可控核聚变行业:政策、技术、资本合力推动,聚变能商业化前景可期

发布于: 雪球转发:0回复:0喜欢:0

未来智库(报告出品方/作者:甬兴证券,彭毅、张恬)

1. 政策支持可控核聚变发展,技术突破助力产业化落地

1.1. 政策定调其为战略新兴产业,是双碳政策重要一环

支持政策暖风频吹,可控核聚变发展提速。双碳目标下,中共中央、国 务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》以 及国务院《2030 年前碳达峰行动方案》要求推进可控核聚变技术研究;加 快构建现代能源体系时期,国家发改委、国家能源局《“十四五”现代能源 体系规划》在专栏中指出支持受控核聚变的前期研发。美、日、英政府近年 也出台了国家层面的可控核聚变产业政策,以促进技术研发和投入。

国内外相继加码,中美欧等加大投入。多国政府发布核聚变发展战略的 同时,宣布对聚变技术及聚变电厂建设的投资,加速聚变电厂落地。根据 Pichbook 报告,2021 年是全球聚变 VC 交易金额的一个高点,达 30 亿美 元。截至 2023 年 9 月 26 日,年内已有 30 项核聚变能源 VC 交易。Maximize Market Research 统计显示,2023 年全球核聚变市场规模为 3012.5 亿美元, 2030 年有望达到 4965.5 亿美元,2024-2030 年 CAGR 约为 7.4%。

1.2. 新技术、新材料创新应用,提高可控核聚变技术可行性

国内聚变研究成果频频,国际技术进展围绕能效提升。据科技日报, 2023 年我国聚变研究实现多项技术成果,在氚回收、等离子体稳态高约束 等方面提升聚变落地可行性。国际原子能机构(IAEA)2023 年 12 月发布 的《World Fusion Outlook 2023》报告显示,年内全球可控核聚变行业实现 了三项重要进展,分别由中、德、美贡献:我国 EAST 创造 403 秒稳态高约 束等离子体运行时长的新纪录,德国 Wendelstein 7-X 实现破纪录的高能量 周转,美国 NIF 核聚变点火实验再获净能量增益。

AI 提高超高温等离子体的可控性。据中国科学报,2022 年 2 月,英国 DeepMind 公司与瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)科学家合作,创建单一神 经网络同时控制所有线圈,作用于 EPFL 托卡马克配置变量(TCV)聚变反 应堆中的磁场,从而提高对聚变反应堆内超高温等离子体的控制。 高温超导材料提升聚变能源商业化潜力。据联创光电,2023 年 9 月联 创超导突破了基于核聚变应用场景的集束线缆的百米级的研发与制造。高 温超导材料通过降低托卡马克装置的建造体积和造价,极大降低装置的使 用维护成本,为加快可控核聚变的商业化使用提供稳定且更强有力的支撑。

材料与结构双重突破,ITER 第一壁由我国首件制造。根据核工业西南 物理研究院,增强热负荷第一壁直接面对芯部一亿度高温等离子体,是 ITER 最关键的堆芯部件。中国全面突破“ITER 增强热负荷第一壁”关键技术, 通过一种“三明治”结构体——铍+铜+不锈钢,建造起 ITER 的“防火墙”, 于 2022 年 11 月完成首件制造。

2. 可控核聚变从 0 到 1,提供高效清洁能源

2.1. 磁约束是聚变能开发的有效途径,其中托卡马克发展较快

三大关键参数,构成聚变点火必要条件。根据科技日报,核聚变是轻原 子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量的过程。 在不加约束的情况下,核聚变往往剧烈而不可控。英国物理学家劳森在上世 纪 50 年代提出“劳森判据”,目前可以将劳森判据直观转换为对温度、密 度、约束时间这三个参数乘积大小的判断。

