①核聚變領域近期頻現新動作,國內多個項目取得重要進展,受到市場高度關注,多家產業鏈上市公司回應最新業務進展; ②從了解到的整體情況來看,國內核聚變項目的下一階段性節點或在2027年至2028年左右,屆時開啟招標的相關裝置將完成建設。
《科創板日報》5月20日訊(記者 黃修眉 李煜)核聚變領域近期頻現新動作,國內多個項目取得重要進展,受到市場高度關注。
其中,合肥緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)項目工程總裝工作正式啟動,較原計劃提前兩個月;中核官網新增核工業西南物理研究院若干招標項目,顯示中國聚變公司即將進入實質性運營階段,中核集團新裝置呼之欲出;新一代人造太陽“中國環流三號”首次實現“雙億度”的突破性進展。年初至今,亦有多個項目開啟招標熱潮。
為進一步了解核聚變領域最新進展,《科創板日報》記者近期采訪多家產業鏈上市公司,以及行業專家、投資人等。
從了解到的整體情況來看,國內核聚變項目的下一階段性節點或在2027年至2028年左右,屆時開啟招標的相關裝置將完成建設;在此期間,相關供應鏈企業相關訂單或將有所增長。
不過,亦有業內人士表示,截至目前,在全球范圍內,距離真正初步實現核聚變發電仍有一段時間。從國內進展來看,目前仍需解決如何實現“氘氚反應循環體系閉環”與“能量比值Q值至少大于5”等難題。
▍核聚變產業鏈上市公司回應最新業務進展
核聚變產業鏈方面,國光電氣證券部人士向《科創板日報》記者表示,2024年公司核工業板塊收入有所下滑。是因受國際ITER總部對技術要求更改的影響,多個項目合同簽訂延遲。“公司緊跟ITER新技術要求,加快技術驗證,目前生產已基本恢復。”
國光電氣2024年報顯示,ITER項目是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一,該公司生產的偏濾器和包層系統是ITER項目的關鍵部件。“公司確實感受到國家隊和民營資本越來越多進入該行業,項目也越來越多,能感受到行業發展的加速。”上述證券部人士說道。
今年3月,國光電氣與天府創新能源研究院等股東,共同出資成立的合資公司——先覺聚能科技(四川)有限公司,上市公司在其股權占比為7.5%。該公司定位為支撐天府創新能源研究院發展并拓展其職能的市場化機構,與其共同構建起“研究院+公司”相互支撐的聚變裂變混合能源事業核心組織架構。
專用設備零部件生產商應流股份證券部人士向《科創板日報》記者表示,“核電交付周期比較長,從訂單到收入確認有一個較長的時間差。公司目前經營正常,核工業零部件也是正常交付。”
應流股份產品主要包括超級奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、馬氏體不銹鋼、高溫合金零部件產品等。2020年至2024年各期期末,該公司相關核能零部件收入分別為2.85億元、3.04億元、3.25億元、3.80億元、6.42億元,收入逐年上升。
《科創板日報》記者注意到,應流股份可轉債融資申請于今年4月24日獲上交所受理。該融資申請文件顯示,應流股份先進核能材料及關鍵零部件原有產能為765噸,先進核能材料及關鍵零部件智能化升級項目建成投產后,可形成年產3250噸先進核能材料及關鍵零部件的綜合生產能力。
今日(5月20日)晚間,百利電氣發布風險提示公告并表示,公司關注到“可控核聚變”熱點概念。經自查,公司控股子公司榮信興業公司僅參與了國際熱核聚變試驗堆(ITER)項目電力系統中無功補償以及濾波(RPC&HF)設備的設計制造,起到控制電能質量、減少電力損耗的作用。目前相關業務收入金額較小,2024年度相關業務收入占公司整體收入比重不足1%,不會對公司業績產生重大影響。
英杰電氣在今年5月接受投資者調研中提到,該公司多年來一直為國內科研院所的重要項目提供電源配套服務,其中也涉及包括核聚變等核電領域的相關業務。目前,此部分業務主要聚焦于助力國內科研院所實現研發突破,尚未實現大規模商業化應用。目前該業務規模在公司整體業務中占比較小,尚未對公司業績產生顯著影響。
在核聚變中,超導技術有著重要作用。通過使用超導磁體和微波發射器,可有效控制等離子體的溫度和密度,從而提高聚變反應的穩定性與效率。
西部超導主要從事超導產品、高端鈦合金材料和高性能高溫合金材料及應用的研發、生產和銷售。2024年,西部超導全年累計實現銷售收入46.12億元,同比增長10.91%。其中,超導產品銷售收入同比增長32.41%。
