一天吃透：可控核聚变产业链

01 产业链全景图

02 概念解析

通俗来讲，核聚变就像 “原子版积木拼接”，是两个较轻原子核结合成一个较重原子核、同时释放巨大能量的核反应；而可控核聚变则是通过人工干预，给这个 “拼接过程” 加了 “智能操作台”，让反应在受控条件下持续稳定进行并释放能量，核心目标就是把太阳内部的聚变机制，转化为人类能利用的可控能源。

核聚变是优点突出的人类理想*能源，但实现商业化仍面临让氢原子核乖乖 “撞” 在一起、让能量稳定输出、攻克耐高温设备材料等不少挑战:

03托卡马克拆解

托卡马克是当前传统主流设备，它像个 “环形磁笼子”—— 用特殊的环形磁性结构把等离子体和容器壁隔离开，专门为核聚变反应创造封闭空间。拿最完整的 ITER 举例，托卡马克的主要部件包括磁体系统、真空室、包层模块、偏滤器、真空杜瓦，还得靠真空系统、低温系统、氚增值系统、电源诊断系统等支持系统才能运转。其成本构成如下:

在托卡马克的成本里，磁体系统占比最高，它主要由铌锡和铌钛超导线圈构成，用来实现磁场控制；其中低温超导托卡马克的磁体系统占比约 28%，高温超导托卡马克的磁体系统占比更高，约为 50%。

04 核心受益环节--超导磁体

04-1、超导磁体介绍

超导磁体像 “零损耗的*磁铁”，低温下没电阻，能高效传磁场。托卡马克里得靠它用强磁场把上亿度的等离子体 “困住”，所以是核心部件。它的产业链分三步:上游产高温、低温超导材料，中游把材料做成磁体和系统，下游装到托卡马克里。

超导材料分低温、高温，看临界转变温度来定，具体的区分如下所示:

04-2、市场规模

全球超导产品市场正处在 “加速跑” 阶段，第二代高温超导材料就像赛道里冲得超猛的选手，市场份额预计会大幅提升。机构预测，到 2027 年全球超导产品市场规模能涨到 192 亿欧元，2022 到 2027 年每年复合增长率能达 23%，行业发展节奏明显加快。

不过现在第二代高温超导还在 “刚起步” 的产业化初期，未来随着它的应用越来越广，再加上下游核聚变装置这类需求猛涨，会给市场带来 “翻倍式” 的空间，预计到 2030 年，高温超导材料能占到全球超导行业 25% 的市场份额，潜力特别大。

基于低温和高温超导建造的托卡马克装置的成本拆分如下，国内托卡马克成本比海外低，低温超导磁体国内占比 20%，真空室国内 14%(海外 8%)。成本优势明显，1 个 ITER 的钱能建 2 个 CFETR。CFETR 里，磁体系统环向场线圈、真空室隔热层成本最高，包层、偏滤器成本低，辅助系统主要花在射频加热上；能量奇点成本和 SPARC 类似，堆芯环向场磁体及结构占比最高，辅助系统里低温水冷、真空系统占比靠前。

04-3、核心公司:西部超导

公司低温和高温超导技术一直*行业。2003 年成立后就专研超导线材，先搞出 ITER 用的超导线，又开发高端 MRI 专用 NbTi 线，还突破了 NbTi 合金的真空熔炼、锻造技术，能批量生产了；高温超导这边，把 Bi-2223 和 MgB?的批量制备工艺摸透了，做出百米长的带材、线材，还有各种 MgB?线材。应用上，国内核聚变 CRAFT 项目的超导线已经交付，现在也已经开始给 BEST 聚变项目供货。

04-4、其他如下:

05 核心受益环节--包层模块

05-1、包层系统介绍

包层系统就像聚变堆里的 “多功能核心组件”，主要负责吸收等离子体和中性束的辐射、粒子热，还能给真空室和外部容器当 “热屏障”，是造聚变堆的核心部件之一。包层固定在真空室里，真空室是密封的环形不锈钢容器，藏在低温恒温器内部。

它的主要作用如下:

能量转换:相当于 “热量中转站”，先把高能中子带的聚变能量转成热量，再把这些热量有效提取出来，用来发电；

产氚:好比 “氚的生产车间”，在包层里用含锂的氚增殖剂和中子反应生成氚，提取后送进主真空室里继续参与聚变反应；

辐照屏蔽:就是 “安全防护罩”，挡住中子，同时防止堆里的放射性物质泄漏出去。

包层的分类方法有很多，比如按氚增殖剂、冷却剂、结构材料来分。其中最常用的是按氚增殖剂的状态分，具体能分成固态氚增殖剂包层和液态氚增殖剂包层两种。

每个包层模块从内到外分三部分，工作场景和用途各有不同:

金属钨被认为是未来最适合当*壁的材料。*壁得扛住特别苛刻的环境，需要高热传导性、高熔点这些 “本事”。以前用铍，但铍熔点低、有毒，还容易被等离子体 “溅走”，只能在低能流场景用，还得频繁更换。而钨熔点高、导热快、膨胀小、不容易被溅走，维护起来比铍省事多了，更适合长期使用。虽说钨可能让辐射变强、杂质变多，但通过电子回旋加热这类技术优化，这些问题能缓解。

05-2、核心公司:国光电气

成都国光电气是专注微波器件、核工业设备及部件研发制造的高新技术企业，产品分微波器件、核工业设备及部件、其他民用产品三类。

国光电气在核工业设备及部件领域的核心产品，主要包括 ITER 项目配套设备、核工业专用泵和阀门等。在 ITER 项目里，它提供的核心设备有三类:一是偏滤器，相当于高温等离子体和材料直接接触的 “过渡缓冲区”，已装在 HL-3 等托卡马克装置上；二是屏蔽模块热氦检漏设备，专门检测包层屏蔽模块的氦气循环，还是全球首台符合 ITER 标准的包层部件大型真空高温氦检漏设备；三是包层*壁，能限制聚变等离子体、挡住高热负荷，像 “防护屏障” 保护外围设备不被热辐射损坏，是 ITER 核心部件，目前公司还参与新钨*壁研制，已进入样件生产阶段。

06 核心受益环节--真空系统

06-1、真空室介绍

真空室就像给等离子体准备的 “专属稳定小空间”，是离堆芯最近的大环形状真空密封部件。它得承受自身和内部构件的重量，还得扛住各种复杂电磁力，所以结构稳不稳、功能安不安全，对聚变堆运行特别关键。

它核心功能有俩:一是给等离子体打造稳态环境—— 靠维持内部超高真空度，把大气成分彻底隔开，给氘氚聚变反应造 “干净反应界面”；二是当 “安全防护墙”—— 作为离堆芯最近的大环密封件，既要承重力又要抗电磁力，结构和功能安全对聚变堆运行至关重要。另外，真空室不光约束等离子体，还能给包层、偏滤器这些内部部件当 “支撑骨架”。

ITER 真空室是 9 个高精度扇形不锈钢部件拼成的 “D” 形环，因模块化运输、零件多焊缝密，还因与冷屏、磁体间距小，设计制造难度极大。

06-2、核心公司:合锻智能

合肥合锻智能是国内高端机床和智能分选设备龙头，核心业务覆盖多类装备与新材料，广泛应用于汽车、军工等领域；近年深度布局可控核聚变核心部件，董事长跨任关联公司董事长，打造 “装备 + 核聚变” 生态，成国内稀缺核聚变装备供应商。目前公司设计真空室的最新进展如下:

国内市场这块，公司深度扎进合肥 BEST 项目，在成型、焊接还有检测工艺上都拿到了阶段性进展；同时也在积极拓展核聚变相关领域的研究，还接下了科技部重点研发计划里 “聚变堆真空室精准成型及高性能焊接关键技术研究” 这个项目。

07 核心受益环节--偏滤器

偏滤器就像躲在真空室上下方的 “关键打工人”，工作环境比火星表面还极端 —— 直接撞上亿度等离子体的 “热风暴”，还得扛高能粒子的 “狂轰滥炸”。它主要干三件事:一是当 “下水道”，把等离子体释放的能量和粒子流赶紧排走，不然装置容易 “热到罢工”；二是当 “过滤器”，拦住容器壁掉下来的杂质，别让它们混进等离子体里 “搞破坏”；三是当 “垃圾处理器”，清理核聚变产生的氦灰(反应废料)，还能顺便 “薅” 点热量出来发电。

偏滤器主要由面向等离子体的材料和热沉材料组成，热沉材料的性能对聚变堆能不能顺利运行特别关键。铜和铜合金因为 “导热快、韧性好”，成了热沉材料里的 “*选手”。比如国内企业安泰科技给 EAST 装置做的钨铜偏滤器，就是 “钨做的脸 + 铜做的身子”，既耐烧蚀，散热又快。

偏滤器市场规模数据如下，将在2030及之后的5年达到*:

偏滤器的服役要求和*壁差不多，都得直接面对高温等离子体，就像一起闯 “火焰山” 似的。所以偏滤器的结构设计、能扛高热流的材料应用、制造加工技术这些关键环节，少了哪个都不行。

热沉材料的性能决定了偏滤器能不能扛住高热负荷和中子辐照，铜合金综合性能好，成了*材料，现在看铬锆铜合金的应用空间挺大，上游做特种铜合金材料的供应商可以看斯瑞新材。

最后，整理国内公司参与情况如下:

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