一天吃透一条产业链：可控核聚变

01  产业链全景图

02  概念解析

核聚变（nuclear fusion）是一种两个较轻原子核结合成一个较重原子核、同时释放巨大能量的核反应过程。可控核聚变（Controlled nuclear fusion）则是通过人工干预，使核聚变反应在受控条件下持续稳定进行并释放能量的技术，其核心目标是将太阳内部的聚变机制转化为可被人类利用的可控能源供应。

核聚变优点突出，是人类理想的终 极能源，但是商业化的路径上还有不少挑战：

03  实现路径

核聚变要 “发电”，首先需要考虑控制1 亿度的高温燃料？这个量级的燃料比火山岩浆猛百万倍，普通材料一碰就气化。只有靠引力、磁场或惯性 这种 “非接触式” 手段，才能让燃料“安静”，从 “瞬间爆炸” 变成 “持续发电”—— 这就像用遥控器指挥无人机，而不是用手直接抓一样。目前有三种 “约束方案”，相当于给等离子体（高温燃料）设计不同的 “牢笼”：

03-1、引力约束（恒星同款 “天然牢笼”）

像太阳这样的恒星，靠 巨大的引力 把等离子体 “捏在一起”，自然实现聚变。但人类造不出这么大质量的天体，这招暂时只能 “围观”，没法照搬。

03-2、惯性约束（激光 “快捏” 法）

用超 强激光从四面八方瞬间轰击燃料小球（比如氘氚靶丸），靠燃料自身的惯性 “来不及飞散”，在极短时间内完成聚变。类似 用拳头快速捏紧一团橡皮泥，靠速度 “hold 住” 反应，美国国家点火装置（NIF）就用这招。

03-3、磁约束（托卡马克 “磁笼子”）

用 超 强磁场织成一个 “无形笼子”，把高温等离子体 “困在中间” 绕圈跑，既不接触容器壁（否则直接烧穿），又能稳定维持反应。现在全球主流的 “人造太阳”（如中国 EAST、国际 ITER）都用这种技术，相当于给等离子体画了个 “磁场跑道”，让它们在里面乖乖 “跑步发电”。

简单说：约束技术是 “驯服核聚变” 的核心，三种方法各有思路，人类正靠它们从 “炸一下” 走向 “稳定产电”。

04  上游产业链

04-1、磁体超导材料（约束等离子体的核心）

低温超导（如 Nb₃Sn）：

是 ITER 等传统装置的 “标配”，需极低温环境（如液氦冷却），能产生强磁场约束等离子体。西部超导掌握 NbTi、Nb₃Sn 全流程生产，深度参与 HL-2M（中国环流器）、CFETR（未来聚变堆）研发，相当于给 “磁体骨架” 提供关键材料。

高温超导（如 ReBCO 带材）：

可在更高温度（液氮冷却，成本更低）维持强磁场，是商业聚变的 “潜力股”。

参与部署的公司如下：

2018年到2022再到预计2030，高温超导份额从4.4%到10%到25%，驱动超导材料行业高速发展。

04-2、燃料与增殖材料（核聚变的 “能量源”）

重水（含氘）+ 锂 - 6（产氚）：

氘（来自重水）是聚变燃料，锂 - 6 用于 “生产” 氚（聚变反应需氘氚混合）。中国核电在研发中涉及氘的应用，相当于 “燃料供应链” 的关键环节。

04-3、第 一壁与偏滤器材料（抗高温腐蚀的 “盾牌”）

钨铜合金：

钨熔点高（抗等离子体轰击），铜导热好（散发热量），二者结合成钨铜合金，用于装置最内层（第 一壁）和偏滤器（清理杂质）。安泰科技为 EAST（中国 “人造太阳”）提供钨铜部件，产品获 ITER 和法国 WEST 认可；斯瑞新材的高强高导铜合金也应用于可控核聚变，相当于给装置 “穿防弹衣”。

04-4、其他关键材料与部件（“拼图式” 配套）

这些厂商如同 “供应链拼图”，从材料到部件，共同支撑核聚变装置的研发与建造。简单说，上游原材料就像 “核聚变的地基”，每个细分领域都有国内企业在突破，为未来商业化聚变堆铺路。

05  中游产业链

核聚变的中游主要是造设备的环节，跟传统核裂变电站一样，可控核聚变电站也分为两大部分：核岛和常规岛。核岛是整个电厂的核心，相当于 “能量转换中心”，负责把核聚变产生的核能变成热能；常规岛则像是 “发电车间”，把核岛传来的热能进一步转化成电能，而且它的成本占了整个电厂的大头。

现在搞核聚变项目特别烧钱，毕竟技术还在探索阶段，不同技术路线和装置规模的成本差异极大。比如建个实验堆就得花几十亿美元，这还只是用来验证技术的 “低配版”。要是想建一座能稳定发电的聚变电站，成本更是高得惊人：根据我国核物理专家彭先觉院士的研究显示，一个 100 万千瓦的磁约束聚变电站的成本预计超过 100 亿美元。 

磁约束被公认为最 具前景的方向，而托卡马克装置则是当前产业化探索的核心路径。全球最 大的 “人造太阳” 项目 —— 国际热核聚变实验堆（ITER），正是采用托卡马克装置作为核心技术。

托卡马克装置结构图

ITER（国际热核聚变实验堆，International Thermonuclear Experimental Reactor）是 全球规模最 大、影响最深远的国际大科学工程合作项目，被誉为 “人造太阳” 计划，由 中、日、韩、美、欧盟、印度、俄罗斯七方共同参与，是大国对未来的合作研发。

