（報(bào)告出品方/作者：中銀證券，陶波、曹鴻生）

可控核聚變，人類理想的終級能源解決方案

核聚變優(yōu)勢顯著，被視為人類理想的終極能源

核聚變是指輕原子核結(jié)合成更重的原子核，同時(shí)釋放出巨大能量的過程。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)定義， 核聚變是兩個(gè)或多個(gè)較輕的原子核聚合成一個(gè)或多個(gè)較重的原子核和其它粒子的反應(yīng)。在核聚變過程中，反應(yīng)前后的質(zhì)量會發(fā)生微小的虧損，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程（?? = ????2），這部分虧損的質(zhì)量會轉(zhuǎn)化為能量釋放出來。

實(shí)現(xiàn)可控的核聚變需要滿足高溫、高壓等苛刻的反應(yīng)條件。氫彈作為武器已實(shí)現(xiàn)了不可控核聚變， 但要作為能源使用，就必須實(shí)現(xiàn)能量可控制地緩慢釋放，核聚變需要苛刻的反應(yīng)條件，其中有 3 個(gè) 條件最為關(guān)鍵：

溫度：聚變反應(yīng)需要氘和氚原子核直接碰撞，這對于都帶正電荷的兩個(gè)原子核來說是十分困難的。溫度是微觀粒子熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，溫度越高粒子所攜帶的動能也就越大，溫度高到一定 程度時(shí)，氘和氚核才可以克服巨大的庫倫勢壘實(shí)現(xiàn)接觸并發(fā)生融合反應(yīng)；

粒子密度：較高的等離子體密度也至關(guān)重要，它可以增加粒子之間的碰撞頻率，從而大大提高 聚變反應(yīng)發(fā)生的概率；

約束時(shí)間：為了實(shí)現(xiàn)有效的核聚變，等離子體還需要在高溫和高密度的狀態(tài)下保持足夠長的時(shí)間，即具備一定的能量約束時(shí)間。較長的約束時(shí)間能夠確保聚變反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，源源不 斷地產(chǎn)生能量。 因此，等離子體溫度、粒子密度和約束時(shí)間的乘積必須大于某個(gè)特定值，才能產(chǎn)生有效的聚變功率， 從而實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，這三者的乘積被稱為“勞遜判據(jù)”，是判斷核聚變反應(yīng)是否能夠自 持并產(chǎn)生凈能量的重要條件之一。

此外，Q 值（Q-Value）也是衡量核聚變反應(yīng)效率以及可行性的重要參數(shù)。盡管滿足勞遜判據(jù)是觸發(fā) 核聚變的基本條件，但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的可行性，僅僅達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還不夠，關(guān)鍵在于聚變反應(yīng)釋放 的能量必須大于維持聚變所需要的輸入能量，核聚變裝置輸出能量與輸入能量之間的比值被稱為 Q 值，Q 值越高，表明核聚變反應(yīng)越有效率。當(dāng) Q 值大于 1 時(shí)，說明聚變輸出的能量超過了輸入能量， 但是如果輸出效率低，成本過高，則依然難以商用，一般認(rèn)為一個(gè)商業(yè)聚變堆的 Q 值至少需要達(dá)到 10。在理想條件下，如果 Q 值可以無限增大，則意味著系統(tǒng)在一次“點(diǎn)火”后釋放出的能量足夠支持 核聚變自持續(xù)進(jìn)行，無需外部能量輸入。 氘-氚反應(yīng)實(shí)現(xiàn)難度相對最低，成為聚變?nèi)剂献钇毡榈倪x擇。除了經(jīng)典的氘-氚聚變之外，還有氘-氘 聚變、氘-氦-3 聚變、質(zhì)子-硼-11 聚變等。從物理特性來看，氘-氚聚變的截面較大，即在同等溫度和 密度環(huán)境下，氘核和氚核碰撞并融合的概率更高；從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面來講，氘-氚反應(yīng)的點(diǎn)火溫度相對 較低，大約在 1 億攝氏度左右，相較于其他核聚變反應(yīng)，這一溫度更容易達(dá)成。根據(jù) FIA 在《The Global Fusion Industry in 2024》中的調(diào)查顯示，截至 2024 年中，參與調(diào)查的核聚變商業(yè)公司中，氘 氚聚變反應(yīng)占比超過 68%，是當(dāng)前最主要的核聚變反應(yīng)形式。

核聚變具備燃料豐富、能量密度大、清潔、安全性高等突出優(yōu)點(diǎn)，被視為人類理想的終極能源： 燃料資源豐富：核聚變的主要燃料氘可以從海水中提取，地球上海水中的氘儲量相當(dāng)豐富，每 升海水中含有約 0.03 克氘，所以地球上僅在海水中就約有 45 萬億噸的氘；氚雖然自然界中不 存在，但可以通過中子與鋰作用產(chǎn)生，而鋰在地殼和海洋中的儲量也較為豐富。所以從某種意 義上說，聚變原料幾乎是無限的，具備成為未來全球能源結(jié)構(gòu)主要組成部分的條件； 能量密度大：單位質(zhì)量核聚變釋放的能量遠(yuǎn)高于其他形式的能源，以 100 萬千瓦的電站一年所 需燃料為例，傳統(tǒng)的燃煤電廠需要大約 200 萬噸煤， 燃油電廠需要約 130 萬噸燃油，核裂變電 廠需要約 30 噸 UO2，而核聚變?nèi)剂想南拇蟾?0.6 噸； 清潔環(huán)保：氘氚核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是惰性氣體氦，不產(chǎn)生高放射性、長壽命的核廢物，也不會 產(chǎn)生有毒有害氣體或者溫室氣體； 安全性高：由于可控核聚變所需的上億度高溫和復(fù)雜磁場等苛刻條件，一旦反應(yīng)堆出現(xiàn)問題， 聚變反應(yīng)會立即停止，不會出現(xiàn)“失控” 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而具有固有安全性。

磁約束是實(shí)現(xiàn)聚變能開發(fā)的有效途徑，托卡馬克是主流裝置

核聚變的約束方式主要有引力約束、慣性約束和磁約束三種方式。達(dá)到聚變條件后，還要對高溫聚 變物質(zhì)進(jìn)行約束，以實(shí)現(xiàn)長脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，即延長可控聚變反應(yīng)時(shí)間，從而獲得持續(xù)的核聚變能。 在核聚變反應(yīng)過程中燃料通常被加溫到 1 億攝氏度以上，鑒于如此高的溫度，唯有通過特定的場約 束技術(shù)，才有可能實(shí)現(xiàn)對熱核聚變?nèi)剂系挠行Ъs束，實(shí)現(xiàn)可控聚變約束有三種途徑，即引力（重力） 約束、慣性約束和磁約束。

引力約束是恒星內(nèi)部核聚變反應(yīng)的主要約束方式，目前在地球上無法實(shí)現(xiàn)。恒星自身質(zhì)量巨大，巨 大的質(zhì)量產(chǎn)生強(qiáng)大的引力，將氫原子核等物質(zhì)緊緊地束縛在一起，這種強(qiáng)大的引力克服了原子核之 間由于帶有相同電荷而產(chǎn)生的靜電斥力，使得原子核能夠靠近到足夠近的距離，從而在高溫高壓的 環(huán)境下發(fā)生核聚變反應(yīng)。這種約束方式依賴天體的超大質(zhì)量，是一種天然存在的熱核聚變反應(yīng)堆， 然而由于人類無法在滿足足夠小體積的條件下制造出如此大質(zhì)量的物體，因此以人類現(xiàn)階段的技術(shù) 手段尚無法在地面上制造出可以實(shí)現(xiàn)引力約束核聚變的反應(yīng)裝置。 慣性約束是一種利用粒子的慣性來實(shí)現(xiàn)核聚變的方法，需要大量的能量輸入和精密的控制技術(shù)。慣 性約束通常采用高能量的激光或粒子束將燃料加熱和壓縮為等離子體，在自身慣性作用下，等離子 體在極短的時(shí)間內(nèi)來不及向四周飛散，在此過程中被壓縮至高溫、高密度的物理狀態(tài)，從而發(fā)生核 聚變反應(yīng)。這種約束方式約束的時(shí)間尺度較短，形成的等離子體具有較高的溫度和密度等特征參數(shù)， 需要大量的能量輸入和精密的控制技術(shù)，其中美國的國家點(diǎn)火裝置（NIF）和中國的神光系列研究裝 置都是具有代表性的慣性約束核聚變研究裝置。

磁約束聚變能量約束時(shí)間長、技術(shù)成熟度高、工程可行性較強(qiáng)，是目前實(shí)現(xiàn)聚變能開發(fā)的最有效途 徑。由于帶電粒子在磁場中趨向于沿著磁力線運(yùn)動，而橫跨磁力線的運(yùn)動將會受到限制，這時(shí)的磁 場可以起到約束帶電粒子的作用。磁約束核聚變通過加熱等外部手段將燃料溫度提升，極高的溫度 使得燃料完全電離形成等離子體，然后采用特殊結(jié)構(gòu)的磁場形式把燃料離子和大量自由電子組成的 處于熱核反應(yīng)狀態(tài)的高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使之受到控制地發(fā)生核聚變反應(yīng)，并在此 過程中釋放出能量。增強(qiáng)磁場可以大幅度地減小帶電粒子橫越磁力線的擴(kuò)散和導(dǎo)熱特性，使處于磁 場中的高溫等離子體與反應(yīng)容器的壁面隔開，從而保護(hù)壁面不受高溫侵襲。[1]由于磁約束的能量約束 時(shí)間長、技術(shù)成熟度高、工程可行性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在可控性、經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)化前景上相比其他約束 方式更具有明確的優(yōu)勢，因此被認(rèn)為是目前最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模受控核聚變反應(yīng)的一種約束方式， 根據(jù) IAEA 的統(tǒng)計(jì)，截至 2024 年 11 月，全球共有 159 個(gè)核聚變項(xiàng)目，其中采用磁約束方式的托卡 馬克裝置和仿星器裝置共 102 個(gè)，占比超過 60%。

基于磁約束原理的托卡馬克裝置逐步在核聚變研究領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。基于磁約束的基本原理，發(fā) 展出了托卡馬克、磁鏡、仿星器、球形托卡馬克、直線箍縮、環(huán)箍縮等多種類型磁約束核聚變裝置， 其中托卡馬克裝置因其具有高效的等離子體約束和穩(wěn)定的平衡能力，并且工程上設(shè)計(jì)建造相對簡單、 運(yùn)行維護(hù)方便，經(jīng)過多年研究發(fā)展技術(shù)成熟且有多次成功的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再加上廣泛的國際合作和強(qiáng) 大的研究基礎(chǔ)，逐步成為目前主流的核聚變裝置。托卡馬克（Tokamak）由蘇聯(lián)科學(xué)家在 20 世紀(jì) 50 年代提出，名字由俄語的“環(huán)形（Toroidal）”、“真空室（Kamera）”、“磁（Magnit）”、“線圈（Kotushka）” 幾個(gè)詞組成，因其工作中會產(chǎn)生環(huán)形等離子體電流，所以也被稱為環(huán)流器。托卡馬克的形狀酷似一 個(gè)“甜甜圈”，擁有一個(gè)環(huán)形真空室，環(huán)形中心是一個(gè)鐵芯變壓器，通過變壓器初級線圈電流的變化 產(chǎn)生磁場，從而在環(huán)形真空室內(nèi)形成等離子體電流并加熱等離子體。真空室外有不同方向的線圈， 分別產(chǎn)生環(huán)向和縱向的磁場，真空室內(nèi)形成的環(huán)形等離子體電流則會提供極向磁場，最終形成環(huán)形 螺旋狀磁場，將等離子體約束在真空室中心。