可控聚变约束的实现途径包括引力约束、惯性约束和磁约束,磁约束 是实现聚变能开发的有效途径。引力约束主要是靠强大的万有引力来提供 对聚变燃料的约束力,无法在地球上实现;惯性约束则以多束极高精度的激 光产生瞬间的高温和高压,使聚变燃料的密度在短时间达到极限值引发聚 变,但难以实现持续的聚变功率输出。据科普中国,我国的神光计划,美国 的国家点火计划采用了惯性约束。磁约束利用磁场对运动原子核产生的洛 伦兹力,对聚变燃料在极高温下完全电离形成的等离子体进行约束,是实现 聚变能开发的有效途径1。 磁约束聚变项目中托卡马克发展较快。磁约束聚变装置主要有托卡马 克、仿星器、磁镜三种类型,其中托卡马克最易接近聚变条件而且发展最快 2。托卡马克是一种环形强磁场装置,特殊构造的环向强磁场和极向磁场位 形可以使等离子体得到稳定的约束,并沿环向产生等离子体电流以及不同 形状的等离子体,以满足约束、稳定性、粒子流控制等方面的要求3。

2.2. 聚变能兼具高能量密度、安全性和清洁无污染优势

核能的释放通常依托核聚变和核裂变两种方式进行。根据科技日报, 核裂变是将较重的原子核分裂为较轻的原子核并释放能量。核聚变是将较 轻的原子核聚合反应而生成较重的原子核。这个过程伴随着质量损失,由爱 因斯坦质能方程 E=mc2,损失的这部分质量会转换成巨大的能量。

与核裂变相比,核聚变具有两方面固有安全性。首先,实现聚变反应的 条件十分苛刻,需要足够高的等离子体温度、密度,并维持一定的反应时间, 因而聚变反应的前提是大量精密的电、磁、压力、温度准备,一旦不满足某 条件聚变反应即停止,造成托卡马克型聚变堆的等离子体熄灭;其次,聚变 堆运行过程中,聚变燃料以等离子体形态在真空室内进行反应,聚变燃烧的 产物实时从真空室中导出,真空室内不像裂变堆时刻存在着大量的核燃料, 而堆结构材料内的短寿命活化产物的衰变热非常低,安全性更高4。

面对能源与环境的双重挑战,兼具高能量密度、安全性和清洁无污染 优点的聚变能是化石能源的优质替代项。据国家能源局,氘-氚聚变所需的 反应原料中,氘储量丰富——1 公升海水里提取出的氘,在完全的聚变反应 中可释放相当于燃烧 300 公升汽油的能量;氚可通过中子与锂反应生成, 锂在地壳和海水中广泛存在。可控核聚变的产物为氦和中子,不排放有害气 体,也几乎没有放射性污染,具有环境友好的优点。根据《Tokamaks》和《中 国核电和其他电力技术环境影响综合评价》,核聚变能储量更大、排碳更少, 是传统化石能源的优质替代项。

核聚变的关键原料氚储量极少且价格高昂,聚变堆需要有氚增殖剂实 现氚的自持。氘-氚聚变反应见式(1),为有效获取氚进行核聚变反应,一 般选用含 Li 材料作为聚变堆有氚增殖剂,通过 D-T 反应后的中子与 3 6 发 生核反应得到氚,反应见式(2)。增殖剂材料包括锂的液态金属和固态锂 3 6 陶瓷两种。液态增殖剂存在腐蚀性强、磁流体效应,且存在泄漏风险, 故不常使用;固态增殖剂常用含有一定丰度的锂陶瓷,如中国氦冷固态包层 (HCSB)选用 Li4SiO4 小球为增殖剂材料。制备氚并使之自持是目前聚变 工程堆尚待验证的核心关键技术5。 技术和成本门槛高,核聚变商业化前景可期。据中国科学院合肥物质 科学研究院,实现核聚变发电的两大技术难点是如何实现上亿度点火和等 离子体稳定长时间约束控制,需要将上亿度等离子体与零下 269 度超导磁 体、高热负荷等离子体与壁材料相互作用、动态精密控制等多项极端条件同 时高度集成和有机结合。FIA《The global fusion industry in 2023》列举了 8 家投资规模在 2 亿美元以上的聚变公司。对于实现聚变发电时间的预测, FIA调查的40家聚变公司中有65%认为可以在2035年前实现向电网输电。