05-1、磁体：托卡马克主机成本中，磁体占比最高

磁体是核聚变装置的 “磁场建筑师”，相当于用超 强磁力编织一个 “无形笼子”，把上亿度的等离子体 “圈住”，让它们按人类设计的轨迹跑圈反应。以全球最 大的 ITER 项目为例，它的磁体系统由四部分组成（环向磁场、中心螺线管、极向磁场、校正线圈），其中关键的纵向磁场和中心螺线管，用了 500 多吨 Nb₃Sn 超导线 —— 这些导线总长度超过 10 万千米，能绕地球赤道两圈多，妥妥的 “磁场骨架” 担当，具体如下：

传统低温超导（如 Nb3Sn）需要泡在液氦里（-269℃）才能工作，而 高温超导材料（如钇系、铋系氧化物陶瓷）能在更高温度（如液氮 - 196℃）下产生更强磁场，直接给核聚变装置 “提效率、降成本”。不过这东西现在还工艺复杂、易碎难造（要控制氧含量、解决陶瓷脆性等问题），价格比低温超导贵得多，目前只有少数玩家（日本 Super Power、中国上海超导、韩国 SuNAN）能生产，还处于 “实验室到工厂” 的过渡期。2025-2030 年磁体系统市场空间有望达到千亿级别。

05-2、第 一壁

第 一壁是聚变堆里最 “直面烈火” 的角色，相当于给装置穿了一层 “耐高温盔甲”—— 它直接对着上亿度的等离子体，既要 挡住等离子体溅出的 “火花”（防止杂质污染反应环境），又要 快速把热量传走（避免设备被烤化），是保护整个装置安全的 “第 一道防线”。目前主流方案是用 钨基合金（耐熔点超 3000℃，比钢铁硬几倍）。

合锻智能已中标真空室2.1亿元订单，预计分批交付，此外与安泰科技在偏滤器等项目中共同竞标，形成“材料 - 制造”联盟。国光电气、海陆重工等在真空室相关技术都具备国际竞争力。

05-3、偏滤器：热能转换与产物排放部件

偏滤器是核聚变装置中 躲在真空室上下方的关键角色，工作环境堪比 “火星表面”—— 要直面上亿度等离子体的 “热风暴” 和高能粒子 “轰击”。它的核心任务有三个： 当 “下水道”：把等离子体释放的能量和粒子流及时排出去，避免装置被 “热瘫痪”； 当 “过滤器”：挡住从容器壁脱落的杂质（比如金属碎屑），防止它们混入等离子体 “捣乱”； 当 “垃圾处理器”：清理核聚变产生的氦灰（反应废料），同时把热量 “偷” 出来（用于发电）。

偏滤器构成主要包括面向等离子体材料和热沉材料，偏滤器热沉材料的性能对聚变堆能否成功运行起着关键作用。铜及铜合金凭借 “导热快、韧性好” 的优势，成了热沉材料的 “最 优解”。比如，国内企业安泰科技为 EAST 装置提供的钨铜偏滤器，就是 “钨脸 + 铜身” 的经典组合，既能抗烧蚀，又能高效散热。

偏滤器市场规模预测如下，预计2030-2035年到达顶峰。

05-4、供电系统

保变电气为 ITER 项目提供 3 台 300 兆伏安 / 400 千伏主变压器，是中方交付的首 个超大部件，如同为装置装上 “电力心脏”；东方电气承担 ITER 装置 400kV 高压变电站建设，恰似搭建电力 “中央枢纽”；百利电气控股子公司参与 ITER 电力系统无功补偿及滤波设备设计制造，宛如 “电力净化器” 保障电流稳定。

05-5、其他

此外，在储能电容和支撑电容产品方面，王子新材子公司为合肥项目提供储能电容等产品，如同配备 “电力充电宝”；景业智能重点布局核工业智能装备，似为核设施装上 “智能助手”。这些企业从不同环节助力 ITER 项目，既展现中国制造业实力，也为聚变能商业化积累经验、奠定基础。

国内公司参与情况如下：

国内核聚变有中核集团、中科院两条主线主导产业链推进

中核与中科院如同核聚变赛道的 “双子星”，分别从大装置长期规划与技术极限突破方向发力，推动

中国在可控核聚变领域一路狂飙。

06  下游产业链

可控核聚变的市场规模2023 年 3135.6 亿美元，2027 年预计达 3951.4 亿美元（CAGR 6.0%），主要由发电、工业应用驱动。长期看，若 2040 年后成本降至 0.05 元 /kWh 以下（低于火电），市场将呈指数级增长（参考光伏产业爆发路径）。

其应用场景可有如下：

06-1、电力生产（最核心场景）

基荷能源：核聚变发电稳定，可 24 小时运行，作为电网基荷电源（如 CFETR 示范堆预计 2035 年投运，支撑 “双碳” 目标下的能源结构转型）。

清洁替代：燃料（氘）无限、零碳排放，直接替代化石能源发电。据 FIA 数据，45.8% 的私营企业将发电作为首要目标，微软已预订 2028 年 50MW 电力，商业化并网进入倒计时（2030-2040 年）。

06-2、工业与资源利用

高温工艺：利用聚变高温（上亿度）优化冶炼、化工等流程，降低化石能源消耗（如替代煤 / 天然气加热，提升生产效率）。

海水淡化：聚变热能驱动大规模海水淡化，解决干旱地区缺水问题（如中东、北非，当前依赖化石能源，聚变提供清洁解决方案）。

06-3、空间探索与科研

航天器动力：聚变能量密度高，支持深空探测（如火星任务），突破化学燃料续航限制，成为星际旅行的理想能源。

医疗与中子应用：生产医用同位素（如锝 - 99m，用于癌症诊断），并通过中子束开展材料辐照测试、无损检测，支撑前沿科研。