托卡馬克裝置已被實(shí)驗(yàn)證明具備科學(xué)可行性，目前最有可能首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。在 20 世紀(jì) 90 年代,歐 盟的 JET、美國的 TFTR 和日本的 JT-60 這三個(gè)大型托卡馬克裝置在磁約束核聚變研究中獲得許多 重要成果，等離子體溫度達(dá)4.4 × 108?? , 這一溫度大大超過氘氚反應(yīng)的點(diǎn)火的要求；在氘氚粒子密 度為 1:1 的實(shí)驗(yàn)中,脈沖聚變輸出功率超過 16.2MW；聚變輸出功率與外部輸入功率之比 Q 等效值超 過 1.25。這些實(shí)驗(yàn)的成功,初步證實(shí)了基于氘氚的磁約束聚變途徑作為核聚變反應(yīng)堆的科學(xué)可行性, 同時(shí)表明托卡馬克是最有可能首先實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化的途徑。

托卡馬克裝置的主要部件包括真空室（Vacuum Vessle）、磁體（Magnets）、包層模塊（Blankets）、 偏濾器（Divertor）、真空杜瓦（Cryostat）5 個(gè)部分，另外還有真空系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、氚增值、電源 診斷系統(tǒng)等支持系統(tǒng)。其主要部件的作用為： 真空室：是一個(gè)重要的環(huán)形容器，其內(nèi)部創(chuàng)造出一個(gè)高真空環(huán)境，以維持等離子體的存在。等 離子體在這樣的環(huán)境下不會與任何物質(zhì)接觸，從而減少熱損失并保持其超高溫狀態(tài)。真空室同 時(shí)也承擔(dān)著支撐整個(gè)設(shè)施結(jié)構(gòu)的作用； 磁體系統(tǒng)：由多個(gè)線圈組成，其中包括托卡馬克的標(biāo)志性環(huán)向場線圈和中央螺線管，這些線圈 產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，用來穩(wěn)定和控制沸騰狀態(tài)的等離子體，防止其接觸到任何實(shí)體表面，此外外 側(cè)的極向場線圈用以進(jìn)一步控制等離子體，確保其均勻分布并維持在中心； 包層模塊：位于真空室內(nèi)側(cè)，主要作用是隔熱和輻射屏蔽，保護(hù)結(jié)構(gòu)免受熾熱等離子體產(chǎn)生的 高熱和中子輻射的傷害，未來的增殖包層還將有助于氚的生成； 偏濾器：處于托卡馬克裝置的底部，功能類似于“煙灰缸”，負(fù)責(zé)從等離子體中清除雜質(zhì)和廢物， 從而保持整個(gè)環(huán)境的純凈和等離子體的穩(wěn)定； 真空杜瓦：圍繞著整個(gè)托卡馬克裝置的外殼，為內(nèi)部組件提供額外的保溫效果，確保設(shè)施內(nèi)部 在適宜的溫度下運(yùn)行，同時(shí)也支撐整體結(jié)構(gòu)。

聚變-裂變混合堆結(jié)合了聚變能和裂變能的優(yōu)勢，同樣具備商業(yè)化潛力。核聚變-裂變混合堆是一種 利用核聚變和裂變過程相結(jié)合來生產(chǎn)核燃料及發(fā)電的方法，是一種次臨界能源堆芯，其核心思想在 于使用氘-氚聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生的高能中子，來激發(fā)聚變反應(yīng)式外的鈾-238 或釷-232（這兩個(gè)元素被認(rèn) 為是核廢料）這類非易裂變材料的裂變，生成的钚-239 或鈾-233 在熱中子作用下進(jìn)一步裂變，從而 釋放巨大能量并輸出大量中子。裂變能量以熱的形式被導(dǎo)出用于發(fā)電，輸出的中子輸運(yùn)到產(chǎn)氚包層 內(nèi)與鋰-6 反應(yīng)產(chǎn)生氚，補(bǔ)充聚變消耗，實(shí)現(xiàn)聚變?nèi)剂献猿帧Ｒ驗(yàn)樗玫牧炎儾牧媳旧頍嶂凶訁^(qū)不可 維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故這種裂變在熱堆不會自發(fā)臨界，因此聚變-裂變混合堆在安全性、經(jīng)濟(jì)性、能源優(yōu) 化利用以及環(huán)境影響方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，被認(rèn)為是目前最具商業(yè)化機(jī)會的堆型之一，也被視為純 聚變堆真正應(yīng)用前的“過渡”堆型。目前國際上主要的混合堆項(xiàng)目有中國“星火一號”、中國 Z 箍縮驅(qū) 動聚變裂變混合能源堆（Z-FFR）、韓國聚變嬗變反應(yīng)堆（FTR）等。

世界各國積極探索，商業(yè)化漸行漸近

世界各國積極探索，目前已進(jìn)入工程可行性驗(yàn)證階段

可控核聚變的科學(xué)可行性已被托卡馬克裝置證明，目前進(jìn)入工程可行性驗(yàn)證階段。核聚變產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展可以分為五個(gè)階段：科學(xué)理論、科學(xué)可行性、工程可行性、商業(yè)可行性與商業(yè)堆。自 1934 年澳大 利亞物理學(xué)家奧利芬特（Oliphant）首次實(shí)現(xiàn)氘-氘核聚變反應(yīng)以來，幾乎每個(gè)工業(yè)化國家都建立了自 己的聚變物理實(shí)驗(yàn)室，到 20 世紀(jì) 50 年代中期，核聚變裝置已在蘇聯(lián)、英國、美國、法國、德國和 日本運(yùn)行，通過在這些機(jī)器上的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們對聚變過程的理解逐漸加深。1968 年，蘇聯(lián)取得了 重大突破，其研究人員利用托卡馬克裝置，獲得之前從來沒有的溫度水平和等離子體約束時(shí)間，之 后托卡馬克就逐漸成為了國際磁約束核聚變研究的主流設(shè)備，托卡馬克裝置的數(shù)量在全球范圍內(nèi)快 速增加。直到 20 世紀(jì) 90 年代，歐盟的 JET、美國的 TFTR 和日本的 JT-60 這三個(gè)大型托卡馬克裝置 在磁約束核聚變研究中獲得許多重要成果，包括等離子體溫度達(dá)4.4 × 108?? ,脈沖聚變輸出功率超過 16.2MW，聚變輸出功率與外部輸入功率之比 Q 值超過 1.25，這些實(shí)驗(yàn)的成功證實(shí)了基于氘氚的磁 約束聚變作為核聚變反應(yīng)堆的科學(xué)可行性。

ITER 是全球最大的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆合作項(xiàng)目之一，旨在驗(yàn)證磁約束聚變能的工程技術(shù)可行性。 ITER 計(jì)劃（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，International Thermonuclear Experimental Reactor）是 1985 年 由美蘇首腦倡議、國際原子能機(jī)構(gòu) IAEA 支持的超大型國際合作項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)堆位于法國南部，ITER 的目標(biāo)是從等離子體物理實(shí)驗(yàn)研究實(shí)現(xiàn)到大規(guī)模電力生產(chǎn)的核聚變發(fā)電廠的轉(zhuǎn)變，ITER 建成后將成 為世界上最大的托卡馬克裝置。ITER 的主要科學(xué)目標(biāo)是，第一階段通過感應(yīng)驅(qū)動獲得聚變功率大于 500 MW、Q 值大于 10、脈沖時(shí)間 500s 的燃燒等離子體；第二階段，通過非感應(yīng)驅(qū)動等離子體電流， 產(chǎn)生聚變功率大于 350MW、Q 值大于 5、燃燒時(shí)間持續(xù) 3000 s 的等離子體，研究燃燒等離子體的穩(wěn) 態(tài)運(yùn)行，如果約束條件允許，將探索 Q 值大于 30 的穩(wěn)態(tài)臨界點(diǎn)火的燃燒等離子體(不排除點(diǎn)火)。 ITER 項(xiàng)目科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將為商用聚變堆的建造奠定可靠的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)。

ITER 項(xiàng)目由中國、美國、俄羅斯、歐洲等七方共同發(fā)起參與。ITER 成員國包括中國、歐盟（通過 歐洲原子能共同體 EURATOM）、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國，這七方成員作為 2016 年締結(jié) ITER 協(xié)議簽署方，將分擔(dān)項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營和退役的費(fèi)用，同樣還共享實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及制造、施工和運(yùn) 營階段產(chǎn)生的任何知識產(chǎn)權(quán)，其中歐洲承擔(dān)了最大的建造成本（45.6%），其余部分由中國、印度、 日本、韓國、俄羅斯和美國平均分配（各占 9.1%）。

ITER 目前仍處于建設(shè)當(dāng)中，面臨技術(shù)挑戰(zhàn)進(jìn)度有所推遲、預(yù)算上漲。ITER 的基礎(chǔ)建設(shè)開始于 2010 年，原計(jì)劃于 2025 年完成建設(shè)并正式開始等離子體試驗(yàn)，并在 2033 年實(shí)現(xiàn)全等離子體流，而根據(jù) ITER 理事會在 2024 年 6 月發(fā)布的最新版項(xiàng)目時(shí)間表，由于新冠肺炎全球的流程和部分部件面臨的 技術(shù)挑戰(zhàn)，項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度進(jìn)一步推遲，計(jì)劃于 2034 年開始研究操作（Start of Research Operation， SRO），并在 2039 年開始氘-氚反應(yīng)，較原計(jì)劃推遲 4 年。另外，根據(jù) 2001 年最初的設(shè)計(jì)，ITER 項(xiàng) 目預(yù)計(jì)的總投資額為 50 億歐元，但是隨著設(shè)計(jì)的更改、施工成本的上升，其預(yù)算也提高到了 200 億 歐元。

