序 言

可控核聚變?cè)谠S多投資者眼中，曾經(jīng)是一個(gè)遙不可及的賽道。過(guò)去，很多人的第一反應(yīng)就是：“可控核聚變，喊了幾十年了，到現(xiàn)在也沒(méi)能喊出個(gè)什么來(lái)。”然而，近些年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟，這一領(lǐng)域正悄然發(fā)生著變化。各種技術(shù)路徑得到了深入探索，越來(lái)越多的聚變公司成功完成了裝置實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)裝置釋放的能量，證明了可控核聚變的可行性。如今，全球領(lǐng)域可控核聚變技術(shù)突破和商業(yè)投資加速，將為相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)重大機(jī)遇。

2.技術(shù)概要

2.1核聚變的原理

核聚變是兩個(gè)輕原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核并釋放出巨大能量的過(guò)程，反應(yīng)發(fā)生在一種等離子體的物質(zhì)狀態(tài)中，等離子體是一種由正離子和自由移動(dòng)的電子組成的高溫帶電氣體?？煽睾司圩冎傅氖窃谌藶榭刂葡聦?shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，從而安全、有效地利用其釋放的巨大能量。其原理具體為輕原子核（如氫的同位素氘和氚）在高溫高壓下結(jié)合形成較重的原子核（如氦），并釋放出大量能量的過(guò)程。

其反應(yīng)方程為：

D+T→He+n+能量

D代表氘，T代表氚，He代表氦，n代表中子。氘是氫的同位素，具有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，在自然界中較為豐富，通常從海水中提??；氚是氫的另一種同位素，同樣具有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，但自然界中相對(duì)稀少，需要通過(guò)中子與鋰反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)。

理論上，僅需幾克的氘和氚參與反應(yīng)，就可以釋放出相當(dāng)于一太焦耳的能量，足夠滿足一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家普通人60年的能源需求。聚變能具有燃料豐富、清潔環(huán)保、高安全性和高能量密度等顯著優(yōu)勢(shì)，被視為能源領(lǐng)域的終極解決方案，其對(duì)環(huán)境的影響微乎其微。以極低的物質(zhì)投入，便可產(chǎn)生極為強(qiáng)大的能量輸出。如果這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，它將為人類社會(huì)帶來(lái)翻天覆地的變革。

2.2核聚變的發(fā)生過(guò)程

1)第一步：混合氣體作為反應(yīng)物被加熱至等離子態(tài)——溫度需達(dá)到10萬(wàn)攝氏度以上，以使電子能夠擺脫原子核的束縛，遠(yuǎn)離核外。在如此高溫的環(huán)境中，原子核得以完全裸露，從而實(shí)現(xiàn)直接接觸的碰撞;

2)第二步：需要克服庫(kù)侖排斥力。原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，它們通過(guò)核力結(jié)合在一起，同時(shí)對(duì)外來(lái)的粒子施加強(qiáng)烈的斥力。因此，必須進(jìn)一步提高溫度，使原子核達(dá)到上億攝氏度的更高水平。此時(shí)，原子核以極高的速度碰撞，釋放出巨大的能量。

圖表 1：核聚變發(fā)生過(guò)程

2.3三要素是溫度，密度和約束時(shí)間

相比核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，核聚變需要滿足的外部條件十分苛刻：

1)達(dá)到足夠高的溫度：需要施加約1億℃的高溫，以將兩個(gè)原子核轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體，這一溫度是太陽(yáng)核心溫度的10倍，給反應(yīng)容器的耐受溫度帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)；

2)達(dá)到一定的密度：這樣可以提高兩個(gè)原子核發(fā)生碰撞的概率；3)達(dá)到一定的能量約束時(shí)間：等離子體需在有限空間內(nèi)被約束足夠長(zhǎng)時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)凈功率增益，即產(chǎn)生的聚變功率與加熱等離子體所需功率的比率。

