2025年国防军工行业专题报告：关注可控核聚变真空室、包层系统与杜瓦的投资机会

第一章 基本概况

托卡马克核聚变装置中，真空室关键不可或缺，双功能核心稳态运行

真空室是实现托卡马克可控核聚变的关键结构，它负责在聚变过程中容纳并约束高温的燃烧等离子体。这个空间不仅是 等离子体直接活动的区域，而且需要为室内的各个组成部分提供稳固的支撑。在反应器的运行过程中，在正常运行及非 正常运行期间，还要承受自身和内部构件的重力、压力以及各种电磁力。

真空室在聚变系统中具有双重核心功能： ① 为等离子体提供稳态运行环境：等离子体运行需要一个真空环境，真空室就是用来提供这个环境的，它是装置内部 最靠近等离子体聚变反应物质的密封安全部件，非常重要。 ② 安全屏障： 真空室不仅要承受自身和内部构件的重力，还会受到多种复杂电磁力的作用，因此其结构稳定性和使用 功能安全性对聚变堆运行尤为重要。 

在试验堆ITER中，真空室部分所占成本达8%。真空室系统为托卡马克装置重要组成部分。

真空室内部结构：基于ITER项目的视角

真空室作为放射性物质主要约束屏障的同时，为包层和偏滤器等内部件提供支撑。其中，偏滤器用于排出和屏蔽核聚变 产生的氦灰和杂质；包层与第一壁板可提供中子和高热负荷的屏蔽，并起到移除热量的作用。

以ITER项目中的真空室为例：其采用双层不锈钢结构，基本形状为中空的环形，其大环外径为19.4m，大环高度为11.3m， 内部空间高度为10.263m，宽度为5.460m。真空室由9个尺寸一样的扇形单元组成，每个扇形的跨度为40°。其界面呈 “D”形。内外壳体厚度均为60mm，双层壳体之间的间隙为300~800mm。

真空室内部有基本的室内部件和可置换的部件，包括孔栏、加热天线、包层模块、试验包层模块、偏滤器模块以及诊断 模块等。这些部件需要通过容器上的窗口进入容器内部再进行安装。真空室上开有三层窗口，分别为上部窗口、赤道窗 口、下部窗口。为了使国内的工程设计人员掌握相关的设计与分析技术，为国内的托卡马克装置设计建造积累经验，国 内也启动了相关的配套项目，而首先开展的就是真空室的结构分析工作。

包层系统：由第一壁、屏蔽块、柔性支撑等组成

包层系统为整个ITER装置提供中子和高热负荷的屏蔽，是ITER的关键系统。包层系统包括覆盖于ITER真空室内壁的两个 不同的子系统，分别是：覆盖面积为620m²的壁挂包层模块和覆盖40m²的端口挂载包层模块，以下描述中包层系统特指壁 挂包层系统。整个包层系统采用模块化设计，共计440块，总重量约1500吨。每个模块由第一壁 (First Wall， 简称FW)、屏蔽块(Shield Module)以 及柔性支撑等组成。

聚变包层的作用是捕获聚变反应过程中产生的能量和粒子。它在核聚变电厂中发挥三个重要作用：为反应堆制造新燃料、 将核聚变能量转化为热能用于发电、以及保护核反应堆的磁体。

覆盖600平方米表面积的ITER包层是ITER中最为关键和技术挑战最大的部件之一，每个包层模块的尺寸为1米×1.5米， 重量高达4.6吨。存在超过180种设计变体（与模块在真空容器中的位置有关），但所有模块都有一个可拆卸的第一壁， 直接面向等离子体并移除等离子体的热负荷，以及一个设计用于中子屏蔽的主屏蔽块。包层模块还为诊断视图系统和等 离子体加热系统提供了通道。

真空杜瓦：圆桶状结构的“保温瓶”

ITER的真空杜瓦（低温恒温器）是托卡马克真空室和限制超热等离子体的超导磁体周围的“保温瓶”。真空杜瓦由不锈 钢制成，重达3850吨，其基座部分（1250吨）是ITER最重的部件。整体来看，真空杜瓦高30米、直径30米，体积达 16000m³，可以说是有史以来最大的不锈钢高真空压力室。

真空杜瓦是ITER必不可少的重要组成部分，从上到下主要由顶盖、上环体、下环体、基座这4大部分组成，各部分通过 焊接或螺栓形成一个完整的结构。

作用：真空杜瓦不仅要保证系统运行过程中拥有一个恒定的真空环境，还承担着在例如氦气泄漏或等离子体瓦解等紧急 情况发生时维护整个设施安全的责任。此外，还包括隔断外部环境对极向场、纵场真空室等大部件产生的热交换，同时 承受装置大部件施加的载荷。