2.3. 我国聚变研究几乎与国际同步,可控核聚变创新联合体成立

常规托卡马克装置验证聚变能商业化可能性。上世纪 50 年代,第一个 托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。70 年代初, 在苏联 T-3 托卡马克上获得超过 1000 万度的等离子体, 国际上很快形成了较大规 模, 以托卡马克为主流的磁约束研究方向。90 年代,欧盟的 JET、美国的 TFTR 和日本的 JT-60 这 3 个大型托卡马克装置在磁约束核聚变研究中获得 许多重要成果 6。

超导托卡马克装置是可控热核聚变能研究的重大突破。常规托卡马克 装置的输出成果只能持续数秒,无法满足商业电站的应用要求,而苏联在 70 年代建造的 T-7 托卡马克是世界上第一个超导托卡马克装置,在工程上验 证了纵场磁体能够在这类磁容器上实现连续稳态运行6。 我国的可控核聚变研究几乎与国际同步。据人民日报,1956 年正值我 国制定“十二年科技规划”之际,钱三强、李正武等科学家倡议在我国开展 “可控热核反应”研究,以探索核聚变能的和平利用。1965 年,我国成立 聚变能开发专业研究基地,并于 1984 年建成我国核聚变领域第一座大科学 装置——中国环流器一号(HL-1)托卡马克装置。自 2008 年我国科学技术 部成立国际热核聚变实验堆(ITER)核聚变中心以来,我国陆续承担了 18 个采购包的制造任务,共有上百家科研院所、企业直接参与。 国内核聚变研发成果频出,可控核聚变创新联合体成立。据《中国能源 报》2023 年 11 月报道,中国国际核聚变能源计划执行中心专家表示,2008 年以来,我国国家磁约束核聚变能发展研究专项共部署 220 个项目,总计 安排经费约 60 亿元。据中核集团,2023 年 12 月 29 日由其牵头 25 家央企、 科研院所、高校等组成可控核聚变创新联合体,中国聚变能源有限公司(筹) 揭牌,第一批未来能源关键技术攻关任务发布,国务院国资委明确可控核聚 变为未来能源的重要方向。

2.4. 全球聚变项目建设投入不辍,中外聚变公司技术路线明确

2.4.1. 全球主要聚变项目:ITER、JT-60SA、EAST、CFETR

ITER:七方合作,探索聚变作为大规模无碳能源可行性。据中国科学 院合肥物质科学研究院,国际热核聚变实验堆计划简称 ITER 计划,是目前 全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。由中国与欧盟、印度、 日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同实施,旨在建立世界上第一个受控热核 聚变实验反应堆。作为七方成员之一,中国承担了 ITER 装置近 10%的采购 包。中科院合肥物质科学研究院等离子体所是中方任务的主要承担单位,自 2009 年以来主持了包括超导导体、校正场线圈、磁体馈线系统等制造任务, 目前承担的大部分采购包部件已实现国产化。

中方联合体中标 ITER 总装核心工程,已完成首个超导接头安装。据 中科院合肥物质科学研究院,由中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所、中国核电工程有限公司、中国核工业二三建设有限公司、核工业西 南物理研究院等科研机构组成的中方联合体,于 2019 年 7 月成功中标 ITER 托卡马克主机 TAC-1 安装标段工程。TAC-1 安装标段包括托卡马克主机超 导磁体系统、磁体馈线系统、杜瓦、冷屏、诊断线缆等总装任务。据等离子 体所,2022 年 12 月,TAC-1 项目首个超导接头完成组装连接。