2.4通過(guò)Q值衡量核聚變反應(yīng)效率以及可行性

Q值表示反應(yīng)生成的核聚變能量與維持反應(yīng)所需輸入能量的比值。Q值的表達(dá)式為：

其中，??????????????表示由聚變反應(yīng)產(chǎn)生的功率。????????????表示維持等離子體和核聚變條件所需的輸入功率。Q值越高，反應(yīng)越有效率。

·Q<1表示系統(tǒng)消耗的能量多于產(chǎn)生的能量;

·Q=1表示輸出能量等于輸入能量;

·Q>1表示反應(yīng)輸出能量多于輸入能量。

ITER的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)Q值至少為10，即50兆瓦的普通輸入能量需產(chǎn)生500兆瓦的核聚變能量。

2.5托卡馬克技術(shù)是目前主要路徑

2.5.1離子體約束路線

在核聚變的極高溫環(huán)境中，氣體分子被完全電離，物質(zhì)以高溫等離子體（完全電離的氣體）的形式存在。為了持續(xù)輸出反應(yīng)能量，有效約束等離子體是核聚變的關(guān)鍵。目前，人工約束方法主要有慣性約束和磁約束。磁約束通過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)將高溫等離子體限制在特定區(qū)域，常見(jiàn)的裝置包括托卡馬克和仿星器。而慣性約束則利用強(qiáng)激光或粒子束在極短的時(shí)間內(nèi)壓縮燃料小球，使其發(fā)生聚變反應(yīng)。

圖表 2：三種等離子提約束技術(shù)路線

2.5.2核心在于約束等離子體，使其運(yùn)動(dòng)不偏移

托卡馬克裝置主要由極向場(chǎng)線圈、環(huán)向場(chǎng)線圈和歐姆加熱線圈組成（見(jiàn)圖3）。這種設(shè)計(jì)的原因在于洛倫茲力能夠有效約束等離子體，但其作用僅對(duì)垂直于磁力線運(yùn)動(dòng)的等離子體有效。因此，為了防止那些不垂直于磁力線運(yùn)動(dòng)的等離子體向外擴(kuò)散，托卡馬克采用了環(huán)狀設(shè)計(jì)，將等離子體圍繞在中心。為了均勻內(nèi)外磁場(chǎng)的強(qiáng)度，避免等離子體向外漂移，還需在托卡馬克的中央增加一個(gè)歐姆加熱線圈，以使等離子體沿環(huán)形產(chǎn)生電流。該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與環(huán)向場(chǎng)線圈的磁場(chǎng)共同形成磁力線，將等離子體扭成“麻花狀”。在托卡馬克上方增加的極向場(chǎng)線圈則會(huì)產(chǎn)生額外的磁場(chǎng)，以控制等離子體的截面形狀和位置平衡。

圖表 3：托卡馬克裝置示意圖

2.5.3常規(guī)導(dǎo)體托卡馬克向超導(dǎo)發(fā)展是主流趨勢(shì)

托卡馬克的能量輸出功率主要受到電流、縱場(chǎng)、大半徑和加熱功率等參數(shù)的影響。其中，大半徑會(huì)影響等離子體電流的強(qiáng)度（進(jìn)而影響溫度），而小半徑與電流強(qiáng)度共同決定等離子體密度的極限。同時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度則決定了等離子體的約束時(shí)間。因此，在沒(méi)有超導(dǎo)材料或其他技術(shù)支持的情況下，托卡馬克越大（大半徑和小半徑增大），其等離子體約束能力和凈能量輸出能力就越強(qiáng)。然而，規(guī)模的擴(kuò)大也會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本的增加。超導(dǎo)材料的應(yīng)用有助于打破這一“越建越大”的困境。

普通超導(dǎo)金屬材料能夠提升在一定等離子體電流下的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而高溫超導(dǎo)材料則進(jìn)一步提高了在相同電流下所能承受的最高磁場(chǎng)強(qiáng)度。從圖表4可以看出，盡管采用超導(dǎo)設(shè)計(jì)的EAST和KSTAR的大半徑和小半徑不及DIII-D和JT-60SA，但其磁場(chǎng)強(qiáng)度卻達(dá)到了3.5T。

圖表 4：國(guó)際項(xiàng)目半徑與磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系對(duì)比

