可控核聚变行业：未来产业投资地图系列之“可控核聚变”

可控核聚变：人类理想的终极能源与商业化进程

可控核聚变因其能量密度极高、原料近乎无限、安全清洁等特性，被视为人类理想的终极能源。全球主要国家已突破科学可行性验证，正加速向工程可行性及商业化迈进，标志性装置不断刷新参数。中国已将可控核聚变纳入“未来能源”体系，政策支持力度显著增强。产业链方面，上游超导材料、面向等离子体材料及氚燃料循环存在核心挑战，中游磁体系统、真空室、偏滤器、包层、电源、氚工厂等部件尤为关键，下游环节美国以商业聚变公司为主，中国科研院所与商业公司同步推进示范堆建设。

技术路线与核心指标

实现聚变能需要满足“劳森判据”，能量增益因子Q≥10被视为商业化的门槛。当前主流技术路线包括磁约束（托卡马克、仿星器）、惯性约束及磁惯性混合约束，其中托卡马克工程成熟度最高，ITER装置正验证科学及部分工程可行性；仿星器天然适合稳态运行，惯性约束单脉冲能量密度高，场反位形（FRC）则朝向紧凑、低成本方向发展。行业目前处于科学可行性已验证、正向工程可行性迈进的阶段，面临等离子体稳态燃烧、堆芯材料耐辐照、氚自持等核心挑战。

产业链上游：材料与燃料的挑战

产业链上游燃料（氘、氚、锂-6等）、磁体材料（低温超导NbTi/Nb₃Sn及高温超导REBCO）、堆内材料（面向等离子体材料如钨，结构材料如低活化钢，氚增殖材料及中子倍增材料等）均面临挑战。氚的半衰期短且地球储量极低，需通过中子轰击锂-6来产氚，实现氚自持是聚变堆稳态运行的关键。高温超导材料因其在液氮环境下工作、制冷成本低且能提供更高场强，成为核聚变装置磁体材料的确定发展方向。

产业链中游：核心设备与系统

中游主机系统包括磁体、真空室、偏滤器、产氚包层、冷屏及杜瓦；关键支撑系统涵盖加热与电流驱动（中性束注入、电子/离子回旋共振及低杂波）、低温系统、电源系统、燃料循环系统、测量诊断与控制系统、遥操系统等；能量提取与发电系统负责热-电转换。托卡马克和仿星器装置中磁体价值占比较高，FRC及Z-FFR装置中电源系统尤为重要。

产业链下游：全球布局与商业化前景

可控核聚变发电可期，多个国家目标在2030—2050年间建成示范堆（DEMO）并实现并网发电。全球私营聚变公司数量及投资额快速增长，美国对商业聚变公司的投资领先，中国自2022年起明显加大力度，目前院所与商业公司同步推进，综合来看，中国聚变堆有望在2045年前后进入示范阶段，2050年前后实现商业化发电。