除了托卡馬克裝置以外，激光慣性約束和仿星器的技術(shù)路線也取得了較大進(jìn)展。在參與 ITER 計(jì)劃 之外，各國也進(jìn)行了獨(dú)立的研究，具有代表性的可控核聚變研究裝置包括中國 EAST 和 HL-2M，美 國 TFTR 和 NIF、德國 W7-X、歐洲 JET 等等，根據(jù) IAEA 的統(tǒng)計(jì)，截至 2024 年 11 月世界范圍內(nèi)聚 變裝置達(dá)到 159 個(gè)，其中在運(yùn)行的裝置有 100 個(gè)，在建設(shè)中的有 14 個(gè)，已規(guī)劃的有 45 個(gè)。這些裝 置中除了托卡馬克以外，激光慣性約束和仿星器路線也取得了不錯(cuò)的進(jìn)展：美國國家點(diǎn)火裝置 （National Ignition Facility，NIF）是世界上最大的慣性約束聚變設(shè)施和最大的激光裝置，由美國勞倫 斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）于 2009 年 2 月建造完成，2022 年 12 月 NIF 首次實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火， 并且實(shí)現(xiàn)了凈能量增益（輸入能量為 2.05MJ，輸出能量達(dá)到 3.15MJ），隨后在 2023 年連續(xù)三次實(shí) 現(xiàn)點(diǎn)火成功，并不斷刷新凈能量增益的記錄；位于德國的 Wandelstein X-7 是目前是世界上最大的仿 星器裝置之一，該裝置在 2015 年 10 月完工，在 2023 年實(shí)現(xiàn)了 1.3 吉焦耳的能量周轉(zhuǎn)，放電持續(xù)了 8 分鐘，創(chuàng)下新的記錄。

我國可控核聚變研究與國際同步，部分技術(shù)已處于國際領(lǐng)先地位

我國聚變研究開始于 20 世紀(jì) 50 年代，基本與國際同步。早在 1955 年，錢三強(qiáng)和李正武等一批具有 遠(yuǎn)見卓識的科學(xué)家，便提議開展中國的“可控?zé)岷朔磻?yīng)”研究，以探索核聚變能的和平利用；1958 年, 位于北京的 401 所（現(xiàn)中國原子能科學(xué)研究院)及中國科學(xué)院物理研究所等科研單位陸續(xù)開展磁約束 可控核聚變研究，先后設(shè)計(jì)研制建造了包括脈沖磁鏡、仿星器、角向箍縮裝置和托卡馬克等類型各 異的磁約束聚變研究裝置；1972 年，受到蘇聯(lián) T-3 托卡馬克裝置的啟發(fā)，合肥中科院物理所開始小 型托卡馬克裝置的建設(shè)，取名 CT-6，意思是“中國托卡馬克”。總體來說，從 20 世紀(jì) 50 年代的起步 到 80 年代，更加專注于理論基礎(chǔ)研究及對各個(gè)技術(shù)路線的實(shí)驗(yàn)，屬于“小規(guī)模多途徑”的初步探索的 階段。

從 80 年代開始，在核能發(fā)展“三步走”路徑的明確指引下，我國聚變能源的研究步入了快速成長的黃 金時(shí)期。1983 年，原國家計(jì)委、國家科委聯(lián)合召開“核能發(fā)展技術(shù)政策論證會”，首次提出我國核能 “熱堆-快堆-聚變堆三步走” 的發(fā)展戰(zhàn)略，在國家核能“三步走”發(fā)展路徑的指引下，我國的聚變科學(xué) 研究也步入了快速發(fā)展的快車道。1984 年，在四川樂山建成的中國環(huán)流器一號（HL-1），是中國核 聚變研究史上的重要里程碑，這是中國核聚變領(lǐng)域的第一座大科學(xué)裝置。后續(xù)建成了中國第一個(gè)超 導(dǎo)托卡馬克裝置 HT-7、中國第一個(gè)具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環(huán)流器二號 A（HL－2A）， 世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置東方超環(huán)（EAST）。 21 世紀(jì)以來，我國核聚變實(shí)現(xiàn)不斷突破，已具備引領(lǐng)全球核聚變發(fā)展的潛力。通過多年的持續(xù)投入 和不懈努力，中國在核聚變領(lǐng)域取得了一系列重要成就，中國可控核聚變研究在國際上已處于非常 先進(jìn)的水平。EAST 裝置自 2006 年建成運(yùn)行以來，等離子體運(yùn)行次數(shù)超過 15 萬次，不斷刷新托卡 馬克裝置高約束模運(yùn)行新的世界紀(jì)錄，在 2012 年實(shí)現(xiàn) 30 秒高約束模，2016 年實(shí)現(xiàn) 60 秒高約束模， 2017 年實(shí)現(xiàn) 101 秒高約束模，2023 年實(shí)現(xiàn) 403 秒高約束模，2025 年實(shí)現(xiàn) 1066 秒高約束模，在穩(wěn)態(tài) 等離子體運(yùn)行的工程和物理上始終保持國際引領(lǐng)。此外，中國環(huán)流三號（HL-3）在 2023 年 8 月 25 日，宣布首次實(shí)現(xiàn) 100 萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行。并且在這一時(shí)期，能量奇點(diǎn)、新 奧集團(tuán)、星環(huán)聚能等民營企業(yè)和民間資本陸續(xù)成立和加入可控核聚變的開發(fā)，中國在可控核聚變領(lǐng) 域的研究正在加速前行。

目前在核聚變領(lǐng)域初步形成了西物院和等離子體所牽頭，多家商業(yè)公司積極參與的格局。我國的核 聚變研究以核工業(yè)西南物理研究院和中科院等離子體物理研究所這兩大科研機(jī)構(gòu)為核心，都是我國 較早致力于可控核聚變和等離子體物理研究的專業(yè)科研院所，分別依托“中國環(huán)流系列”和“東方超環(huán) （EAST）” ，推動核聚變的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)。與此同時(shí)，2020 年之后國內(nèi)也涌現(xiàn)了多家商業(yè)公 司，包括聚變新能、中國聚變能源、新奧能源、能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能等等，均都獲得了數(shù)億元的融 資，這些商業(yè)公司的畫像以高校與科學(xué)家為主，大多采用“科研院所+商業(yè)公司”的協(xié)同模式，未來有 望憑借其靈活的市場機(jī)制和創(chuàng)新能力，在推動核聚變技術(shù)應(yīng)用和商業(yè)化方面扮演著重要角色。

中國根據(jù)自己的國情，制定了中國磁約束聚變能發(fā)展路線圖。為了盡早地實(shí)現(xiàn)可控聚變核能的商業(yè) 化，充分利用我國現(xiàn)有的托卡馬克裝置和資源，制定了一套完整的符合我國國情的中國磁約束聚變 發(fā)展路線示意圖。中國磁約束聚變能的開發(fā)將分為 3 個(gè)階段：第一階段，力爭在 2025 年推動中國聚 變工程試驗(yàn)堆立項(xiàng)并開始裝置建設(shè)；第二階段，到 2035 年建成中國聚變工程試驗(yàn)堆，調(diào)試運(yùn)行并開 展物理實(shí)驗(yàn)；第三階段，到 2050 年建成商業(yè)聚變示范電站。其中，CFETR 將著力解決一系列存在 于 ITER 和 DEMO 之間的科學(xué)與技術(shù)挑戰(zhàn)，包括實(shí)現(xiàn)氘氚聚變等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，公斤級氚的增殖、 循環(huán)與自持技術(shù)，可長時(shí)間承受高熱符合、高中子輻照的第一壁和先進(jìn)偏濾器材料技術(shù)等。合肥綜 合性國家科學(xué)中心的“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施”項(xiàng)目正在建設(shè) 中，將瞄準(zhǔn)聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制，建設(shè)國際一流開放性綜合測試和研究設(shè)施，這為中國掌 握未來聚變堆必備的關(guān)鍵工程技術(shù)創(chuàng)造了有利條件。

CFETR 將為未來示范堆和商業(yè)堆的建造積累工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。中國聚變工程試驗(yàn)堆（CFETR）是我 國自主研制并聯(lián)合國際合作的重大科學(xué)工程，于 2017 年 12 月 5 日在合肥正式啟動工程設(shè)計(jì)，計(jì)劃 2035 年建成工程實(shí)驗(yàn)堆，CFETR 將直接為 DEMO 示范堆和未來商業(yè)堆的建造積累工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 CFETR 裝置的大半徑 R=7.2 m，小半徑 a=2.2 m，將分 2 個(gè)階段運(yùn)行，第一階段的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 50-200 MW 的聚變功率，聚變增益 Q=1-5，氚增值率 TBR>1.0，中子輻照效應(yīng)約 10dpa；第二階段的目標(biāo) 是聚變功率>1 GW，聚變增益 Q>10，在中子輻照效應(yīng)約 50dpa 的條件下進(jìn)行托卡馬克 DEMO 驗(yàn)證 [1]。

合肥將建成世界首個(gè)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置。緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（Bumning plasma Experimental superconducting Tokamak，BEST）作為 EAST 的后續(xù)項(xiàng)目，將在 EAST 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升核聚變 能源的經(jīng)濟(jì)性和可行性，并首次演示聚變能發(fā)電，該項(xiàng)目總用地面積約 16 萬平方米，總建筑面積約 15 萬平方米。目前該項(xiàng)目正在建設(shè)當(dāng)中，根據(jù)中科院等離子體物理研究所所長宋云濤的預(yù)計(jì)，該項(xiàng) 目將于 2027 年完工，有望成為世界首個(gè)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置，推動聚變能從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

國內(nèi)聚變-裂變混合堆也在同步發(fā)展。國內(nèi)的聚變-裂變混合堆概念，主要來自于 2008 年中國工程物 理研究院彭先覺原始提出了 Z 箍縮驅(qū)動聚變裂變混合堆(Z-FFR)，Z-FFR 的聚變功率大幅降低且中子 更加富裕，有望綜合解決聚變氚自持、高聚變增益、耐輻照損傷、裂變?nèi)剂显鲋场⒊櫾劓幼兊?關(guān)鍵科學(xué)問題和工程挑戰(zhàn)。經(jīng)過了多年的理論研究，2021 年用于驗(yàn)證 Z 箍縮聚變點(diǎn)火的科學(xué)可行性 “電磁驅(qū)動大科學(xué)裝置”項(xiàng)目獲得四川省發(fā)改委立項(xiàng)，投資規(guī)模達(dá)到 50 億元。按照發(fā)展規(guī)劃，將在 2035 年開始建設(shè) 1000MW 級電功率 Z 箍縮聚變裂變混合堆，2040 年進(jìn)行發(fā)電演示，之后進(jìn)入商業(yè) 推廣階段。 此外，江西省也有混合堆項(xiàng)目落地。根據(jù)江西省電子集團(tuán)官網(wǎng)顯示，2023 年 11 月 12 日，江西省人 民政府與中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司簽訂全面戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，江西聯(lián)創(chuàng)光電超導(dǎo)應(yīng)用有限公司和 中核聚變（成都）設(shè)計(jì)研究院有限公司計(jì)劃各自發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，采用全新技術(shù)路線，聯(lián)合建設(shè)聚變裂變混合實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目，技術(shù)目標(biāo) Q 值大于 30，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電功率 100MW，該項(xiàng)目擬落戶江西省， 工程總投資預(yù)計(jì)超過 200 億元人民幣。

