核聚變產業鏈圖譜｜從“人造太陽”到千億賽道

可控核聚變旨在實現“人造太陽”，提供近乎無限的清潔能源。產業鏈正從實驗室走向工程實踐，分為上游原材料、中游設備與系統集成、下游運營與應用三大環節。全球產業處于商業化前夕，預計具備商業價值的聚變堆可能在2031-2035年及以后誕生。

上游：核心原材料與燃料

上游提供基礎物質支撐，主要包括：

1.超導材料：制造約束等離子體的“磁籠”核心。低溫超導線材已廣泛應用，而第二代高溫超導帶材代表未來方向，但其批量化制備與成本控制仍是挑戰，在裝置總成本中占比較高。

2.第一壁/偏濾器材料：直接面對極端等離子體環境，需承受高熱負荷與粒子轟擊。金屬鎢因其高熔點和優良性能，被視為未來反應堆首選材料，關乎反應堆壽命與安全。

3.燃料與增殖材料：聚變燃料主要為氘和氚。氘可從海水中提取，儲量豐富；氚具有放射性，需通過鋰“增殖”產生。實現高效的氚燃料自持循環是維持反應堆長期運行的核心。

?? 中游：關鍵設備與系統集成

中游是產業鏈的技術核心與最大價值環節，主要涵蓋：

1.磁體系統：托卡馬克裝置的“心臟”，由超導線圈構成，產生強大磁場約束等離子體。技術最復雜、成本最高，占比可達28%-50%。

2.真空室：巨型環形不銹鋼結構，提供超高真空環境。制造工藝要求極高，如國際熱核聚變實驗堆的真空室需精密焊接。

3.偏濾器：裝置的“排氣扇”和“垃圾處理站”，負責排出反應產物與雜質，控制熱流。工作在溫度最高、粒子轟擊最強烈的區域，材料與冷卻設計是工程難點。

4.輔助系統：包括大功率脈沖電源、等離子體加熱系統、精密診斷系統等，其可靠性直接決定實驗成敗。

下游：未來運營與多元應用

下游聚焦聚變能的最終轉化與利用，尚在布局階段：

1.核聚變發電站：產業鏈終極目標，需經歷實驗堆、工程實驗堆、示范堆到商業堆階段。中國設定了2035年左右建成工程實驗堆、2045年左右建成商用示范堆的目標。

2.其他綜合應用：未來可能用于大規模制氫、為高耗能工業提供高溫工藝熱、生產醫用同位素等，但依賴于聚變發電技術的成熟。

發展趨勢與挑戰

產業發展呈現三大特點：一是技術路線多元化，托卡馬克為主導，仿星器、場反位形等并行探索；二是參與主體多元化，國家科研機構與民營創新企業共同推進；三是資本關注度提升，截至2025年，全球商業聚變投資近100億美元，中國國內也出現多筆重要融資。

核聚變產業鏈長、技術壁壘極高，正處在從科學驗證邁向工程示范的關鍵轉折期。這是一個充滿潛力的未來產業，也需要長期投入與耐心攻關。

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