此外，超導(dǎo)材料有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。常規(guī)導(dǎo)體托卡馬克使用銅線圈來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，雖然這些線圈的電流可以快速變化，但它們的缺點(diǎn)在于大電流通過(guò)時(shí)容易產(chǎn)生熱量。在核聚變裝置中，為了產(chǎn)生足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，線圈需要承受高電流，過(guò)熱問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重限制托卡馬克的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。超導(dǎo)材料是一種在特定溫度條件下電阻降為零的材料，超導(dǎo)托卡馬克利用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)行磁約束，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

2.5.4仿星器是托卡馬克的改型，增強(qiáng)穩(wěn)定性但商用難度大

仿星器是一種更為復(fù)雜的磁約束裝置，與托卡馬克相比，它不依賴等離子體中的電流來(lái)維持磁場(chǎng)，而是完全依靠外部磁線圈生成復(fù)雜的三維磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)可以降低因等離子體電流引發(fā)的不穩(wěn)定性，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝相對(duì)復(fù)雜。

文德?tīng)柺┨┮?-X是全球最大的仿星器，能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)30分鐘的連續(xù)放電。其設(shè)計(jì)目的在于測(cè)試仿星器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性與效率。該設(shè)備采用復(fù)雜的三維磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，能有效約束高溫等離子體，減少能量損失和不穩(wěn)定性。然而，這種復(fù)雜的磁場(chǎng)線圈占據(jù)了仿星器的大部分體積，使得能夠用于聚變反應(yīng)的等離子體空間顯得既細(xì)又扁。這意味著仿星器的聚變堆功率密度較低，同時(shí)單位發(fā)電功率的建設(shè)成本較高，經(jīng)濟(jì)性因此受到質(zhì)疑。

圖表 5：托卡馬克（左）與仿星器（右）對(duì)比

2.6慣性約束技術(shù)是另一種潛力技術(shù)，但目前滲透率較低

慣性約束技術(shù)通過(guò)從多個(gè)方向同時(shí)照射微小的聚變?nèi)剂锨颍ㄍǔＪ请碗暗幕旌衔铮﹣?lái)實(shí)現(xiàn)，其使用多束激光或粒子束瞬時(shí)注入大量能量，使燃料達(dá)到極高的溫度和壓力，導(dǎo)致劇烈的壓縮。由于粒子的慣性效應(yīng)，它們將在極短的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)被壓縮，從而為核聚變反應(yīng)創(chuàng)造條件。該方法通過(guò)控制多次瞬間發(fā)生的小規(guī)模核聚變反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)整體的核聚變能量輸出。

目前，這項(xiàng)技術(shù)的主要難點(diǎn)在于在點(diǎn)火瞬間迅速達(dá)到高溫，同時(shí)燃料球必須具備足夠的密度，以維持足夠長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。因此，盡管慣性約束技術(shù)具有小型化的優(yōu)勢(shì)，并且在點(diǎn)火和熄火的控制性能上表現(xiàn)較好，適合未來(lái)在飛行器等領(lǐng)域的應(yīng)用，但其仍需依賴激光點(diǎn)火，且對(duì)能量的需求非常高。目前，國(guó)際上具有代表性的項(xiàng)目包括美國(guó)的NIF、歐洲的HiPER項(xiàng)目，以及我國(guó)的神光計(jì)劃等。

3. 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

全球核聚變產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展的階段，隨著公司數(shù)量的激增和融資金額的持續(xù)上升，聚變能技術(shù)正受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。在過(guò)去十年中，全球聚變公司的數(shù)量增長(zhǎng)了四倍，吸引了眾多專業(yè)人士的參與和關(guān)注。從融資的角度來(lái)看，2023年全球聚變公司的累計(jì)融資總額已超過(guò)62億美元，較2022年增加了14億美元，增幅達(dá)到27%。這一現(xiàn)象充分反映了投資者對(duì)核聚變商業(yè)化前景的強(qiáng)烈信心。隨著越來(lái)越多企業(yè)成功開展更為先進(jìn)的可控核聚變實(shí)驗(yàn)，展示出更大的商業(yè)化潛力，融資總額有望實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。畢竟，一旦核聚變技術(shù)成功，帶來(lái)的潛在收益將是巨大的。而能源作為社會(huì)發(fā)展的必要條件，顯然備受關(guān)注。

