國務院確定方向：終極能源可控核聚變一文看懂產業鏈投資機會

: 電力網; 2024-01-03; 瀏覽：

　　一、什么是核聚變?

　　核聚變，簡單來說，就是把兩個小的原子核合并成一個大的原子核的過程，這個過程會釋放出巨大的能量。

　　核聚變比我們目前使用的核裂變(比如核電站和原子彈)要更安全、能源儲備也更加豐富(核聚變的主要原料是氫的同位素，海洋儲量巨大，產出潛力幾乎是無限的)，而且產生的廢物也少得多。

　　常用的核聚變是氘氚反應，氘氚的原子核聚合在一起生成氦，逃掉中子，并釋放大量的能量，其反應為：

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

　　可以想象一下，兩個小朋友，他們各自擁有一些玩具。現在，他們決定把玩具放在一起，成為一個大的玩具堆。在這個過程中，他們發現玩具堆比他們分開時的玩具還要多，這就是核聚變的原理。兩個小原子核合并成一個大原子核時，會釋放出額外的能量。

　　太陽和其他恒星就是通過核聚變產生能量的，太陽內部的氫原子核在極高的溫度和壓力下合并成氦原子核，釋放出光和熱，這就是太陽能夠發光發熱的原因。

　　目前，人類已經實現了核聚變，氫彈的基本原理就是利用原子彈爆炸瞬間制造的高溫高壓環境引發核聚變，但這屬于不可控的核聚變。

　　人類如果要將核聚變的能量真正利用起來，就必須對核聚變的速度和規模進行控制，并將能量持續、平穩的輸出。

　　科學家們一直在研究如何控制這個過程，這就是所謂的“可控核聚變”。如果我們能夠成功地控制核聚變，意味著能獲得幾乎無限的清潔能源，這對于解決全球能源危機和減少溫室氣體排放具有重要意義。

　　目前的可控核聚變實驗的溫度一般都要1億度左右，目前根本沒有這樣的材料可以耐受如此高的溫度，于是就有人想出在巨大的螺旋型磁場中，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，通過強大的磁場將等離子體約束在中心，使其達到足夠的溫度和壓力，從而實現核聚變。這個磁約束裝置就是托卡馬克，托卡馬克反應堆簡單可控，只要斷電，核反應就會立馬停止。因此也是最有希望實現可控核聚變的技術。

　　除了磁約束聚變技術，還有慣性約束核聚變，該技術是通過激光或粒子束來壓縮燃料(通常是氘和氚的混合物)，使其達到極高的溫度和壓力。這種方法的挑戰在于，需要非常精確地控制激光或粒子束的強度和時間，以確保燃料在壓縮過程中不會過早地散開。

　　但是，想要最終運用可控核聚變并不容易，在可控核聚變運行后，還需要輸入的能量小于輸出的能量(運行裝置需要輸入巨大的能量)。目前，盡管在實驗室規模上已經實現了能量增益(即輸出能量大于輸入能量)，但要達到商業規模的能量收支平衡仍然是一個挑戰。此外，可控核聚變還面臨中子輻射防護、材料耐受性、經濟可行性等一系列難題。

　　2023年12月29日，由中核集團牽頭，25家央企、科研院所、高校等組成可控核聚變創新聯合體，正式揭牌中國聚變能原有限公司(籌)，并發布第一批關鍵技術攻關任務。中國聚變能源有限公司成立，國務院明確可控核聚變為未來能源唯一方向。同花順*天風證券發布可控核聚變概念指數!

　　二、行業產業鏈

　　目前由于托卡馬克約束效果最好，具備商業化，但是巨型托卡馬克裝置規模大、投資成本高、技術要求復雜，主要由國家組織科研院所進行建設。我國聚變研究的主要單位包括核工業西南物理研究院、中科院等離子體物理研究所，其中代表性裝置包括環流器系列、EAST。

　　國際上，國際熱核聚變實驗堆ITER是全球在建的規模最大的可控磁約束核聚變裝置，由歐、中、俄、韓、日、美、印等7 方30 個國家聯合參與建設，其中中方實物+現金貢獻度達9%。

　　三、行業主要參與公司

　　目前ITER主導下的國內可控核聚變托卡馬克產業鏈：主要集中于主體部分，包括磁體系統、包層模塊、偏濾器、面向等離子體材料(包層第一壁、偏濾器靶板材料)、增殖單元材料(中子倍增劑)等環節。

　　具體以ITER等聚變堆結構為例，超導材料代表的磁體系統是目前實驗堆裝置中價值量較大的環節，代表企業包括低溫超導企業西部超導、白銀有色，高溫超導企業上海超導、蘇州新材料、上創超導。未來，聚變裝置將從實驗堆走向示范堆，放入氘氚燃料，包層模塊中的第一壁材料、增殖單元材料將成為關鍵，企業包括中色東方、上海太洋等。