1.核聚变
核聚变是两个较轻的原子核结合成一个较重的核，同时释放巨大能量的核反应形式。
核聚变对反应条件的要求极高。温度、密度和能量约束时间三者的乘积nτET称为聚变三重积，根据劳森判据，只有聚变三重积大于5×1021m-3·s·keV，才能产生有效的聚变功率输出。最常见的核聚变反应是氘（D,²H）和氚（T,³H）的结合，当温度为1.6亿度时，氘氚反应三重积nτET最小为2.6×1021m-3·s·keV，此时三重积的反应条件在工程上最容易实现。
氘氚聚变反应：D+T→4He（氦核）+n（中子）+17.6MeV能量
核聚变能量具有资源丰富、能量密度大、放射性污染低、安全高效等特点，被视为人类终极能源——
1）资源丰富：核聚变反应所需的燃料主要为氘、氚，据测算，每升海水中含有0.03克氘，全球海水中就有超过45万亿吨氘；氚则可以利用聚变产生的中子与天然锂反应产生。
2）能量密度大：1g氘-氚产生的核聚变能量相当于8吨汽油，1g铀235产生的核裂变能量相当于1.8吨汽油。
3）放射性污染低：核聚变反应的产物主要是氦等稳定、非放射性的元素，其原料氚具有放射性，但半衰期相对较短，约12.43年，而核裂变的原料和产物均有强放射性，半衰期时间长。
4）安全高效：由于核聚变过程难以启动和维持，因此不存在失控和熔毁的风险；一旦操作条件不满足，核聚变反应也会自动停止，减少了事故的发生。
2.可控核聚变
可控核聚变是指在人工控制条件下，通过持续、稳定的核聚变反应释放能量的技术。
2023年12月29日，由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立；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。
实现核聚变的方式主要包括磁约束、惯性约束、引力约束，其中磁约束和惯性约束是现阶段可实现的技术。
图：核聚变的实现方式
注：图源浙商证券研究所
我国自20世纪90年代开始托卡马克研究，先后建成、运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号（HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。2006年我国正式加入ITER项目（国际热核聚变实验堆，国际合作项目），完成了ITER装置多个重要部件的设计、制造与装配任务。借鉴ITER项目，我国明确将磁约束聚变作为主要发展路线，并制定“三步走”战略框架——
第一阶段：计划2025年推动CFETR（中国聚变工程试验堆）立项并开始装置建设；
第二阶段：计划2035年左右完成CFETR建设，调试装置运行并进行物理实验；
第三阶段：计划2050年前后建成商业聚变示范电站，实现磁约束聚变能源的商业化应用。
目前，我国形成了以专业院所（核工业西南物理研究院和中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）为主，多家高校和研究单位共同参与的核聚变技术开发格局。
图：我国核聚变主要研究项目进展
注：图源浙商证券研究所
3.产业链
从产业链来看，核聚变设备产业链上游主要为各类原料供应，包括金属钨、铜等第一壁材料，各类有色金属等高温超导带材原料以及氘氚燃料。中游主要为各类设备，包括磁体、偏滤器、第一壁、磁体支撑等核聚变主机设备，以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、各类泵阀等其他设备。下游主要为核电站运营，是技术成果转化与商业化应用的核心环节，用于商业发电。
根据美国的聚变点火研究实验（FIRE），托卡马克聚变实验堆建设成本约为12亿美元，其中主机包括主体结构（包括磁体系统、真空室及内部件等）和辅助系统（包括气体注入系统、真空系统、燃料循环系统、加热系统等），分别占比约29%和15%，电力系统占比约18%，场地与设施占比约15%，其他包括诊断、控制系统等占比约23%。在主体结构中，磁场线圈（包括极向场与环向场线圈）占比最高，为55%，其次为面向等离子体部件（包括第一壁、偏滤器等）和真空部件（包括真空室及内部件与真空杜瓦），分别占比约27%和15%。
图：托卡马克装置结构示意图
图：聚变实验堆成本购成
注：以上图源华泰研究
4.市场规模
当前可控核聚变处于工程验证阶段，建设需求以聚变实验堆为主，建设方案以托卡马克为主流。根据IAEA的数据，截至2025年4月，全球共有80台托卡马克装置，其中57台正在运行，7台在建，16台在计划中，即全球托卡马克装置需求量为23台。参考FIRE项目的建设成本，约12亿美元，折合人民币取90亿元，则全球核聚变设备约2070亿元。
5.竞争格局
可控核聚变行业作为尖端科技领域，进入门槛较高，在我国竞争格局呈现“国家主导、民企突围、产业链分层”的特点。
表：国内核聚变主要参与企业情况
END
// 小编观点仅供参考 //
原文标题 : 黎明前的黑暗 | 可控核聚变
