能源是人类文明存续与发展的"生命线"。从农耕时代依赖的人力、畜力，到工业革命后驱动蒸汽机的煤炭、"点亮"城市的石油与天然气，每一次能源形态 的升级，都直接推动着生产力跃迁与社会变革。 然而，随着社会的发展和文明的进步，能源的需求量越来越大。当前人类依赖的能源体系正面临严峻挑战，例如太阳能、风能等可再生能源受昼夜、天气 影响存在间歇性短板，传统核能又面临核废料处理的难题。为了追求更清洁、更持久和更高效的能源方式，核聚变进入世界科技人的研究视野。 历经数十年的发展，核聚变研究进展到哪一步？又面临哪些挑战？距离应用还有多远？《IT时报》记者在近日举办的2025年浦江创新论坛"未来能源：可 控核聚变"专题论坛上，试图寻找答案。 人造太阳，正在照进现实 可控核聚变有"人造太阳"之称，被誉为能源领域的"终极梦想"。它模拟太阳发光发热原理，主要以海水里丰富的氘和氚为原料，在极端高温高压下，控制 核聚变反应的速度和规模，使轻原子核结合成较重原子核，从而释放出巨大能量。此外，由于聚变反应的产物是无放射性的惰性气体氦，几乎不产生污 染。 核工业西南物理研究院聚变科学所副总工程师、研究员冯开明早前发布的一篇研究论文里有这样一组数据 ...

项目背景与意义 - 全球最大"人造太阳"ITER项目是国际热核聚变实验反应堆计划 由美俄欧日中韩印7个成员和35个协作国共同参与 被视为空间站后最大全人类合作项目[5][6] - 项目目标为2025年完成建造 2050年实现商业规模安全能源输出 核聚变技术可提供近乎无限、无污染、无温室气体排放的能源[7][8][42] 技术挑战与进展 - 项目遭遇重大技术难题：真空室砌块接头尺寸错误可能导致爆炸 隔热板冷却管金属在温差下易老化裂纹[16][18] - 因技术问题及资金短缺 完工时间从2025年推迟至2035年 总成本从初始50亿欧元超支至200亿欧元以上[19][21] 中国参与历程 - 中国于2003年加入ITER 填补加拿大退出造成的10亿欧元资金缺口 美国随即重新加入项目[24][25] - 中国团队完成ITER四个核心安装节点：2020年5月1250吨杜瓦底座吊装（精度2毫米内） 2020年9月400吨下部筒体吊装 2021年1月冷屏吊装 2021年4月极向场超导线圈PF6吊装[28][30] 技术领先与合同变更 - 中国托卡马克技术超越日本：日本JT-60SA仅能使用氘作模拟燃料 中国EAST装置实现1兆安、1.6亿度、1056秒等离子体运行 采用具发电前景的氘氚反应堆[37] - 2024年2月ITER将原属日本的真空室模块组装合同改签中核集团牵头的中法联合体 中国成为主机安装唯一承包商[1] 战略成果与未来规划 - 通过参与ITER 中国与全球120多个聚变研究机构建立合作 从技术跟跑转为领跑 国际话语权显著提升[40] - 中国启动聚变工程实验堆CFETR建设 前身"夸父"项目已在合肥建设 目标建成世界首个聚变实验电站[40][42]

行业技术路线发展 - 可控核聚变技术路线百花齐放 磁约束 Z箍缩 FRC等技术路线均迎来重要变化 [1][2] - 当前全球在运/在建核聚变项目主要由公共资金主导 多采用磁约束技术路线 [1][2] - 规划中核聚变项目主要由私营资本主导 技术路线趋于多元化 [1][2] 商业化前景与投资规模 - 若核聚变电站实现商业化 未来批量建设情景下年投资额或将达数千亿元 [2] - 全球聚变竞赛已拉开帷幕 各国聚变公司融资活动频繁 [1][2] - 美国科技巨头谷歌 亚马逊 微软等踊跃入局核聚变公司投资 [1][2] 托卡马克技术突破 - 托卡马克装置聚变功率与环形磁场强度的四次方成正比 磁场强度提升1.8倍可使聚变功率提升一个数量级 [3] - 二代高温超导材料REBCO在40T磁场强度下仍保持较强载流能力 [3] - 高温超导材料实现工业化量产 采用高温超导方案的装置理论上限大幅提升 [3] Z箍缩与FRC技术进展 - 国内Z箍缩混合堆建设有望提速 先觉聚能2025年3月成立 [4] - Helion团队完成FRC装置原型机六次迭代 实现1亿度等离子体温度 [4] - 2021-2025H1期间Helion累计完成9.6亿美元融资 [4] 产业链投资机会 - 聚变项目资本开支加速带来上游装备 材料等环节投资机会 [6] - 磁体环节涉及西部超导 永鼎股份 上海超导 联创光电等公司 [6] - 真空室和堆内构件环节涉及合锻智能 国光电气 安泰科技等公司 [6] - 电源总成环节涉及英杰电气 爱科赛博 四创电子 新风光 赛晶科技H等公司 [6] - 微波和电源器件环节涉及旭光电子 国力股份 宏微科技 王子新材等公司 [6] - 燃料增殖和循环环节涉及国光电气等公司 [6] - 检测设备环节涉及皖仪科技等公司 [6]