其年報顯示,西部超導2024年超導業務訂單持續增加,隨著高性能超導線材產業化項目建設完成,司超導線材產能得到了大幅提升。報告期內,該公司完成國內核聚變CRAFT項目用超導線材的交付任務,并開始為BEST聚變項目批量供貨,產品性能穩定;Nb3Sn超導線材和MgB2高溫超導線材性能取得新突破。
永鼎股份旗下東部超導的主營產品是第二代高溫超導帶材及超導應用產品。永鼎股份近期在投資者互動中表示,其在第二代高溫超導帶材上采用了國內獨有的IBAD(離子束輔助沉積)+MOCVD(金屬有機化合物化學氣象沉積)的技術路線,研發出多種稀土替代和摻雜技術,所制備的超導材料磁通釘扎性能優異。
王子新材子公司寧波新容電器科技有限公司的電容產品能應用到可控核聚變中的磁體電源項目,寧波新容的薄膜電容產品針對不同的項目需求會出具定制化的設計方案。
王子新材在今年5月接受投資者調研時表示,公司下屬子公司寧波新容于兩三年前針對該項目與客戶開始進行技術對接,包括參與樣品設計與測試等階段。過程中,寧波新容不斷配合與滿足項目方所提出的相關要求,逐漸形成一定技術沉淀。據了解,目前暫無其他供應商供貨,相關項目正常交付中。
此外,王子新材在今年3月的投資者互動平臺中表示,該公司與聚變新能(安徽)有限公司存在間接業務往來,間接參與了后者采購首套磁體電源項目。
▍今年核聚變領域多個項目均開啟招標
同時,不少初創企業亦紛紛布局核聚變相關業務。
直線型可控核聚變企業瀚海聚能(成都)科技有限公司(下稱“瀚海聚能”)相關人士在接受《科創板日報》記者采訪時稱,該公司技術路線是對標Helion,以磁約束中的場反位形(FRC)直線型裝置來實現核聚變最終的商業化。
其主要挑戰體現在工程的快速迭代。“目前公司裝置正在進一步研發與裝置推進階段,需要大量的實驗和工程驗證,以確保快速實現商用標準和可行性。從核聚變裝置價值量來看,有電源系統、磁體系統、診斷與控制系統等所占的比重較大。”上述瀚海聚能相關人士表示。
今年2月,瀚海聚能聚變裝置基地改建工程在成都經開區正式啟動;4月,該公司直線型場反位形等離子體實驗裝置通過生態環境部定級,裝置的進廠、安裝、調試等相關工作推進中。
《科創板日報》記者注意到,瀚海聚能的裝置研發已引入AI相關技術。“AI與核聚變是相輔相成,相互促進的。”
上述瀚海聚能相關人士表示,該公司正致力于與國內各大科研院所和高校合作。“由于我們的裝置正在推進階段,因此我們采用了其他的方式,比如將物理模擬和AI技術結合起來,用于對裝置未來的控制做仿真模擬、設計控制方案,優化裝置設計,縮短未來的開發時間,目前正在實施中。”
由于傳統能源以及風、光、水能受到場地、氣候條件的限制,較難快速跟上AI算力迅猛發展下的電力需求。因此,在數據中心的應用場景上,具有高能量密度的核能正成為滿足數據中心日益增長的能源需求的首選解決方案。
“核能對數據中心適用性和幫助度體現在多個方面,包括高能量密度、穩定可靠的電力供應、低碳環保、滿足大規模算力需求、降低運營成本、提升能源安全性等。”瀚海聚能相關人士稱。
陜西星環聚能科技有限公司(下稱“星環聚能”)是國內從事可控核聚變研發的代表團隊之一。其基于高溫超導球形托卡馬克的重復重聯可控聚變技術方案,亦被認為是最具商業化潛力的路徑之一。
星環聚能首席科學家譚熠在接受《科創板日報》記者采訪時稱,“在可控核聚變‘大國競賽’中,國內外是平行并跑。目前拼的是誰能更好、更快,以更具性價比的方式落地。我國具備完善的產業鏈、強大的工程落地能力,以及大量電子、機械、AI領域人才。”
亦有國內核聚變領域龍頭企業相關負責人向《科創板日報》記者表示,今年核聚變領域的多個項目均開啟招標,意味著該行業發展進入新階段,
這主要有三大原因:一是政策層面的持續支持與發力;二是隨著我國高溫超導材料產業的快速發展,增強了核聚變中的磁場約束力,制造成本顯著降低;三是AI大模型在相關實驗與裝置的設計端、控制端、分析端進行賦能,快速促進了項目獲得新進展。
其進一步表示,目前在今年內開啟招標的幾大項目,均擬計劃在2027-2028年完成建設并啟動點火,不過目前這些項目完成后的主要目標仍然是“跑實驗”,為下一代能初步進行氘氚反應發電的核聚變樣機做準備。
“如何真正在下一代聚變裝置上實現氘氚反應及其循環體系的完美閉環,以及能量比值Q值(即:聚變能量產出與輸入能量的比值)至少大于5,是我們邁向‘終極能源’的關鍵兩大步驟。目前國內還沒有項目能實現這兩點,Q值也都小于1。”該負責人稱。
