可控核聚變技術發展、政策與產業鏈梳理

技術突破引領核聚變走向工程可行性。

可控核聚變因具備“燃料充足易得、反應過程清潔環保、釋放能量密度極高且相對安全”等優點，被視為能 源革命的終極解決方案，現已經成為繼人工智能（AI）革命后，中國、美國和歐洲等地區大國在能源領域進行 戰略競爭的新方向。 自 20 世紀中葉以來，可控核聚變研究歷經多個階段。早期主要集中在理論探索與實驗裝置的初步搭建，進 入 21 世紀可控核聚變技術發展加速，磁約束與慣性約束這兩條主流技術路線均取得了顯著進展。2022 年 12 月 美國 NIF 裝置首次實現聚變能量輸出超過激光輸入能量，Q 值達 1.53，2023 年 Q 值進一步提升至 4.13，證明慣 性約束路徑可實現能量凈增益。日本 JT-60 裝置通過磁約束實現 Q=1.25，驗證磁約束路線的科學可行性。2025 年 3 月中國新一代人造太陽環流三號（HL-3）實現 1.17 億度原子核溫度和 1.6 億度電子溫度的“雙億度”運行， EAST 裝置創下 1 億攝氏度維持 1066 秒的世界紀錄，標志著我國核聚變研究正式進入燃燒實驗階段，技術水平 領先全球。此外，2006 年國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目正式啟動，旨在建造世界首個可實現大規模核聚變 反應的實驗堆，隨著 ITER 組織官網于 2025 年 4 月 30 日宣布，已完成反應堆 “電磁心臟”—— 世界最大、最 強的脈沖超導電磁體系統的全部組件建造，有望在未來驗證核聚變發電的工程可行性。 除了傳統技術路線的突破，新興技術如高溫超導磁體、人工智能（AI）等在核聚變中的應用等也為行業發 展注入新動力。高溫超導磁體技術的進步，使得核聚變裝置能夠產生更強的磁場，在有效約束等離子體的同時 極大縮小了裝置尺寸，使建造成本大幅降低。人工智能技術的進步也有效推動了聚變行業的發展，AI 可用于優 化等離子體控制算法，實現對復雜物理過程的精準調控，提高聚變反應堆的穩定性與反應效率。

近年來核聚變重大技術突破頻現，當前全球可控核聚變技術已實現從科學可行性向工程可行性驗證階段邁 進，聚變產業化臨界點正在加速到來。激光慣性約束、磁約束托卡馬克裝置和直線型場反位形裝置等技術路線 多頭并進，與此同時其商業化路徑也逐漸清晰，國際合作項目與各國政府項目相互競逐，大型國企與商業聚變 公司互為補充，可控核聚變領域正在迎來前所未有的關注。

政策層面，各國頂層設計明確，制度標準逐步出臺。中國可控核聚變行業政策從早期的科技規劃起步，逐 步邁入技術積累與國際合作的新階段，近年通過一系列政策支持推進了可控核聚變技術的研發和應用。《“十四 五”能源科技創新規劃》和《關于推動未來產業創新發展的實施意見》等文件提出聚焦核聚變等未來能源領域， 打造全鏈條的未來能源裝備體系，推動相關技術的突破和產業化，組建可控核聚變創新聯合體，整合央企、科 研院所等資源，形成“研究院+產業平臺”架構，推動核心部件國產化。國際上其他大國對核聚變也異常重視，美 國 2024 年發布《聚變能戰略》，提出三大支柱計劃，分別是縮小商用聚變科技差距、為商業化聚變能源鋪平道 路、建立和利用內外部伙伴關系。三大支柱涵蓋科研合作、關鍵領域、商業準備、國內外合作、市場培育等內 容，為美國聚變產業發展提供系統性指導。英國則宣布 4.1 億英鎊投資，支持 STEP 原型聚變工廠建設，目標 2040 年實現凈能量輸出。這些政策為產業劃定發展路徑，降低技術商業化不確定性。 資本層面，隨著技術突破與政策利好的雙重驅動，可控核聚變領域吸引的大量資本正推動聚變技術從實驗 室向工程驗證邁進。根據核聚變行業協會（FIA）發布的 2024 年聚變能產業報告，核聚變行業累計融資規模 71 億美元，新資金達 9 億美元，顯示該領域收到資金高度關注。中國形成“國家隊+民企”互補格局，中核集團和中 科院等國家隊主導核心系統環節，正在投資超百億建設大科學裝置環流三號、緊湊型聚變能實驗裝置 BEST、 聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施 CRAFT 等攻克前沿技術難題。民營企業和商業公司如新奧集團、能量奇點、 星環聚能、瀚海聚能等投資數十億探索新型聚變商業化路線，這種互補格局既保障戰略安全，又通過市場化機 制加速技術迭代。美國同樣也是國家項目和私營企業并進的模式，美國國家點火裝置率先驗證激光聚變科學可 行性，私營公司 Helion Energy、CFS 和 TAE 等備受資本追捧，Helion Energy 更是與微軟簽訂核聚變商業化發 電“首單”，獲得了來自 OpenAI CEO Sam Altman 等投資者的大力支持。

