（報告出品方/作者：中銀證券，陶波、曹鴻生）

可控核聚變，人類理想的終級能源解決方案

核聚變優勢顯著，被視為人類理想的終極能源

核聚變是指輕原子核結合成更重的原子核，同時釋放出巨大能量的過程。根據國際原子能機構定義， 核聚變是兩個或多個較輕的原子核聚合成一個或多個較重的原子核和其它粒子的反應。在核聚變過 程中，反應前后的質量會發生微小的虧損，根據愛因斯坦的質能方程（?? = ????2），這部分虧損的質 量會轉化為能量釋放出來。

實現可控的核聚變需要滿足高溫、高壓等苛刻的反應條件。氫彈作為武器已實現了不可控核聚變， 但要作為能源使用，就必須實現能量可控制地緩慢釋放，核聚變需要苛刻的反應條件，其中有 3 個 條件最為關鍵：

溫度：聚變反應需要氘和氚原子核直接碰撞，這對于都帶正電荷的兩個原子核來說是十分困難 的。溫度是微觀粒子熱運動的宏觀表現，溫度越高粒子所攜帶的動能也就越大，溫度高到一定 程度時，氘和氚核才可以克服巨大的庫倫勢壘實現接觸并發生融合反應；

粒子密度：較高的等離子體密度也至關重要，它可以增加粒子之間的碰撞頻率，從而大大提高 聚變反應發生的概率；

約束時間：為了實現有效的核聚變，等離子體還需要在高溫和高密度的狀態下保持足夠長的時 間，即具備一定的能量約束時間。較長的約束時間能夠確保聚變反應持續穩定地進行，源源不 斷地產生能量。 因此，等離子體溫度、粒子密度和約束時間的乘積必須大于某個特定值，才能產生有效的聚變功率， 從而實現核聚變反應的持續進行，這三者的乘積被稱為“勞遜判據”，是判斷核聚變反應是否能夠自 持并產生凈能量的重要條件之一。

此外，Q 值（Q-Value）也是衡量核聚變反應效率以及可行性的重要參數。盡管滿足勞遜判據是觸發 核聚變的基本條件，但要實現商業上的可行性，僅僅達到這個標準還不夠，關鍵在于聚變反應釋放 的能量必須大于維持聚變所需要的輸入能量，核聚變裝置輸出能量與輸入能量之間的比值被稱為 Q 值，Q 值越高，表明核聚變反應越有效率。當 Q 值大于 1 時，說明聚變輸出的能量超過了輸入能量， 但是如果輸出效率低，成本過高，則依然難以商用，一般認為一個商業聚變堆的 Q 值至少需要達到 10。在理想條件下，如果 Q 值可以無限增大，則意味著系統在一次“點火”后釋放出的能量足夠支持 核聚變自持續進行，無需外部能量輸入。 氘-氚反應實現難度相對最低，成為聚變燃料最普遍的選擇。除了經典的氘-氚聚變之外，還有氘-氘 聚變、氘-氦-3 聚變、質子-硼-11 聚變等。從物理特性來看，氘-氚聚變的截面較大，即在同等溫度和 密度環境下，氘核和氚核碰撞并融合的概率更高；從技術實現方面來講，氘-氚反應的點火溫度相對 較低，大約在 1 億攝氏度左右，相較于其他核聚變反應，這一溫度更容易達成。根據 FIA 在《The Global Fusion Industry in 2024》中的調查顯示，截至 2024 年中，參與調查的核聚變商業公司中，氘 氚聚變反應占比超過 68%，是當前最主要的核聚變反應形式。

核聚變具備燃料豐富、能量密度大、清潔、安全性高等突出優點，被視為人類理想的終極能源： 燃料資源豐富：核聚變的主要燃料氘可以從海水中提取，地球上海水中的氘儲量相當豐富，每 升海水中含有約 0.03 克氘，所以地球上僅在海水中就約有 45 萬億噸的氘；氚雖然自然界中不 存在，但可以通過中子與鋰作用產生，而鋰在地殼和海洋中的儲量也較為豐富。所以從某種意 義上說，聚變原料幾乎是無限的，具備成為未來全球能源結構主要組成部分的條件； 能量密度大：單位質量核聚變釋放的能量遠高于其他形式的能源，以 100 萬千瓦的電站一年所 需燃料為例，傳統的燃煤電廠需要大約 200 萬噸煤， 燃油電廠需要約 130 萬噸燃油，核裂變電 廠需要約 30 噸 UO2，而核聚變燃料氘的消耗大概 0.6 噸； 清潔環保：氘氚核聚變反應的產物是惰性氣體氦，不產生高放射性、長壽命的核廢物，也不會 產生有毒有害氣體或者溫室氣體； 安全性高：由于可控核聚變所需的上億度高溫和復雜磁場等苛刻條件，一旦反應堆出現問題， 聚變反應會立即停止，不會出現“失控” 鏈式反應，從而具有固有安全性。

磁約束是實現聚變能開發的有效途徑，托卡馬克是主流裝置

核聚變的約束方式主要有引力約束、慣性約束和磁約束三種方式。達到聚變條件后，還要對高溫聚 變物質進行約束，以實現長脈沖穩態運行，即延長可控聚變反應時間，從而獲得持續的核聚變能。 在核聚變反應過程中燃料通常被加溫到 1 億攝氏度以上，鑒于如此高的溫度，唯有通過特定的場約 束技術，才有可能實現對熱核聚變燃料的有效約束，實現可控聚變約束有三種途徑，即引力（重力） 約束、慣性約束和磁約束。

引力約束是恒星內部核聚變反應的主要約束方式，目前在地球上無法實現。恒星自身質量巨大，巨 大的質量產生強大的引力，將氫原子核等物質緊緊地束縛在一起，這種強大的引力克服了原子核之 間由于帶有相同電荷而產生的靜電斥力，使得原子核能夠靠近到足夠近的距離，從而在高溫高壓的 環境下發生核聚變反應。這種約束方式依賴天體的超大質量，是一種天然存在的熱核聚變反應堆， 然而由于人類無法在滿足足夠小體積的條件下制造出如此大質量的物體，因此以人類現階段的技術 手段尚無法在地面上制造出可以實現引力約束核聚變的反應裝置。 慣性約束是一種利用粒子的慣性來實現核聚變的方法，需要大量的能量輸入和精密的控制技術。慣 性約束通常采用高能量的激光或粒子束將燃料加熱和壓縮為等離子體，在自身慣性作用下，等離子 體在極短的時間內來不及向四周飛散，在此過程中被壓縮至高溫、高密度的物理狀態，從而發生核 聚變反應。這種約束方式約束的時間尺度較短，形成的等離子體具有較高的溫度和密度等特征參數， 需要大量的能量輸入和精密的控制技術，其中美國的國家點火裝置（NIF）和中國的神光系列研究裝 置都是具有代表性的慣性約束核聚變研究裝置。

磁約束聚變能量約束時間長、技術成熟度高、工程可行性較強，是目前實現聚變能開發的最有效途 徑。由于帶電粒子在磁場中趨向于沿著磁力線運動，而橫跨磁力線的運動將會受到限制，這時的磁 場可以起到約束帶電粒子的作用。磁約束核聚變通過加熱等外部手段將燃料溫度提升，極高的溫度 使得燃料完全電離形成等離子體，然后采用特殊結構的磁場形式把燃料離子和大量自由電子組成的 處于熱核反應狀態的高溫等離子體約束在有限的體積內，使之受到控制地發生核聚變反應，并在此 過程中釋放出能量。增強磁場可以大幅度地減小帶電粒子橫越磁力線的擴散和導熱特性，使處于磁 場中的高溫等離子體與反應容器的壁面隔開，從而保護壁面不受高溫侵襲。[1]由于磁約束的能量約束 時間長、技術成熟度高、工程可行性較強的特點，在可控性、經濟性和商業化前景上相比其他約束 方式更具有明確的優勢，因此被認為是目前最有希望實現大規模受控核聚變反應的一種約束方式， 根據 IAEA 的統計，截至 2024 年 11 月，全球共有 159 個核聚變項目，其中采用磁約束方式的托卡 馬克裝置和仿星器裝置共 102 個，占比超過 60%。

