项目的升级工程，也是世界首个紧凑型聚变能实验装 置。BEST（Burning and Engineering Science Tokamak）项目是 EAST 装置的 下一代升级工程，装置设计大半径 2.2 米、等离子体体积 30 立方米，总投 资规模约 28 亿元人民币，计划于 2028 年完成建设。作为合肥综合性国家 科学中心核心项目之一，BEST 采用紧凑型全超导磁体架构（环向场强度 6 特斯拉，等离子体电流 10MA），重点验证高功率密度（≥5MW/m³）和氚自 持率（TBR≥1.1）等商用堆核心指标。项目规划分三阶段建设，2025 年 3 月已完成首阶段主机区基础结构施工，工程进度较原计划提前 4 个月。根 据技术路线图，BEST 将依托 EAST 积累的 1066 秒亿度等离子体运行数据， 系统性测试偏滤器热负荷（设计值 15MW/m²）和超导磁体稳定性（失超恢 复时间＜30 分钟）等工程边界条件，为 CFETR 工程堆的设计迭代提供量化 参数支撑。BEST 项目的技术验证目标直指聚变能商业化成本临界点——若 其氚自持率与功率密度达标，将推动示范堆单位建设成本降至 50 美元/W 以 下。此外，项目对高场超导磁体（Nb₃Sn 线材国产化率超 90%）及耐辐照 材料的规模化测试，有望加速国内聚变产业链市场规模的增加。

3.4.3. 民营核聚变企业技术不断突破

国内民营企业积极布局核聚变项目。目前，中国主要的商业核聚变公司包括 星环聚能、能量奇点、聚变新能、瀚海聚能和新奥集团等。2024 年 8 月， 瀚海聚能宣布与核工业西南物理研究院合作，已在为 HHMAX901 聚变实验 装置工程化做准备，2024 年下半年第一代实验装置开建，预计于 2025 年 建成。11 月，星光玄能宣布公司正在设计和建造的新一代 KMAX-U 直线 型先进场反磁镜装置，装置核心技术基于中国科学技术大学孙玄教授提出 的先进场反磁镜聚变路径。同月，星环聚能 CEO 陈锐在采访中宣布星环聚 能已完成 6 轮实验，显著提高球形托克马克等离子体的性能，实现等离子 体电流翻倍，等离子体电子温度提升超过 2 倍，最高电子温度超过 1.2keV， 为下一代聚变装置 CTRFR-1 的研发和建设提供了坚实的技术支撑。12 月， 能量奇点公司宣布其科研团队研发的全球首台全高温超导托克马克装置— —洪荒 70 中心场强达到 1.02 特斯拉，装置性能显著提升。民营企业在核聚 变领域的不断探索为中国的核聚变发展注入了强大的活力。

4.1. 核聚变市场空间有望快速增长

25-30 年将成为实验堆落地集中期，30-35 年商业堆有望规模化落地。根据 Fusion Industry Association（FIA）发布的《2024 年全球核聚变产业报告》针 对目前拥有核聚变技术布局企业的调研结果，受访企业中约 22 家（占比超 60%）预计首台商业化可控核聚变反应堆将于 2030-2035 年实现并网并且发 电，6 家企业认为 2036-2040 年可以实现可控核聚变反应堆的商业化落地。 从技术产业化规律看，商业堆规模化落地需以实验堆的技术验证和工程经 验为基础：一方面，实验堆需完成至少 5 年的全周期测试（如等离子体稳态 运行、材料辐照耐受性验证等），以解决能量净增益提升、氚自持等核心难 题；另一方面，配套供应链如高温超导磁体、耐高温包层材料的成熟亦需实 验堆规模化应用后的反馈迭代。以 ITER 为例，其工程设计阶段耗时超 10 年，而中国 CFETR 实验堆规划从建设到技术验证周期约 15 年。因此，2030- 2035 年商业堆的爆发需要依靠 2025-2030 年实验堆的前置技术储备，这个 窗口期是核聚变从实验室走向电网的核心过渡阶段。所以我们假设商业堆 的落地需要对应提前五年实验堆的部署，即对应 2030-2035 年预期的 22 台 商业化反应堆而言，2025-2030 期间将有 22 台实验堆落地。依次对应，我 们预计 2030-2035 年将依次落 6 台实验堆/22 台商业堆，2036-2040 年将依 次落地 4 台实验堆/6 台商业堆。