融资情况 - 核聚变初创公司Commonwealth Fusion Systems在B2系列融资中成功筹集8.63亿美元[1] - 融资阵容包括首次入局的英伟达风险投资部门NVentures以及谷歌、Breakthrough Energy Ventures、Emerson Collective等现有投资者[1] - 累计筹资总额达到约30亿美元 成为全球资金最充裕的核聚变公司 占据全球私营核聚变行业总融资额约三分之一份额[4] 技术路径与创新 - 采用托卡马克装置 利用高温超导磁体技术产生更强磁场 实现更紧凑、成本更低、更强大的聚变装置[6] - 示范项目SPARC旨在实现净能量增益 预计2026年开始运行 2027年实现聚变反应产生能量超过消耗能量[7] - 聚变反应能量密度预计比裂变高出四倍 燃料来源丰富且不产生长期放射性核废料[5] 商业化规划 - SPARC装置位于马萨诸塞州德文斯 作为技术验证平台 成功后将推进商业化发电厂ARC建设[7] - ARC发电厂选址弗吉尼亚州 设计发电功率400兆瓦 满足约15万户家庭用电需求 预计21世纪30年代初投入运营[7] - 谷歌已于2025年6月签署电力购买协议 承诺购买ARC电厂建成后一半电力输出[7] 行业竞争格局 - 美国私营企业领域存在多家核聚变初创公司 包括与微软签署供电协议的Helion Energy及获贝索斯投资的General Fusion[8] - 中国政府成立国有中国聚变能源有限公司 注册资本21亿美元 显示国家层面战略决心[8] - 中国EAST装置在2025年初实现1亿摄氏度1066秒高质量等离子体运行 较2023年403秒纪录大幅提升[9] 技术挑战 - 氚燃料自然界极其稀少 需通过聚变反应产生中子与锂元素反应增殖 技术效率和可靠性需实际验证[9] - 反应堆内壁材料需长期承受高能中子轰击 等离子体精确控制、超导磁体工程制造等环节存在技术难题[9]

行业整体发展态势 - 可控核聚变是强主题方向 短期内持续有催化[1] - 全球核聚变项目加速推进 中美领跑 中国以国家主导主攻托卡马克 美国以私企主导多元化布局核聚变路线[1] - 全球在运、在建和规划的聚变装置有168个 托卡马克占比接近50%[2] 技术路线分析 - 环形装置以托卡马克为主 具备稳态高能量增益特点 瞄准城市级基荷电源[2] - 直线形装置中Helion的路线或将率先落地 具备紧凑高功率密度特点 适用于分布式可移动或特殊场景电源[1][2] - FRC路线中Helion采用磁惯性约束直接回收电能 装置灵活投资低 是当下最接近落地的路线[2] 托卡马克路线进展 - ITER完成脉冲超导电磁体系统的所有组件制造 CFS与谷歌达成购电协议[3] - 国内BEST工程总装提前2月启动 目标2027年完成全部建设[3] - CFEDR预计于2030年建成 实现功率大于1000兆瓦 Q>30[3] 托卡马克核心环节 - 托卡马克装置中磁体成本占比最高 高温超导装置磁体成本占比约46% 高于低温超导装置的28%[3] - 偏滤器包层第一壁材料向钨基合金演进 磁体系统从低温超导向高温超导演进[3] - 电源系统主要包括磁体电源和辅助加热电源 磁体电源中TF电源要求大电流低电压 CS/PF电源要求低电流高电压[3] FRC路线商业化突破 - Helion获全球首个聚变购电协议 承诺2028年前开始发电 一年后为微软提供至少50MW发电量[4] - 2025年7月30日Helion宣布获地并启动全球首座聚变电厂ORION建设[4] - 瀚海聚能计划2030年底前与核电业主合作 诺瓦聚变完成5亿元天使轮融资研发小型模块化核聚变反应堆[4] 电源系统投资机遇 - Helion装置中电源系统成本占比最高 约占整个装置的50%[4] - 脉冲电容器成本占比高 占整个装置成本的1/3[4] - 电源系统中超级电容和快控开关至关重要 快控开关关注IGBT具有高可靠性和高寿命优点[4][5]