基于磁約束原理的托卡馬克裝置逐步在核聚變研究領域占據主導地位。基于磁約束的基本原理，發 展出了托卡馬克、磁鏡、仿星器、球形托卡馬克、直線箍縮、環箍縮等多種類型磁約束核聚變裝置， 其中托卡馬克裝置因其具有高效的等離子體約束和穩定的平衡能力，并且工程上設計建造相對簡單、 運行維護方便，經過多年研究發展技術成熟且有多次成功的實驗驗證，再加上廣泛的國際合作和強 大的研究基礎，逐步成為目前主流的核聚變裝置。托卡馬克（Tokamak）由蘇聯科學家在 20 世紀 50 年代提出，名字由俄語的“環形（Toroidal）”、“真空室（Kamera）”、“磁（Magnit）”、“線圈（Kotushka）” 幾個詞組成，因其工作中會產生環形等離子體電流，所以也被稱為環流器。托卡馬克的形狀酷似一 個“甜甜圈”，擁有一個環形真空室，環形中心是一個鐵芯變壓器，通過變壓器初級線圈電流的變化 產生磁場，從而在環形真空室內形成等離子體電流并加熱等離子體。真空室外有不同方向的線圈， 分別產生環向和縱向的磁場，真空室內形成的環形等離子體電流則會提供極向磁場，最終形成環形 螺旋狀磁場，將等離子體約束在真空室中心。

托卡馬克裝置已被實驗證明具備科學可行性，目前最有可能首先實現商業化。在 20 世紀 90 年代,歐 盟的 JET、美國的 TFTR 和日本的 JT-60 這三個大型托卡馬克裝置在磁約束核聚變研究中獲得許多 重要成果，等離子體溫度達4.4 × 108?? , 這一溫度大大超過氘氚反應的點火的要求；在氘氚粒子密 度為 1:1 的實驗中,脈沖聚變輸出功率超過 16.2MW；聚變輸出功率與外部輸入功率之比 Q 等效值超 過 1.25。這些實驗的成功,初步證實了基于氘氚的磁約束聚變途徑作為核聚變反應堆的科學可行性, 同時表明托卡馬克是最有可能首先實現聚變能商業化的途徑。

托卡馬克裝置的主要部件包括真空室（Vacuum Vessle）、磁體（Magnets）、包層模塊（Blankets）、 偏濾器（Divertor）、真空杜瓦（Cryostat）5 個部分，另外還有真空系統、低溫系統、氚增值、電源 診斷系統等支持系統。其主要部件的作用為： 真空室：是一個重要的環形容器，其內部創造出一個高真空環境，以維持等離子體的存在。等 離子體在這樣的環境下不會與任何物質接觸，從而減少熱損失并保持其超高溫狀態。真空室同 時也承擔著支撐整個設施結構的作用； 磁體系統：由多個線圈組成，其中包括托卡馬克的標志性環向場線圈和中央螺線管，這些線圈 產生強大的磁場，用來穩定和控制沸騰狀態的等離子體，防止其接觸到任何實體表面，此外外 側的極向場線圈用以進一步控制等離子體，確保其均勻分布并維持在中心； 包層模塊：位于真空室內側，主要作用是隔熱和輻射屏蔽，保護結構免受熾熱等離子體產生的 高熱和中子輻射的傷害，未來的增殖包層還將有助于氚的生成； 偏濾器：處于托卡馬克裝置的底部，功能類似于“煙灰缸”，負責從等離子體中清除雜質和廢物， 從而保持整個環境的純凈和等離子體的穩定； 真空杜瓦：圍繞著整個托卡馬克裝置的外殼，為內部組件提供額外的保溫效果，確保設施內部 在適宜的溫度下運行，同時也支撐整體結構。

聚變-裂變混合堆結合了聚變能和裂變能的優勢，同樣具備商業化潛力。核聚變-裂變混合堆是一種 利用核聚變和裂變過程相結合來生產核燃料及發電的方法，是一種次臨界能源堆芯，其核心思想在 于使用氘-氚聚變反應堆產生的高能中子，來激發聚變反應式外的鈾-238 或釷-232（這兩個元素被認 為是核廢料）這類非易裂變材料的裂變，生成的钚-239 或鈾-233 在熱中子作用下進一步裂變，從而 釋放巨大能量并輸出大量中子。裂變能量以熱的形式被導出用于發電，輸出的中子輸運到產氚包層 內與鋰-6 反應產生氚，補充聚變消耗，實現聚變燃料自持。因為所用的裂變材料本身熱中子區不可 維持鏈式反應，故這種裂變在熱堆不會自發臨界，因此聚變-裂變混合堆在安全性、經濟性、能源優 化利用以及環境影響方面具有獨特的優勢，被認為是目前最具商業化機會的堆型之一，也被視為純 聚變堆真正應用前的“過渡”堆型。目前國際上主要的混合堆項目有中國“星火一號”、中國 Z 箍縮驅 動聚變裂變混合能源堆（Z-FFR）、韓國聚變嬗變反應堆（FTR）等。

世界各國積極探索，商業化漸行漸近

世界各國積極探索，目前已進入工程可行性驗證階段

可控核聚變的科學可行性已被托卡馬克裝置證明，目前進入工程可行性驗證階段。核聚變產業的發 展可以分為五個階段：科學理論、科學可行性、工程可行性、商業可行性與商業堆。自 1934 年澳大 利亞物理學家奧利芬特（Oliphant）首次實現氘-氘核聚變反應以來，幾乎每個工業化國家都建立了自 己的聚變物理實驗室，到 20 世紀 50 年代中期，核聚變裝置已在蘇聯、英國、美國、法國、德國和 日本運行，通過在這些機器上的實驗，科學家們對聚變過程的理解逐漸加深。1968 年，蘇聯取得了 重大突破，其研究人員利用托卡馬克裝置，獲得之前從來沒有的溫度水平和等離子體約束時間，之 后托卡馬克就逐漸成為了國際磁約束核聚變研究的主流設備，托卡馬克裝置的數量在全球范圍內快 速增加。直到 20 世紀 90 年代，歐盟的 JET、美國的 TFTR 和日本的 JT-60 這三個大型托卡馬克裝置 在磁約束核聚變研究中獲得許多重要成果，包括等離子體溫度達4.4 × 108?? ,脈沖聚變輸出功率超過 16.2MW，聚變輸出功率與外部輸入功率之比 Q 值超過 1.25，這些實驗的成功證實了基于氘氚的磁 約束聚變作為核聚變反應堆的科學可行性。

ITER 是全球最大的國際熱核聚變實驗堆合作項目之一，旨在驗證磁約束聚變能的工程技術可行性。 ITER 計劃（國際熱核聚變實驗堆計劃，International Thermonuclear Experimental Reactor）是 1985 年 由美蘇首腦倡議、國際原子能機構 IAEA 支持的超大型國際合作項目，實驗堆位于法國南部，ITER 的目標是從等離子體物理實驗研究實現到大規模電力生產的核聚變發電廠的轉變，ITER 建成后將成 為世界上最大的托卡馬克裝置。ITER 的主要科學目標是，第一階段通過感應驅動獲得聚變功率大于 500 MW、Q 值大于 10、脈沖時間 500s 的燃燒等離子體；第二階段，通過非感應驅動等離子體電流， 產生聚變功率大于 350MW、Q 值大于 5、燃燒時間持續 3000 s 的等離子體，研究燃燒等離子體的穩 態運行，如果約束條件允許，將探索 Q 值大于 30 的穩態臨界點火的燃燒等離子體(不排除點火)。 ITER 項目科學目標的實現將為商用聚變堆的建造奠定可靠的科學和工程技術基礎。

ITER 項目由中國、美國、俄羅斯、歐洲等七方共同發起參與。ITER 成員國包括中國、歐盟（通過 歐洲原子能共同體 EURATOM）、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國，這七方成員作為 2016 年締結 ITER 協議簽署方，將分擔項目建設、運營和退役的費用，同樣還共享實驗結果以及制造、施工和運 營階段產生的任何知識產權，其中歐洲承擔了最大的建造成本（45.6%），其余部分由中國、印度、 日本、韓國、俄羅斯和美國平均分配（各占 9.1%）。

ITER 目前仍處于建設當中，面臨技術挑戰進度有所推遲、預算上漲。ITER 的基礎建設開始于 2010 年，原計劃于 2025 年完成建設并正式開始等離子體試驗，并在 2033 年實現全等離子體流，而根據 ITER 理事會在 2024 年 6 月發布的最新版項目時間表，由于新冠肺炎全球的流程和部分部件面臨的 技術挑戰，項目的建設進度進一步推遲，計劃于 2034 年開始研究操作（Start of Research Operation， SRO），并在 2039 年開始氘-氚反應，較原計劃推遲 4 年。另外，根據 2001 年最初的設計，ITER 項 目預計的總投資額為 50 億歐元，但是隨著設計的更改、施工成本的上升，其預算也提高到了 200 億 歐元。

