一天吃透：可控核聚變產業鏈（核心受益環節和重點公司全拆解）

01 產業鏈全景圖

02 概念解析

通俗來講，核聚變就像 “原子版積木拼接”，是兩個較輕原子核結合成一個較重原子核、同時釋放巨大能量的核反應；而可控核聚變則是通過人工干預，給這個 “拼接過程” 加了 “智能操作臺”，讓反應在受控條件下持續穩定進行并釋放能量，核心目標就是把太陽內部的聚變機制，轉化為人類能利用的可控能源。

核聚變是優點突出的人類理想終極能源，但實現商業化仍面臨讓氫原子核乖乖 “撞” 在一起、讓能量穩定輸出、攻克耐高溫設備材料等不少挑戰：

03 托卡馬克拆解

托卡馬克是當前傳統主流設備，它像個 “環形磁籠子”—— 用特殊的環形磁性結構把等離子體和容器壁隔離開，專門為核聚變反應創造封閉空間。拿最完整的 ITER 舉例，托卡馬克的主要部件包括磁體系統、真空室、包層模塊、偏濾器、真空杜瓦，還得靠真空系統、低溫系統、氚增值系統、電源診斷系統等支持系統才能運轉。其成本構成如下：

在托卡馬克的成本里，磁體系統占比最高，它主要由鈮錫和鈮鈦超導線圈構成，用來實現磁場控制；其中低溫超導托卡馬克的磁體系統占比約 28%，高溫超導托卡馬克的磁體系統占比更高，約為 50%。

04 核心受益環節--超導磁體

04-1、超導磁體介紹

超導磁體像 “零損耗的超強磁鐵”，低溫下沒電阻，能高效傳磁場。托卡馬克里得靠它用強磁場把上億度的等離子體 “困住”（畢竟沒材料扛得住這溫度），所以是核心部件。它的產業鏈分三步：上游產高溫、低溫超導材料，中游把材料做成磁體和系統，下游裝到托卡馬克里。

超導材料分低溫、高溫，看臨界轉變溫度（Tc）來定，具體的區分如下所示：

04-2、市場規模

全球超導產品市場正處在 “加速跑” 階段，第二代高溫超導材料就像賽道里沖得超猛的選手，市場份額預計會大幅提升。機構預測，到 2027 年全球超導產品市場規模能漲到 192 億歐元，2022 到 2027 年每年復合增長率能達 23%，行業發展節奏明顯加快。

不過現在第二代高溫超導還在 “剛起步” 的產業化初期，未來隨著它的應用越來越廣（應用滲透率提升），再加上下游核聚變裝置這類需求猛漲，會給市場帶來 “翻倍式” 的空間，預計到 2030 年，高溫超導材料能占到全球超導行業 25% 的市場份額，潛力特別大。

基于低溫和高溫超導建造的托卡馬克裝置的成本拆分如下，國內托卡馬克成本比海外低，低溫超導磁體國內占比 20%（海外 28%），真空室國內 14%（海外 8%）。成本優勢明顯，1 個 ITER 的錢能建 2 個 CFETR。CFETR 里，磁體系統環向場線圈、真空室隔熱層成本最高，包層、偏濾器成本低，輔助系統主要花在射頻加熱上；能量奇點成本和 SPARC 類似，堆芯環向場磁體及結構占比最高，輔助系統里低溫水冷、真空系統占比靠前。

04-3、核心公司：西部超導

公司低溫和高溫超導技術一直領先行業。2003 年成立后就專研超導線材，先搞出 ITER 用的超導線，又開發高端 MRI 專用 NbTi 線，還突破了 NbTi 合金的真空熔煉、鍛造技術，能批量生產了；高溫超導這邊，把 Bi-2223 和 MgB?的批量制備工藝摸透了，做出百米長的帶材、線材，還有各種 MgB?線材。應用上，國內核聚變 CRAFT 項目的超導線已經交付，現在也已經開始給 BEST 聚變項目供貨。

04-4、其他如下：

05 核心受益環節--包層模塊

05-1、包層系統介紹

包層系統就像聚變堆里的 “多功能核心組件”，主要負責吸收等離子體和中性束的輻射、粒子熱，還能給真空室和外部容器當 “熱屏障”，是造聚變堆的核心部件之一。包層固定在真空室里，真空室是密封的環形不銹鋼容器，藏在低溫恒溫器內部。

它的主要作用如下：

能量轉換：相當于 “熱量中轉站”，先把高能中子帶的聚變能量轉成熱量，再把這些熱量有效提取出來，用來發電；

產氚：好比 “氚的生產車間”，在包層里用含鋰的氚增殖劑和中子反應生成氚，提取后送進主真空室里繼續參與聚變反應；

輻照屏蔽：就是 “安全防護罩”，擋住中子，同時防止堆里的放射性物質泄漏出去。

包層的分類方法有很多，比如按氚增殖劑、冷卻劑、結構材料來分。其中最常用的是按氚增殖劑的狀態分，具體能分成固態氚增殖劑包層和液態氚增殖劑包層兩種。

每個包層模塊從內到外分三部分，工作場景和用途各有不同：

金屬鎢被認為是未來最適合當第一壁的材料。第一壁得扛住特別苛刻的環境，需要高熱傳導性、高熔點這些 “本事”。以前用鈹，但鈹熔點低、有毒，還容易被等離子體 “濺走”，只能在低能流場景用，還得頻繁更換。而鎢熔點高、導熱快、膨脹小、不容易被濺走，維護起來比鈹省事多了，更適合長期使用。雖說鎢可能讓輻射變強、雜質變多，但通過電子回旋加熱這類技術優化，這些問題能緩解。