近幾年支持政策不斷推出，“從上到下”支持可控核聚變發(fā)展。在“雙碳”目標(biāo)下，從中央到地方政府 制定了一系列政策，來支持可控核聚變的研究和發(fā)展，國務(wù)院《2030 年前碳達(dá)峰行動方案》要求推 進(jìn)可控核聚變技術(shù)研究；國家發(fā)改委、國家能源局《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》在專欄中指出支持 受控核聚變的前期研發(fā)。

超導(dǎo)、AI 等新技術(shù)不斷突破，助力可控核聚變商業(yè)化加速實(shí)現(xiàn)

超導(dǎo)技術(shù)能夠大大提升聚變能源的轉(zhuǎn)化效率與能源輸出。由于磁約束聚變主要靠磁場來約束高溫等 離子體，因此在高溫、高壓的極端環(huán)境中，磁體材料的性能尤為重要。早期的托卡馬克采用的磁體 材料為銅導(dǎo)體，這種導(dǎo)體在強(qiáng)大的電流下不可避免地存在發(fā)熱問題，導(dǎo)致能量耗散嚴(yán)重，使得消耗 的能量將超過核聚變產(chǎn)生的能量，而且要把銅線圈產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶走，需要過于龐大的冷卻系統(tǒng)， 因此限制了磁約束核聚變的長時(shí)間穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。而超導(dǎo)體由于具有零電阻效應(yīng)，且承載電流密度更高 有利于建造更加緊湊、更高場強(qiáng)的聚變裝置，能夠有效改善長脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，大大提升聚變能源的 轉(zhuǎn)化效率與能源輸出。20 世紀(jì)后期，科學(xué)家們開始把超導(dǎo)技術(shù)用于托卡馬克裝置。 1979 年蘇聯(lián)建造了世界上第一臺低溫超導(dǎo)托卡馬克 T-7 裝置，將超導(dǎo)磁體技術(shù)引入聚變領(lǐng)域，其縱 場磁體系統(tǒng)由 48 個(gè)超導(dǎo)線圈組成，為后續(xù)聚變裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了重要支持和創(chuàng)新。以 T-7 為 原型設(shè)計(jì)制造的我國首個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置 HT-7，從 1994 年建成運(yùn)行到 2012 年最后一輪實(shí)驗(yàn)， HT-7 等離子體放電次數(shù)突破 14 萬次，雖然 HT-7 裝置只有縱場磁體采用超導(dǎo)體繞制，用以激發(fā)等離 子體的中心螺管磁體和用以控制等離子體的極向場磁體仍采用銅導(dǎo)體繞制，但是仍然在 2008 年連續(xù) 重復(fù)實(shí)現(xiàn)長達(dá) 400 s 的 1200 萬℃高溫等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)最長放電時(shí)長記錄長，證明了超導(dǎo) 材料在磁約束托卡馬克裝置中應(yīng)用的先進(jìn)性。隨后，全球各國開始積極謀劃全超導(dǎo)托卡馬克裝置， 2006 年，中國等離子體物理研究所自主研制并建成世界上第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置 EAST， 標(biāo)志著聚變能發(fā)展步入全超導(dǎo)托卡馬克時(shí)代。

高溫超導(dǎo)材料的出現(xiàn)，讓聚變商業(yè)化出現(xiàn)曙光。近年來，以稀土鋇銅氧 (Rare Earth Barium Copper Oxide，REBCO)為代表的高溫超導(dǎo)材料，在工業(yè)化生產(chǎn)能力和性能方面均獲得顯著提升，推動了其 在磁體領(lǐng)域的應(yīng)用。與傳統(tǒng)低溫超導(dǎo)材料相比，REBCO 材料具有更高的臨界溫度和熱穩(wěn)定性，并且 在高磁場下仍能保持出色的載流能力，使得其在聚變領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。將 REBCO 材料 引入聚變裝置中，不僅能夠顯著提升其磁場強(qiáng)度和聚變性能，還能大幅縮減磁體尺寸，降低托卡馬 克裝置的研發(fā)成本和技術(shù)難度，進(jìn)而使聚變裝置在設(shè)計(jì)上更加緊湊和高效，推動其商業(yè)化進(jìn)程。美 國麻省理工學(xué)院研究人員在《IEEE 應(yīng)用超導(dǎo)匯刊》上發(fā)表 6 篇論文，宣布通過他們所研發(fā)的新型 高溫超導(dǎo)磁體，能夠?qū)⒖煽睾司圩冄b置托卡馬克的體積和成本壓縮至目前的 1/40，并成功通過了嚴(yán) 格的科學(xué)測試和論證。 國內(nèi)外同步進(jìn)行高溫超導(dǎo)材料在核聚變應(yīng)用中的探索。基于二代高溫超導(dǎo)帶狀導(dǎo)線 REBCO，小型聚 變實(shí)驗(yàn)堆 SPARC 的設(shè)計(jì)聚變功率 P>50MW、聚變增益 Q>2、設(shè)計(jì)磁場 12T，等離子體大半徑卻只 有 1.65m，等離子體體積只有 11m2，與 EAST 差不多，是 ITER 的 1/80。2024 年 6 月 18 日，位于上 海的聚變能源商業(yè)公司能量奇點(diǎn)宣布，由能量奇點(diǎn)設(shè)計(jì)、研發(fā)和建造的洪荒 70 裝置成功實(shí)現(xiàn)等離子 體放電。這是全球首臺全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，也是全球首臺由商業(yè)公司研發(fā)建設(shè)的超導(dǎo)托卡馬 克裝置，這一裝置的運(yùn)行標(biāo)志著我國在全球范圍內(nèi)率先完成了高溫超導(dǎo)托卡馬克的工程可行性驗(yàn)證。

AI 在數(shù)據(jù)分析、智能預(yù)測、實(shí)時(shí)控制等方面的優(yōu)勢，正在成為推動核聚變研究和應(yīng)用進(jìn)步的重要力 量。托卡馬克聚變裝置的難點(diǎn)之一就是精確控制和約束內(nèi)部的等離子體，而隨著人工智能的不斷發(fā) 展，AI 在核聚變科研中的應(yīng)用正變得日益廣泛和深入，從數(shù)據(jù)分析到模擬預(yù)測，再到控制反應(yīng)過程， AI 的技術(shù)正在為核聚變研究帶來革命性的進(jìn)展。以下是幾個(gè)典型應(yīng)用場景：

數(shù)據(jù)解析與規(guī)律發(fā)現(xiàn)：核聚變實(shí)驗(yàn)生成的數(shù)據(jù)量龐大且復(fù)雜，AI 配合機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠有效地 處理這些數(shù)據(jù)，并從中發(fā)現(xiàn)模式和規(guī)律，這一能力特別有助于分析等離子體的行為，揭示影響 其穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素，并為控制等離子體以避免不穩(wěn)定現(xiàn)象提供策略；

實(shí)驗(yàn)預(yù)測與過程模擬：AI 在理論物理與實(shí)驗(yàn)物理之間架起了一座橋梁，利用 AI 模型對歷史實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以高效預(yù)測核聚變實(shí)驗(yàn)的可能結(jié)果，從而縮短實(shí)驗(yàn)周期，降低研發(fā)成本， 幫助科研人員更好地利用現(xiàn)有資源，降低能源消耗，同時(shí) AI 模擬技術(shù)為研究人員提供了一個(gè)安 全的實(shí)驗(yàn)預(yù)演平臺，幫助他們預(yù)測實(shí)驗(yàn)的潛在結(jié)果和可能遇到的問題；

反應(yīng)堆設(shè)計(jì)革新：AI 的分析和預(yù)測能力不僅限于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，它們還參與到核聚變反應(yīng)堆的設(shè)計(jì) 階段，運(yùn)用 AI 算法研究人員能夠?qū)Ψ磻?yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、選用材料和冷卻方案等進(jìn)行優(yōu)化，提升 整個(gè)反應(yīng)堆系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，顯著加快了設(shè)計(jì)從概念到實(shí)現(xiàn)的步伐；

對等離子體進(jìn)行實(shí)時(shí)控制：核聚變過程中，等離子體的溫度、壓力、密度和磁場等參數(shù)需要被 精確控制，AI 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測等離子體狀態(tài)，預(yù)測其行為變化，并自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，確保核聚 變反應(yīng)的持續(xù)穩(wěn)定，這種智能控制不僅提高了反應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，還大大減輕了科研人員 的工作負(fù)擔(dān)；

故障預(yù)防與設(shè)備維護(hù)：AI 通過持續(xù)監(jiān)測核聚變反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析，能夠預(yù)測潛 在的設(shè)備故障和性能退化，這種基于 AI 的預(yù)測性維護(hù)減少了意外停機(jī)時(shí)間，從而提升了核聚變 反應(yīng)器的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)效益。 AI 技術(shù)在等離子體控制方面取得重大進(jìn)展。2022 年，谷歌旗下的 Deepmind 與瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué) 院瑞士等離子體中心聯(lián)合，開發(fā)了一個(gè)人工智能深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并成功實(shí)現(xiàn)對托卡馬克內(nèi)部核 聚變等離子體的控制，隨后在一年之后的 2023 年，Deepmind 宣布改進(jìn)后的算法將等離子體形狀精 度提高了 65%，并且將訓(xùn)練時(shí)間減少了 3 倍。2024 年 2 月，普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室（PPPL） 的研究人員在《Natural》上發(fā)表論文，宣布其使用美國聚變設(shè)施的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練了一個(gè)可以預(yù)測 等離子體不穩(wěn)定性的人工智能模型，提前 300 毫秒預(yù)測了核聚變等離子不穩(wěn)定態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對等離子 體的超前干預(yù)，以應(yīng)對等離子體的逃逸。這項(xiàng)工作成功證明了 AI 在有效控制聚變反應(yīng)方面的潛力， 但這只是推動聚變研究領(lǐng)域的第一步。

資本市場融資屢創(chuàng)新高，私營聚變商業(yè)公司數(shù)量快速增加。隨著近年來高溫超導(dǎo)技術(shù)的成熟，大幅 提升聚變裝置性能的同時(shí)成本持續(xù)下降，疊加 AI 超預(yù)期發(fā)展對聚變裝置設(shè)計(jì)和控制效率的提升，加 快了可控核聚變商業(yè)化落地的預(yù)期，從而帶動更多高校、研究機(jī)構(gòu)和私人資本入局。根據(jù)聚變行業(yè) 協(xié)會（FIA）的統(tǒng)計(jì)，截至 2024 年中，全球私營聚變商業(yè)公司已累計(jì)獲得的總投資額達(dá)到 71.2 億美 元，同比增加 9 億美元，資本市場融資屢創(chuàng)新高，參與的公司數(shù)量超過 45 家，公司數(shù)量快速增加。