除了托卡馬克裝置以外，激光慣性約束和仿星器的技術路線也取得了較大進展。在參與 ITER 計劃 之外，各國也進行了獨立的研究，具有代表性的可控核聚變研究裝置包括中國 EAST 和 HL-2M，美 國 TFTR 和 NIF、德國 W7-X、歐洲 JET 等等，根據 IAEA 的統計，截至 2024 年 11 月世界范圍內聚 變裝置達到 159 個，其中在運行的裝置有 100 個，在建設中的有 14 個，已規劃的有 45 個。這些裝 置中除了托卡馬克以外，激光慣性約束和仿星器路線也取得了不錯的進展：美國國家點火裝置 （National Ignition Facility，NIF）是世界上最大的慣性約束聚變設施和最大的激光裝置，由美國勞倫 斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）于 2009 年 2 月建造完成，2022 年 12 月 NIF 首次實現聚變點火， 并且實現了凈能量增益（輸入能量為 2.05MJ，輸出能量達到 3.15MJ），隨后在 2023 年連續三次實 現點火成功，并不斷刷新凈能量增益的記錄；位于德國的 Wandelstein X-7 是目前是世界上最大的仿 星器裝置之一，該裝置在 2015 年 10 月完工，在 2023 年實現了 1.3 吉焦耳的能量周轉，放電持續了 8 分鐘，創下新的記錄。

我國可控核聚變研究與國際同步，部分技術已處于國際領先地位

我國聚變研究開始于 20 世紀 50 年代，基本與國際同步。早在 1955 年，錢三強和李正武等一批具有 遠見卓識的科學家，便提議開展中國的“可控熱核反應”研究，以探索核聚變能的和平利用；1958 年, 位于北京的 401 所（現中國原子能科學研究院)及中國科學院物理研究所等科研單位陸續開展磁約束 可控核聚變研究，先后設計研制建造了包括脈沖磁鏡、仿星器、角向箍縮裝置和托卡馬克等類型各 異的磁約束聚變研究裝置；1972 年，受到蘇聯 T-3 托卡馬克裝置的啟發，合肥中科院物理所開始小 型托卡馬克裝置的建設，取名 CT-6，意思是“中國托卡馬克”。總體來說，從 20 世紀 50 年代的起步 到 80 年代，更加專注于理論基礎研究及對各個技術路線的實驗，屬于“小規模多途徑”的初步探索的 階段。

從 80 年代開始，在核能發展“三步走”路徑的明確指引下，我國聚變能源的研究步入了快速成長的黃 金時期。1983 年，原國家計委、國家科委聯合召開“核能發展技術政策論證會”，首次提出我國核能 “熱堆-快堆-聚變堆三步走” 的發展戰略，在國家核能“三步走”發展路徑的指引下，我國的聚變科學 研究也步入了快速發展的快車道。1984 年，在四川樂山建成的中國環流器一號（HL-1），是中國核 聚變研究史上的重要里程碑，這是中國核聚變領域的第一座大科學裝置。后續建成了中國第一個超 導托卡馬克裝置 HT-7、中國第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環流器二號 A（HL－2A）， 世界上第一個全超導非圓截面托卡馬克裝置東方超環（EAST）。 21 世紀以來，我國核聚變實現不斷突破，已具備引領全球核聚變發展的潛力。通過多年的持續投入 和不懈努力，中國在核聚變領域取得了一系列重要成就，中國可控核聚變研究在國際上已處于非常 先進的水平。EAST 裝置自 2006 年建成運行以來，等離子體運行次數超過 15 萬次，不斷刷新托卡 馬克裝置高約束模運行新的世界紀錄，在 2012 年實現 30 秒高約束模，2016 年實現 60 秒高約束模， 2017 年實現 101 秒高約束模，2023 年實現 403 秒高約束模，2025 年實現 1066 秒高約束模，在穩態 等離子體運行的工程和物理上始終保持國際引領。此外，中國環流三號（HL-3）在 2023 年 8 月 25 日，宣布首次實現 100 萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。并且在這一時期，能量奇點、新 奧集團、星環聚能等民營企業和民間資本陸續成立和加入可控核聚變的開發，中國在可控核聚變領 域的研究正在加速前行。

目前在核聚變領域初步形成了西物院和等離子體所牽頭，多家商業公司積極參與的格局。我國的核 聚變研究以核工業西南物理研究院和中科院等離子體物理研究所這兩大科研機構為核心，都是我國 較早致力于可控核聚變和等離子體物理研究的專業科研院所，分別依托“中國環流系列”和“東方超環 （EAST）” ，推動核聚變的基礎研究和技術研發。與此同時，2020 年之后國內也涌現了多家商業公 司，包括聚變新能、中國聚變能源、新奧能源、能量奇點、星環聚能等等，均都獲得了數億元的融 資，這些商業公司的畫像以高校與科學家為主，大多采用“科研院所+商業公司”的協同模式，未來有 望憑借其靈活的市場機制和創新能力，在推動核聚變技術應用和商業化方面扮演著重要角色。

中國根據自己的國情，制定了中國磁約束聚變能發展路線圖。為了盡早地實現可控聚變核能的商業 化，充分利用我國現有的托卡馬克裝置和資源，制定了一套完整的符合我國國情的中國磁約束聚變 發展路線示意圖。中國磁約束聚變能的開發將分為 3 個階段：第一階段，力爭在 2025 年推動中國聚 變工程試驗堆立項并開始裝置建設；第二階段，到 2035 年建成中國聚變工程試驗堆，調試運行并開 展物理實驗；第三階段，到 2050 年建成商業聚變示范電站。其中，CFETR 將著力解決一系列存在 于 ITER 和 DEMO 之間的科學與技術挑戰，包括實現氘氚聚變等離子體穩態運行，公斤級氚的增殖、 循環與自持技術，可長時間承受高熱符合、高中子輻照的第一壁和先進偏濾器材料技術等。合肥綜 合性國家科學中心的“十三五”重大科技基礎設施“聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施”項目正在建設 中，將瞄準聚變堆主機關鍵系統設計研制，建設國際一流開放性綜合測試和研究設施，這為中國掌 握未來聚變堆必備的關鍵工程技術創造了有利條件。

CFETR 將為未來示范堆和商業堆的建造積累工程技術經驗。中國聚變工程試驗堆（CFETR）是我 國自主研制并聯合國際合作的重大科學工程，于 2017 年 12 月 5 日在合肥正式啟動工程設計，計劃 2035 年建成工程實驗堆，CFETR 將直接為 DEMO 示范堆和未來商業堆的建造積累工程技術經驗。 CFETR 裝置的大半徑 R=7.2 m，小半徑 a=2.2 m，將分 2 個階段運行，第一階段的目標是實現 50-200 MW 的聚變功率，聚變增益 Q=1-5，氚增值率 TBR>1.0，中子輻照效應約 10dpa；第二階段的目標 是聚變功率>1 GW，聚變增益 Q>10，在中子輻照效應約 50dpa 的條件下進行托卡馬克 DEMO 驗證 [1]。

合肥將建成世界首個緊湊型聚變能實驗裝置。緊湊型聚變能實驗裝置（Bumning plasma Experimental superconducting Tokamak，BEST）作為 EAST 的后續項目，將在 EAST 的基礎上進一步提升核聚變 能源的經濟性和可行性，并首次演示聚變能發電，該項目總用地面積約 16 萬平方米，總建筑面積約 15 萬平方米。目前該項目正在建設當中，根據中科院等離子體物理研究所所長宋云濤的預計，該項 目將于 2027 年完工，有望成為世界首個緊湊型聚變能實驗裝置，推動聚變能從實驗室走向實際應用。

國內聚變-裂變混合堆也在同步發展。國內的聚變-裂變混合堆概念，主要來自于 2008 年中國工程物 理研究院彭先覺原始提出了 Z 箍縮驅動聚變裂變混合堆(Z-FFR)，Z-FFR 的聚變功率大幅降低且中子 更加富裕，有望綜合解決聚變氚自持、高聚變增益、耐輻照損傷、裂變燃料增殖、超鈾元素嬗變等 關鍵科學問題和工程挑戰。經過了多年的理論研究，2021 年用于驗證 Z 箍縮聚變點火的科學可行性 “電磁驅動大科學裝置”項目獲得四川省發改委立項，投資規模達到 50 億元。按照發展規劃，將在 2035 年開始建設 1000MW 級電功率 Z 箍縮聚變裂變混合堆，2040 年進行發電演示，之后進入商業 推廣階段。 此外，江西省也有混合堆項目落地。根據江西省電子集團官網顯示，2023 年 11 月 12 日，江西省人 民政府與中國核工業集團有限公司簽訂全面戰略合作框架協議，江西聯創光電超導應用有限公司和 中核聚變（成都）設計研究院有限公司計劃各自發揮技術優勢，采用全新技術路線，聯合建設聚變裂變混合實驗堆項目，技術目標 Q 值大于 30，實現連續發電功率 100MW，該項目擬落戶江西省， 工程總投資預計超過 200 億元人民幣。