JT-60SA:ITER 的卫星托卡马克项目,已投入运行。据科技日报,JT60SA 计划是欧盟和日本的联合建设项目,是国际热核聚变实验反应堆计划 (ITER)的先行项目。JT-60SA 反应堆的目标是研究聚变作为一种安全、大 规模和无碳的净能源的可行性。ITER 和 JT-60SA 的最终目标都是使内部的 氢核融合成氦,以光和热的形式释放能量,模拟太阳内部发生的过程。日本 量子科学技术研究开发机构那珂研究所于 2023 年 12 月举行了 JT-60SA 开 始运行仪式。 EAST:全超导托卡马克,创造高约束模式运行新世界纪录。根据中国 科学院合肥物质科学研究院,EAST 是由其等离子体物理研究所自主设计研 制的具有完全知识产权的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置,中文名 为“东方超环”。2021 年 5 月 28 日,EAST 装置实现了可重复的 1.2 亿度 101s 等离子体运行和 1.6 亿度 20s 等离子体运行。2021 年 6 月 8 日,EAST 装置总放电实验次数突破 10 万次。2023 年 4 月 12 日,EAST 成功实现 403 s 可重复的稳态长脉冲高约束模式等离子体运行,创造了托卡马克装置高约 束模式运行新的世界纪录7。

CFETR:以实现聚变能源为目标,有望建成世界首个聚变实验电站。 根据光明日报,中国聚变工程实验堆(CFETR)2017 年 12 月正式开始工程 设计。CFETR 计划分“三步走”完成“中国聚变梦”。第一阶段到 2021 年, CFETR 开始立项建设;第二阶段到 2035 年,计划建成聚变工程实验堆,开 始大规模科学实验;第三阶段到 2050 年,聚变工程实验堆实验成功,开始 建设聚变商业示范堆。

2.4.2. 中外领先聚变企业:能量奇点、星环聚能、First Light fusion、 TAE

能量奇点:洪荒 70、奇门系统和经天磁体为商业发电蓄势

能量奇点是国内第一家聚变能源商业公司。成立于 2021 年,致力于探 索加速实现聚变能源商业化的科学技术。据公司官网,公司聚焦于有商业发 电潜力的高磁场、高参数、紧凑型高温超导托卡马克装置及其运行控制软件 系统研发,为未来商业聚变发电堆提供高性价比、高可靠性的核心组件和服 务。2023 年 4 月,能量奇点完成近 4 亿元 Pre-A 轮融资,投资方包括 ENLIGHTENMENT、米哈游等,本轮融资的资金将主要用于经天磁体和奇 门系统研发。 核心技术为商业发电装置蓄势。据能量奇点官网,奇门系统是能量奇点 独立研发的一套基于 AI 的等离子体运行控制系统,将首先应用于洪荒 70 的运行控制,并持续迭代升级。经天磁体是基于高温超导材料的大孔径高场 强环向场(TF)线圈,单个线圈的磁场强度将达到 25 特斯拉以上,工程电 流密度超过 150 兆安培每平方米。洪荒 70 是能量奇点正在研发的全高温超 导托卡马克,洪荒 70、奇门系统和经天磁体将奠定能量奇点下一代有商业 发电潜力的强磁场先进托卡马克装置洪荒 200 的基础。据公司公众号,2024 年 3 月,洪荒 70 托卡马克总体安装完工,装置建设工作全部结束。

与清华合作 SUNIST-2 成功实现双环等离子体和磁重联加热。据公司 官网,2023 年 7 月,由清华大学设计、星环聚能和清华大学联合建设的 SUNIST-2 开展首轮运行,获得第一等离子体;11 月,星环聚能和清华大学 团队在 SUNIST-2 球形托卡马克上成功实现双环等离子体和磁重联加热,初 步观察到显著的等离子体加热效果。目前,星环聚能正进一步提高 SUNIST2 的热承受能力,扩充等离子体诊断手段,为下一步将融合后等离子体温度 推升至 1700 万摄氏度作充分准备。

