可控核聚变实验发展迅速 我国中科院进入到商业化准备阶段

1、可控核聚变发展尚处于导入阶段，未来将带动核电装机增长

根据观研报告网发布的《中国可控核聚变行业现状深度研究与发展前景分析报告（2025-2032年）》显示，核聚变是一种高效、清洁的能源利用方式。聚变反应是两个或多个较轻的原子核在高温高压条件下重新结合成质量较重的原子核并释放巨大能量的过程。根据质能方程E=mc2，聚变反应前后的原子核质量减小并释放巨大的能量。作为一种源自原子核内部结构变化的能量形式，核聚变的能量密度远高于传统化学反应，且几乎不产生放射性污染。基于核聚变反应具有能量密度高、高效、清洁的特性，其在能源、军事和科研等领域具有广泛应用前景，被视为人类未来最理想的能源解决方案。

按燃料和技术成熟度分类，人工核聚变可分为氘氚（DT）聚变，氘氘（DD）聚变、氘氦（D³He）聚变等。点火条件方面，D-T反应所需温度约1亿摄氏度，远低于氘-氘和氘-氦3等聚变的启动温度。从燃料获取的角度看，氘可以从海水中大量提取，氚也可以通过与锂反应等方式进行增殖，实现燃料闭环。氘-氚聚变拥有最丰富的施工经验，从上世纪的JET、TFTR到如今ITER与东方超环，D-T反应技术已被多次验证，系统组件如超导磁体、氚处理装置和中子防护材料也趋于成熟。虽然中子辐射对材料带来侵蚀、氚的放射性管理等问题依然存在，但整体而言，氘-氚聚变是目前全球主流聚变装置采用的最佳路径。

可控核聚变的商业化落地需要逐级验证科学可行性与经济可行性实现技术跃迁。实验堆阶段需攻克能量净增益与稳定点火两大基础科学难题，通过高温等离子体约束技术实现可控的聚变反应；示范堆阶段需将实验成果工程化，在连续运行、燃料自持循环等维度提升Q值至商业化门槛，并验证成本可控性；商用堆则依赖规模化技术与工业体系支撑，通过持续点火与高Q值运行实现稳定供电。从单次点火到持续反应，从能量亏损到经济增益，每个阶段均为下一层级提供不可替代的技术验证与风险缓释。目前国内外在运的核聚变反应堆以实验堆为主，因此从生命周期来看，行业尚处于导入期阶段。2024年实验堆的数量占到总聚变项目的87%（其余13%并不是实现稳定运行的商业堆，而是部分通过等离子体放电实验积累的工程数据。

资料来源：观研天下数据中心整理

资料来源：IAEA，观研天下数据中心整理

可控核聚变的尝试早在上世纪六十年代便已经开始：1958年首台托克马克装置T-1正式投入运行，1968年苏联科学家在第三代托克马克T-3上取得了电子温度1keV、质子温度0.5keV，以及聚变三重积等于10^18/m^(-3)·s的显著成果。苏联科学家的尝试在国际上引发了托克马克技术的热潮，各国相继开启磁约束聚变研究计划。

20世纪80年代，美国TFTR、欧洲JET、日本JT-60等大型托克马克装置的相继建成，标志着磁约束聚变进入规模化实验阶段。通过优化磁场位形、中性束注入加热和偏滤器设计，聚变三重积指标在1980-2000年间实现了五个数量级的跨越式提升。1985年美苏日内瓦峰会上倡议启动国际热核聚变实验堆（ITER），计划通过超导磁体技术实现更大体积和400秒以上的脉冲的等离子体约束。ITER设计目标是将三重积提升至Q≥10。虽然ITER项目还未落地，但在实验堆中三重积的提升意味着以托克马克为代表的核聚变技术正在快速发展。

进入 21世纪以来，无论是聚变堆建设规模还是托克马克技术创新速度都呈现出显著加速趋势。2022 年 12 月，美国国家点火设施（NIF）首次实现了净能量增益；欧洲联合环（JET）在 2023 年开展了最后的氘-氚实验，仅使用 0.2 毫克氘氚燃料就产生 5 秒的高聚变功率，创造了 69MJ 的突破性记录；JT-60SA是日本与欧盟联合开发的超导托克马克装置，于 2023 年 11 月成功点火，达到满功率后可将等离子体加热至 2 亿摄氏度并维持约 100 秒；2024 年 10月，美国 DIII-D 国家核聚变设施宣布突破 20 万次等离子脉冲，实现在超出Greenwald 密度上限 20%的条件下实现等离子体的高质量约束；2025 年 1月，中国全超导托克马克核聚变实验装置（EAST）首次创下“1 亿摄氏度1000 秒”的长脉冲高约束模等离子体运行世界纪录。目前核聚变正处于发展的黄金时期，未来随着中国的 BEST、CFETR 等项目的落地以及 ITER 项目的成功运行，可控核聚变将突破聚变点火与能量净增益的关键瓶颈，为商业化运行提供有力支撑。

