>> 中泰證券-核聚變行業(yè)：環(huán)形與直線形核聚變路線對(duì)比及受益標(biāo)的梳理——以托卡馬克和Helion為例-250828
| 上傳日期： |
2025/8/29 |
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pdf 共32頁(yè) |
來(lái)源： |
中泰證券 |
| 評(píng)級(jí)： |
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作者： |
王可 |
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聚變進(jìn)展：托卡馬克建設(shè)加速，直線形方案有望快速商用
可控核聚變是強(qiáng)主題方向，短期內(nèi)持續(xù)有催化。可控核聚變是肉眼可見的人類能源終極形態(tài)，對(duì)于人工智能、工業(yè)生產(chǎn)乃至深空探索意義重大。今年上半年技術(shù)與工程進(jìn)展共振，持續(xù)推高市場(chǎng)預(yù)期；下半年催化更多，反應(yīng)堆持續(xù)招標(biāo)且有新堆規(guī)劃。
全球核聚變項(xiàng)目加速推進(jìn)，中美領(lǐng)跑。中國(guó)以國(guó)家主導(dǎo)，主攻托卡馬克；美國(guó)以私企主導(dǎo)，多元化布局核聚變路線。美國(guó)明星聚變項(xiàng)目多且商業(yè)化預(yù)期積極，促使我國(guó)加速聚變產(chǎn)業(yè)建設(shè)，今年以來(lái)國(guó)內(nèi)聚變堆資本開支大幅增加。
核聚變技術(shù)路線百花齊放，環(huán)形與直線形裝置備受關(guān)注。全球在運(yùn)、在建和規(guī)劃的聚變裝置有168個(gè)，托卡馬克占比接近50%。環(huán)形裝置具備“穩(wěn)態(tài)、高能量增益”的特點(diǎn)，瞄準(zhǔn)城市級(jí)基荷電源；直線形裝置“緊湊、高功率密度”，適用于分布式、可移動(dòng)或特殊場(chǎng)景電源。二者在場(chǎng)景上互相補(bǔ)充，是備受關(guān)注的聚變裝置類型。
環(huán)形裝置以托卡馬克為主，直線形裝置中Helion的路線或?qū)⒙氏嚷涞?。?duì)比仿星器，托卡馬克在工程復(fù)雜度、經(jīng)濟(jì)性方面更優(yōu)，是目前的主流路線。FRC路線中，Helion采用磁慣性約束直接回收電能，裝置靈活、投資低，是當(dāng)下最接近落地的路線。
托卡馬克路線：關(guān)注招標(biāo)進(jìn)展、新堆建設(shè)及各環(huán)節(jié)演進(jìn)趨勢(shì)
托卡馬克是產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)方向，商業(yè)化漸行漸近。國(guó)際上，ITER完成脈沖超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的所有組件制造，CFS與谷歌達(dá)成購(gòu)電協(xié)議；國(guó)內(nèi)，BEST工程總裝提前2月啟動(dòng)，陸續(xù)啟動(dòng)招標(biāo)，目標(biāo)在2027年完成全部建設(shè)；CFEDR預(yù)計(jì)于2030年建成，實(shí)現(xiàn)功率大于1000兆瓦，Q>30。
托卡馬克裝置中磁體成本最高，包層、偏濾器、電源等為重點(diǎn)環(huán)節(jié)。托卡馬克裝置中磁體占比最高，且高溫超導(dǎo)裝置的磁體成本占比(約46%)高于低溫超導(dǎo)裝置(約28%)。托卡馬克裝置各環(huán)節(jié)中，偏濾器、包層第一壁材料向鎢基合金演進(jìn)；磁體系統(tǒng)從低溫超導(dǎo)向高溫超導(dǎo)演進(jìn)。電源系統(tǒng)主要包括磁體電源和輔助加熱電源，磁體電源中TF電源要求大電流低電壓，CS/PF電源要求低電流高電壓；加熱電源方案與磁體類型直接相關(guān)：低溫超導(dǎo)裝置綜合運(yùn)用不同加熱方式，中性束加熱是主要方法；高溫超導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)更緊湊、磁場(chǎng)強(qiáng)度更高，離子回旋加熱是重要加熱方式。
FRC路線：Helion有望率先邁過(guò)商業(yè)化節(jié)點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注電源系統(tǒng)
Helion獲全球首個(gè)聚變購(gòu)電協(xié)議，發(fā)電時(shí)間預(yù)期積極。Helion裝置相對(duì)托卡馬克有成本小、效率高、迭代快等優(yōu)勢(shì)，公司自2013年已先后建成七個(gè)原型機(jī)。2023年5月微軟與Helion簽署全球首個(gè)聚變購(gòu)電協(xié)議，Helion承諾在2028年之前開始發(fā)電，并在一年之后為微軟提供至少50MW的發(fā)電量。2025年7月30日，Helion宣布獲地并啟動(dòng)全球首座聚變電廠——ORION建設(shè)。
瀚海聚能、諾瓦聚變?nèi)刖?，直接?duì)標(biāo)Helion。瀚海聚能落戶成都，25年7月完成HHMAX-901主機(jī)建設(shè)與點(diǎn)亮，計(jì)劃2030年底前與核電業(yè)主合作；諾瓦聚變落戶上海，完成5億元天使輪融資，重點(diǎn)研發(fā)小型模塊化核聚變反應(yīng)堆，精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)AI供電需求。
Helion裝置中電源系統(tǒng)成本占比最高，半導(dǎo)體開關(guān)或是趨勢(shì)。Helion的電源系統(tǒng)主要由電容、開關(guān)和傳輸線組成，成本約占整個(gè)裝置的50%。其中脈沖電容器成本占比高，占整個(gè)裝置成本的1/3。電源系統(tǒng)中超級(jí)電容和快控開關(guān)至關(guān)重要。超級(jí)電容方面，超級(jí)電容在核聚變這種高功率應(yīng)用場(chǎng)景不成熟，Helion走自研路線；快控開關(guān)關(guān)注IGBT，具有高可靠性和高壽命的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)有望克服電流上升速率未達(dá)標(biāo)的問題。
推薦邏輯：緊跟“堆催化”。關(guān)注BEST、星火一號(hào)、先覺聚能、環(huán)流三號(hào)等項(xiàng)目的鏈主企業(yè)及招標(biāo)過(guò)程中的高價(jià)值環(huán)節(jié)；關(guān)注CFEDR、中國(guó)聚變能源公司的聚變項(xiàng)目逐步落地。關(guān)注海外如Helion等路線突破后，電源系統(tǒng)的投資機(jī)遇。
風(fēng)險(xiǎn)提示：核聚變相關(guān)投入不及預(yù)期；產(chǎn)業(yè)緊張不及預(yù)期；相關(guān)標(biāo)的業(yè)務(wù)進(jìn)展不及預(yù)期；研報(bào)使用的信息存在更新不及時(shí)風(fēng)險(xiǎn)。
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