近幾年支持政策不斷推出，“從上到下”支持可控核聚變發展。在“雙碳”目標下，從中央到地方政府 制定了一系列政策，來支持可控核聚變的研究和發展，國務院《2030 年前碳達峰行動方案》要求推 進可控核聚變技術研究；國家發改委、國家能源局《“十四五”現代能源體系規劃》在專欄中指出支持 受控核聚變的前期研發。

超導、AI 等新技術不斷突破，助力可控核聚變商業化加速實現

超導技術能夠大大提升聚變能源的轉化效率與能源輸出。由于磁約束聚變主要靠磁場來約束高溫等 離子體，因此在高溫、高壓的極端環境中，磁體材料的性能尤為重要。早期的托卡馬克采用的磁體 材料為銅導體，這種導體在強大的電流下不可避免地存在發熱問題，導致能量耗散嚴重，使得消耗 的能量將超過核聚變產生的能量，而且要把銅線圈產生的熱量及時帶走，需要過于龐大的冷卻系統， 因此限制了磁約束核聚變的長時間穩態運行。而超導體由于具有零電阻效應，且承載電流密度更高 有利于建造更加緊湊、更高場強的聚變裝置，能夠有效改善長脈沖穩態運行，大大提升聚變能源的 轉化效率與能源輸出。20 世紀后期，科學家們開始把超導技術用于托卡馬克裝置。 1979 年蘇聯建造了世界上第一臺低溫超導托卡馬克 T-7 裝置，將超導磁體技術引入聚變領域，其縱 場磁體系統由 48 個超導線圈組成，為后續聚變裝置的設計和運行提供了重要支持和創新。以 T-7 為 原型設計制造的我國首個超導托卡馬克裝置 HT-7，從 1994 年建成運行到 2012 年最后一輪實驗， HT-7 等離子體放電次數突破 14 萬次，雖然 HT-7 裝置只有縱場磁體采用超導體繞制，用以激發等離 子體的中心螺管磁體和用以控制等離子體的極向場磁體仍采用銅導體繞制，但是仍然在 2008 年連續 重復實現長達 400 s 的 1200 萬℃高溫等離子體運行，創造了當時最長放電時長記錄長，證明了超導 材料在磁約束托卡馬克裝置中應用的先進性。隨后，全球各國開始積極謀劃全超導托卡馬克裝置， 2006 年，中國等離子體物理研究所自主研制并建成世界上第一個全超導托卡馬克實驗裝置 EAST， 標志著聚變能發展步入全超導托卡馬克時代。

高溫超導材料的出現，讓聚變商業化出現曙光。近年來，以稀土鋇銅氧 (Rare Earth Barium Copper Oxide，REBCO)為代表的高溫超導材料，在工業化生產能力和性能方面均獲得顯著提升，推動了其 在磁體領域的應用。與傳統低溫超導材料相比，REBCO 材料具有更高的臨界溫度和熱穩定性，并且 在高磁場下仍能保持出色的載流能力，使得其在聚變領域中具有巨大的應用潛力。將 REBCO 材料 引入聚變裝置中，不僅能夠顯著提升其磁場強度和聚變性能，還能大幅縮減磁體尺寸，降低托卡馬 克裝置的研發成本和技術難度，進而使聚變裝置在設計上更加緊湊和高效，推動其商業化進程。美 國麻省理工學院研究人員在《IEEE 應用超導匯刊》上發表 6 篇論文，宣布通過他們所研發的新型 高溫超導磁體，能夠將可控核聚變裝置托卡馬克的體積和成本壓縮至目前的 1/40，并成功通過了嚴 格的科學測試和論證。 國內外同步進行高溫超導材料在核聚變應用中的探索?；诙邷爻瑢顚Ь€ REBCO，小型聚 變實驗堆 SPARC 的設計聚變功率 P>50MW、聚變增益 Q>2、設計磁場 12T，等離子體大半徑卻只 有 1.65m，等離子體體積只有 11m2，與 EAST 差不多，是 ITER 的 1/80。2024 年 6 月 18 日，位于上 海的聚變能源商業公司能量奇點宣布，由能量奇點設計、研發和建造的洪荒 70 裝置成功實現等離子 體放電。這是全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置，也是全球首臺由商業公司研發建設的超導托卡馬 克裝置，這一裝置的運行標志著我國在全球范圍內率先完成了高溫超導托卡馬克的工程可行性驗證。

AI 在數據分析、智能預測、實時控制等方面的優勢，正在成為推動核聚變研究和應用進步的重要力 量。托卡馬克聚變裝置的難點之一就是精確控制和約束內部的等離子體，而隨著人工智能的不斷發 展，AI 在核聚變科研中的應用正變得日益廣泛和深入，從數據分析到模擬預測，再到控制反應過程， AI 的技術正在為核聚變研究帶來革命性的進展。以下是幾個典型應用場景：

數據解析與規律發現：核聚變實驗生成的數據量龐大且復雜，AI 配合機器學習算法能夠有效地 處理這些數據，并從中發現模式和規律，這一能力特別有助于分析等離子體的行為，揭示影響 其穩定性的關鍵要素，并為控制等離子體以避免不穩定現象提供策略；

實驗預測與過程模擬：AI 在理論物理與實驗物理之間架起了一座橋梁，利用 AI 模型對歷史實 驗數據進行學習，可以高效預測核聚變實驗的可能結果，從而縮短實驗周期，降低研發成本， 幫助科研人員更好地利用現有資源，降低能源消耗，同時 AI 模擬技術為研究人員提供了一個安 全的實驗預演平臺，幫助他們預測實驗的潛在結果和可能遇到的問題；

反應堆設計革新：AI 的分析和預測能力不僅限于實驗數據，它們還參與到核聚變反應堆的設計 階段，運用 AI 算法研究人員能夠對反應器的內部結構、選用材料和冷卻方案等進行優化，提升 整個反應堆系統的效率和穩定性，顯著加快了設計從概念到實現的步伐；

對等離子體進行實時控制：核聚變過程中，等離子體的溫度、壓力、密度和磁場等參數需要被 精確控制，AI 能夠實時監測等離子體狀態，預測其行為變化，并自動調節相關參數，確保核聚 變反應的持續穩定，這種智能控制不僅提高了反應的穩定性和安全性，還大大減輕了科研人員 的工作負擔；

故障預防與設備維護：AI 通過持續監測核聚變反應器的運行狀態，結合數據分析，能夠預測潛 在的設備故障和性能退化，這種基于 AI 的預測性維護減少了意外停機時間，從而提升了核聚變 反應器的運行安全性和經濟效益。 AI 技術在等離子體控制方面取得重大進展。2022 年，谷歌旗下的 Deepmind 與瑞士洛桑聯邦理工學 院瑞士等離子體中心聯合，開發了一個人工智能深度強化學習系統，并成功實現對托卡馬克內部核 聚變等離子體的控制，隨后在一年之后的 2023 年，Deepmind 宣布改進后的算法將等離子體形狀精 度提高了 65%，并且將訓練時間減少了 3 倍。2024 年 2 月，普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL） 的研究人員在《Natural》上發表論文，宣布其使用美國聚變設施的實驗數據，訓練了一個可以預測 等離子體不穩定性的人工智能模型，提前 300 毫秒預測了核聚變等離子不穩定態，實現了對等離子 體的超前干預，以應對等離子體的逃逸。這項工作成功證明了 AI 在有效控制聚變反應方面的潛力， 但這只是推動聚變研究領域的第一步。

資本市場融資屢創新高，私營聚變商業公司數量快速增加。隨著近年來高溫超導技術的成熟，大幅 提升聚變裝置性能的同時成本持續下降，疊加 AI 超預期發展對聚變裝置設計和控制效率的提升，加 快了可控核聚變商業化落地的預期，從而帶動更多高校、研究機構和私人資本入局。根據聚變行業 協會（FIA）的統計，截至 2024 年中，全球私營聚變商業公司已累計獲得的總投資額達到 71.2 億美 元，同比增加 9 億美元，資本市場融資屢創新高，參與的公司數量超過 45 家，公司數量快速增加。

