核电设备行业系列深度报告二：可控核聚变，国内实验堆进展如何

2025年3月9日可控核聚变：国内实验堆进展如何——核电设备行业系列深度报告二行业评级：看好分析师邱世梁分析师王华君分析师周向昉邮箱qiushiliang@stocke.com.cn邮箱wanghuajun@stocke.com.cn邮箱liucunyang@stocke.com.cn证书编号S1230520050001证书编号S1230520080005证书编号S1230524090014证券研究报告国内可控核聚变：2030年CFETR，2050年PFPP21、我国可控核聚变路线图：2030 年建成 CFETR 工程堆，2050 年建成 PFPP 原型电站1）中国核能发展技术路线：“热堆（压水堆）-快堆-聚变堆”。华龙一号国内外在运在建机组总数达到33台，已成为全球在运在建机组总数最多的三代核电技术；2）我国2030年建成CFETR工程堆的技术路径与里程碑已取得显著进展，CRAFT工程作为其关键技术保障，总体进度已达70%。2、国内核聚变堆主要由中核集团、中物院、中科院等科研院所领头，从实现“聚变反应”向“工程化”转化。1）中核集团：“中国环流三号”项目在核心技术上突破高约束模式运行。环流三号的核心任务是实现“聚变点火”。2）中核集团：“星火一号”聚变 - 裂变混合实验堆。总投资预计超过200亿元，技术目标Q值大于30，建成后可实现连续发电功率100MW。2025年完成技术验证，2029年发出第一度核聚变电并并入电网，2035至2040年开始大规模商业化。3）中科院：紧凑型聚变能实验装置（BEST），预计2027年建成。2025年3月4日人民日报两会特刊显示CRAFT和BEST项目正在建造中。2025年1月，EAST在安徽合肥创造了1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”的新世界纪录，标志着我国聚变能源研究从基础科学向工程实践的重大跨越。4）中物院：聚变 - 裂变新型混合堆方案（Z - FFR）。中物院提出了“Z箍缩驱动聚变－裂变混合能源堆（Z-FFR）”概念，采用Z箍缩驱动惯性约束聚变（ICF）的方案。2024-2030 年关键技术攻关，2031-2040 年工程演示，2035年建成试验堆，2040年后商业推广发电。5）中国聚变工程实验堆（CFETR）。CFETR：解决ITER与DEMO之间存在的物理与工程技术难题。3、 2023-2033年全球核聚变设备市场年均规模年均复合增速26%市场空间：前期实验堆为主，后期商业堆接力。参考核聚变私营企业/政府机构数量、单堆设备费用占比、商业验证预期完成节奏，我们预计全球核聚变设备市场年均规模将从2021-2025年的208亿元增长至2026-2030年的917亿元、2031-2035年的2172亿元，2023-2033年年均复合增速26%。4、投资建议：前期重点关注受益ITER项目交付及国内新实验堆建设的核心设备供应商中游设备：联创光电（高温超导磁体）、国光电气（偏滤器、包层第一壁板、泵阀等）、安泰科技（偏滤器）；上游材料：西部超导（低温超导带材、磁体）、永鼎股份（子公司东部超导，高温超导带材）、精达股份（参股上海超导，高温超导带材）。5、风险提示：1）可控核聚变工程可行性验证不及预期；2）核聚变相关投入不及预期；3）文中假设造成的测算偏差风险。3我国可控核聚变路线图——2030年CFETR工程堆，2050年PFPP原型电站0203国内聚变堆进展几何？——从实现“聚变反应”跨向“工程化”全球聚变设备有望提速2023-2033年全球核聚变设备市场年均规模年均复合增速26%0105风险提示目录C O N T E N T S04投资建议投资建议：受益ITER交付及国内新堆建设的核心设备供应商可控核聚变路线图：2030年工程堆，2050年原型电站014近期可控核聚变催化频频：政策定调、产业推动、资本加码015资料来源：聚变产业联盟，财联社，中国科学院合肥研究院等离子体所，中核集团两会代表委员答记者问，东方财富网，中新网，每经网，浙商证券研究所时间事件2025 年 2 月 28 日中国核电和浙能电力分别发布公告，拟以增资方式参股中国聚变能源有限公司，投资金额分别为10亿元和7.5亿元。2025 年 2 月 20 日Xenova-1场反位形装置放电成功。2025 年 1 月 20 日中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现了1亿摄氏度1066秒高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录。2025 年 1 月 20 日Xenova-1场反位形装置的电源和控制系统进场安装和调试。2024 年 8 月 16 日成立江西聚变新能源有限责任公司2024 年 12 月 20 日Xenova-1场反位形装置的主体真空室和磁场线圈进场安装。2023 年 12 月 29 日由中核集团牵头，联合 25 家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体宣布成立，中国聚变能源有限公司正式揭牌。2023 年 11 月聚变产业联盟成立于2023年11月，由15家国内外热心于聚变产业的相关企业、科研院校、服务机构等自愿发起组成的非盈利社会组织。•国务院国资委2024年10月明确将核聚变列为重点未来产业，提出“超前布局、梯次培育”；•2025年是核工业创建70周年，中核集团将落地一批重大项目，推动核能“三步走”战略；•2025年3月，两大能源国企拟增资17.5亿元参股中国聚变能源公司，加速商业化进程。可控核聚变当前已进入工程可行性验证阶段016图：20世纪90年代可控核聚变科学可行性已得到证实资料来源：科普中国，核工业西南物理研究院，浙商证券研究所•1991年，欧洲JET装置实现核聚变史上第一次氘氚运行实验，聚变功率达到1.7MW，能量增益因子Q值达0.11-0.12•1993年，美国TFTR装置氘氚运行也获得成功，聚变功率达到5.6MW，能量增益因子Q值达0.28•1997年，欧洲JET装置又创下聚变功率为12.9MW的世界纪录，能量增益因子Q值达0.60•1998年，日本JT-60U装置，能量增益因子Q值达到1.25•2006年，ITER项目正式启动，目标聚变功率达到500MW，能量增益因子Q值达到10图：可控核聚变当前已进入工程可行性验证阶段国际进展：2050年为建成并投入运行DEMO的关键时间节点尽管各国研究进展存在差异，部分国家将2050年定为建成并投入运行能够发电的核聚变示范型反应堆(DEMO)的关键时间节点。7资料来源：《全球可控核聚变发展态势研究》，浙商证券研究所国家/地区全球部分核聚变进展全球合作国际热核聚变实验堆（ITER）托卡马克综合设施的建设始于2013年，预计于2025年正式开始等离子体实验，2035年进一步开始进行全氘-氚聚变实验。参与方包括欧盟（占比45%）、中国、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国（各占9%）中国已在聚变工程试验堆项目上取得重大进展，有助于缩小国际热核聚变反应堆计划（ITER）与DEMO之间的差距。计划在21世纪20年代开工建设聚变工程试验堆，随后在21世纪30年代建成DEMO型反应堆美国2022年12月，国家点火装置（NIF）从2.05兆焦耳的激光功率输出中产生了3.15兆焦耳的功率输出——增益约为150%欧洲欧盟