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可控核聚变:终极能源,万亿市场爆发前夜,未来大牛聚集地
老范的财经视界
/ 今天08:55 发布
一、人类终极能源
可控核聚变作为人类能源革命的终极答案,正从科幻走向现实,中国凭借EAST、BEST等装置跻身全球第一梯队。
其商业化之路虽充满挑战,但也蕴含着无限投资机遇,随着高温超导、AI等技术的融合,产业链将迎来"从0到1"的爆发,未来这个方向也必然会诞生一些超级大牛股。
核聚变被誉为"人造太阳",其原理是通过高温高压使轻原子核融合释放能量,相比核裂变具有燃料无限、清洁安全、能量密度高三大优势:
燃料充沛:氘可从海水中提取,氚可由锂转化,地球储量可供人类使用百亿年;
零碳排:产物仅为氦气和中子,无温室气体和长寿命放射性废物;
固有安全:反应条件苛刻,失控时自动停止,杜绝类似切尔诺贝利事故。
商业化加速推进:据Fusion Industry Association统计,全球超过70%的核聚变公司预计2031-2040年间实现商业化应用。
如美国Helion Energy计划2028年实现50兆瓦聚变发电,中国“夸父启明”(BEST)托卡马克装置预计2027年建成并首次演示聚变能发电。
二、产业链解析
核聚变产业围绕托卡马克装置等展开,涵盖上游原材料、中游技术研发与设备制造、下游电站建设与运营等环节。
(一)上游原材料
金属材料:钨、钼等金属因其高熔点、高热导率等特性,成为制造第一壁、偏滤器等关键部件的理想材料。
超导材料:高温超导材料(如REBCO)用于制造高性能超导磁体,可提升磁场强度、缩小装置体积并降低成本。
(二)中游技术研发与设备制造
磁体系统:托卡马克装置的心脏部件之一,包括纵场线圈、极向场线圈等,用于产生约束等离子体的磁场。
真空室及部件:为等离子体提供高真空环境,同时支撑整个装置结构。
包层模块:起隔热和辐射屏蔽作用,未来将发展为增殖包层以实现氚自持。
偏滤器:清除等离子体中的杂质,维持等离子体稳定运行。
(三)下游电站建设与运营
核聚变电站由核岛和常规岛组成,核岛负责能量转化,常规岛将热能转化为电能。据估算,1000MW核聚变电厂投资成本在27亿至97亿美元之间,随着技术成熟,成本有望进一步降低。
图片来源:中银证券,侵删
三、核心受益企业
(一)上游材料
1、联创光电(YBCO缆线)
高温超导磁体龙头,中标中核集团超导线圈项目,2024年营收31亿元,公司成立于1999年,专注于光电元器件产业已逾二十年。
在智能控制器、背光源、线缆等领域有深厚积累,近年剥离低毛利业务,聚焦高端装备领域,参与研发高温超导磁体等核聚变关键部件,具备技术和市场双重优势,有望在核聚变商业化进程中占据重要份额。
技术优势:采用全新技术路线推进聚变堆建设,已完成国际首根百米级大电流高温超导缆线研制。
2、永鼎股份(二代带材)
公司成立于1994年,以光纤光缆起家,逐步扩张电力传输业务,形成了“光电交融,协同发展”的战略布局。
子公司东部超导负责高温超导带材的研发与生产,核心产品为第二代高温超导带材及超导应用产品。目前东部超导的产品主要应用在超导感应加热、超导磁拉单晶、可控核聚变磁体、超导电力装备等领域,与中科院、江西联创光电、能量奇点、核工业西南物理研究院等客户展开了密切的合作。
3、精达股份(超导线圈)
公司成立于1990年,深耕电磁线超过三十年,为国内最大漆包线厂商。公司持有上海超导18.29%股份。
上海超导专注于高温超导材料的研发、生产和销售,其第二代高温超导带材以其高临界温度和优异的电流传输能力而著称,产品广泛应用于可控核聚变、超导电力和高场磁体等高科技领域。
4、安泰科技(钨/铍材料,第一壁)
公司成立于1998年,主营业务为先进金属新材料及制品的研发、生产和销售。
目前,公司已形成特种粉末冶金材料及制品、先进功能材料及器件、高品质特钢及焊接材料、环保与高端科技服务业等四大业务板块。
在核聚变领域,子公司安泰中科为核聚变装置提供包括钨铜偏滤器、钨铜限制器、包层第一壁、钨硼中子屏蔽材料等涉钨全系列专用钨铜部件,在钨材料制备及应用方面技术领先,承担ITER项目多项关键材料研发,钨铜复合组件打破国际垄断,供货ITER第一壁。
5、西部超导(超导线材)
国内唯一低温超导线材量产企业,在高端超导材料领域具备深厚技术积累和市场地位,随着核聚变项目推进及高温超导材料需求增长,公司业绩有望持续攀升。
业务布局:国内领先的高端超导材料供应商,产品包括NbTi铸锭、棒材、超导线材及超导磁体等,深度参与ITER项目。
技术优势:在高温超导材料领域技术领先,是国内唯一实现NbTi超导线材商业化生产的企业。
6、厦门钨业(钨靶板)
厦门钨业自2011年起参与ITER计划,承担了朗缪尔探针钨组件的研发与制造任务。该组件是ITER偏滤器上的关键诊断部件,需在2500℃高温下稳定运行,用于实时监测等离子体参数。公司通过联合中核集团核工业西南物理研究院,历时4年攻克了材料纯化、精密加工及钎焊连接等技术难题,成为全球少数通过ITER全流程认证的钨材料供应商。
公司依托钨产业链优势,将光伏用细钨丝(如直径33-37微米的高强度钨丝)的精密制造技术延伸至核聚变领域。例如,超细钨丝的加工工艺与核聚变靶板的精密成型技术具有共通性,提升了公司在高性能钨材料领域的综合竞争力。