圖表 7：全球可控核聚變公司數(shù)量變化

可控核聚變的成功不僅將帶來(lái)巨大的商業(yè)價(jià)值，還會(huì)對(duì)社會(huì)和環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。核聚變研究最初由政府主導(dǎo)，例如美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和歐洲的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）等項(xiàng)目，獲得了國(guó)家或跨國(guó)組織的大量資金支持。政府在基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和科研人員方面的投入，一直是推動(dòng)核聚變發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/span>

根據(jù)這一設(shè)定，政府的投資通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)私人資本。然而，在2023年的62億美元融資中，政府投資僅占2億美元，其余的59億美元?jiǎng)t來(lái)自私人投資者。這一比例顯示出，可控核聚變已初步證明其商業(yè)化的可行性，吸引了大量私人資本。許多私人投資者對(duì)該技術(shù)帶來(lái)的潛在收益充滿信心，表明商業(yè)化未來(lái)的可能。

3.1核聚變產(chǎn)業(yè)鏈

產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要集中在設(shè)備原材料和核反應(yīng)原料的供應(yīng)，包括有色金屬、特種鋼材及特種氣體等原材料。中游環(huán)節(jié)則是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心，涉及核聚變技術(shù)的研發(fā)以及設(shè)備的生產(chǎn)制造。核心設(shè)備包括反應(yīng)器內(nèi)的第一壁、偏濾器和高溫超導(dǎo)磁體等關(guān)鍵組件。下游則主要關(guān)注應(yīng)用環(huán)節(jié)，包括發(fā)電等實(shí)際應(yīng)用。

圖表 8：核聚變產(chǎn)業(yè)鏈

3.2海外核聚變最新進(jìn)展

圖表 9：海外核聚變項(xiàng)目

3.3中國(guó)核聚變最新發(fā)展

我國(guó)已確定磁約束聚變?yōu)楹司圩兗夹g(shù)發(fā)展的主要方向，其中關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到全球領(lǐng)先水平。1993年，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所建成了首臺(tái)超導(dǎo)托卡馬克裝置HT-7。2002年，核工業(yè)西南物理研究院完成了具有偏濾器設(shè)計(jì)的中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A裝置（HL-2A）。而在2006年，世界上首臺(tái)全超導(dǎo)托卡馬克裝置東方超環(huán)（EAST）成功實(shí)現(xiàn)了首次放電。2023年12月29日，由中核集團(tuán)牽頭，25家中央企業(yè)、科研院所和高校共同組成了可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體，并正式揭牌成立中國(guó)聚變能源有限公司，標(biāo)志著核聚變研究和建設(shè)的加速推進(jìn)。

圖表 10：中國(guó)核聚變項(xiàng)目

目前在建設(shè)項(xiàng)目，將進(jìn)一步激活產(chǎn)業(yè)鏈上游活力：

圖表11：中國(guó)在建核聚變項(xiàng)目

3.4難點(diǎn)與壁壘

根據(jù)科爾尼管理咨詢，“核聚變技術(shù)需要幾十年的時(shí)間才能取得規(guī)模性的商業(yè)運(yùn)用，各類挑戰(zhàn)將繼續(xù)阻礙核能源在未來(lái)五年內(nèi)作為替代性可再生能源的進(jìn)程”。目前，技術(shù)仍處于培育階段，真正實(shí)現(xiàn)“可控”和“商業(yè)化”還需克服技術(shù)、材料和工程等多個(gè)難題。

圖表12：主要難點(diǎn)

4. 政策支持核聚變事業(yè)

4.1政策指導(dǎo)