超 70%核聚變公司預(yù)期 2035 年前實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，核聚變商業(yè)化可期。根據(jù) FIA 最新的《The global fusion industry in 2024》報(bào)告顯示，在參與調(diào)查的 37 家商業(yè)核聚變公司中，有 26 家認(rèn)為在 2035 年 前第一臺核聚變機(jī)組將實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電；而在報(bào)告中的另一項(xiàng)調(diào)查顯示，在參與調(diào)查的 35 家公司中， 有 19 家認(rèn)為在 2035 年之前第一臺核聚變機(jī)組將滿足商業(yè)化運(yùn)行的低成本/高效率的條件。

可控核聚變有望帶來龐大市場，產(chǎn)業(yè)鏈充分受益

聚變堆及電站的造價(jià)高昂，有望帶來龐大市場

與核裂變電站類似，可控核聚變電站分為核島和常規(guī)島兩部分。核聚變電站與傳統(tǒng)核裂變電站類似， 通常由核島和常規(guī)島兩大部分構(gòu)成，其中核島是核聚變電站的核心部分，負(fù)責(zé)將核能轉(zhuǎn)化成熱能； 常規(guī)島則是進(jìn)一步將核聚變產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成電能，占據(jù)核電站的最主要成本。

聚變項(xiàng)目投資大，聚變電站造價(jià)高昂。由于目前可控核聚變?nèi)蕴幱谇捌谔剿麟A段，技術(shù)路徑及裝置 大小均存在較大差異，所以成本也存在較大的差異，但是從目前已有的聚變項(xiàng)目的投資額情況來看， 一個(gè)實(shí)驗(yàn)堆的成本在幾十億美元不等。而如果要建造一座聚變電站，根據(jù)普林斯頓大學(xué)的研究人員 測試，一座 1000MW 的核聚變電廠成本在 27 億美元到 97 億美元之間，另外根據(jù)我國核物理專家彭 先覺院士的研究顯示，一個(gè) 100 萬千瓦的磁約束聚變電站的成本預(yù)計(jì)超過 100 億美元。

核聚變電廠的最主要成本來自聚變堆，聚變堆中磁體最主要的部件。據(jù) Dehong Chen 等對 CFETR 的 成本進(jìn)行的測算，若采用全超導(dǎo)托卡馬克的方案，建造一個(gè) 200MW 的聚變電站，基于 2009 年的數(shù) 據(jù)，其總成本達(dá)到 34.6 億美元，其中聚變堆核心設(shè)備的成本占比為 45.7%。在核聚變堆的核心設(shè)備 中，對等離子體起約束作用的超導(dǎo)磁體為最主要的部件，環(huán)向磁場、極向磁場和歐姆加熱線圈合計(jì) 成本占聚變堆的 38.9%，占聚變電廠的 17.8%，其他成本占比較高的部件還包括第一壁和包層、隔熱 層、真空室等。

根據(jù) Neil Mtichell 等對 ITER 裝置和核聚變發(fā)電廠 DEMO 的成本拆分來看，成本分布跟 CFETR 的 成本分布基本類似，在 ITER 裝置中磁體系統(tǒng)、容器內(nèi)部件、建筑、真空室的占比最高，分別達(dá)到 28%、17%、14%、8%。

核聚變或?qū)睚嫶蟮脑O(shè)備市場機(jī)遇。按照 IAEA 在《World Fusion Outlook 2024》中的統(tǒng)計(jì)，按照 目前已經(jīng)規(guī)劃了的聚變項(xiàng)目的進(jìn)度來看，預(yù)計(jì)在 2025 到 2030 年間有 10 個(gè)聚變項(xiàng)目建成，若保守的 按照單個(gè)項(xiàng)目 30 億美元的設(shè)備投資額進(jìn)行粗略估算，則未來五年預(yù)計(jì)有 300 億美元的相關(guān)設(shè)備潛在 市場；在 2030 年至 2035 年預(yù)計(jì)會有 27 個(gè)項(xiàng)目建成，帶來超過 800 億美元的相關(guān)設(shè)備潛在市場。若 核聚變完全商業(yè)化，根據(jù) Ignition Research 的預(yù)計(jì)，到 2050 年將成為一個(gè)至少 1 萬億美元的市場。

產(chǎn)業(yè)鏈有望充分受益，關(guān)鍵部件國產(chǎn)化發(fā)力國際領(lǐng)先

根據(jù)目前主流的托卡馬克裝置的配置，可以將可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈劃分為上游原料供應(yīng)、中游技術(shù)研 發(fā)與設(shè)備制造以及下游整機(jī)建設(shè)和運(yùn)營等環(huán)節(jié)。其中上游原材料，主要包括金屬鎢、銅等第一壁材 料、超導(dǎo)材料及氘氚燃料等；中游的技術(shù)研發(fā)與設(shè)備制造環(huán)節(jié)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心部分，包括包層 第一壁、偏濾器、高溫超導(dǎo)磁體等關(guān)鍵組件，這些設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造需要極高的精度與可靠性，以 確保核聚變裝置能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；下游的整機(jī)建設(shè)和運(yùn)營環(huán)節(jié)雖然目前尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電， 但卻是研究可控核聚變技術(shù)的最終目標(biāo)和應(yīng)用方向。

積極參與 ITER 項(xiàng)目，顯著推動了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈升級與技術(shù)創(chuàng)新。中國在 ITER 項(xiàng)目中負(fù)責(zé) 18 個(gè)采購 包的實(shí)物貢獻(xiàn)，包括磁體支撐、校正場線圈、環(huán)向場線圈導(dǎo)體、極向場線圈導(dǎo)體導(dǎo)體、校正場線圈 和饋線導(dǎo)體、磁體饋線系統(tǒng)、第一壁、屏蔽包層等等核心部件。通過承擔(dān)這些核心部件的制造和安 裝，推動了我國在超導(dǎo)材料、特種鋼材等關(guān)鍵材料領(lǐng)域，以及精密加工、焊接、裝配等高端制造技 術(shù)的進(jìn)步，培育出了較為完整且具備國際競爭力的可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈。

第一壁和第一壁材料

第一壁是聚變裝置的關(guān)鍵部件，對材料的要求極高。第一壁是聚變裝置中直接面向高溫等離子體的 一層固體結(jié)構(gòu)，提供了包層系統(tǒng)與等離子體的界面并屏蔽等離子體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高熱負(fù)荷，它的主 要作用是防止雜質(zhì)進(jìn)入等離子體進(jìn)而污染等離子體內(nèi)部環(huán)境，快速地將等離子體輻射產(chǎn)生的熱量傳 輸出去，并防止瞬態(tài)事件發(fā)生時(shí)所導(dǎo)致的其他部件損傷進(jìn)而危及人身及設(shè)備安全，其工作環(huán)境極其 苛刻，遭受著高溫、高熱負(fù)荷、強(qiáng)束流粒子與中子輻照等綜合作用。因此，根據(jù)第一壁的工作狀態(tài)， 第一壁材料應(yīng)該滿足高熔點(diǎn)、低濺射率、低氚滯留、良好的熱導(dǎo)率、與等離子體相兼容的特點(diǎn)。

第一壁材料的研究熱點(diǎn)主要有鎢及鎢基合金、碳基材料和鈹?shù)龋渲墟u基合金可能是未來聚變堆理 想的第一壁材料。在第一壁材料的應(yīng)用中，一般分為低原子序數(shù)材料和高原序數(shù)材料，低原子序數(shù) 材料包括石墨、硼、鋰和鈹?shù)龋咴有驍?shù)材料包括鉬和鎢等，目前第一壁材料研究熱點(diǎn)主要有鎢 及鎢基材料、碳基材料（石墨、C/C 復(fù)合材料）和鈹?shù)龋@三類材料各具特點(diǎn)：

鈹：具有低的原子序數(shù)、高的熱導(dǎo)率以及與等離子體適應(yīng)性好、比強(qiáng)度大、彈性模量高、對等 離子體污染小、可作為氧吸收劑、中子吸收截面小且散射截面大等優(yōu)點(diǎn)，自從鈹在歐洲聯(lián)合環(huán) （JET）中使用并取得成功而備受關(guān)注，但是鈹?shù)娜秉c(diǎn)也很明顯，熔化溫度低、蒸氣壓高、物理 濺射產(chǎn)額高、抗濺射能力差、壽命短等，另外鈹還具有較強(qiáng)的毒性，使其優(yōu)先級遜于碳基材料 和鎢基材料；

碳基材料：具有低原子序數(shù)、高熱導(dǎo)率和高抗熱震能力，在高溫時(shí)能保持一定的強(qiáng)度，與等離 子體具有良好的相容性以及對托卡馬克裝置中異常事件（包括等離子體破裂、邊緣區(qū)域模）具 有高承受能力，因此在與等離子體直接接觸的區(qū)域（如偏濾器垂直靶和收集板）會傾向于使用 碳纖維復(fù)合材料（CFC）；但是碳基材料存在兩大缺陷，一是抗濺射能力差、化學(xué)腐蝕率較大， 二是孔隙率較高，這使得其對氘和氚具有較高的吸附性，研究人員開發(fā)出了摻雜石墨材料和碳 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料, 該復(fù)合材料雖性能較傳統(tǒng)石墨材料有較大提升, 但仍存在著與結(jié)構(gòu)材料連 接膨脹失配等問題；

鎢及鎢基合金：具有高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率、低濺射產(chǎn)額和高自濺射閾值、低蒸氣壓和低氚滯留性 能，其缺點(diǎn)是存在高原子序數(shù)雜質(zhì)輻射以及低溫脆性、再結(jié)晶脆性和中子輻射脆化等，研究人 員采用合金化、碳化物/氧化物彌散強(qiáng)化、復(fù)合材料等方式都可以改善鎢的韌性，塑性變形后的 彌散顆粒增韌鎢可以有效提高鎢的韌性, 但也存在著加工工藝復(fù)雜、納米尺寸的第二相均分布 困難等問題。[1] 近年來，鎢及鎢基合金作為第一壁材料開始受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，ITER 在 2023 年已確定了 將第一壁材料從鈹換成鎢，中國 EAST 也是經(jīng)歷了向全鎢的轉(zhuǎn)換。因此，鎢及鎢基合金是目前最具 應(yīng)用前途的一類第一壁材料。

中國在第一壁材料技術(shù)上已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，處于國際領(lǐng)先水平。根據(jù) ITER 官方，我國承擔(dān) 了 10%的 ITER 第一壁生產(chǎn)制造任務(wù)，中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院牽頭研發(fā)了第一壁采購包半 原型部件，在 2016 年成功通過高熱負(fù)荷測試，在世界上率先通過認(rèn)證。2022 年 11 月 22 日，ITER 增強(qiáng)熱負(fù)荷第一壁完成首件制造，其核心指標(biāo)顯著優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，具備了批量制造條件，這標(biāo)志著 中國全面突破“ITER 增強(qiáng)熱負(fù)荷第一壁”關(guān)鍵技術(shù)。中國的核聚變研究團(tuán)隊(duì)不僅解決了材料加工、制 造、連接技術(shù)的問題，還成功開發(fā)了模擬聚變實(shí)際運(yùn)行工況的氦檢漏技術(shù)，并成功立項(xiàng)了聚變堆承 壓部件高溫高壓熱氦檢漏方法的國際標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了中國在全球核聚變領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力， 展示了中國在核聚變核心科技領(lǐng)域的全球領(lǐng)跑地位。