First Light fusion:弹丸聚变技术有望低成本实现聚变

英国 First Light fusion 公司的目标是用最简单的机器解决聚变发电的问 题。据中核战略规划研究总院援引 First light fusion 公司网站报道,2022 年 其弹丸聚变(Projectilefusion)技术首次成功实现核聚变,英国原子能管理 局(UKAEA)独立验证了这一成果。弹丸聚变技术是一种新的惯性约束聚 变技术,具有简单、节能、物理风险低的特点。First Light fusion 公司在花 费不到 4500 万英镑的情况下实现了聚变,其性能改进速度比历史上任何其 他聚变方案都要快。该公司计划在本世纪 30 年代建设一座功率 15 万千瓦 的试点聚变电厂,建设费用将低于 10 亿美元。

TAE:合作实现氢-硼聚变实验,研究堆将模拟氘氚循环净能源生产

首次磁约束方式实现氢硼聚变,证明无中子核聚变的可行性。据科技 日报 2023 年 3 月报道,日本国家聚变科学研究所和美国 TAE 技术公司携 手,首次在磁约束聚变等离子体中实现了氢-硼聚变实验,证明了无中子核 聚变的可行性。 第六座聚变研究堆将模拟传统氘氚(DT)燃料循环的净能源生产。据 中核战略规划研究总院援引世界核新闻网站报道,2022 年 7 月美国 TAE 公 司(TAE Technologies)获 2.5 亿美元投资。2017 年 5 月,TAE 推出了价值 1.5 亿美元、国家实验室规模的第五座聚变研究堆——诺曼研究堆(Norman)。 2021 年 4 月,TAE 宣布诺曼研究堆已在超过 7500 万℃的温度下维持稳定 的等离子体,比其最初目标高出 250%。TAE 的第六座研究堆哥白尼将在加 利福尼亚州欧文市建设,运行温度将超过 1 亿摄氏度,将模拟传统氘氚(DT) 燃料循环的净能源生产。

3. 可控核聚变项目投资大,有望带动上游材料设备环节

3.1. 核聚变系统复杂性高,聚变堆建设或将拉动材料设备采购

单个核聚变项目投资大。根据普林斯顿大学研究人员测算,一个 1000 兆瓦的核聚变工厂成本可能在 27 亿美元到 97 亿美元之间8。以 2019 年 9 月 获批的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)项目为例,根据中国 科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所官网,CRAFT 相关的中标 项目金额合计已超 4.69 亿,包括 TF 线圈盒制造(15700 万元)、TF 线圈 绝缘制造及检测(5783.46 万元)、磁体平台氦制冷系统(2500 万元)等。

项目成本拆分指向线圈、超导带材、包层、偏滤器环节。中国科学院合 肥物质科学研究院 2021 年以来的中标项目中,高价标的主要围绕超导带材、 偏滤器和线圈制造。据 Dehong Chen 等核算的 CFETR 两种建设方案的成本 项目拆分,磁场线圈成本占200MW功率全超导托卡马克直接成本的26.8%, 包层系统(包括第一壁和屏蔽块)成本占比 5.6%。

3.2. 关键部件国产化发力,高温超导带材增强聚变商业化潜力

3.2.1. 超导带材

第二代高温超导带材具有卓越低温高场性能。据联创光电,超导现象 是指导电材料在低温环境下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的现象,按 照临界温度的不同可分为低温超导和高温超导。据材易通,目前,得到应用 的低温超导材料主要包括 NbTi、Nb3Sn、Nb3Al 等,而具有实用价值的高温 超导体主要包括铋系和钇系。