2024年10月23日，國(guó)務(wù)院國(guó)資委發(fā)文強(qiáng)調(diào)超前布局、梯次培育量子科技、核聚變、生物制造、6G等未來(lái)產(chǎn)業(yè)。其中，可控核聚變作為關(guān)鍵未來(lái)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位，指出對(duì)其進(jìn)行超前布局和分階段培育的重要性。當(dāng)前，加快打造一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，是中央賦予的產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)使命責(zé)任。我國(guó)政府高度重視并大力支持可控核聚變的發(fā)展，將其作為未來(lái)清潔能源的重要組成部分。通過(guò)“十四五”規(guī)劃、專項(xiàng)資金支持和政策引導(dǎo)，國(guó)家積極推動(dòng)聚變技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，不僅鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的合作，還推動(dòng)與全球科研力量的交流，確保中國(guó)在國(guó)際可控核聚變領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。

4.2國(guó)內(nèi)代表性公司

在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，越來(lái)越多的城市將可控核聚變技術(shù)作為重要的發(fā)展目標(biāo)，致力于將其打造成未來(lái)清潔能源的核心解決方案。合肥、上海、成都等城市已經(jīng)率先成為該領(lǐng)域的核心樞紐，通過(guò)強(qiáng)大的科研實(shí)力和完善的基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合一系列優(yōu)惠政策，吸引了大批科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的入駐，逐步形成了蓬勃發(fā)展的核聚變產(chǎn)業(yè)集群。這些城市不僅在研發(fā)技術(shù)上走在前沿，還在產(chǎn)業(yè)落地和技術(shù)轉(zhuǎn)化方面取得了顯著進(jìn)展，為我國(guó)的可控核聚變技術(shù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的支持。

4.2.1能量奇點(diǎn)

能量奇點(diǎn)成立于2021年，是國(guó)內(nèi)第一家聚變能源商業(yè)公司，致力于探索加速實(shí)現(xiàn)聚變能源商業(yè)化的科學(xué)技術(shù)，盡早實(shí)現(xiàn)人類能源自由。能量奇點(diǎn)聚焦于有商業(yè)發(fā)電潛力的高磁場(chǎng)、高參數(shù)、緊湊型高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置及其運(yùn)行控制軟件系統(tǒng)研發(fā)，為未來(lái)商業(yè)聚變發(fā)電堆提供高性價(jià)比、高可靠性的核心組件和服務(wù)。能量奇點(diǎn)團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自斯坦福、普林斯頓、北大、清華、中科院、上海交大等頂級(jí)院校及國(guó)際領(lǐng)先聚變能源科研院所，擁有一流的研發(fā)能力、工程能力、創(chuàng)造力和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，涵蓋高溫超導(dǎo)、等離子體物理、人工智能等多領(lǐng)域。

圖表 13：洪荒70

能量奇點(diǎn)目前的核心項(xiàng)目洪荒70，是全球首個(gè)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，旨在全面驗(yàn)證高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線的工程可行性。該裝置由能量奇點(diǎn)自主設(shè)計(jì)、研發(fā)和建造，擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)96%。整個(gè)安裝過(guò)程由中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司承擔(dān)。洪荒70的總體安裝于2024年3月順利完成。到了2024年6月，該裝置成功開展了基于局部螺旋磁通注入（電子槍）和離子回旋加熱（ICRF）兩種預(yù)電離方式的放電實(shí)驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)了等離子體的產(chǎn)生，這標(biāo)志著我國(guó)在高溫超導(dǎo)磁約束聚變這一關(guān)鍵領(lǐng)域獲得了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。洪荒170則是公司計(jì)劃中的下一代托卡馬克裝置，預(yù)計(jì)在2027年完成建設(shè)。展望2030年以后，能量奇點(diǎn)將啟動(dòng)新一代高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置——洪荒380的建設(shè)，旨在建成能夠用于示范性聚變發(fā)電站的托卡馬克裝置。

4.2.2聚變新能

在2023年，蔚來(lái)與安徽省及合肥市的國(guó)有資本共同成立了聚變新能（安徽）有限公司（Neo Fusion），旨在實(shí)現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)發(fā)電，其技術(shù)主要來(lái)源于兩家位于合肥的科研機(jī)構(gòu)——中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所和合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院。