超 70%核聚變公司預期 2035 年前實現并網發電，核聚變商業化可期。根據 FIA 最新的《The global fusion industry in 2024》報告顯示，在參與調查的 37 家商業核聚變公司中，有 26 家認為在 2035 年 前第一臺核聚變機組將實現并網供電；而在報告中的另一項調查顯示，在參與調查的 35 家公司中， 有 19 家認為在 2035 年之前第一臺核聚變機組將滿足商業化運行的低成本/高效率的條件。

可控核聚變有望帶來龐大市場，產業鏈充分受益

聚變堆及電站的造價高昂，有望帶來龐大市場

與核裂變電站類似，可控核聚變電站分為核島和常規島兩部分。核聚變電站與傳統核裂變電站類似， 通常由核島和常規島兩大部分構成，其中核島是核聚變電站的核心部分，負責將核能轉化成熱能； 常規島則是進一步將核聚變產生的熱能轉化成電能，占據核電站的最主要成本。

聚變項目投資大，聚變電站造價高昂。由于目前可控核聚變仍處于前期探索階段，技術路徑及裝置 大小均存在較大差異，所以成本也存在較大的差異，但是從目前已有的聚變項目的投資額情況來看， 一個實驗堆的成本在幾十億美元不等。而如果要建造一座聚變電站，根據普林斯頓大學的研究人員 測試，一座 1000MW 的核聚變電廠成本在 27 億美元到 97 億美元之間，另外根據我國核物理專家彭 先覺院士的研究顯示，一個 100 萬千瓦的磁約束聚變電站的成本預計超過 100 億美元。

核聚變電廠的最主要成本來自聚變堆，聚變堆中磁體最主要的部件。據 Dehong Chen 等對 CFETR 的 成本進行的測算，若采用全超導托卡馬克的方案，建造一個 200MW 的聚變電站，基于 2009 年的數 據，其總成本達到 34.6 億美元，其中聚變堆核心設備的成本占比為 45.7%。在核聚變堆的核心設備 中，對等離子體起約束作用的超導磁體為最主要的部件，環向磁場、極向磁場和歐姆加熱線圈合計 成本占聚變堆的 38.9%，占聚變電廠的 17.8%，其他成本占比較高的部件還包括第一壁和包層、隔熱 層、真空室等。

根據 Neil Mtichell 等對 ITER 裝置和核聚變發電廠 DEMO 的成本拆分來看，成本分布跟 CFETR 的 成本分布基本類似，在 ITER 裝置中磁體系統、容器內部件、建筑、真空室的占比最高，分別達到 28%、17%、14%、8%。

核聚變或將帶來龐大的設備市場機遇。按照 IAEA 在《World Fusion Outlook 2024》中的統計，按照 目前已經規劃了的聚變項目的進度來看，預計在 2025 到 2030 年間有 10 個聚變項目建成，若保守的 按照單個項目 30 億美元的設備投資額進行粗略估算，則未來五年預計有 300 億美元的相關設備潛在 市場；在 2030 年至 2035 年預計會有 27 個項目建成，帶來超過 800 億美元的相關設備潛在市場。若 核聚變完全商業化，根據 Ignition Research 的預計，到 2050 年將成為一個至少 1 萬億美元的市場。

產業鏈有望充分受益，關鍵部件國產化發力國際領先

根據目前主流的托卡馬克裝置的配置，可以將可控核聚變產業鏈劃分為上游原料供應、中游技術研 發與設備制造以及下游整機建設和運營等環節。其中上游原材料，主要包括金屬鎢、銅等第一壁材 料、超導材料及氘氚燃料等；中游的技術研發與設備制造環節是整個產業鏈的核心部分，包括包層 第一壁、偏濾器、高溫超導磁體等關鍵組件，這些設備的設計與制造需要極高的精度與可靠性，以 確保核聚變裝置能夠安全、穩定地運行；下游的整機建設和運營環節雖然目前尚未實現商業化發電， 但卻是研究可控核聚變技術的最終目標和應用方向。

積極參與 ITER 項目，顯著推動了國內產業鏈升級與技術創新。中國在 ITER 項目中負責 18 個采購 包的實物貢獻，包括磁體支撐、校正場線圈、環向場線圈導體、極向場線圈導體導體、校正場線圈 和饋線導體、磁體饋線系統、第一壁、屏蔽包層等等核心部件。通過承擔這些核心部件的制造和安 裝，推動了我國在超導材料、特種鋼材等關鍵材料領域，以及精密加工、焊接、裝配等高端制造技 術的進步，培育出了較為完整且具備國際競爭力的可控核聚變產業鏈。

第一壁和第一壁材料

第一壁是聚變裝置的關鍵部件，對材料的要求極高。第一壁是聚變裝置中直接面向高溫等離子體的 一層固體結構，提供了包層系統與等離子體的界面并屏蔽等離子體運行時產生的高熱負荷，它的主 要作用是防止雜質進入等離子體進而污染等離子體內部環境，快速地將等離子體輻射產生的熱量傳 輸出去，并防止瞬態事件發生時所導致的其他部件損傷進而危及人身及設備安全，其工作環境極其 苛刻，遭受著高溫、高熱負荷、強束流粒子與中子輻照等綜合作用。因此，根據第一壁的工作狀態， 第一壁材料應該滿足高熔點、低濺射率、低氚滯留、良好的熱導率、與等離子體相兼容的特點。

第一壁材料的研究熱點主要有鎢及鎢基合金、碳基材料和鈹等，其中鎢基合金可能是未來聚變堆理 想的第一壁材料。在第一壁材料的應用中，一般分為低原子序數材料和高原序數材料，低原子序數 材料包括石墨、硼、鋰和鈹等，高原子序數材料包括鉬和鎢等，目前第一壁材料研究熱點主要有鎢 及鎢基材料、碳基材料（石墨、C/C 復合材料）和鈹等，這三類材料各具特點：

鈹：具有低的原子序數、高的熱導率以及與等離子體適應性好、比強度大、彈性模量高、對等 離子體污染小、可作為氧吸收劑、中子吸收截面小且散射截面大等優點，自從鈹在歐洲聯合環 （JET）中使用并取得成功而備受關注，但是鈹的缺點也很明顯，熔化溫度低、蒸氣壓高、物理 濺射產額高、抗濺射能力差、壽命短等，另外鈹還具有較強的毒性，使其優先級遜于碳基材料 和鎢基材料；

碳基材料：具有低原子序數、高熱導率和高抗熱震能力，在高溫時能保持一定的強度，與等離 子體具有良好的相容性以及對托卡馬克裝置中異常事件（包括等離子體破裂、邊緣區域模）具 有高承受能力，因此在與等離子體直接接觸的區域（如偏濾器垂直靶和收集板）會傾向于使用 碳纖維復合材料（CFC）；但是碳基材料存在兩大缺陷，一是抗濺射能力差、化學腐蝕率較大， 二是孔隙率較高，這使得其對氘和氚具有較高的吸附性，研究人員開發出了摻雜石墨材料和碳 纖維增強復合材料, 該復合材料雖性能較傳統石墨材料有較大提升, 但仍存在著與結構材料連 接膨脹失配等問題；

鎢及鎢基合金：具有高熔點、高熱導率、低濺射產額和高自濺射閾值、低蒸氣壓和低氚滯留性 能，其缺點是存在高原子序數雜質輻射以及低溫脆性、再結晶脆性和中子輻射脆化等，研究人 員采用合金化、碳化物/氧化物彌散強化、復合材料等方式都可以改善鎢的韌性，塑性變形后的 彌散顆粒增韌鎢可以有效提高鎢的韌性, 但也存在著加工工藝復雜、納米尺寸的第二相均分布 困難等問題。[1] 近年來，鎢及鎢基合金作為第一壁材料開始受到越來越多的關注和應用，ITER 在 2023 年已確定了 將第一壁材料從鈹換成鎢，中國 EAST 也是經歷了向全鎢的轉換。因此，鎢及鎢基合金是目前最具 應用前途的一類第一壁材料。

中國在第一壁材料技術上已經取得了顯著的進展，處于國際領先水平。根據 ITER 官方，我國承擔 了 10%的 ITER 第一壁生產制造任務，中核集團核工業西南物理研究院牽頭研發了第一壁采購包半 原型部件，在 2016 年成功通過高熱負荷測試，在世界上率先通過認證。2022 年 11 月 22 日，ITER 增強熱負荷第一壁完成首件制造，其核心指標顯著優于設計要求，具備了批量制造條件，這標志著 中國全面突破“ITER 增強熱負荷第一壁”關鍵技術。中國的核聚變研究團隊不僅解決了材料加工、制 造、連接技術的問題，還成功開發了模擬聚變實際運行工況的氦檢漏技術，并成功立項了聚變堆承 壓部件高溫高壓熱氦檢漏方法的國際標準，體現了中國在全球核聚變領域的技術實力和創新能力， 展示了中國在核聚變核心科技領域的全球領跑地位。