偏濾器和偏濾器材料

偏濾器是核聚變裝置的不可或缺的重要組件，工作環(huán)境極為嚴(yán)酷。偏濾器位于真空室上下方，其主 要功能為 1）排出來自聚變等離子體的能流和粒子流；2）有效地屏蔽來自器壁的雜質(zhì)，減少對芯部 等離子體的污染；3）排出核聚變反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的氦灰等產(chǎn)物，并提取有用的熱量用于發(fā)電。偏 濾器同樣直接承受強(qiáng)粒子流和高熱流的沖擊，承受高能逃逸離子的沉淀能量，其表面熱負(fù)荷遠(yuǎn)高于 第一壁表面平均值，服役環(huán)境同樣十分苛刻。以 ITER 的偏濾器為例，主要由穹頂板、內(nèi)外靶板、抽 氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成，其中內(nèi)、外靶板是受等離子體轟擊最激烈的區(qū)域, 同時(shí)也是裝置中熱負(fù)荷 最嚴(yán)苛的區(qū)域。

偏濾器構(gòu)成主要包括面向等離子體材料和熱沉材料，偏濾器熱沉材料的性能對聚變堆能否成功運(yùn)行 起著關(guān)鍵作用。偏濾器的面向等離子體材料面對的工況與第一壁相似，所以同樣鎢基合金成為理想 的材料選擇，我國 EAST 裝置偏濾器歷經(jīng) 3 次升級換代, 先后采用了 3 種不同類型的靶板材料，2006 年 EAST 第一次放電時(shí)靶板材料為奧氏體不銹鋼，且無冷卻結(jié)構(gòu); 2008 年, 經(jīng)過升級改造, 將偏濾器 靶板材料換成了石墨瓦，并增加了主動水冷結(jié)構(gòu); 2014 年, EAST 偏濾器優(yōu)化為類比 ITER 結(jié)構(gòu)的水 冷鎢銅穿管型模塊。而為了維持偏濾器在嚴(yán)苛條件下的正常運(yùn)行，目前主流的解決方案是在偏濾器 的熱沉材料中開流道通冷卻劑，帶走等離子體與偏濾器相互作用產(chǎn)生的大量熱量，從而確保偏濾器 處于其許用溫度范圍內(nèi)，使偏濾器能夠在聚變堆內(nèi)正常服役。因此，偏濾器熱沉材料的性能對聚變 堆能否成功運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。從另一個(gè)角度來說，偏濾器承受高熱負(fù)荷的能力限制了聚變堆運(yùn)行 的最大功率，而熱沉材料的熱物理性能和力學(xué)性能是提高偏濾器承受熱負(fù)荷的關(guān)鍵。 銅及銅合金成為偏濾器熱沉材料首選。為滿足聚變堆偏濾器的服役環(huán)境，對熱沉材料的性能提出了 以下基本要求：1）具有高的熱導(dǎo)率；2）高溫下具有較高的強(qiáng)度和斷裂韌性等力學(xué)性能；3）具有良 好的抗中子輻照性能；4）具有長期服役的熱穩(wěn)定性；5）具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，低的均勻腐蝕， 無局部腐蝕(如晶間腐蝕或氣蝕)；6）材料中氚的溶解度較低。可控核聚變領(lǐng)域近 30 年的研究和工程 經(jīng)驗(yàn)表明，銅合金以高熱導(dǎo)率、較高的強(qiáng)度、較好的熱穩(wěn)定性和抗中子輻照性能被認(rèn)為是聚變堆偏 濾器用熱沉材料的首要候選材料，也可能是水冷偏濾器熱沉材料的唯一候選材料。

高溫超導(dǎo)帶材和高溫超導(dǎo)磁體

磁體系統(tǒng)是整個(gè)磁約束聚變裝置的核心。磁約束聚變裝置的磁體系統(tǒng)的主要作用是產(chǎn)生磁場，用來 產(chǎn)生、約束、控制等離子體，是整個(gè)裝置最核心的部件。ITER 的磁體系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成，包括 環(huán)向磁場(Toroidal Field，TF)線圈、中心螺線管(Central Solenoid，CS)磁體、極向磁場(Poloidal Field， PF)線圈以及校正線圈（Correction Coil, CC），其中縱向磁場和中心螺線管采用的是 Nb3Sn 的超導(dǎo) 線，用量超過 500 噸（總長度超過 10 萬千米）。

高溫超導(dǎo)磁體大幅提升磁場強(qiáng)度，提升可控核聚變商業(yè)化進(jìn)程。前文中已經(jīng)介紹過，超導(dǎo)體尤其是 高溫超導(dǎo)的應(yīng)用大幅提升了托卡馬克裝置的磁場強(qiáng)度，降低托卡馬克裝置的研發(fā)成本和技術(shù)難度， 有望推動可控核聚變商業(yè)化的進(jìn)程。高溫超導(dǎo)體一般是指臨界溫度 Tc≥25K 的超導(dǎo)材料，有實(shí)用價(jià) 值的主要有鉍系（例如 Bi2Sr2Ca2Cu3O7-δ，Tc=110K）、釔系（例如 YBa2Cu3O7-δ，Tc=92K）和 MgB2 （Tc=40K）材料等。

高溫超導(dǎo)帶材仍處于產(chǎn)業(yè)化初期。目前具備實(shí)用價(jià)值的鉍系和釔系高溫超導(dǎo)材料都屬于氧化物陶瓷， 在制造供應(yīng)商必須克服加工脆性、氧含量的精確控制與基體反應(yīng)等問題，因此價(jià)格較為昂貴，與已 經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的低溫超導(dǎo)不同，仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期。目前全球主要能夠生產(chǎn)高溫超導(dǎo) 帶材的公司有日本 Super Power、中國上海超導(dǎo)、韓國 SuNAN 等，二代高溫超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)為 多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，一般來說自上而下通常依次為銅層-銀層-超導(dǎo)層-緩沖層-基底層-銀層-銅層，不同生 產(chǎn)公司的不同型號的二代高溫超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)略微有所差異。 可控核聚變進(jìn)展加速，將帶來高溫超導(dǎo)帶材需求增長。根據(jù)上海翌曦科技發(fā)展有限公司創(chuàng)始人兼董 事長金之儉在接受采訪時(shí)透露的數(shù)據(jù)，美國 CFS 公司的 SPARC 示范裝置超導(dǎo)帶材用量就接近 1 萬 公里，瞄準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電的 ARC 工程實(shí)驗(yàn)堆需求量可能會達(dá)到 2.4 萬公里，而 2021 年全球的超導(dǎo) 帶材產(chǎn)能僅 3000 公里。未來隨著以可控核聚變?yōu)榇淼南掠芜M(jìn)展加速，有望帶動高溫超導(dǎo)帶材需求 快速提升、產(chǎn)能快速增長和價(jià)格快速下降。

合鍛智能

高端成形機(jī)床成套裝備行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，深度參與可控聚變打開新的成長空間

國內(nèi)高端成形機(jī)床成套裝備行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。合肥鍛壓機(jī)床股份有限公司前身合肥鍛壓機(jī)床總廠， 始建于 1951 年。1997 年公司改制成為合肥鍛壓機(jī)床股份有限公司，后又在 2010 年進(jìn)一步改制成為 合肥合鍛機(jī)床股份有限公司，并于 2014 年 11 月 7 日在上海證券交易所主板掛牌上市。2016 年公司 收購安徽中科光電色選機(jī)械有限公司，切入到智能分選設(shè)備領(lǐng)域，形成了目前的以高端成形機(jī)床和 智能分選設(shè)備為主業(yè)的業(yè)務(wù)模式。

目前公司的主要產(chǎn)品包括液壓機(jī)、機(jī)壓機(jī)和色選機(jī)等。公司為客戶提供包括液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、 色選機(jī)、聚變堆核心零部件、智能化集成控制及新材料等產(chǎn)品和服務(wù)。其中液壓機(jī)和機(jī)壓機(jī)涵蓋了 汽車、智能家電、國防軍工、航空航天、復(fù)合材料、船舶制造、軌道交通、新材料、電子、石化管道 等多個(gè)領(lǐng)域；智能分選設(shè)備產(chǎn)品，主要集中在大米、雜糧、茶葉等大宗原材料領(lǐng)域，以及固體廢棄 物、礦石、煤炭、水產(chǎn)、果蔬等新興領(lǐng)域。

液壓機(jī)、機(jī)壓機(jī)和色選機(jī)貢獻(xiàn)公司主要收入。從 2016 年公司切入到智能分選設(shè)備領(lǐng)域之后，液壓機(jī)、 機(jī)壓機(jī)、色選機(jī)三種產(chǎn)品成為公司主要收入來源，歷年三者合計(jì)收入占比均接近或超過 90%，其中 2023 年色選機(jī)收入占比 51.78%，液壓機(jī)占比 35.32%，機(jī)壓機(jī)占比 9.79%。

股權(quán)結(jié)構(gòu)較為集中，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。截至 2024 年 9 月 30 日，嚴(yán)建文直接持有公司 30.02%的股權(quán)，為公 司的控股股東、實(shí)際控制人，其他股東持股均不超過 10%，股權(quán)結(jié)構(gòu)較為集中。嚴(yán)建文先生，博士， 教授，博導(dǎo)，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家，全國政協(xié)委員，現(xiàn)任合肥合鍛智能制造股份有限公司 董事長、合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院執(zhí)行院長，在高端裝備制造及工藝，復(fù)雜尖端制造， 企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和核心競爭力等方向開展了持續(xù)深入的研究，并取得了諸多創(chuàng)新性成果。

收入規(guī)模穩(wěn)定增長，24 年受市場競爭加劇影響預(yù)計(jì)首次出現(xiàn)虧損。隨著公司業(yè)務(wù)的不斷開拓，收入 規(guī)模從 2015 年的 4.82 億元穩(wěn)步增長至 2023 年的 17.66 億元，復(fù)合年均增長率 17.62%。歸母凈利潤 方面，由于受到公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和下游汽車行業(yè)的影響，歷史上歸母凈利潤波動較大，2023 年實(shí)現(xiàn)歸 母凈利潤 0.17 億元，同比增長 27.02%，但是根據(jù)公司 2025 年 1 月 18 日公布的 2024 年業(yè)績預(yù)告， 預(yù)計(jì) 2024 年年度實(shí)現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤為-7,000 萬元至-9,500 萬元，自上市以來首次出 現(xiàn)虧損，主要原因是，一方面由于汽車行業(yè)競爭加劇，公司為穩(wěn)定市場份額，主動調(diào)整產(chǎn)品銷售價(jià) 格，導(dǎo)致公司高端成形機(jī)床板塊的綜合毛利率下降較多，另一方面公司基于謹(jǐn)慎性原則，計(jì)提了存 貨等資產(chǎn)減值準(zhǔn)備。