聚變新能專注于新興能源技術(shù)、新材料技術(shù)的研發(fā)以及發(fā)電技術(shù)服務(wù)等領(lǐng)域。在發(fā)展模式上，公司明確規(guī)劃了“聚變實(shí)驗(yàn)裝置—聚變工程示范堆—商業(yè)聚變電站”三大發(fā)展階段。2023年，聚變新能有限公司與等離子體所合作在合肥市建設(shè)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST。2023年11月已經(jīng)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工。據(jù)天眼查顯示，公司已經(jīng)開展BEST裝置的多項(xiàng)招標(biāo)項(xiàng)目。

圖表14：BEST項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)

4.2.3瀚海聚能

瀚海聚能成立于 2022 年，公司致力于探索加速實(shí)現(xiàn)聚變能源商業(yè)化的科學(xué)技術(shù)，為人類帶來(lái)清潔、安全、廉價(jià)的終極能源。公司聚焦于有低成本商業(yè)發(fā)電優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)反位形串列磁鏡裝置及其配套的加熱與診斷系統(tǒng)軟硬件研發(fā)，為未來(lái)商業(yè)聚變發(fā)電堆提供高性價(jià)比、高可靠性的核心組件和整體解決方案，同時(shí)發(fā)展中子源中間產(chǎn)品。公司核心成員來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等離子體物理與聚變工程專業(yè)以及清華大學(xué)工程物理專業(yè)，并與核工業(yè)西南物理研究院、中科院等離子體所、中國(guó)科技大學(xué)、華中科技大學(xué)等緊密合作。目前公司已與核工業(yè)西南物理研究院簽訂技術(shù)合作協(xié)議，開始裝置設(shè)計(jì)工作。

圖表15：瀚海聚能場(chǎng)反位形直線型裝置模型

5.助力深圳核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2022年12月21日，深圳市人民政府辦公廳發(fā)布《深圳市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)深圳市促進(jìn)綠色低碳產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干措施的通知》，制定提升綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新能力、鼓勵(lì)綠色低碳新模式新業(yè)態(tài)創(chuàng)新發(fā)展等八大類共31項(xiàng)措施。核能領(lǐng)域方面，鼓勵(lì)圍繞聚變堆芯等離子體、核反應(yīng)堆模擬等領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)布局。鼓勵(lì)開展核燃料組件、事故容錯(cuò)燃料、核級(jí)泵閥等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備開發(fā)。支持開發(fā)第四代核反應(yīng)堆、可控核聚變核心材料和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。支持開展安全防護(hù)及監(jiān)測(cè)、通信系統(tǒng)、核級(jí)線纜、電源系統(tǒng)等核電配套零部件重點(diǎn)領(lǐng)域科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。

5.1深圳市核聚變產(chǎn)業(yè)

5.1.1深圳大學(xué)

為適應(yīng)新能源領(lǐng)域的發(fā)展和深圳大學(xué)高水平大學(xué)建設(shè)的需要，深圳大學(xué)于2017年6月17日成立“深圳大學(xué)新能源研究中心”，并于2019年12月20日正式成立深圳大學(xué)中美核聚變聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)工程院院士萬(wàn)元熙為實(shí)驗(yàn)室主任。實(shí)驗(yàn)室依托由美國(guó)德克薩斯大學(xué)引進(jìn)的Helimak裝置開展相關(guān)研究工作。

圖表 16：深圳大學(xué)磁環(huán)裝置與磁約束聚變物理研討會(huì)

實(shí)驗(yàn)室依托由美國(guó)德克薩斯大學(xué)引進(jìn)的Helimak裝置開展相關(guān)研究工作。經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，深大磁環(huán)裝置于2022年首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的等離子體運(yùn)行。這一成果標(biāo)志著深大在磁約束聚變研究領(lǐng)域的重要突破。2024年，深圳大學(xué)成功舉辦了“磁環(huán)裝置與磁約束聚變物理研討會(huì)”，匯集了來(lái)自國(guó)內(nèi)外70余位專家學(xué)者，進(jìn)一步展示了該校在該領(lǐng)域的科研實(shí)力。