高温超导磁体显著增强聚变能源商业化潜力。传统托卡马克装置大多 使用低温超导材料,随着高温超导材料技术的发展,第二代高温超导材料具 备更高的温度裕度、电流密度和临界磁场,促进了更加紧凑、更高磁场的高 温超导磁体的诞生9。 上海超导:主产品第二代高温超导带材,突破上、中、下游产业链。据 公司官网,上海超导基于物理气相沉积法制备的二代高温超导带材 REBCO 具有领先的低温高场电性能(在 4.2 K、12T 垂直场下,临界电流可达 1000 A/cm(宽度))、优异的临界电流密度(77 K、自场下,薄膜电流密度最高可 超过 5MA/cm² ,带材最高性能可达 600A/cm(宽度)以上)、极低的交流损 耗(0.36-0.5W/m)。据公司公众号,作为能量奇点的核心材料供应商,公 司为洪荒 70 装置提供了全部磁体系统所需的高性能高温超导带材。据文汇 报,上海超导已成为联邦聚变系统公司(CFS)等一众聚变公司和超导应用 公司的核心供应商。

3.2.2. 偏滤器

直接承受强粒子流和高热流的冲击,器壁材料性能关键。聚变反应的 燃料是氢同位素氘和氚,反应产物是氦灰、中子和能量。为了保证聚变反应 的长时间稳态进行,需要将这些产物从芯部及时排出10。偏滤器发挥的作用 包括(1)排出来自聚变等离子体的能流和粒子流;(2)有效地屏蔽来自器 壁的杂质,减少对芯部等离子体的污染;(3)排出核聚变反应过程中所产 生的氮灰等产物,并提取有用的热量用于发电11。 钨、铜因性能优越被用于偏滤器原材料。钨材料具有低的侵蚀率和气 滞留性,高的熔点(3680 K)良好的热传导性能和机械性能,被认为是未来聚 变堆器壁的主要候选材料12;据中科院等离子体物理研究所,聚变堆材料及 部件研究室,钨铜偏滤器能够结合钨的高熔点、低溅射、低滞留,以及铜的 高热传导等优点。

安泰中科钨铜部件供应国内外聚变装置。据安泰科技公告,公司控股 子公司安泰中科研发生产的偏滤器全钨复合部件、钨铜复合部件等产品成 功应用于我国“人造太阳”EAST 大科学工程装置和国际热核聚变实验堆 ITER 项目。据安泰科技公众号,2023 年 3 月,安泰中科为合肥市紧凑型聚 变能实验装置(BEST)研制的钨铜复合片全部研制完成、顺利交付。

3.2.3. 线圈制造

中方参与多项 ITER 线圈采购包。ITER 磁体系统由 18 个纵场(TF) 线圈、6 个中心螺管(CS)线圈、6 个极向场(PF)线圈以及 18 个校正场线圈(CC)组成,其中校正场线圈包括 6 个底部线圈(BCC)、6 个顶部线 圈(TCC)和 6 个侧线圈(SCC)。中国在各项线圈制造项目中均有参与。 由中国 100%承担的 ITER 校正场线圈(CC)项目,关键工艺包括绕 制、VPI、线圈盒研制、线圈盒封焊。据中科院等离子体物理研究所,项目 覆盖了超导材料和部件的制造,大型绕制设备和真空压力浸渍系统的构建。 每个 CC 线圈都由超导线圈、线圈盒、绝缘法兰、接头箱等几大部件组成。 线圈在完成绕制和第一次真空压力浸渍(VPI)后装入线圈盒,再将线圈盒 封焊,同时装上绝缘法兰,然后进行第二次 VPI,最后再安装终端箱部分。

合肥科聚高中标中科院(合肥)PF5&PF7 线圈绕制及接头制造,中标 金额 3470 万。据公司官网,合肥科聚高技术有限责任公司是中国科学院等 离子体物理研究所 1995 年投资设立的全资公司,具备大型超导磁体绕制技 术、真空压力浸漆处理(VPI)技术、大型超导磁体测试实验技术。公司在 EAST 超导线圈研制中,建成了 600 米 CICC 导体穿管生产线、研制出大型 复杂形状的多台绕线机、预弯以及导体成型等系列设备。