核聚变市场规模有望快速增长。当前全球商业核聚变技术路线中，托克马克 装置仍占据主导地位，技术路径的长期验证与工程化成熟度的优势使得托 克马克实验堆成为了最有可能最先实现商业堆落地的技术方案。以国际热 核聚变实验堆（ITER）及各国大型示范项目为依托，托克马克在超导磁体 约束、等离子体稳定性控制等关键环节积累了数十年实践经验，并已实现能 量净增益（Q>1）的突破，为商业化奠定了可复制的技术框架。除了托克马 克技术路线，仿星器凭借无需电流驱动的稳态运行潜力、激光及惯性约束技 术依托高能量密度与燃料灵活性等差异化优势，正在加速技术迭代与应用 场景探索。根据 IAEA 发布的《国际原子能机构 2024 年世界聚变展望》中 的数据统计，2024 年所有的实验堆以及工程示范堆当中，托克马克的占比 为 50%，且逐年呈下降的趋势，仿星器、激光/惯性约束、其他方式依次占 比 14%、8%、28%。但是报告中所涉及到的项目包括高校、科研企业的实 验堆，下游应用领域不仅是发电，还包括医疗等环节，所以以规模化发电为 实验目的的实验堆以及商业堆仍以托克马克路线为主。

2025-2030 年托克马克核聚变反应堆市场规模有望达到 6810 亿元。根据美 国普林斯顿等离子体物理实验室与美国能源部一同在 21 世纪初设计的名为 “FIRE”的托克马克项目的成本预算，整体项目的建设成本为 12 亿美金 （2002 年），考虑通货膨胀以及汇率后约合现在的 150 亿人民币左右。而后 续美国能源部进一步规划了 ARIES 项目，即聚变能商业电站，旨在将 FIRE 实验装置的物理成果转化为实际电站的工程蓝图。ARIES 商业堆设计之初 的建设成本为 FIRE 的十倍左右，即 112 亿美元（2002 年），考虑通货膨胀 以及汇率后约合现在 1500 亿人民币左右。所以在计算市场空间时以实验堆 每台 150 亿，商业堆每台 1500 亿计算。根据上文推算，假设 2025-2030 年 有 22 台实验堆落地，3 台商业堆落地，对应实验堆中托克马克比例预计为 70%，而预计落地的商业堆均为托克马克的技术路线。所以 2025-2030 年托 克马克实验堆市场空间有望达到 2310 亿元，商业堆有望达到 4500 亿元。 随着非托克马克实验的进展，预计 2030-2035 年落地的 22 个商业堆中，托 克马克的比例将下降到 90%，6 台实验堆中，托克马克的比例将下降至 65%， 对应 2030-2035 年托克马克实验堆市场空间 585 亿元，商业堆 29700 亿元。 全球托克马克聚变反应堆的市场规模有望快速增长。