近幾年液壓機(jī)和機(jī)壓機(jī)毛利率下降較多，公司盈利能力承壓。由于下游新能源汽車行業(yè)需求下降、 競爭加劇，產(chǎn)品銷售價(jià)格下行，導(dǎo)致公司液壓機(jī)和機(jī)壓機(jī)產(chǎn)品的毛利率不斷下降，并且公司基于審 慎性原則，2022 年至 2024 年前三季度均出現(xiàn)較大額的壞賬準(zhǔn)備計(jì)提，導(dǎo)致公司凈利率也出現(xiàn)較大 幅度的下降，2024 年前三季度公司整體毛利率為 26.02%，同比下降 5.86pct，凈利率為 0.51%，同比 下降 5.50pct。

拓展可控核聚變業(yè)務(wù)，承接 BEST 項(xiàng)目核心關(guān)鍵部件制造任務(wù)。公司立足高端裝備制造，利用自身 的資源優(yōu)勢，參與發(fā)起成立了聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，合肥合鍛智能制造股份有限公司任副理事長單位，安 徽夸父尖端能源裝備制造有限公司為理事單位，董事長嚴(yán)建文任副理事長，受聘為聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟總 工藝師，并兼任聚變新能(安徽)有限公司董事長。產(chǎn)品方面，公司參與了聚變堆、真空室、偏濾器等 核心部件的制造預(yù)研工作，2024 年上半年公司中標(biāo)聚變新能（安徽）有限公司 BEST 項(xiàng)目核心關(guān)鍵 部件—真空室扇區(qū)、窗口延長段以及重力支撐等制造任務(wù)，價(jià)值約 2 億元，預(yù)計(jì)于 2025 年交付。

聯(lián)創(chuàng)光電

傳統(tǒng)光電器件領(lǐng)軍企業(yè)，激光+超導(dǎo)加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

背靠江西省電子集團(tuán)，傳統(tǒng)光電器件領(lǐng)軍企業(yè)。江西聯(lián)創(chuàng)光電科技股份有限公司成立于 1999 年 6 月， 由江西省電子工業(yè)局整合旗下部分優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)成立，并于 2001 年 3 月在上交所掛牌上市。公司成立之 初為國有控股，控股公司為江西省電子集團(tuán)，2011 年完成非國有制股份改制后轉(zhuǎn)為民營企業(yè)。公司 始終堅(jiān)持以科技創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)升級，走出高端裝備、自主產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量發(fā)展道路，目前產(chǎn)品布局包 括大功率激光器件及裝備、高溫超導(dǎo)磁體及應(yīng)用、智能控制部件、背光源及應(yīng)用、電線電纜等產(chǎn)業(yè) 板塊，這些產(chǎn)品不僅覆蓋了民用市場，還深入到軍工領(lǐng)域，體現(xiàn)了聯(lián)創(chuàng)光電在光電子領(lǐng)域的深厚技 術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)布局。

提出“進(jìn)而有為，退而有序”戰(zhàn)略，積極布局激光和超導(dǎo)兩大前沿科技產(chǎn)業(yè)。設(shè)立之初，公司以背光 源產(chǎn)品、LED 器件、電線電纜產(chǎn)品等為主營業(yè)務(wù)。近年來，公司提出并實(shí)施“進(jìn)而有為、退而有序” 的戰(zhàn)略，不斷調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，通過清理、整頓等方式逐步收縮特微、電纜、背光源等發(fā)展空間較小 的產(chǎn)業(yè)，集中精力向高科技、高壁壘、高利潤的行業(yè)轉(zhuǎn)移，重點(diǎn)發(fā)力激光和高溫超導(dǎo)兩大新興業(yè)務(wù)。 目前來看，公司已形成以智能控制器、光耦、電纜、LED 等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，以激光器、高溫超導(dǎo) 作為“進(jìn)而有為”的兩大增長動力的戰(zhàn)略布局。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有序調(diào)整，背光源及電纜業(yè)務(wù)份額持續(xù)下降。公司近年來持續(xù)推動產(chǎn)業(yè)優(yōu)化調(diào)整，業(yè)務(wù)結(jié) 構(gòu)發(fā)生明顯變動。從產(chǎn)品的收入占比來看，智能控制產(chǎn)品營收占比持續(xù)提升，從 2020 年的 40.30% 增長到 2023 年的 61.07%；背光源及光電通信纜業(yè)務(wù)份額持續(xù)下降，背光源及應(yīng)用產(chǎn)品的占比從 2020 年的 34.29%降低至 2023 年的 26.94%，光電通信纜的占比從 2020 年的 16.70%下降至 2023 年的 4.86%。

公司股權(quán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。截至 2025 年 2 月 5 日，江西省電子集團(tuán)持有公司 20.81%的股份，為公司控股 股東，伍銳先生通過持有江西省電子集團(tuán)股份間接實(shí)現(xiàn)對公司的控制，為公司的實(shí)控人。

業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略效果初現(xiàn)，收入規(guī)模下降而歸母凈利潤穩(wěn)健增長。自公司 2020 年提出“進(jìn)而有為， 退而有序”戰(zhàn)略以來，隨著低盈利業(yè)務(wù)的逐步剝離，公司營收規(guī)模逐步下降，但是盈利能力不斷提升， 歸母凈利潤保持穩(wěn)健增長態(tài)勢。2019 年-2023 年，公司收入規(guī)模從 43.55 億元下降至 32.40 億元，復(fù) 合年均增長率為-7.13%，歸母凈利潤從 1.95 億元增長到 3.39 億元，復(fù)合年均增長率 14.83%。2024 年仍然維持該趨勢，前三季度實(shí)現(xiàn)了 24.34 億元的營收，同比下降 1.42%，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 3.35 億 元，同比增長 5.05%。

高毛利業(yè)務(wù)放量，盈利能力穩(wěn)步增長。自 2019 年以來，公司的毛利率與凈利率持續(xù)提升，毛利率由 2019 年的 11.99%上升到 2024 前三季度的 19.00%；凈利率由 2019 年的 5.09%上升到 2024 前三季度 的 15.59%。

聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)擁有領(lǐng)先的高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)，具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢。公司超導(dǎo)業(yè)務(wù)依托的是參股子 公司江西聯(lián)創(chuàng)光電超導(dǎo)應(yīng)用有限公司，成立于 2019 年，截至 2024 年中公司持股 40%。聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)是 國內(nèi)領(lǐng)先能夠制造 15T 以上高場磁體的企業(yè)之一，已將磁體技術(shù)在光伏 N 型晶硅爐和工業(yè)金屬熱 處理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，公司科學(xué)家團(tuán)隊(duì)是國內(nèi)對餅式結(jié)構(gòu)、螺管結(jié)構(gòu)、無感結(jié)構(gòu)、跑道結(jié)構(gòu)、 D 型結(jié)構(gòu)等現(xiàn)有系列化磁體結(jié)構(gòu)均有實(shí)際應(yīng)用，突破系列化高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)并且全面應(yīng)用于超導(dǎo) 能源領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)，具有技術(shù)領(lǐng)先性。 在可控核聚變應(yīng)用領(lǐng)域，聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)先后完成了 REBCO 集束纜線及基于集束纜線的高溫超導(dǎo) D 型磁 體的設(shè)計(jì)。2023 年 8 月，聯(lián)創(chuàng)超導(dǎo)完成了百米級大電流高溫超導(dǎo)集束纜線的研制。2024 年 4 月，成 功完成了基于集束纜線的 D 型高溫超導(dǎo)磁體制備和低溫測試，該磁體采用新型高溫超導(dǎo)材料 REBCO，并創(chuàng)新性地采取高溫超導(dǎo)集束纜線的制備方式，磁體線圈高度超過 1m，在液氮溫區(qū)下實(shí) 現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流超過 1.5kA。這是國內(nèi)首個(gè)基于高溫超導(dǎo)集束纜線的 D 型超導(dǎo)線圈，為緊湊型核 聚變堆用大口徑高場超導(dǎo)磁體的自主研制提供了有力支撐。

西部超導(dǎo)

高端鈦合金與超導(dǎo)材料領(lǐng)軍企業(yè)，引領(lǐng)航空航天與可控核聚變領(lǐng)域發(fā)展

公司前身為西北有色金屬研究院超導(dǎo)材料研究所，其成立與 ITER 項(xiàng)目密切相關(guān)。西部超導(dǎo)材料科 技股份有限公司成立于 2003 年，總部位于陜西省西安市，其前身是西北有色金屬研究院超導(dǎo)材料研 究所，該研究所早在 20 世紀(jì) 80 年代就開始從事超導(dǎo)材料的研究，具備深厚的技術(shù)積累。成立初期， 公司主要專注于超導(dǎo)材料的研發(fā)與生產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為 ITER 項(xiàng)目提供了關(guān)鍵的超導(dǎo)材料，成 為中國參與 ITER 項(xiàng)目的重要支撐力量。隨著技術(shù)積累和市場拓展，西部超導(dǎo)逐步將業(yè)務(wù)從單一的 超導(dǎo)線材擴(kuò)展到高端鈦合金材料和高性能高溫合金材料領(lǐng)域。目前是中國領(lǐng)先的高端鈦合金材料、 超導(dǎo)材料和高性能高溫合金材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售企業(yè)。公司于 2019 年 7 月 22 日在上海證券交易 所科創(chuàng)板上市。

國內(nèi)超導(dǎo)材料及高端合金領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，技術(shù)實(shí)力全球領(lǐng)先。公司主要的產(chǎn)品包括超導(dǎo)材料、高端 鈦合金材料和高性能高溫合金材料三類，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、能源、半導(dǎo)體及科研等高端 制造領(lǐng)域。超導(dǎo)產(chǎn)品方面，主要包括 NbTi 錠棒、NbTi 超導(dǎo)線材、Nb3Sn 超導(dǎo)線材、MgB2線材和超 導(dǎo)磁體等，公司是目前國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線材商業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，也是國際上唯一的 NbTi 鑄錠、棒 材、超導(dǎo)線材生產(chǎn)及超導(dǎo)磁體制造全流程企業(yè)公司，自主開發(fā)了全套低溫超導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，代 表我國完成了 ITER 項(xiàng)目的超導(dǎo)線材交付任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了 MRI 超導(dǎo)線材的批量生產(chǎn)；高端鈦合金材 料，主要包括棒材、絲材等，公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于商用飛機(jī)、軍用戰(zhàn)機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵裝備， 突破多項(xiàng)高溫鈦合金和鈦鋁合金關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)國內(nèi)空白；高性能高溫合金材料，包括變形高溫合 金和高溫合金母合金等，公司突破 GH4169、GH738 等高溫合金的國產(chǎn)化應(yīng)用，HT700 高溫合金已 完成超超臨界燃煤發(fā)電考核，進(jìn)入批量化生產(chǎn)。