3.2.4. 第一壁和包层屏蔽块

第一壁和包层屏蔽块同属包层系统。在磁约束聚变堆中,包层担负着 氚增殖、能量提取, 以及磁体屏蔽等核心功能13。据 ITER CHINA,包层系 统包括覆盖于 ITER 真空室内壁的两个不同的子系统:覆盖面积为 620m² 的壁挂包层模块和覆盖 40m² 的端口挂载包层模块。壁挂包层系统采用模 块化设计,共计 440 块,总重量约 1500 吨。每个模块由第一壁(First Wall)、 屏蔽块(Shield Module)以及柔性支撑等组成。氚增殖方面,CFETR 至少 75%的包层面积区域覆盖,从而保证增殖比,而 ITER没有氚增殖比的要求, 仅在 3 个窗口处布置有 6 个实验包层模块以测试产氚14。

中方 ITER 第一壁半原型件率先通过高热负荷测试。据 ITER CHINA, 中、俄、欧三方承担了 ITER 第一壁的制造任务,参与程度依次为 10%、40% 和 50%。中方于 2016 年 5 月成功制作该第一壁半原型件,送往俄罗斯 Efremov 研究所进行了表面热负荷为 4.7MW/m2(满载)和 5.9MW/m2(过 载)的高热负荷疲劳试验,分别达到 7500 次和 1500 次热循环。试验于 8 月 8 日完成,标志着中方具备了签署 ITER 第一壁采购安排协议的技术条件。 国内企业关注第一壁钎焊焊接。据科技日报,中核集团核工业西南物理 研究院承接 ITER 增强热负荷第一壁全尺寸原型件研制,与贵州航天新力科 技有限公司合作完成了部件焊接装配。据楚江新材,子公司顶立科技为第一 壁材料的制造提供了钨合金超高温烧结装备、钎焊焊料非晶合金产品及工 艺技术支持。

3.3. 可控核聚变相关上市公司梳理

3.3.1.联创光电:超导磁体和制冷系统提供商,参与百亿规模聚变项目

公司参股的联创超导是国际上为数不多的可提供各种口径和各种位型 磁场的高温超导磁体的综合性解决方案提供商,也是国内率先基于高温超 导磁体技术实现工业化装置应用的企业15。据上海超导官网,联创超导自主 研制的世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置于 2023 年 4 月投运,上海超 导作为带材产品的核心材料供应商。 联合建设百亿级可控核聚变项目,提供超导磁体和制冷系统。根据江 西省电子集团有限公司,2023 年 11 月 12 日,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,联创超导和中核聚变(成都) 设计研究院有限公司将联合建设可控核聚变项目,技术目标 Q 值大于 30, 实现连续发电功率 100MW,项目工程总投资预计超过 200 亿元人民币。根 据 2023 年 12 月 22 日联创光电投资者关系活动记录表,联创超导参与建设 的可控核聚变项目中,负责提供主机装置中的高温超导磁体系统和低温制 冷系统部分,约占主机装置建设成本的一半左右。

3.3.2.西部超导:填补多领域基础材料“短板”,“产能提升+应用拓展” 双轮驱动

据上海证券报 2023 年 7 月报道,西部超导在成立初就立下“国际领先、 国内空白”的研发目标。2004 年 11 月,西部超导一期项目正式投产,标志 着我国低温超导材料正式拉开了产业化的序幕。据西部超导年报,公司实现 了低温超导线材商业化生产;在高温超导材料方面,公司侧重 MgB2 和 Bi2223 的研发和产业化,已掌握上述材料核心制备技术。 面向新一代聚变工程实验堆的高性能 Nb3Sn 线材已具备批量生产能力。 公司自主开发了全套低温超导产品的生产技术,代表我国完成了 ITER 项目 的超导线材交付任务,实现了 MRI 超导线材的批量生产。Nb3Sn 超导线材 工程化生产技术方面,公司解决了青铜法 Nb3Sn 超导线材加工硬化难题, 实现了 ITER 用青铜法 Nb3Sn 超导线材长线连续加工,各项性能指标满足 核聚变和高场核磁共振谱仪技术要求。