磁体系统、真空室、包层系统等核心环节的市场空间有望同比快速增长。根 据 ITER 项目的成本拆分，托克马克核心装置的成本占到了总项目成本的 53%，其次是辅助系统（33%）以及其他环节。托克马克装置中磁体系统、 真空室、包层系统、偏滤器四个核心系统占到了托克马克总成本的 85%。磁 体系统包含了铜/低温超导/高温超导带材的购置以及加工成本；包层系统的 成本包含第一壁、倍增层、氚增殖层、中子屏蔽层、冷却回路以及对应的中 子屏蔽材料（钢/陶瓷基复合材料）、中子倍增剂（铍/铅基材料）、氚增殖剂 （锂陶瓷/液态金属）等；真空室的成本则包括主题外壳腔体、抗热/中子辐 照的复合防护层（钨/碳化硅涂层）、真空密封组件等成本。根据上文测算的 托克马克装置的市场空间，我们预计 2025-2030 年磁体系统、真空室、包层系统以及偏滤器的市场规模将分别达到 1906.8、544.8、408.6、204.3 亿元。 氚工厂以及电源系统是托克马克装置重要的辅助系统。氚工厂主要负责氚 燃料的生产、回收与循环管理，通过处理聚变反应产生的氚与其他同位素， 确保燃料的持续供应并维持氚自持能力；电源系统为托克马克装置提供电 能支持，驱动环向场线圈、极向场线圈等磁体系统生成约束等离子体的强磁 场，同时为中性束注入、射频波加热等子系统供电以实现等离子体的加热与 电流驱动，并通过快速响应的电源调控技术维持磁场的动态平衡，从而保障 等离子体稳定运行。我们预计 2025-2030 年氚工厂、电源系统市场规模有望 分别达到 68.1、544.8 亿元。

4.2. 核聚变行业格局清晰，多家企业具备核心零部件供应能力

国内多家企业具备磁体系统、包层系统等核心零部件的供应能力。托克马 克核聚变产业链可分为上游的原材料供应，中游的核聚变设备以及下游的 聚变电站的建设、运营以及应用。上游的原材料包括托克马克核心环节磁体 系统的上游原材料超导带材、真空室以及第一壁、偏滤器的上游金属原材料 等。其中，超导带材可分为低温超导带材以及高温超导带材。西部超导是目 前国内唯一低温超导线材商业化生产企业，也是目前全球唯一的铌钛锭棒、 超导线材、超导磁体的全流程生产企业。在高温超导方面，国内的上海超导、 永鼎股份以及百利电气均具有供应能力。其中上海超导主营高温超导带材 的相关技术服务，目前已成长为全球第二代高温超导材料的核心供应商之 一、年产量及销量均超过千公里。永鼎股份的超导带材不仅用在了核聚变发 电当中，永鼎股份与国网合作的“高温超导直流电缆示范工程”项目于 2023 年 10 月通电成功，该项目电缆采用永鼎股份自主研发的钇钡铜氧（YBCO） 第二代高温超导带材为导电材料。中游的核聚变设备的供应格局比较稳定。 联创光电的子公司联创超导具备超导带材加工的能力。国光电气具有偏滤 器以及包层系统的生产能力。国光电气已经向 ITER 项目提供了偏滤器、包 层系统、真空高温氦检漏设备、第一壁板（FW）等不同零部件，已经深度 地参与到了 ITER 项目中。合锻智能在 2024 年上半年中标了 BEST 项目的 真空室扇区、窗口延长段以及重力支撑等项目。随着实验堆的不断落地，产 业链相关公司有望迎来进一步的发展。

4.2.1. 上海超导：全球第二代高温超导材料的核心供应商之一

上海超导是高温超导核心供应商。上海超导是一家专注于高温超导材料研 发、生产及销售的高新技术企业，核心产品为第二代高温超导带材，年产量 与销量均超过千公里。上海超导的高温超导带材产品应用于可控核聚变、超 导电力及高场磁体等领域，客户覆盖全球 180 余家单位，包括南方电网、国 家电网、中科院等离子体所、美国 MIT、德国 KIT 等科研机构及企业。上 海超导还承担了国家重点研发计划、上海市科委重大专项等项目，拥有 70 余项自主知识产权，参与 1 项国际标准修订，牵头及参与 4 项国家标准制 定，并获得中国有色金属工业科学技术奖一等奖等三项行业奖项。同时，上 海超导已为美国 CFS 公司提供了超过一百余公里采用 30 微米超薄基带的 高性能高温超导带材，英国 TE 公司供应了宽幅高性能高温超导带材，深度 参与到了全球聚变行业的发展中。