核聚變產業鏈分為上游原材料供應、中游設備制造與工程建設、下游運營與應用三個主要環節，核心目標 是實現聚變能商業化發電或利用聚變副產品進行商業化變現等。我國在核聚變領域技術積累深厚，通過參與國 際合作項目 ITER 及自主建設環流三號、EAST、BEST、CRAFT 等大科學裝置，核聚變產業鏈完整，相關技術 位居國際第一方陣，預計 2050 年前后實現商業化發電目標。當前階段任務主要是探索聚變技術路線工程化實踐 方案及其商業可行性，大科學裝置及商業聚變試驗堆為中上游環節帶來大額訂單，因此目前核聚變方向高價值 量投資機會主要集中在中上游環節。 上游原材料與關鍵零部件：上游主要聚焦于提供反應堆建造所需的關鍵零部件和相關原材料，包括目前正 在大規模應用的低溫超導磁材（鈮錫合金 Nb?Sn、鈮鈦合金 NbTi），尚未規模應用但未來具有較大潛力的高溫 超導帶材（稀土鋇銅氧 ReBCO）、聚變反應所需的核燃料（如氘、氚、氦-3）與增殖元素鋰、第一壁和偏濾器 核心材料（如金屬鎢、銅基合金）、做中子倍增劑鈹（Be）等。這些材料是裝置運行的基礎，決定中游設備性 能上限。例如，超導材料需在超低溫環境中維持超導狀態，以實現強磁場約束等離子體，材料性能往往決定磁場強弱進而影響聚變反應。 中游設備制造與工程建設：中游是聚變產業鏈的核心，涉及反應堆關鍵組件研發與制造，包括超導磁體、 真空室、偏濾器、第一壁、包層等核心主機設備，冷卻系統、加熱系統、電源系統等輔機設備，以及系統集成 和總裝。根據《Superconductors for fusion: a roadmap》對于 ITER 項目及后續 DEMO 項目成本拆分來看，實驗 堆階段超導磁體占項目總成本的 28%，為價值量占比最高環節，真空室及真空室內部件價值量占比分別為 8%、 17%，也相對較高。示范堆階段外部發電系統、冷卻系統等輔機系統價值量占比提升。

下游核電站運營與聚變副產品商業化：下游包括核電站運營、能源輸出以及聚變反應副產品氚、中子源等 商業化，主要應用場景為發電、科研和醫療等。當前核聚變研究處于工程驗證階段，國內聚變堆主機關鍵系統 綜合研究設施 CRAFT 今年年底驗收，星火一號、BEST 加速推進，預計 2027 年實現氘氚聚變演示發電，同步 推進中國聚變工程實驗堆 CFEDR 項目，預計 2035 年建成并開展大規模科學實驗，如果順利，我國有望在 2050 年前實現聚變能商業化發電。