中信证券研报认为 ,核聚变当前正处于投资加速的过程中,中美均大力发展,核聚变将迎来新一轮加速发展期。从投资逻辑看 ,磁体 、堆内构件占反应堆成本分别为28%/17%,属于资本开支的核心环节 。中信证券认为当前处于聚变产业链密集招标阶段,核心组件充分受益 ,推荐超导磁体、堆内构件环节的公司。
全文如下可控核聚变|中美核聚变投资加速,从实验堆向商业化前进
我们认为,核聚变当前正处于投资加速的过程中,中美均大力发展 ,核聚变将迎来新一轮加速发展期。从投资逻辑看,磁体、堆内构件占反应堆成本分别为28%/17%,属于资本开支的核心环节 。我们认为当前处于聚变产业链密集招标阶段 ,核心组件充分受益,推荐超导磁体 、堆内构件环节的公司。
▍核心结论:中美核聚变投资加速,磁体和堆内构件是核心环节。
我们认为 ,核聚变技术是能源领域重大技术革命,中美等核能强国均重点发力可控核聚变 。根据Sightline Climate统计,全球共13家聚变企业设定了2030年前反应堆Q>1的目标。根据F4E Fusion Observatory统计 ,2020年以来,全球聚变公司累计投资加速提升,可控核聚变迎来新一轮加速发展期。从投资规模来看 ,聚变实验堆堆投资规模百亿量级,反应堆投资占比约40%。根据Neil Mitchell对ITER成本测算,磁体、堆内构件占反应堆成本分别为28%/17%,是聚变堆资本开支的核心环节 。
▍核聚变清洁高效 ,有望成为人类的终极能源。
核聚变反应指的是高温条件下原子核克服库仑力,原子核碰撞融合为一个原子核,释放巨大能量的过程。从聚变反应类型看 ,DT反应为最容易实现的聚变过程,被广泛应用于聚变堆路线 。由于反应温度达到上亿度,等离子体无法直接由容器进行承载 ,需要磁体约束(托卡马克、仿星器 、磁镜)、惯性约束(激光聚变)等方式容纳等离子体。根据IAEA数据,2024年全球聚变反应堆(含运行、在建及规划项目)共计159台,其中托卡马克、仿星器和激光路线的分别为79 、23、12台。托卡马克运行稳定性较高 ,制造难度相对较低,成为目前最主流路线 。
▍从实验堆到商用堆,高温超导材料、钨材料及Li-6增殖成为趋势。
从目前在运行的托卡马克装置来看 ,其距离实际发电的聚变商用堆仍存在较大差距,主要存在三大问题:
1)运行时长问题:目前EAST装置最高实现超千秒的长脉冲高参数等离子体运行,但并未发生聚变反应输出能量,且运行时长距离连续长时间运行仍有差距。为实现稳定连续运行的聚变反应 ,一方面需要提升磁体性能,高温超导材料将逐步应用于下一代聚变堆;另一方面需要提升等离子体控制能量,AI技术将广泛应用于聚变堆控制;
2)中子辐射问题:氘氚聚变反应会产生高能中子 ,由于中子不带电无法被磁场束缚,对反应堆第一壁 、偏滤器等组件产生较强材料损伤,降低使用寿命 。早期第一壁等材料使用铍 ,经过多年研发,目前ITER等项目逐步转向钨材料;
3)氚增殖问题:氚是氘氚聚变反应的重要燃料,但自然界中氚的储量极少 ,因此需要通过核反应在装置内部增殖氚。在聚变中子作用下,增殖包层中的Li-6可以生成氚再进入反应室作为燃料,形成氚的循环利用 ,Li-6是聚变堆增殖的重要材料。
▍全球对比,ITER进度低于预期,但中美聚变研发节奏加速 。
复盘各国核聚变发展历史看,中国押注托卡马克进入第一梯队 ,美国技术路线多元。由于聚变堆前期投资规模巨大,1985年国际热核聚变实验反应堆项目(ITER)成立,最终确定由欧盟、中国、印度 、日本、韩国、俄罗斯和美国共同参与。ITER项目将产生500MW的聚变功率 ,为聚变发电产生示范作用,但进度低于预期,产生等离子体时间从2016年推迟至2033年 ,全功率运行时间从2035年推迟到2039年。尽管ITER项目进度较慢,但中美聚变研发节奏加快 。根据IAEA统计,2024年全球聚变领域股权投资规模达到约17.4亿美元 ,2021-2024年投资规模较前期迎来明显提升,其中主要投入来自中国和美国。具体来看,2025年1月 ,美国能源部(DOE)宣布为聚变创新研究引擎(FIRE)合作组织中的六个项目提供1.07亿美元资金;紧凑型燃烧等离子体聚变能综合研究系统(BEST)5月开启总装,将在2027年完成建设并首次演示聚变发电,推动核聚变从实验室研究向工程应用跨越。
▍风险因素:
核电政策变化不及预期;可控核聚变技术发展不及预期;核心设备及组件降本不及预期;原材料价格大幅波动风险;地缘政治风险 。
▍投资策略。
我们认为核聚变当前正处于投资加速的过程中,中美均大力发展聚变研发 ,核聚变将迎来新一轮加速发展期。从投资逻辑看,磁体 、堆内构件占反应堆成本分别为28%/17%,属于资本开支的核心环节 。我们认为当前处于聚变产业链密集招标阶段 ,核心组件充分受益。
(文章来源:人民财讯)
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