5.1.2深圳量子科學(xué)與工程研究院

由深圳市科創(chuàng)委專項(xiàng)支持、依托南方科技大學(xué)建設(shè)的深圳量子科學(xué)與工程研究院是深圳科技創(chuàng)新十大基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)之一。深圳量子科學(xué)與工程研究院的一些平臺(tái)擁有在可控核聚變領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn)的潛力：材料生長(zhǎng)平臺(tái)可以用于開發(fā)耐高溫、耐輻射的材料，提升核聚變反應(yīng)堆的材料性能；量子器件與芯片加工中心通過(guò)量子計(jì)算加速?gòu)?fù)雜的等離子體模擬與控制優(yōu)化；冷原子量子光學(xué)平臺(tái)的精密測(cè)量技術(shù)可以有助于更好地監(jiān)控和調(diào)節(jié)核聚變反應(yīng)過(guò)程中的等離子體行為。這些平臺(tái)的技術(shù)進(jìn)步能夠?yàn)楹司圩兗夹g(shù)的突破提供重要支持。

5.1.3哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）

哈工大（深圳）空間科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)研究院教授馮學(xué)尚與副教授袁丁面向“太陽(yáng)日冕加熱問(wèn)題”，利用全球最大口徑的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡和高性能計(jì)算機(jī)模擬手段，提出了太陽(yáng)等離子體加熱的革新性物理機(jī)制。日冕加熱是指太陽(yáng)外層大氣的溫度比其表面溫度更高，達(dá)到了數(shù)百萬(wàn)攝氏度，這一現(xiàn)象長(zhǎng)期困擾科學(xué)界。這項(xiàng)研究通過(guò)揭示太陽(yáng)黑子中強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫向振蕩及其攜帶的能量，提供了對(duì)等離子體加熱的新理解。這對(duì)可控核聚變具有重要意義，因?yàn)楹司圩冄b置中的等離子體需要在極端條件下被有效控制和加熱。研究中發(fā)現(xiàn)的振蕩機(jī)制有助于開發(fā)更高效的等離子體加熱方法，推動(dòng)“人造太陽(yáng)”技術(shù)的進(jìn)步。

5.1.4香港中文大學(xué)（深圳）

香港中文大學(xué)（深圳）具備強(qiáng)大的科研實(shí)力，尤其是在高端功能材料方面的研究。這些研究平臺(tái)，如高端功能與智能材料專項(xiàng)，專注于解決核聚變裝備用關(guān)鍵材料的研發(fā)問(wèn)題，例如高純納米粉體、難熔金屬和鎢基材料。這些材料的開發(fā)可以大幅提升核聚變裝置在高熱負(fù)荷和協(xié)同輻照環(huán)境下的運(yùn)行效率與壽命，為核聚變中的等離子體控制和能量傳輸提供更穩(wěn)定的基礎(chǔ)。此外，核聚變裝備用難熔金屬粉體材料的制備技術(shù)也有助于提高核聚變裝置在極端條件下的穩(wěn)定性和安全性。這些研究不僅能夠解決核聚變反應(yīng)中高溫、輻射等嚴(yán)苛條件下的材料性能問(wèn)題，還能通過(guò)提供高效的儲(chǔ)能材料和鎢基合金等，推動(dòng)核聚變技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

5.2投資建議

全球領(lǐng)域可控核聚變技術(shù)突破和商業(yè)投資加速，未來(lái)將為相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)重大機(jī)遇，建議密切關(guān)注國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的核聚變企業(yè)及國(guó)內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)在可控核聚變領(lǐng)域的早期基礎(chǔ)研究和技術(shù)突破方面取得的最新進(jìn)展，密切關(guān)注具有商業(yè)技轉(zhuǎn)潛力的項(xiàng)目。風(fēng)險(xiǎn)提示：可控核聚變的重要技術(shù)進(jìn)展不及預(yù)期，建設(shè)進(jìn)展不及預(yù)期，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果不及預(yù)期，設(shè)備交付不及預(yù)期，商業(yè)化進(jìn)展不及預(yù)期。

作者 | 匯融投資投資分析師李?yuàn)J宗，黃睿?。▽?shí)習(xí)生）