05-2、核心公司：國光電氣

成都國光電氣是專注微波器件、核工業設備及部件研發制造的高新技術企業，產品分微波器件、核工業設備及部件、其他民用產品三類。

國光電氣在核工業設備及部件領域的核心產品，主要包括 ITER 項目配套設備、核工業專用泵和閥門等。在 ITER 項目里，它提供的核心設備有三類：一是偏濾器，相當于高溫等離子體和材料直接接觸的 “過渡緩沖區”，已裝在 HL-3 等托卡馬克裝置上；二是屏蔽模塊熱氦檢漏設備，專門檢測包層屏蔽模塊的氦氣循環，還是全球首臺符合 ITER 標準的包層部件大型真空高溫氦檢漏設備；三是包層第一壁，能限制聚變等離子體、擋住高熱負荷，像 “防護屏障” 保護外圍設備不被熱輻射損壞，是 ITER 核心部件，目前公司還參與新鎢第一壁研制，已進入樣件生產階段。

06 核心受益環節--真空系統

06-1、真空室介紹

真空室就像給等離子體準備的 “專屬穩定小空間”，是離堆芯最近的大環形狀真空密封部件。它得承受自身和內部構件的重量，還得扛住各種復雜電磁力，所以結構穩不穩、功能安不安全，對聚變堆運行特別關鍵。

它核心功能有倆：一是給等離子體打造穩態環境—— 靠維持內部超高真空度（通常到 10??～10??帕級別），把大氣成分徹底隔開，給氘氚聚變反應造 “干凈反應界面”；二是當 “安全防護墻”—— 作為離堆芯最近的大環密封件，既要承重力又要抗電磁力，結構和功能安全對聚變堆運行至關重要。另外，真空室不光約束等離子體，還能給包層、偏濾器這些內部部件當 “支撐骨架”。

ITER 真空室是 9 個高精度扇形不銹鋼部件拼成的 “D” 形環，因模塊化運輸、零件多焊縫密，還因與冷屏、磁體間距小（熱脹冷縮易碰撞），設計制造難度極大。

06-2、核心公司：合鍛智能

合肥合鍛智能是國內高端機床和智能分選設備龍頭，核心業務覆蓋多類裝備與新材料，廣泛應用于汽車、軍工等領域；近年深度布局可控核聚變核心部件，董事長跨任關聯公司董事長，打造 “裝備 + 核聚變” 生態，成國內稀缺核聚變裝備供應商。目前公司設計真空室的最新進展如下：

國內市場這塊，公司深度扎進合肥 BEST 項目，在成型、焊接還有檢測工藝上都拿到了階段性進展；同時也在積極拓展核聚變相關領域的研究，還接下了科技部重點研發計劃里 “聚變堆真空室精準成型及高性能焊接關鍵技術研究” 這個項目。

07 核心受益環節--偏濾器

偏濾器就像躲在真空室上下方的 “關鍵打工人”，工作環境比火星表面還極端 —— 直接撞上億度等離子體的 “熱風暴”，還得扛高能粒子的 “狂轟濫炸”。它主要干三件事：一是當 “下水道”，把等離子體釋放的能量和粒子流趕緊排走，不然裝置容易 “熱到罷工”；二是當 “過濾器”，攔住容器壁掉下來的雜質（比如金屬碎屑），別讓它們混進等離子體里 “搞破壞”；三是當 “垃圾處理器”，清理核聚變產生的氦灰（反應廢料），還能順便 “薅” 點熱量出來發電。

偏濾器主要由面向等離子體的材料和熱沉材料組成，熱沉材料的性能對聚變堆能不能順利運行特別關鍵。銅和銅合金因為 “導熱快、韌性好”，成了熱沉材料里的 “首選選手”。比如國內企業安泰科技給 EAST 裝置做的鎢銅偏濾器，就是 “鎢做的臉 + 銅做的身子”，既耐燒蝕，散熱又快。

偏濾器市場規模數據如下，將在2030及之后的5年達到巔峰：

偏濾器的服役要求和第一壁差不多，都得直接面對高溫等離子體，就像一起闖 “火焰山” 似的。所以偏濾器的結構設計、能扛高熱流的材料應用、制造加工技術這些關鍵環節，少了哪個都不行。

熱沉材料的性能決定了偏濾器能不能扛住高熱負荷和中子輻照，銅合金綜合性能好，成了首選材料，現在看鉻鋯銅合金的應用空間挺大，上游做特種銅合金材料的供應商可以看斯瑞新材。

最后，整理國內公司參與情況如下：

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