4.2.2. 永鼎股份：具备供应第二代高温超导带材能力

永鼎股份子公司东部超导负责高温超导带材的研发与生产。江苏永鼎股份 有限公司成立于 1994 年，1997 年成为国内光缆行业首家民营上市公司，业务从通信线缆制造扩展至光纤光缆、光器件、通信工程服务等全产业链领域。 在高温超导业务方面，永鼎股份子公司东部超导是国内首家进入高温超导 材料领域的高新技术企业，核心产品为第二代高温超导带材及超导应用产 品。2024 年，东部超导获评江苏省重点新材料首批次应用示范指导目录、 “科创江苏”创新创业大赛三等奖、苏州市光电科学技术奖三等奖等 8 项 荣誉。其累计申请专利 223 项，其中授权发明专利 53 项、实用新型专利 72 项、PCT 专利 6 件，参与制定国家及团体标准 5 项。

4.2.3. 国光电气：深度参与 ITER 项目

国光电气为 ITER 项目提供了偏滤器等包层材料产品。成都国光电气股份 有限公司成立于 1958 年，主要产品涵盖微波器件（电真空及固态）及组件、 真空接触器与灭弧室、工业微波能设备、机载厨房服务设备、真空测控设备 等十余个门类。国光电气累计获得国家、部、省级科技成果奖励 120 余项， 持有专利 80 余项，其中发明专利、实用新型专利。在核聚变领域，国光电 气深度参与了 ITER 项目，提供了多项关键设备及部件，包括应用于 HL-3 托克马克装置的 60 个偏滤器模块（含 38 套标准模块和 22 套非标准模块） 以及全球首台满足 ITER 要求的大型真空高温氦检漏设备。此外，包层第一 壁板（FW）样件采用铍瓦、CuCrZr 合金和 316L 不锈钢三层冶金结合技术， 已进入工艺验证阶段；国光电气还研制了球床材料测量系统、带高温环境箱 的电子万能试验机及多功能快速钎焊炉等工艺设备，用于 ITER 装置材料试 验与生产验证，覆盖热负荷管理、密封检测及材料连接等核心环节。

4.2.4. 合锻智能：承担 BEST 真空室的制造

合锻智能承担了 BEST 项目的真空室制造。合肥合锻智能制造股份有限公 司成立于 1951 年，2014 年 11 月在上海主板上市，主营业务涵盖高端成形 机床（液压机、机械压力机）和智能分选设备，产品应用于飞机、神舟飞船、 天宫火箭、高铁等领域。在核聚变领域，合锻智能参与了聚变堆、真空室、 偏滤器等核心部件的制造预研工作。主要包括材料预研和性能验证与验收， 焊接、成形、模具和检测等工艺的设计、验证、制造和相关的标准制定工作； 通过了等离子所组织的工艺评审会和生产准备会。2024 年上半年合锻智能 成为了 BEST 项目主要的设备供应商之一，承担 BEST 项目的真空室扇区、 窗口延长段以及重力支撑等制造任务。

4.2.5. 联创光电：子公司联创超导与中科院合作建设混合堆

联创光电科技股份有限公司在 1999 年由江西省电子工业局整合旗下部分优 质资产成立。目前产品布局包括大功率激光器件及装备、高温超导磁体及应 用、智能控制部件、背光源及应用、电线电缆等产业板块。2023 年 11 月 12 日联创光电公告，江西省人民政府与中国核工业集团有限公司签订全面战略 合作框架协议。联创光电的子公司联创光电超导与中核聚变（成都）设计研 究院有限公司签订协议，联合建设聚变-裂变混合实验堆项目，技术目标 Q 值大于 30，实现连续发电功率 100MW，该项目拟落户江西省，工程总投资 预计超过 200 亿元人民币。同时联创超导成功将高温超导集束缆线技术应用 于可控核聚变领域的高场磁体研制，自主设计的 D 型超导磁体成功制备并 通过低温测试。未来依托着联创超导的技术优势以及中核集团的产业资源， 联创光电的巨变业务有望快速发展。

（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。）

来源：未来智库一点号