▍專家預計2027年建成聚變能實驗裝置
當前,在氣候變化與能源安全雙重壓力下,核能作為低碳可調度基荷能源的戰略價值愈發凸顯。
在近期舉行的“好望角科學沙龍”上,中國工程院院士、中國物理學會副理事長、國家大科學工程“聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施”總指揮李建剛認為,預計可以在2027年建成聚變能實驗裝置,并在5年內看到“核聚變點亮的第一盞燈”。
“從實驗裝置到聚變實驗堆、工程示范堆,再到聚變能原型電站,是中國磁約束聚變能發展的技術路線圖。”李建剛透露,緊湊型聚變能實驗裝置計劃2027年建成,中國聚變工程示范堆(CFEDR)已啟動方案設計,將瞄準建設世界首個聚變示范電站。“中國聚變工程示范堆將完成從ITER到聚變原型電站之間的技術過渡和工業實踐,演示聚變能持續大功率、安全和穩定運行的可行性。 ”
當前,小型模塊化反應堆(下稱“小堆”)與聚變堆成為業內研發與投資熱點。
據國際原子能機構(IAEA)定義,電功率在30萬千瓦以下的反應堆為“小型堆”,電功率不超過1.5萬千瓦的反應堆又稱為“微型堆”。而模塊化小型堆能夠通過標準模塊化的形式在工廠制造,并運送到現場組裝,利于縮短建造周期和減少土建成本。
國家原子能機構(IAEA)統計顯示,目前全球有80多種小堆設計與概念方案,普遍基于第三代核電技術,并部分借鑒和吸納了第四代核能系統技術理念。
“受各國應對氣候變化以及大型科技、人工智能(AI)公司對清潔低碳能源的迫切需求,目前全球范圍內正掀起核能小型堆開發熱潮。”今年4月27日,中國核能行業協會專家委特邀顧問、國家電投集團原董事長王炳華在中國核能行業協會2025春季核能可持續發展國際論壇作主題分享時如是說。
“未來10年是小堆開發驗證和推廣的重要窗口期。”中國核工業集團原副總工程師田佳樹認為,“小堆有近百種設計方案,涵蓋多種反應堆技術,包括水冷、氣冷、液態金屬冷卻和熔鹽冷卻反應堆。”
與大型核反應堆相比,小堆具有建造周期短、單機投資低、廠址適應性強等特征,還因其體積小、固有安全性高、功率比大、適應性好、核廢物產生量少、退役成本低等特點,在全球受到日益廣泛的關注。
國家能源局在全國能源工作會明確提出,到2025年底實現6500萬千瓦的核電裝機。另據國際原子能機構(IAEA)的統計數據,2050年全球核能將突破11億千瓦,其中小堆將占核電總裝機容量的1/4,約3億千瓦的發展空間。
“到2030年,中國數據中心的耗電量將達到400TWh,是2020年的兩倍。而DeepSeek的爆火將帶來整體AI應用生態繁榮和對算力更大的需求。”中國核工業集團原副總工程師田佳樹表示,小堆在數據中心供能、園區綜合能源供應、替代退役煤電等方面有著廣闊的商業前景。他預計,到2030年左右將也完成小型堆核電站商業示范。
田佳樹認為,小堆與聚變堆相比,前者兼具三代堆成熟性與四代堆創新性,是未來十年至二十年的戰略必爭領域,但還需通過標準化設計、規模化生產降低成本,證明其與大型反應堆相比具有競爭力;而后者還需要解決材料、成本和工程化等方面的問題。“預計未來二十年內可能會完成實驗堆和示范堆的環節,并在商業堆的環節探索市場接受度。”
隨著高溫超導技術突破,小型化聚變堆成為可能,裝置整體成本明顯降低,研發迭代速度大幅加快,加大了可控核聚變商業化的預期,這也成為吸引投資界紛紛加碼的原因所在。
今年4月初,上海未來產業基金宣布擬戰略投資中國聚變能源有限公司。該項目是上海未來產業基金首個直投項目,也是上海國投公司在未來能源領域的重大戰略布局。
中科創星創始合伙人米磊向《科創板日報》記者表示,小型模塊化反應堆與可控核聚變的協同發展,將成為人類能源革命的“雙引擎”。
米磊表示,這樣的雙軌發展折射出人類能源利用的深層邏輯——既要立足當下,通過小堆實現核能安全發展的“確定性”;也投資未來,依托可控核聚變打開“無限能源”的想象。這個過程中,還需要政策的協同、耐心的資本和公眾的理解,共同推動核能成為可持續發展的基石,實現能源的升維。
對于核能的應用前景,中國工程院院士、中國物理學會副理事長、國家大科學工程“聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施”總指揮李建剛認為,人類要從以化石能源為主的結構,向以綠色清潔能源為主過渡,并預計到下世紀末替代化石能源。這期間,所有清潔能源技術都值得大力發展,其中既包括核聚變技術,也包括核裂變技術。