高端鈦合金材料貢獻(xiàn)主要收入，超導(dǎo)線材和高性能高溫合金材料占比逐步提升。自 2015 年至 2023 年，高端鈦合金材料始終是公司收入的核心來源，隨著公司超導(dǎo)業(yè)務(wù)和高性能高溫合金材料業(yè)務(wù)的 逐步放量，高端鈦合金材料收入占比從 2015 年的 82.52%逐步下降至 2023 年的 60.23%，超導(dǎo)占比 從 2015 年的 10.75%穩(wěn)步提升至 2023 年的 23.67%。公司正從以高端鈦合金材料為主的單一業(yè)務(wù)模 式，逐步向超導(dǎo)線材和高性能高溫合金材料多元驅(qū)動的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

背靠西北有色金屬研究院，股權(quán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。公司控股股東為西北有色金屬研究院，截至 2024 年 9 月 30 日，共持有公司 20.96%的股份，實(shí)際控制人為陜西省財(cái)政廳。公司擁有多家子公司，包括全資子 公司西燕超導(dǎo)，主要從事超導(dǎo)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用；控股子公司聚能高合，專注于高性能高溫合金材料 的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售；聚能裝備，致力于稀有難熔金屬冶金裝備及后續(xù)冷熱加工設(shè)備的研制；九洲 生物，主營醫(yī)療健康鈦材；聚能導(dǎo)線，從事超導(dǎo)材料的制造與銷售。此外，公司還參股聚能磁體， 聚焦于超導(dǎo)磁體高端裝備制造，以及聚能醫(yī)工，主營鈦合金材質(zhì)的醫(yī)療器械，在超導(dǎo)材料、高溫合 金、稀有金屬裝備及醫(yī)療健康等領(lǐng)域開展業(yè)務(wù)。

公司收入表現(xiàn)穩(wěn)健，整體呈上升趨勢。公司主要產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、醫(yī)療等高端制造 領(lǐng)域，受益于國家推動高端制造業(yè)和新材料自主可控的發(fā)展趨勢，加之國產(chǎn)大飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等 項(xiàng)目推進(jìn)及軍工需求增長的推動，公司營業(yè)收入整體呈上升趨勢，2015-2024 年年均復(fù)合增長率達(dá) 20.19%。凈利潤方面，除 2023 年由于受行業(yè)景氣度下降、原材料價(jià)格波動及客戶需求調(diào)整的影響， 歸母凈利潤出現(xiàn)大幅下降以外，整體同樣呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，2024 年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 8.10 億 元，同比 7.64%。

毛利率受原材料價(jià)格和下游需求影響有所波動，鈦合金為主要的盈利來源。公司的鈦合金材料定位 高端，毛利率整體處于較高水平，貢獻(xiàn)了公司主要的利潤來源，但是由于受到上游原材料價(jià)格上升 以及毛利較低的超導(dǎo)和高性能高溫合金收入占比提升的影響，整體毛利率有所波動。但是近幾年隨 著上游原材料價(jià)格的穩(wěn)定及超導(dǎo)和高性能高溫合金毛利率的提升，公司整體盈利能力有所恢復(fù)，2024 年前三季度，公司整體毛利率為 33.98%，同比提升 0.78pct，凈利率為 20.18%，同比提升 0.43pct。

安泰科技

我國先進(jìn)金屬新材料領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，可控核聚變裝置零部件核心供應(yīng)商

我國先進(jìn)金屬新材料領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，助力國家戰(zhàn)略發(fā)展。安泰科技股份有限公司成立于 1998 年 12 月，由中國鋼研科技集團(tuán)有限公司（原鋼鐵研究總院）聯(lián)合清華紫光（集團(tuán)）總公司等單位共同發(fā) 起設(shè)立，是我國為突破關(guān)鍵新材料技術(shù)瓶頸、推動高端材料國產(chǎn)化而設(shè)立的重要科技型企業(yè)。公司 自成立以來，始終服務(wù)于國家戰(zhàn)略需求，承擔(dān)了多項(xiàng)國家級科研與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，在非晶帶材、稀土 永磁材料、高溫合金等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，打破國外壟斷。2010 年后，公司進(jìn)一步參與國家戰(zhàn)略性 新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，如核電關(guān)鍵材料研發(fā)、氫能儲運(yùn)技術(shù)攻關(guān)，并承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與 氫能技術(shù)”專項(xiàng)任務(wù)，助力國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。2020 年以來，安泰科技持續(xù)深化在半導(dǎo)體材料、增材 制造等前沿領(lǐng)域的布局，入選國家“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)清單，為保障產(chǎn)業(yè)鏈安全提供核心材料支撐。 作為我國新材料行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，安泰科技的發(fā)展歷程充分體現(xiàn)了國家科技自立自強(qiáng)的戰(zhàn)略導(dǎo)向， 其技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化能力在國防軍工、新能源、高端裝備等領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。

深耕高端應(yīng)用領(lǐng)域，推動國產(chǎn)替代與技術(shù)突破。經(jīng)過 20 余年的發(fā)展，公司已形成了“先進(jìn)功能材料 及制品、特種粉末冶金材料及制品、高品質(zhì)特鋼及焊接材料、環(huán)保與高端科技服務(wù)業(yè)”四大業(yè)務(wù)板塊， 服務(wù)于國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。其中，高端粉末冶金材料及制品產(chǎn)業(yè)主要包括難熔鎢鉬精深加工制品、 特種霧化制粉、超硬材料及工具、金屬注射成型等業(yè)務(wù)，主要服務(wù)于航空航天、核電、高端醫(yī)療器 械、第三代半導(dǎo)體及泛半導(dǎo)體、新能源汽車及消費(fèi)電子等應(yīng)用領(lǐng)域；先進(jìn)功能材料及器件產(chǎn)業(yè)主要 包括稀土永磁材料及其制品、非晶納米晶材料及器件、精密合金及帶材，廣泛應(yīng)用于 AI、智能制造、 電子信息、新能源汽車、光伏、家電及軌道交通行業(yè)等領(lǐng)域；高速工具鋼產(chǎn)業(yè)主要為切削刀具、量 具、模具和耐磨工具等制造提供高品質(zhì)高速鋼材料，包括高性能傳統(tǒng)高速鋼、粉末高速鋼以及噴射 高速鋼。節(jié)能環(huán)保及裝備材料產(chǎn)業(yè)是以先進(jìn)金屬過濾材料為核心形成的成套過濾凈化材料、裝置裝 備及解決方案，主要服務(wù)于航空航天、石化、煤化、生物化工等行業(yè)及氫能、光伏、核電等清潔能 源領(lǐng)域。

聚焦“難熔鎢鉬”和“稀土永磁”兩大核心產(chǎn)業(yè)。公司堅(jiān)持深化改革調(diào)整、產(chǎn)業(yè)聚焦深耕、追求高質(zhì)量 發(fā)展的主線，即聚焦“難熔鎢鉬”和“稀土永磁”兩大核心產(chǎn)業(yè)。從公司各個(gè)業(yè)務(wù)的收入占比情況來看， 2016 年至 2024 年，公司業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，其中特種粉末冶金材料和先進(jìn)功能材料兩者作為公司 核心業(yè)務(wù)合計(jì)占比 70%左右，為公司主要的收入來源。

背靠中國鋼研，股權(quán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。公司的實(shí)際控制人為國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會，通過中國鋼 研科技集團(tuán)有限公司實(shí)現(xiàn)控股，中國鋼研科技集團(tuán)作為控股股東持有公司 34.68%股份，其他重要股 東包括機(jī)構(gòu)投資者及社會公眾股東，持股比例均不超過 2%，股權(quán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且集中。

四大核心業(yè)務(wù)持續(xù)擴(kuò)張，公司業(yè)績穩(wěn)定增長。自 2019 年公司剝離不良資產(chǎn)扭虧為盈以來，公司業(yè)績 保持穩(wěn)定增長，收入規(guī)模由 2019 年的 47.80 億元增長至 2023 年的 81.87 億元，年均復(fù)合增長率達(dá)到 14.40%，歸母凈利潤由2019年的1.65億元增長至2023年的2.49億元, 年均復(fù)合增長率達(dá)到10.93%。 2024 年，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 75.73 億，同比下降 7.50%，其原因系公司在 2024 年轉(zhuǎn)讓持有的安泰環(huán) 境股份導(dǎo)致不再納入公司合并報(bào)表范圍，環(huán)保與高端科技服務(wù)業(yè)務(wù)營收下降 75.81%，以及子公司安 泰磁材受稀土原材料價(jià)格波動和行業(yè)競爭加劇影響營收有所下降；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 3.72 億元，同比 增長 49.26%，主要是處置安泰環(huán)境工程技術(shù)有限公司股權(quán)產(chǎn)生了 1.46 億元的投資收益；實(shí)現(xiàn)扣除非 經(jīng)常性損益后的歸母凈利潤 2.33 億元，同比增長 5.79%。

整體毛利率維持穩(wěn)定，費(fèi)用率下降凈利率穩(wěn)步提升。自 2016 年至 2024 年，公司整體毛利率維持較 為穩(wěn)定的態(tài)勢。費(fèi)用率方面，公司通過精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)了費(fèi)用端的持續(xù)優(yōu)化，期間費(fèi)用率由 2018 年 的 15.83%下降至 2024 年的 13.51%。在毛利率維持穩(wěn)定，費(fèi)用率下降的背景下，公司凈利率穩(wěn)步提 升，2024 年實(shí)現(xiàn)凈利率 5.73%，同比增加 1.53pct。

公司是可控核聚變裝置偏濾器、包層第一壁等專用鎢銅部件的核心供應(yīng)商。公司控股子公司安泰中 科于 2012 年 5 月由安泰科技股份有限公司和中科院等離子體所下屬企業(yè)合肥科聚高技術(shù)有限責(zé)任 公司共同出資建立，作為全球可控核聚變裝置的核心供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)鎢銅偏濾器、鎢銅限制器、包層 第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等全系列涉鎢產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。2013 年，安泰中科開始為 EAST 提供 鎢銅偏濾器，是國內(nèi)第一家具備聚變鎢銅偏濾器生產(chǎn)能力的公司，技術(shù)方面公司具備從原材料到部 件交付的全套技術(shù)，研制和生產(chǎn)過程在公司內(nèi)部形成閉環(huán)，不僅滿足國內(nèi)使用要求，還得到國際客 戶的高度認(rèn)可，為法國 WEST 裝置和國際熱核聚變 ITER 提供多批次的鎢銅產(chǎn)品。

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