偏濾器和偏濾器材料

偏濾器是核聚變裝置的不可或缺的重要組件，工作環境極為嚴酷。偏濾器位于真空室上下方，其主 要功能為 1）排出來自聚變等離子體的能流和粒子流；2）有效地屏蔽來自器壁的雜質，減少對芯部 等離子體的污染；3）排出核聚變反應過程中所產生的氦灰等產物，并提取有用的熱量用于發電。偏 濾器同樣直接承受強粒子流和高熱流的沖擊，承受高能逃逸離子的沉淀能量，其表面熱負荷遠高于 第一壁表面平均值，服役環境同樣十分苛刻。以 ITER 的偏濾器為例，主要由穹頂板、內外靶板、抽 氣系統、冷卻系統等組成，其中內、外靶板是受等離子體轟擊最激烈的區域, 同時也是裝置中熱負荷 最嚴苛的區域。

偏濾器構成主要包括面向等離子體材料和熱沉材料，偏濾器熱沉材料的性能對聚變堆能否成功運行 起著關鍵作用。偏濾器的面向等離子體材料面對的工況與第一壁相似，所以同樣鎢基合金成為理想 的材料選擇，我國 EAST 裝置偏濾器歷經 3 次升級換代, 先后采用了 3 種不同類型的靶板材料，2006 年 EAST 第一次放電時靶板材料為奧氏體不銹鋼，且無冷卻結構; 2008 年, 經過升級改造, 將偏濾器 靶板材料換成了石墨瓦，并增加了主動水冷結構; 2014 年, EAST 偏濾器優化為類比 ITER 結構的水 冷鎢銅穿管型模塊。而為了維持偏濾器在嚴苛條件下的正常運行，目前主流的解決方案是在偏濾器 的熱沉材料中開流道通冷卻劑，帶走等離子體與偏濾器相互作用產生的大量熱量，從而確保偏濾器 處于其許用溫度范圍內，使偏濾器能夠在聚變堆內正常服役。因此，偏濾器熱沉材料的性能對聚變 堆能否成功運行起著關鍵作用。從另一個角度來說，偏濾器承受高熱負荷的能力限制了聚變堆運行 的最大功率，而熱沉材料的熱物理性能和力學性能是提高偏濾器承受熱負荷的關鍵。 銅及銅合金成為偏濾器熱沉材料首選。為滿足聚變堆偏濾器的服役環境，對熱沉材料的性能提出了 以下基本要求：1）具有高的熱導率；2）高溫下具有較高的強度和斷裂韌性等力學性能；3）具有良 好的抗中子輻照性能；4）具有長期服役的熱穩定性；5）具有較強的耐腐蝕性能，低的均勻腐蝕， 無局部腐蝕(如晶間腐蝕或氣蝕)；6）材料中氚的溶解度較低。可控核聚變領域近 30 年的研究和工程 經驗表明，銅合金以高熱導率、較高的強度、較好的熱穩定性和抗中子輻照性能被認為是聚變堆偏 濾器用熱沉材料的首要候選材料，也可能是水冷偏濾器熱沉材料的唯一候選材料。

高溫超導帶材和高溫超導磁體

磁體系統是整個磁約束聚變裝置的核心。磁約束聚變裝置的磁體系統的主要作用是產生磁場，用來 產生、約束、控制等離子體，是整個裝置最核心的部件。ITER 的磁體系統主要由四部分構成，包括 環向磁場(Toroidal Field，TF)線圈、中心螺線管(Central Solenoid，CS)磁體、極向磁場(Poloidal Field， PF)線圈以及校正線圈（Correction Coil, CC），其中縱向磁場和中心螺線管采用的是 Nb3Sn 的超導 線，用量超過 500 噸（總長度超過 10 萬千米）。

高溫超導磁體大幅提升磁場強度，提升可控核聚變商業化進程。前文中已經介紹過，超導體尤其是 高溫超導的應用大幅提升了托卡馬克裝置的磁場強度，降低托卡馬克裝置的研發成本和技術難度， 有望推動可控核聚變商業化的進程。高溫超導體一般是指臨界溫度 Tc≥25K 的超導材料，有實用價 值的主要有鉍系（例如 Bi2Sr2Ca2Cu3O7-δ，Tc=110K）、釔系（例如 YBa2Cu3O7-δ，Tc=92K）和 MgB2 （Tc=40K）材料等。

高溫超導帶材仍處于產業化初期。目前具備實用價值的鉍系和釔系高溫超導材料都屬于氧化物陶瓷， 在制造供應商必須克服加工脆性、氧含量的精確控制與基體反應等問題，因此價格較為昂貴，與已 經實現商業化大規模應用的低溫超導不同，仍處于產業化的初期。目前全球主要能夠生產高溫超導 帶材的公司有日本 Super Power、中國上海超導、韓國 SuNAN 等，二代高溫超導帶材結構上呈現為 多層復合結構，一般來說自上而下通常依次為銅層-銀層-超導層-緩沖層-基底層-銀層-銅層，不同生 產公司的不同型號的二代高溫超導帶材結構略微有所差異。 可控核聚變進展加速，將帶來高溫超導帶材需求增長。根據上海翌曦科技發展有限公司創始人兼董 事長金之儉在接受采訪時透露的數據，美國 CFS 公司的 SPARC 示范裝置超導帶材用量就接近 1 萬 公里，瞄準實現聚變發電的 ARC 工程實驗堆需求量可能會達到 2.4 萬公里，而 2021 年全球的超導 帶材產能僅 3000 公里。未來隨著以可控核聚變為代表的下游進展加速，有望帶動高溫超導帶材需求 快速提升、產能快速增長和價格快速下降。

合鍛智能

高端成形機床成套裝備行業的領軍企業，深度參與可控聚變打開新的成長空間

國內高端成形機床成套裝備行業的領軍企業。合肥鍛壓機床股份有限公司前身合肥鍛壓機床總廠， 始建于 1951 年。1997 年公司改制成為合肥鍛壓機床股份有限公司，后又在 2010 年進一步改制成為 合肥合鍛機床股份有限公司，并于 2014 年 11 月 7 日在上海證券交易所主板掛牌上市。2016 年公司 收購安徽中科光電色選機械有限公司，切入到智能分選設備領域，形成了目前的以高端成形機床和 智能分選設備為主業的業務模式。

目前公司的主要產品包括液壓機、機壓機和色選機等。公司為客戶提供包括液壓機、機械壓力機、 色選機、聚變堆核心零部件、智能化集成控制及新材料等產品和服務。其中液壓機和機壓機涵蓋了 汽車、智能家電、國防軍工、航空航天、復合材料、船舶制造、軌道交通、新材料、電子、石化管道 等多個領域；智能分選設備產品，主要集中在大米、雜糧、茶葉等大宗原材料領域，以及固體廢棄 物、礦石、煤炭、水產、果蔬等新興領域。

液壓機、機壓機和色選機貢獻公司主要收入。從 2016 年公司切入到智能分選設備領域之后，液壓機、 機壓機、色選機三種產品成為公司主要收入來源，歷年三者合計收入占比均接近或超過 90%，其中 2023 年色選機收入占比 51.78%，液壓機占比 35.32%，機壓機占比 9.79%。

股權結構較為集中，結構穩定。截至 2024 年 9 月 30 日，嚴建文直接持有公司 30.02%的股權，為公 司的控股股東、實際控制人，其他股東持股均不超過 10%，股權結構較為集中。嚴建文先生，博士， 教授，博導，享受國務院政府特殊津貼專家，全國政協委員，現任合肥合鍛智能制造股份有限公司 董事長、合肥綜合性國家科學中心能源研究院執行院長，在高端裝備制造及工藝，復雜尖端制造， 企業創新創業和核心競爭力等方向開展了持續深入的研究，并取得了諸多創新性成果。

