国务院确定方向：终极能源可控核聚变一文看懂产业链投资机会

: 中国电力网; 2024-01-03; 浏览：

　　一、什么是核聚变?

　　核聚变，简单来说，就是把两个小的原子核合并成一个大的原子核的过程，这个过程会释放出巨大的能量。

　　核聚变比我们目前使用的核裂变(比如核电站和原子弹)要更安全、能源储备也更加丰富(核聚变的主要原料是氢的同位素，海洋储量巨大，产出潜力几乎是无限的)，而且产生的废物也少得多。

　　常用的核聚变是氘氚反应，氘氚的原子核聚合在一起生成氦，逃掉中子，并释放大量的能量，其反应为：

　　21H(氘)+31H(氚)→42He(氦6)+10n(中子)+17.6MeV(能量)

　　可以想象一下，两个小朋友，他们各自拥有一些玩具。现在，他们决定把玩具放在一起，成为一个大的玩具堆。在这个过程中，他们发现玩具堆比他们分开时的玩具还要多，这就是核聚变的原理。两个小原子核合并成一个大原子核时，会释放出额外的能量。

　　太阳和其他恒星就是通过核聚变产生能量的，太阳内部的氢原子核在极高的温度和压力下合并成氦原子核，释放出光和热，这就是太阳能够发光发热的原因。

　　目前，人类已经实现了核聚变，氢弹的基本原理就是利用原子弹爆炸瞬间制造的高温高压环境引发核聚变，但这属于不可控的核聚变。

　　人类如果要将核聚变的能量真正利用起来，就必须对核聚变的速度和规模进行控制，并将能量持续、平稳的输出。

　　科学家们一直在研究如何控制这个过程，这就是所谓的“可控核聚变”。如果我们能够成功地控制核聚变，意味着能获得几乎无限的清洁能源，这对于解决全球能源危机和减少温室气体排放具有重要意义。

　　目前的可控核聚变实验的温度一般都要1亿度左右，目前根本没有这样的材料可以耐受如此高的温度，于是就有人想出在巨大的螺旋型磁场中，将其中的等离子体加热到很高的温度，通过强大的磁场将等离子体约束在中心，使其达到足够的温度和压力，从而实现核聚变。这个磁约束装置就是托卡马克，托卡马克反应堆简单可控，只要断电，核反应就会立马停止。因此也是最有希望实现可控核聚变的技术。

　　除了磁约束聚变技术，还有惯性约束核聚变，该技术是通过激光或粒子束来压缩燃料(通常是氘和氚的混合物)，使其达到极高的温度和压力。这种方法的挑战在于，需要非常精确地控制激光或粒子束的强度和时间，以确保燃料在压缩过程中不会过早地散开。

　　但是，想要最终运用可控核聚变并不容易，在可控核聚变运行后，还需要输入的能量小于输出的能量(运行装置需要输入巨大的能量)。目前，尽管在实验室规模上已经实现了能量增益(即输出能量大于输入能量)，但要达到商业规模的能量收支平衡仍然是一个挑战。此外，可控核聚变还面临中子辐射防护、材料耐受性、经济可行性等一系列难题。

　　2023年12月29日，由中核集团牵头，25家央企、科研院所、高校等组成可控核聚变创新联合体，正式揭牌中国聚变能原有限公司(筹)，并发布第一批关键技术攻关任务。中国聚变能源有限公司成立，国务院明确可控核聚变为未来能源唯一方向。同花顺*天风证券发布可控核聚变概念指数!

　　二、行业产业链

　　目前由于托卡马克约束效果最好，具备商业化，但是巨型托卡马克装置规模大、投资成本高、技术要求复杂，主要由国家组织科研院所进行建设。我国聚变研究的主要单位包括核工业西南物理研究院、中科院等离子体物理研究所，其中代表性装置包括环流器系列、EAST。

　　国际上，国际热核聚变实验堆ITER是全球在建的规模最大的可控磁约束核聚变装置，由欧、中、俄、韩、日、美、印等7 方30 个国家联合参与建设，其中中方实物+现金贡献度达9%。

　　三、行业主要参与公司

　　目前ITER主导下的国内可控核聚变托卡马克产业链：主要集中于主体部分，包括磁体系统、包层模块、偏滤器、面向等离子体材料(包层第一壁、偏滤器靶板材料)、增殖单元材料(中子倍增剂)等环节。

　　具体以ITER等聚变堆结构为例，超导材料代表的磁体系统是目前实验堆装置中价值量较大的环节，代表企业包括低温超导企业西部超导、白银有色，高温超导企业上海超导、苏州新材料、上创超导。未来，聚变装置将从实验堆走向示范堆，放入氘氚燃料，包层模块中的第一壁材料、增殖单元材料将成为关键，企业包括中色东方、上海太洋等。