行业与公司概述 - 行业聚焦可控核聚变领域，磁约束技术路线（尤其是托卡马克装置）为当前主流，国内外项目推进超预期[1][2] - 高温超导材料（如REBCO）是未来核心趋势，其磁场强度可达12特斯拉（低温材料仅3-6特斯拉），推动设备小型化与性能提升[12][14] - 磁体材料占托卡马克装置成本28%（低温超导）至46%（高温超导），是核心投资环节[7][15] 核心技术与路线 - **技术路线对比**： - 磁约束方案（托卡马克、仿星器）因工程可行性高成为首选，引力约束（不可行）和惯性约束（难持续）被淘汰[8] - 托卡马克最成熟（ITER、BEST等项目采用），FRC路线适合分布式发电[4][6] - **装置差异**： - 托卡马克通过TF/CS/PF/CC线圈控制等离子体（如ITER含18个TF线圈）[10][11] - 仿星器（如德国W7-X）采用螺旋磁场，磁镜（如美国WHAM）结构不同[9] 关键材料与市场 - **超导材料演进**： - 低温超导（铌钛/铌三锡）需液氦环境，高温超导（REBCO/BSCCO）可在液氮下运行，成本更低且磁场更强[13][14] - 高温超导带材中，第二代（镀膜工艺）比第一代（银占比70%）更具成本优势[13] - **市场需求**： - 高温超导材料需求量预计从2024年3亿元增至2030年49亿元（CAGR 60%）[3][15] - 核聚变磁体占高温超导应用50%，超导磁控单晶炉等占其余份额[14] 国内外动态与公司 - **国内进展**： - 汉海聚能点火、上海中国聚变能成立、诺尔聚变融资到位，合肥/上海招标在即[2][5] - 重点关注高温超导带材公司：上海超导、永鼎股份、金达；磁体公司联创光电[1][7][17] - **国际项目**： - 美国Helen项目计划2030年向微软售电，Spark项目磁场强度达12特斯拉[1][12] - 国外企业ASD、FFG、古河电工主导低温超导电缆，上海超级电缆（扩产快）为国内代表[16][17] 潜在风险与关注点 - **技术瓶颈**：高温超导材料规模化生产与成本控制仍需突破[13] - **后续催化剂**：国内招标进度（如成都揭牌、合肥主机招标）、国外项目点火时间[5][6] 注：数据与观点均引自原文，未作主观推断。

全球聚变产业发展现状 - 全球聚变行业总投资额达97.66亿美元，较2021年增长414% [3] - 磁约束聚变路线占比49%，氘氚燃料方案占比68% [4] - 2030-2035年成为商业化关键期，35家公司预计在此期间运营示范电站 [7][8] 中国聚变产业化进展 - 中国聚变能源有限公司成立，增资超114.69亿元 [2][10] - 三大核聚变装置取得突破：EAST实现1亿℃运行1066秒，"中国环流三号"达"双亿度"运行，BEST装置提前进入总装阶段 [5] - 新奥"玄龙-50U"实现百万安培氢硼等离子体放电 [6] 国际聚变产业化动态 - ITER项目完成脉冲超导电磁体系统制造 [6] - Alphabet签订200兆瓦核聚变电力采购协议 [6] - Helion Energy启动首座聚变发电厂施工 [6] 产业资本布局 - 形成"国家战略资本+地方产业资本+民营创新资本"共驱结构 [10] - 聚变新能(安徽)资本规模从50亿元增至145亿元 [11] - 多家A股公司进入供应链：安泰科技、西部超导、许继电气等 [12][13] 产业链发展 - 可控核聚变与AI、高温超导形成技术共振 [13] - 预计未来几年全球每年新增2-3个核聚变装置 [13] - 上游材料和设备环节关注度提升 [12][13]