收入規模穩定增長，24 年受市場競爭加劇影響預計首次出現虧損。隨著公司業務的不斷開拓，收入 規模從 2015 年的 4.82 億元穩步增長至 2023 年的 17.66 億元，復合年均增長率 17.62%。歸母凈利潤 方面，由于受到公司產品結構和下游汽車行業的影響，歷史上歸母凈利潤波動較大，2023 年實現歸 母凈利潤 0.17 億元，同比增長 27.02%，但是根據公司 2025 年 1 月 18 日公布的 2024 年業績預告， 預計 2024 年年度實現歸屬于上市公司股東的凈利潤為-7,000 萬元至-9,500 萬元，自上市以來首次出 現虧損，主要原因是，一方面由于汽車行業競爭加劇，公司為穩定市場份額，主動調整產品銷售價 格，導致公司高端成形機床板塊的綜合毛利率下降較多，另一方面公司基于謹慎性原則，計提了存 貨等資產減值準備。

近幾年液壓機和機壓機毛利率下降較多，公司盈利能力承壓。由于下游新能源汽車行業需求下降、 競爭加劇，產品銷售價格下行，導致公司液壓機和機壓機產品的毛利率不斷下降，并且公司基于審 慎性原則，2022 年至 2024 年前三季度均出現較大額的壞賬準備計提，導致公司凈利率也出現較大 幅度的下降，2024 年前三季度公司整體毛利率為 26.02%，同比下降 5.86pct，凈利率為 0.51%，同比 下降 5.50pct。

拓展可控核聚變業務，承接 BEST 項目核心關鍵部件制造任務。公司立足高端裝備制造，利用自身 的資源優勢，參與發起成立了聚變產業聯盟，合肥合鍛智能制造股份有限公司任副理事長單位，安 徽夸父尖端能源裝備制造有限公司為理事單位，董事長嚴建文任副理事長，受聘為聚變產業聯盟總 工藝師，并兼任聚變新能(安徽)有限公司董事長。產品方面，公司參與了聚變堆、真空室、偏濾器等 核心部件的制造預研工作，2024 年上半年公司中標聚變新能（安徽）有限公司 BEST 項目核心關鍵 部件—真空室扇區、窗口延長段以及重力支撐等制造任務，價值約 2 億元，預計于 2025 年交付。

聯創光電

傳統光電器件領軍企業，激光+超導加速產業轉型

背靠江西省電子集團，傳統光電器件領軍企業。江西聯創光電科技股份有限公司成立于 1999 年 6 月， 由江西省電子工業局整合旗下部分優質資產成立，并于 2001 年 3 月在上交所掛牌上市。公司成立之 初為國有控股，控股公司為江西省電子集團，2011 年完成非國有制股份改制后轉為民營企業。公司 始終堅持以科技創新推動產業升級，走出高端裝備、自主產權的高質量發展道路，目前產品布局包 括大功率激光器件及裝備、高溫超導磁體及應用、智能控制部件、背光源及應用、電線電纜等產業 板塊，這些產品不僅覆蓋了民用市場，還深入到軍工領域，體現了聯創光電在光電子領域的深厚技 術積累和產業布局。

提出“進而有為，退而有序”戰略，積極布局激光和超導兩大前沿科技產業。設立之初，公司以背光 源產品、LED 器件、電線電纜產品等為主營業務。近年來，公司提出并實施“進而有為、退而有序” 的戰略，不斷調整業務結構，通過清理、整頓等方式逐步收縮特微、電纜、背光源等發展空間較小 的產業，集中精力向高科技、高壁壘、高利潤的行業轉移，重點發力激光和高溫超導兩大新興業務。 目前來看，公司已形成以智能控制器、光耦、電纜、LED 等傳統業務為基礎，以激光器、高溫超導 作為“進而有為”的兩大增長動力的戰略布局。

產品結構有序調整，背光源及電纜業務份額持續下降。公司近年來持續推動產業優化調整，業務結 構發生明顯變動。從產品的收入占比來看，智能控制產品營收占比持續提升，從 2020 年的 40.30% 增長到 2023 年的 61.07%；背光源及光電通信纜業務份額持續下降，背光源及應用產品的占比從 2020 年的 34.29%降低至 2023 年的 26.94%，光電通信纜的占比從 2020 年的 16.70%下降至 2023 年的 4.86%。

公司股權結構穩定。截至 2025 年 2 月 5 日，江西省電子集團持有公司 20.81%的股份，為公司控股 股東，伍銳先生通過持有江西省電子集團股份間接實現對公司的控制，為公司的實控人。

業務結構調整戰略效果初現，收入規模下降而歸母凈利潤穩健增長。自公司 2020 年提出“進而有為， 退而有序”戰略以來，隨著低盈利業務的逐步剝離，公司營收規模逐步下降，但是盈利能力不斷提升， 歸母凈利潤保持穩健增長態勢。2019 年-2023 年，公司收入規模從 43.55 億元下降至 32.40 億元，復 合年均增長率為-7.13%，歸母凈利潤從 1.95 億元增長到 3.39 億元，復合年均增長率 14.83%。2024 年仍然維持該趨勢，前三季度實現了 24.34 億元的營收，同比下降 1.42%，實現歸母凈利潤 3.35 億 元，同比增長 5.05%。

高毛利業務放量，盈利能力穩步增長。自 2019 年以來，公司的毛利率與凈利率持續提升，毛利率由 2019 年的 11.99%上升到 2024 前三季度的 19.00%；凈利率由 2019 年的 5.09%上升到 2024 前三季度 的 15.59%。

聯創超導擁有領先的高溫超導磁體技術，具有較為明顯的技術優勢。公司超導業務依托的是參股子 公司江西聯創光電超導應用有限公司，成立于 2019 年，截至 2024 年中公司持股 40%。聯創超導是 國內領先能夠制造 15T 以上高場磁體的企業之一，已將磁體技術在光伏 N 型晶硅爐和工業金屬熱 處理領域實現商業化應用，公司科學家團隊是國內對餅式結構、螺管結構、無感結構、跑道結構、 D 型結構等現有系列化磁體結構均有實際應用，突破系列化高溫超導磁體技術并且全面應用于超導 能源領域的團隊，具有技術領先性。 在可控核聚變應用領域，聯創超導先后完成了 REBCO 集束纜線及基于集束纜線的高溫超導 D 型磁 體的設計。2023 年 8 月，聯創超導完成了百米級大電流高溫超導集束纜線的研制。2024 年 4 月，成 功完成了基于集束纜線的 D 型高溫超導磁體制備和低溫測試，該磁體采用新型高溫超導材料 REBCO，并創新性地采取高溫超導集束纜線的制備方式，磁體線圈高度超過 1m，在液氮溫區下實 現了穩態運行電流超過 1.5kA。這是國內首個基于高溫超導集束纜線的 D 型超導線圈，為緊湊型核 聚變堆用大口徑高場超導磁體的自主研制提供了有力支撐。

西部超導

高端鈦合金與超導材料領軍企業，引領航空航天與可控核聚變領域發展

公司前身為西北有色金屬研究院超導材料研究所，其成立與 ITER 項目密切相關。西部超導材料科 技股份有限公司成立于 2003 年，總部位于陜西省西安市，其前身是西北有色金屬研究院超導材料研 究所，該研究所早在 20 世紀 80 年代就開始從事超導材料的研究，具備深厚的技術積累。成立初期， 公司主要專注于超導材料的研發與生產，填補了國內空白，為 ITER 項目提供了關鍵的超導材料，成 為中國參與 ITER 項目的重要支撐力量。隨著技術積累和市場拓展，西部超導逐步將業務從單一的 超導線材擴展到高端鈦合金材料和高性能高溫合金材料領域。目前是中國領先的高端鈦合金材料、 超導材料和高性能高溫合金材料研發、生產和銷售企業。公司于 2019 年 7 月 22 日在上海證券交易 所科創板上市。

國內超導材料及高端合金領域領軍企業，技術實力全球領先。公司主要的產品包括超導材料、高端 鈦合金材料和高性能高溫合金材料三類，廣泛應用于航空航天、醫療、能源、半導體及科研等高端 制造領域。超導產品方面，主要包括 NbTi 錠棒、NbTi 超導線材、Nb3Sn 超導線材、MgB2線材和超 導磁體等，公司是目前國內唯一實現超導線材商業化生產的企業，也是國際上唯一的 NbTi 鑄錠、棒 材、超導線材生產及超導磁體制造全流程企業公司，自主開發了全套低溫超導產品的生產技術，代 表我國完成了 ITER 項目的超導線材交付任務，實現了 MRI 超導線材的批量生產；高端鈦合金材 料，主要包括棒材、絲材等，公司產品已廣泛應用于商用飛機、軍用戰機、航空發動機等關鍵裝備， 突破多項高溫鈦合金和鈦鋁合金關鍵技術，填補國內空白；高性能高溫合金材料，包括變形高溫合 金和高溫合金母合金等，公司突破 GH4169、GH738 等高溫合金的國產化應用，HT700 高溫合金已 完成超超臨界燃煤發電考核，進入批量化生產。