1.核聚变
核聚变是两个较轻的原子核结合成一个较重的核，同时释放巨大能量的核反应形式。
核聚变对反应条件的要求极高。温度、密度和能量约束时间三者的乘积nτET称为聚变三重积，根据劳森判据，只有聚变三重积大于5×1021m-3·s·keV，才能产生有效的聚变功率输出。最常见的核聚变反应是氘（D,²H）和氚（T,³H）的结合，当温度为1.6亿度时，氘氚反应三重积nτET最小为2.6×1021m-3·s·keV，此时三重积的反应条件在工程上最容易实现。
氘氚聚变反应：D+T→4He（氦核）+n（中子）+17.6MeV能量
核聚变能量具有资源丰富、能量密度大、放射性污染低、安全高效等特点，被视为人类终极能源——
1）资源丰富：核聚变反应所需的燃料主要为氘、氚，据测算，每升海水中含有0.03克氘，全球海水中就有超过45万亿吨氘；氚则可以利用聚变产生的中子与天然锂反应产生。
2）能量密度大：1g氘-氚产生的核聚变能量相当于8吨汽油，1g铀235产生的核裂变能量相当于1.8吨汽油。
3）放射性污染低：核聚变反应的产物主要是氦等稳定、非放射性的元素，其原料氚具有放射性，但半衰期相对较短，约12.43年，而核裂变的原料和产物均有强放射性，半衰期时间长。
4）安全高效：由于核聚变过程难以启动和维持，因此不存在失控和熔毁的风险；一旦操作条件不满足，核聚变反应也会自动停止，减少了事故的发生。
2.可控核聚变
可控核聚变是指在人工控制条件下，通过持续、稳定的核聚变反应释放能量的技术。
2023年12月29日，由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立；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。
实现核聚变的方式主要包括磁约束、惯性约束、引力约束，其中磁约束和惯性约束是现阶段可实现的技术。
图：核聚变的实现方式
注：图源浙商证券研究所
我国自20世纪90年代开始托卡马克研究，先后建成、运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号（HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。2006年我国正式加入ITER项目（国际热核聚变实验堆，国际合作项目），完成了ITER装置多个重要部件的设计、制造与装配任务。借鉴ITER项目，我国明确将磁约束聚变作为主要发展路线，并制定“三步走”战略框架——
第一阶段：计划2025年推动CFETR（中国聚变工程试验堆）立项并开始装置建设；
第二阶段：计划2035年左右完成CFETR建设，调试装置运行并进行物理实验；
第三阶段：计划2050年前后建成商业聚变示范电站，实现磁约束聚变能源的商业化应用。
目前，我国形成了以专业院所（核工业西南物理研究院和中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）为主，多家高校和研究单位共同参与的核聚变技术开发格局。
图：我国核聚变主要研究项目进展
注：图源浙商证券研究所
3.产业链
从产业链来看，核聚变设备产业链上游主要为各类原料供应，包括金属钨、铜等第一壁材料，各类有色金属等高温超导带材原料以及氘氚燃料。中游主要为各类设备，包括磁体、偏滤器、第一壁、磁体支撑等核聚变主机设备，以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、各类泵阀等其他设备。下游主要为核电站运营，是技术成果转化与商业化应用的核心环节，用于商业发电。
根据美国的聚变点火研究实验（FIRE），托卡马克聚变实验堆建设成本约为12亿美元，其中主机包括主体结构（包括磁体系统、真空室及内部件等）和辅助系统（包括气体注入系统、真空系统、燃料循环系统、加热系统等），分别占比约29%和15%，电力系统占比约18%，场地与设施占比约15%，其他包括诊断、控制系统等占比约23%。在主体结构中，磁场线圈（包括极向场与环向场线圈）占比最高，为55%，其次为面向等离子体部件（包括第一壁、偏滤器等）和真空部件（包括真空室及内部件与真空杜瓦），分别占比约27%和15%。
图：托卡马克装置结构示意图
图：聚变实验堆成本购成
注：以上图源华泰研究
4.市场规模
当前可控核聚变处于工程验证阶段，建设需求以聚变实验堆为主，建设方案以托卡马克为主流。根据IAEA的数据，截至2025年4月，全球共有80台托卡马克装置，其中57台正在运行，7台在建，16台在计划中，即全球托卡马克装置需求量为23台。参考FIRE项目的建设成本，约12亿美元，折合人民币取90亿元，则全球核聚变设备约2070亿元。
5.竞争格局
可控核聚变行业作为尖端科技领域，进入门槛较高，在我国竞争格局呈现“国家主导、民企突围、产业链分层”的特点。
表：国内核聚变主要参与企业情况
END
// 小编观点仅供参考 //
原文标题 : 黎明前的黑暗 | 可控核聚变