中国聚变能源有限公司成立 - 中国聚变能源有限公司正式成立，由中核集团牵头，多家能源巨头和产业资本战略入股，注册资本增资超114 69亿元[1] - 公司定位为推进我国聚变工程化、商业化的创新主体，体现国家未来能源战略布局[1] - 核聚变已被写入工信部等七部门《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，获得顶层政策支持[1] 全球聚变行业发展现状 - 全球聚变行业总投资额达97 66亿美元，较2021年增长414%，接近百亿美元规模[2] - 磁约束聚变路线占比49%（25/53家公司），氘氚燃料方案占比68%（36家公司）[2] - 2030年成为商业化关键期，35家公司预计2030-2035年运营示范电站，28家预计同期实现并网[5] 中国聚变技术突破 - 东方超环(EAST)实现1亿℃高温下等离子体运行1066秒，创稳态运行纪录[3] - 中国环流三号实现"双亿度"运行(原子核1 17亿℃/电子1 6亿℃)，进入聚变燃烧实验阶段[3] - 新奥"玄龙-50U"实现百万安培氢硼等离子体放电，迈出氢硼聚变商用化重要一步[4] 国际聚变进展 - ITER项目完成脉冲超导电磁体系统所有组件制造[5] - Alphabet与CFS达成200兆瓦聚变电力采购协议，首次实现商业化电力采购[5] - Helion Energy启动首座聚变发电厂"猎户座"施工，推进电力入网[5] 产业资本布局 - 中国聚变公司股东包括中核集团、中国核电、昆仑资本等，注册资本114 69亿元[7] - 聚变新能(安徽)资本规模从50亿元增至145亿元，股东含皖能电力、蔚来汽车等[8] - 安泰科技、西部超导等A股公司进入供应链，提供超导材料、偏滤器等核心部件[10] 产业链发展 - 国内外每年预计新增2-3个聚变装置建设，行业加速从0到1[11] - AI与高温超导技术推动聚变产业化，提升工程可行性和经济性[11] - 反应堆建设将催生材料、设备等产业链环节大量需求[11]

行业技术路径 - 可控核聚变产业正从实验验证阶段向商业示范堆迈进 预计21世纪中叶实现示范发电 [1] - 磁约束技术因可持续运行能力强和成熟度高 被视为最可能实现商用发电的方式 其中托卡马克装置发展最为成熟 [1][2] - 实现商业化需满足Q值大于10 D-T反应因可实现性高成为研究主流 [2] - 全球168台聚变装置中磁约束类占主导 托卡马克类型占比达47% [3] - 场反位形 仿星器 Z箍聚变-裂变混合反应堆等技术路线并行发展 [2][3] 国际项目进展 - ITER计划2025年完成脉冲超导电磁体系统建造 2034年首次等离子体放电 [2] - 日本JT-60SA已投入运行为ITER提供技术支撑 [2] - Helion Energy与微软签署全球首个聚变电力购买协议 承诺2028年前建成50兆瓦发电厂 [2] - CFS与谷歌签署购电协议 占该电厂预期发电量的50% [2] 国内项目突破 - 中国EAST装置创造上亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行世界纪录 [2] - 中国环流三号项目挺进燃烧实验阶段 [2] - BEST计划2035年建成聚变工程示范堆 我国有望2050年前实现商业化发电 [2] - 江西星火项目计划2030年建成全球首座混合发电厂 [2] - 民营企业新奥集团 瀚海聚能在氢硼聚变 直线型场反位形等技术路线取得突破 [2] 产业链与投资规模 - 全球可控核聚变项目总投资超数百亿欧元 [1][2] - ITER成本结构中磁体系统占比28% 堆内构件占17% 土建厂房占14% 真空室占8% 加热系统和电流驱动占7% [3] - 中国参与ITER超导磁体 脉冲电源等核心组件制造 [3] - 商业化后将带动万亿级产业链 推动能源格局变革 [1][2]

能源现状与挑战 - 中国石油对外依存度超过70% 能源安全成为关键议题 [3][10] - 传统能源存在污染问题 核裂变产生难以处理的核废料 [3][5] 核聚变技术原理与优势 - 核聚变模仿太阳发光发热原理 在亿度高温下将氢原子核融合成氦原子并释放巨大能量 [7] - 聚变燃料氘可从海水中提取 理论上一升海水聚变能量相当于三百升汽油 [8] - 核聚变过程清洁无污染 不产生有害废料 与核裂变形成鲜明对比 [5][7][8] 技术实现挑战与突破 - 托卡马克装置利用强大磁场约束上亿度等离子体 使其不接触容器内壁 [13][14] - 中国东方超环(EAST)实现上亿度等离子体长时间稳定运行 刷新世界纪录 [18] - 中国环流三号(HL-3)实现高约束模式运行 并发现更先进磁场结构 [21] 战略规划与国际合作 - 中国实施"三步走"战略 目标在本世纪中叶实现核聚变能源商业化应用 [29] - 中国环流三号已向全球科学家开放 邀请国际共同攻克技术难题 [20] 潜在影响与应用前景 - 核聚变将推动第四次工业革命 为人工智能、量子计算等耗能技术提供近乎零成本的能源 [22][23] - 零碳能源将彻底改变环境质量 推动电动交通普及和海水淡化技术大规模应用 [25] - 能源突破将拓展人类太空探索能力 可能将火星旅行时间从数月缩短至数周 [25] - 可控核聚变实现将使人类文明等级从当前不足0.8级向一级文明迈进 [26][27]