海外真空室与偏滤器供应商：SIMIC

总部位于意大利的SIMIC公司成立于1977年，作为核心供应商自2006年起深度参与国际热核实验反应堆（ITER）项目， 制造如真空容器原型、盒体、ITER偏滤器内垂直靶等。在ITER项目的18个环向场线圈中，SIMIC公司提供10个。第一批TF 线圈于2020年成功运至法国卡达拉赫，该合同是SIMIC发展的重要里程碑。

公司的供应范围包括与ITER偏滤器盒体原型建造相关的工程和制造活动，该原型由各种不锈钢材料和铝青铜合金制成。 盒体是Iter偏滤器的一部分，包含三个面向等离子体的组件（即内外垂直靶和圆顶）。盒体由316L（N）ITER级不锈钢制 成，总质量约为4.7吨。

第二章 相关企业

合锻智能-聚变堆真空室制造工艺取得一定突破

合锻智能自2021年与合肥综合性国家科学中心能源研究院签订战略合作协议后，在聚变堆真空室制造工艺研究方面取得了 一定的成果，相关工艺和方案已通过生产准备会 （MRR）。公司与中国核工业二三建设有限公司在聚变堆真空室制造技术、聚变堆安装技术、大科学装置建造技术等方面开展长期战 略合作。公司已承接核聚变真空室构件的研制工作，计划于2024年交付。 公司生产的多种液压机产品(模锻压机、等温锻造液压机、自由锻造液压机、双动充液拉深液压机等), 核燃料多压头预压 体成型设备等可用于高温气冷堆核电站系统工程中球形核燃料元件的生产。 公司核聚变业务主要致力于解决聚变堆复杂部件的研发制造，已经参与了聚变堆、真空室、偏滤器等核心部件的制造预研 工作。2024年，公司中标聚变新能（安徽）有限公司BEST项目核心关键部件——真空室扇区、窗口延长段、重力支撑等制 造任务。 2025年5月19日上午，合锻智能承接的紧凑型聚变能实验装置（BEST）项目核心部件之一——“真空室首批重力支撑”交 付仪式在合锻工业互联网平台中心成功举行。

国光电气-托卡马克装置第一壁板、偏滤器、包层系统满足ITER要求

成都国光电气股份有限公司的主要产品是微波器件、核工业设备及部件和其他民用产品。公司是我国“一五”时期前苏 联援建的国家 156 项重点建设项目之一，自成立以来，公司一直从事微波器件的研制生产，至今拥有超过 60 年的研制 生产经验。目前，公司已经发展成为国内专业从事真空及微波应用产品研发、生产和销售的高新技术企业。2024年，公 司总营收5.37亿中，核工业2.03亿元，占比约为37.87%。 公司的核工业设备及部件产品主要包括 ITER 配套设备、核工业领域专用泵以及阀门等。 在ITER项目中，公司供应偏滤器、屏蔽模块热氦检漏设备、包层第一壁（FW）、工艺设备（例如多功能快速钎焊炉产品） 等。公司长期致力于托克马克装置相关系统与部件研制。2024年公司成功中标了包括聚变新能(安徽)有限公司氚兼容增 压系统在内等项目。2025年3月6日，国光电气在投资者互动平台回复表示，与天府创新能源研究院等股东共同出资成立先觉聚能科技(四川) 有限公司（注册资本500万元），其中国光电气持股比例为7.5%，以分步实现电磁驱动聚变裂变混合堆能源为目标。

航天晨光-真空杜瓦领域“小巨人”，核心供应商之一

航天晨光股份有限公司前身为中国近代民族工业的摇篮——1865年清朝洋 务运动中创建的金陵机器制造局，现为中国航天科工集团有限公司控股的大型综合装备制造企业，在南京、上海等城市建有 6个工业园区，拥有4家分公司、3家合资控股子公司、3家全资子公司。

航天晨光在聚变领域持续深耕。其曾与中国科学院等离子体物理研究所共同研制出世界上难度系数最高的ITER杜瓦多层矩 形波纹管，它的成功交付标志着我国在核电级特种非标多层矩形波纹管的设计制造上取得零的突破，并跻身世界前列；成功 研制D形真空室冷屏样件，掌握了空间双曲面薄壁冷屏研制的关键工艺参数；也是大科学工程紧凑型聚变实验堆（BEST）的 制造者之一，主要承接了BEST装置关键部件——杜瓦系统和杜瓦波纹管制造任务，按照BEST项目战略规划要求，公司将在 2025年之内实现BEST杜瓦底座部件的交付工作。此外，公司还签约了聚变新能杜瓦系统，并以发起单位身份加入国内核聚变 产业联盟。

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编辑：火腿肠