高端鈦合金材料貢獻主要收入，超導線材和高性能高溫合金材料占比逐步提升。自 2015 年至 2023 年，高端鈦合金材料始終是公司收入的核心來源，隨著公司超導業務和高性能高溫合金材料業務的 逐步放量，高端鈦合金材料收入占比從 2015 年的 82.52%逐步下降至 2023 年的 60.23%，超導占比 從 2015 年的 10.75%穩步提升至 2023 年的 23.67%。公司正從以高端鈦合金材料為主的單一業務模 式，逐步向超導線材和高性能高溫合金材料多元驅動的業務結構轉型。

背靠西北有色金屬研究院，股權結構穩定。公司控股股東為西北有色金屬研究院，截至 2024 年 9 月 30 日，共持有公司 20.96%的股份，實際控制人為陜西省財政廳。公司擁有多家子公司，包括全資子 公司西燕超導，主要從事超導科學技術的應用；控股子公司聚能高合，專注于高性能高溫合金材料 的研發、生產和銷售；聚能裝備，致力于稀有難熔金屬冶金裝備及后續冷熱加工設備的研制；九洲 生物，主營醫療健康鈦材；聚能導線，從事超導材料的制造與銷售。此外，公司還參股聚能磁體， 聚焦于超導磁體高端裝備制造，以及聚能醫工，主營鈦合金材質的醫療器械，在超導材料、高溫合 金、稀有金屬裝備及醫療健康等領域開展業務。

公司收入表現穩健，整體呈上升趨勢。公司主要產品廣泛應用于航空航天、核電、醫療等高端制造 領域，受益于國家推動高端制造業和新材料自主可控的發展趨勢，加之國產大飛機、航空發動機等 項目推進及軍工需求增長的推動，公司營業收入整體呈上升趨勢，2015-2024 年年均復合增長率達 20.19%。凈利潤方面，除 2023 年由于受行業景氣度下降、原材料價格波動及客戶需求調整的影響， 歸母凈利潤出現大幅下降以外，整體同樣呈現穩步增長態勢，2024 年預計實現歸母凈利潤 8.10 億 元，同比 7.64%。

毛利率受原材料價格和下游需求影響有所波動，鈦合金為主要的盈利來源。公司的鈦合金材料定位 高端，毛利率整體處于較高水平，貢獻了公司主要的利潤來源，但是由于受到上游原材料價格上升 以及毛利較低的超導和高性能高溫合金收入占比提升的影響，整體毛利率有所波動。但是近幾年隨 著上游原材料價格的穩定及超導和高性能高溫合金毛利率的提升，公司整體盈利能力有所恢復，2024 年前三季度，公司整體毛利率為 33.98%，同比提升 0.78pct，凈利率為 20.18%，同比提升 0.43pct。

安泰科技

我國先進金屬新材料領域的領軍企業，可控核聚變裝置零部件核心供應商

我國先進金屬新材料領域的領軍企業，助力國家戰略發展。安泰科技股份有限公司成立于 1998 年 12 月，由中國鋼研科技集團有限公司（原鋼鐵研究總院）聯合清華紫光（集團）總公司等單位共同發 起設立，是我國為突破關鍵新材料技術瓶頸、推動高端材料國產化而設立的重要科技型企業。公司 自成立以來，始終服務于國家戰略需求，承擔了多項國家級科研與產業化項目，在非晶帶材、稀土 永磁材料、高溫合金等領域實現技術突破，打破國外壟斷。2010 年后，公司進一步參與國家戰略性 新興產業項目，如核電關鍵材料研發、氫能儲運技術攻關，并承擔國家重點研發計劃“可再生能源與 氫能技術”專項任務，助力國家能源結構轉型。2020 年以來，安泰科技持續深化在半導體材料、增材 制造等前沿領域的布局，入選國家“卡脖子”技術攻關清單，為保障產業鏈安全提供核心材料支撐。 作為我國新材料行業的領軍企業，安泰科技的發展歷程充分體現了國家科技自立自強的戰略導向， 其技術創新與產業轉化能力在國防軍工、新能源、高端裝備等領域發揮了不可替代的作用。

深耕高端應用領域，推動國產替代與技術突破。經過 20 余年的發展，公司已形成了“先進功能材料 及制品、特種粉末冶金材料及制品、高品質特鋼及焊接材料、環保與高端科技服務業”四大業務板塊， 服務于國家戰略新興產業。其中，高端粉末冶金材料及制品產業主要包括難熔鎢鉬精深加工制品、 特種霧化制粉、超硬材料及工具、金屬注射成型等業務，主要服務于航空航天、核電、高端醫療器 械、第三代半導體及泛半導體、新能源汽車及消費電子等應用領域；先進功能材料及器件產業主要 包括稀土永磁材料及其制品、非晶納米晶材料及器件、精密合金及帶材，廣泛應用于 AI、智能制造、 電子信息、新能源汽車、光伏、家電及軌道交通行業等領域；高速工具鋼產業主要為切削刀具、量 具、模具和耐磨工具等制造提供高品質高速鋼材料，包括高性能傳統高速鋼、粉末高速鋼以及噴射 高速鋼。節能環保及裝備材料產業是以先進金屬過濾材料為核心形成的成套過濾凈化材料、裝置裝 備及解決方案，主要服務于航空航天、石化、煤化、生物化工等行業及氫能、光伏、核電等清潔能 源領域。

聚焦“難熔鎢鉬”和“稀土永磁”兩大核心產業。公司堅持深化改革調整、產業聚焦深耕、追求高質量 發展的主線，即聚焦“難熔鎢鉬”和“稀土永磁”兩大核心產業。從公司各個業務的收入占比情況來看， 2016 年至 2024 年，公司業務結構較為穩定，其中特種粉末冶金材料和先進功能材料兩者作為公司 核心業務合計占比 70%左右，為公司主要的收入來源。

背靠中國鋼研，股權結構穩定。公司的實際控制人為國務院國有資產監督管理委員會，通過中國鋼 研科技集團有限公司實現控股，中國鋼研科技集團作為控股股東持有公司 34.68%股份，其他重要股 東包括機構投資者及社會公眾股東，持股比例均不超過 2%，股權結構穩定且集中。

四大核心業務持續擴張，公司業績穩定增長。自 2019 年公司剝離不良資產扭虧為盈以來，公司業績 保持穩定增長，收入規模由 2019 年的 47.80 億元增長至 2023 年的 81.87 億元，年均復合增長率達到 14.40%，歸母凈利潤由2019年的1.65億元增長至2023年的2.49億元, 年均復合增長率達到10.93%。 2024 年，公司實現營業收入 75.73 億，同比下降 7.50%，其原因系公司在 2024 年轉讓持有的安泰環 境股份導致不再納入公司合并報表范圍，環保與高端科技服務業務營收下降 75.81%，以及子公司安 泰磁材受稀土原材料價格波動和行業競爭加劇影響營收有所下降；實現歸母凈利潤 3.72 億元，同比 增長 49.26%，主要是處置安泰環境工程技術有限公司股權產生了 1.46 億元的投資收益；實現扣除非 經常性損益后的歸母凈利潤 2.33 億元，同比增長 5.79%。

整體毛利率維持穩定，費用率下降凈利率穩步提升。自 2016 年至 2024 年，公司整體毛利率維持較 為穩定的態勢。費用率方面，公司通過精細化管理實現了費用端的持續優化，期間費用率由 2018 年 的 15.83%下降至 2024 年的 13.51%。在毛利率維持穩定，費用率下降的背景下，公司凈利率穩步提 升，2024 年實現凈利率 5.73%，同比增加 1.53pct。

公司是可控核聚變裝置偏濾器、包層第一壁等專用鎢銅部件的核心供應商。公司控股子公司安泰中 科于 2012 年 5 月由安泰科技股份有限公司和中科院等離子體所下屬企業合肥科聚高技術有限責任 公司共同出資建立，作為全球可控核聚變裝置的核心供應商，實現鎢銅偏濾器、鎢銅限制器、包層 第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等全系列涉鎢產品的研發和生產。2013 年，安泰中科開始為 EAST 提供 鎢銅偏濾器，是國內第一家具備聚變鎢銅偏濾器生產能力的公司，技術方面公司具備從原材料到部 件交付的全套技術，研制和生產過程在公司內部形成閉環，不僅滿足國內使用要求，還得到國際客 戶的高度認可，為法國 WEST 裝置和國際熱核聚變 ITER 提供多批次的鎢銅產品。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）