可控核聚变概述
可控核聚变是指:在人为控制条件下,通过将氢元素的原子核融合成更重的元素,从而释放出巨大能量的过程。单次反应释放的能量是现有体系的千万倍,
因为反应过程和太阳及恒星内部的现象类似,所以也被称为“人造太阳”
Q值
输入能量维持聚变后,产出的能量比值。类似于ROI
Q=1:表示能量盈亏平衡
Q=5:氘氚聚变理论上可自我维持
Q>10:核聚变发电进入可行阶段
Q>30:核聚变发电实现商业化
可控核聚变的发展过程
全球可控核聚变投资和产业化加速,核聚变实验堆建设进入关键节点大规模招标,行业已进入发展快车道。
中国可控核聚变
国务院国资委在2024年10月明确将核聚变列为重点未来产业,提出“超前布局,梯次培养”
2025年是中国核工业创建70周年,中核集团重大项目快速落地。
2025年3月,中国核电和浙能电力这两大能源国企增资17.5亿元,参股中国聚变能源公司。
世界可控核聚变
1958年,各国在日内瓦召开第一次相关会议,主题是“尽快突破核聚变”,美国和日本参与最积极,是世界上第一批成功建设出托卡马克装置的国家。
20世纪80年代,四大托卡马克(JET、JT-60/JT-60U、D-III/D-IIID、TFTR)陆续建成,在点火试验中,Q值达到0.65。
1985年,苏联、美国、日本、欧盟签订了ITER协议(国际热核聚变实验堆计划),共同投资50亿美元,花费10年预研究、10年建设,目标是达到Q值等于5的科学成果。
1991年,苏联解体后,ITER被搁置。
2001年,完成核聚变实验堆设计后。大家觉得2010年能投入使用。
到了2007年,预期变成了2016年完成建造。
到了2009年,预期拖后到2018年。
到了2012年,预期拖后到2019年。
到了2016年,预期2021年投入使用。
2023年5月,日本16家企业和政府计划向核聚变发电商业化初创公司Kyoto Fusioneering投资100亿日元
2023年底,最新、规模最大的核聚变反应堆JT-60SA成功点火首次实现等离子体。
2024年3月,韩国KSTAR装置的超高温等离子体在1亿摄氏度的温度下保持20秒,上升到世界最高水平。
2024年12月,韩国成立核聚变创新联盟,要在2030年建成核聚变示范反应堆,并在2050年实现核聚变商业化。
2024年,全球核聚变公司近50家,投资金额增加20%,产业进入快速发展通道。
2025年1月,英国投资4.1亿英镑用于资助包括STEP、Fusion Futures、JDR、UKAEA等核聚变计划。
2025年1月,中国EAST取得重大突破,成功实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,刷新世界纪录。
2025年1月,美国为FIRE合作组织提供1.07亿美元资金,私人核聚变公司也完成S&T里程碑。
2025年2月,俄罗斯无中子质子-硼聚变研究取得重大进展,为未来创造清洁能源奠定坚实基础。
2025年4月,ITER已完成反应堆电磁心脏,世界上最大、最强的脉冲超导电磁体系统的全部组件建造。
人造太阳——夸父项目
参与公司介绍
(1)合锻智能
国内唯一实现核聚变堆真空室构建规模化量产,主导国家专项“核聚变堆真空室制造工艺研究”,技术参数国际领先。
自主研发的万吨级液压机精度达um级别。
(2)雪人股份
全球唯一适配全超导托卡马克装置的兆瓦级压缩机供应商,覆盖EAST、ITER项目核心冷却需求。
产品同步切入航天器热管理、液氢储运等高成长赛道。
自研氦气螺杆压缩机突破零下271摄氏度极限工况。
(3)安泰科技
全球唯一全系列钨基产品供应商,为EAST装置提供偏滤器第一壁,
(4)西部超导
全球低温超导线材市场占有率15%,ITER计划核心供应商,覆盖30%磁体超导线材需求。自主突破Nb3Sn超导线材千米级量产技术,适配CFETR示范堆极端工况。
(5)永鼎股份
国内唯一实现第二代高温超导带材量产,为“中国环流三号”磁约束系统提供核心材料,中标ITER超导材料采购项目。
磁通钉扎技术使带材载流密度达国际标准2倍,超导临界电流密度突破500A/(mm)^2。
中国核聚变产业
国内核聚变有中核集团和中科院两条主线主导产业链推进
中国核工业集团
旗下有两个主体进行研究。
(1)西南物理研究院
负责环流三号-聚变堆项目,预计2045年进入示范阶段。
(2)江西联创光电
负责星火项目-聚变-裂变混合反应堆,总投资200亿元,计划2029年实现商业化发电。
中科院
有三大项目。
(1)EAST项目,进行理论研究,在2025年1月实现“亿度千秒”点火。
(2)BAST项目,演示发电,目标2027年建成,2030年点亮第一盏灯,注册资本增至145亿元。
(3)CRAFT项目,关键系统部件研究,计划2025年建成。