厦门钨业在福建宁德建设了年产500吨的核聚变用钨材生产线,专门服务于ITER及国内聚变装置(如EAST、HL-3)的需求。公司已实现ITER级钨铜偏滤器部件的批量供应,并在2024年年报中明确其作为“全球唯一通过ITER全流程认证”的行业地位。
7、海陆重工(特种钢材,真空室)
公司在民用核能领域累积了丰富的制造和管理经验,服务堆型有三代、四代堆以及热核聚变堆(ITER)等,在核聚变领域,公司主要负责真空冷屏、冷瓶中间段的生产。
8、国光电气(包层模块)
国光电气(原国营七七六厂)始建于1958年,专注于微波及真空应用产品与核工业配套设备。公司产品主要分为微波器件、核工业设备及部件和其他民用产品三大类别,24年营收占比分别为 51.66%、37.88%、9.98%;毛利占比分别为 61.09%、33.26%、4.73%。
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。国际ITER项目中,公司配套了多种关键设备,主要包括偏滤器、屏蔽模块热氦检漏设备、包层第一壁板以及工艺设备等。
根据公司2023年报,偏滤器已应用于HL-3 等托卡马克装置,公司参与研制的包层第一壁板已经完成样件制造,进入工艺的验证阶段。
(二)中游设备
磁体系统:主体成本占比55%,联创光电、永鼎股份主导。
真空部件:主体成本占比15%,合锻智能(BEST项目供应商)、航天晨光(冷屏制造)。
偏滤器:安泰科技(钨铜组件)、国光电气(包层技术)。
1、合锻智能(BEST项目供应商)
公司成立于1951年,以高端成形机床和智能分选设备为主业,为客户提供包括液压机、机
械压力机、色选机、聚变堆核心零部件尖端制造、智能化集成控制及新材料等产品和服务。
2024年公司实现营收20.74亿元,同比增长17.43%,其中定制产品占比97%,定制色选机、液压机、机压机营收占比分别为 55.52%、28.48%、12.99%。
在核聚变领域,合锻智能参与了聚变堆、真空室、偏滤器等核心部件的制造预研工作。2024 年上半年合锻智能成为了BEST项目主要的设备供应商之一,承担BEST项目的真空室扇区、窗口延长段以及重力支撑等制造任务。
2、航天晨光(冷屏制造)
公司核工装备业务涵盖核级工业基础件(如膨胀节、软管)、核废料处理装备及核非标成套设备,客户包括中核、中广核、国电投等央企集团,其核电膨胀节、软管等产品在国内市场处于龙头地位。
在可控核聚变领域,航天晨光已参与国内多个聚变项目设计开发,尽管具体冷屏产品尚未明确披露,但其在真空室部件和低温系统的制造经验(如真空杜瓦、焊接工艺)与冷屏技术要求高度相关。
(三)下游运营
实验堆:ITER(国际共建)、CFETR(中国自主);
示范堆:预计2035年后商业化,Q值(能量增益)需突破10。
市场规模(华泰证券预测):
实验堆阶段(2025-2030):全球设备市场911亿元;
示范堆阶段(2030-2035):潜在市场超2.4万亿元。
(四)隐形冠军赛道
偏滤器:
1、久立特材
技术地位:国内唯一满足ITER项目要求的PF导体铠甲供应商,其开发的核聚变装置用PF导体316L不锈钢方圆管已实现稳定供货。
2024年上半年管件业务营收增长39.55%,在ITER及国内聚变项目(如EAST、HL-2M)中持续贡献订单。
2、纽威股份
纽威股份是国内唯一同时掌握核级与非核级阀门制造技术的企业,拥有国家核安全局颁发的核级阀门设计制造许可证,技术团队主要来自中核集团,具备高温高压流体控制的核心能力。
公司研发投入占比达6.8%,远高于行业平均水平,建成世界级材料实验室和工程实验室,重点攻关超低温、抗辐射等前沿技术。
自2018年起,公司向法国ITER项目累计供货近6000万元核级和非核级阀门,涵盖手动阀、开关阀、调节阀等,技术通过国际认证,成为全球少数具备ITER供货资质的阀门企业。
依托核电领域积累(如为英国欣克利角C核电站供货2000余台核级阀门),向核聚变领域延伸,解决了极端环境下(高温、强磁场)的密封和耐久性难题。
电源系统:
1、保变电气
公司在核电主变压器领域拥有显著的先发优势,是中国首个自主研发制造出百万千瓦核电站变压器的厂商,公司先后承接多个特大型国家重点示范性核电项目,例如秦山核电站、福建宁德核电站、中广核广西防城港核电站一期等工程,是国产核电变压器领导企业;同时公司成功研发并交付了“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”法国电变压器项目,产品在国际市场获得认可。
技术突破:成功交付ITER项目法国脉冲高压变电站主变压器,产品通过国际认证,打破国外技术垄断。
核心优势:自主研制的特高压变压器技术全球领先,参与“华龙一号”等国家重大工程,订单稳定性强。
2、英杰电气
公司多年来一直为国内科研院所的重要项目提供电源配套服务,其中也涉及包括核聚变等核电领域的相关业务。
技术壁垒:掌握“等离子体-电源”闭环控制算法,研发周期长达5-8年,产品满足ITER标准(20MW连续输出,±0.1%控制精度)。
市场前景:深度参与合肥BEST项目及“天府造太阳”计划,预计2025-2030年射频电源采购规模超50亿元,订单增速显著。
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