ITER 是全球最大的国际热核聚变实验堆合作项目。ITER 由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国 7 方共同参与建造，欧盟作为 ITER 设施的主办方，贡献的费用有 45％左右，其他六方各贡献约 9％。我国于 2006 年正式签约加入 ITER 计划，承担了涉及磁体支撑系统、磁体馈线系统、电源系统、辉光放电清洗系统、气体注入系统以及可耐受极高温的反应堆堆芯“第一壁”等多个核心关键部件和系统的研制任务，建立了聚变堆的重要部件或系统的设计、制造、检验、运行和维护维修的技术规范及测试平台。当前 ITER已进入装配关键阶段，中核集团牵头的中法联合体是目前 ITER 项目主机安装的唯一承包商，极大提高了我国在国际大科学工程中的参与度与话语权。2025 年 4 月 11 日，中国成功交付 ITER 磁体馈线系统中最后一套校正场线圈内馈线部件，标志着 ITER 磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完成。ITER 磁体馈线直径达 16 米、高 3 米，是系统内尺寸最大、结构最复杂的组件。未来 3-5 年，我国将继续承担一批关键部件核心任务，例如全钨第一壁、产氚测试包层、燃料注入等，并积极争取更多研发任务，如射频负离子源中性束加热、聚变产物诊断、远程维护、等离子体控制等。中国在核聚变领域的角色已经从追赶者逐渐变为了重要参与者。

可控核聚变的发展有望驱动全球核能装机容量发展，截止2023年全球核能装机容量约为372GW，预计未来有望持续增长。

资料来源：观研天下数据中心整理

2、各国可控核聚变依赖政策推动，国内发展进入密集招标阶段

《“十四五”现代能源体系规划》强调了对受控核聚变前期研发的支持，并鼓励积极开展国际合作，以提升中国在该领域的国际竞争力；《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等文件明确提出，要聚焦核聚变等未来能源领域，打造全链条的未来能源装备体系，推动相关技术的突破和产业化。此外，2024 年 9 月，生态环境部发布《聚变装置分级分类监管要求（征求意见稿）》，针对国内聚变研究装置技术路线和辐射安全风险不同的现状，提出分级分类监管方法，旨在有效保护生态环境和人员安全，适应聚变技术发展的新需求。国家通过一系列政策支持、推动和规范可控核聚变技术的发展。

我国可控核聚变主要相关政策

资料来源：公开资料整理

除了国内，全球范围内同样正在加速可控核聚变技术发展方面的“竞赛”：例如美国，2020 年 4 月 23 日，美国国务卿公布了美国核燃料工作组提出的《恢复美国核能竞争优势：确保美国国家安全的战略》。2024 年，美国能源部制定了一个十年愿景，并推出了一个基于里程碑的核聚变发展计划，以成本分担的模式向 8 家相关公司提供赠款资助（就像为太空项目提供资金的模式），目的是在核聚变领域找到下一个 SpaceX（美国最大的联邦承包商之一）。2025年 1 月 16 日，美国能源部宣布为聚变创新研究引擎合作组织中的六个项目提供 1.07 亿美元资金。

各国政府大力支持可控核聚变发展

资料来源：观研天下数据中心整理

可控核聚变核心商业模式是发电，产业链主要分为上游原材料、中游设备、下游应用三大环节：

（1）上游主要是有色金属与超导材料（钨、铜等）、钢材、特种气体（氘、氚）等。

（2） 中游主要为设备，包括磁体、偏滤器、第一壁、冷却设备等。

（3） 下游主要为核电厂与运营商，也可以应用在医疗等领域。

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国内目前可控核聚变主要发展的两条主线分别为中核集团、中科院主导产业链推进，其中中科院的BEST 装置当前正处于密集的招标阶段。

中核集团：下属核工业西南物理研究院环流三号 23 年 8 月首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模式运行，根据规划，环流三号有望在 2045 年左右进入释放阶段；中核集团与联创光电联合推进的星火一号项目总投资达 200 亿元，计划 2029 年实现商业化发电。

中科院：中科院合肥物质科学研究院自主设计、建设、运行了世界上首台全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST），在 2025 年 1 月实现 1066 秒长脉冲高约束模等离子体运行，刷新世界纪录。目前紧凑型聚变能实验装置（BEST）已于 2025 年 5 月启动总装，目前进入密集招标期，BEST 项目预计在 27 年完成。

可控核聚变作为尚未大规模商业化的产业，仍然面临诸多风险和不确定性：

（1）技术风险

可控核聚变已完成科学可行性验证，当前处于工程可行性验证阶段，仍有诸多关键技术问题仍需要持续突破，若技术进展不及预期，则可控核聚变商业化进程将受到阻碍。

（2）资金风险

目前我国及世界范围内的可控核聚变投资仍以国家主导，民间资本可控核聚变公司尚未进入大规模投资阶段，若产业政策转向导致投资规模下降，则会对可控核聚变产业发展产生不利影响。

（3）需求风险

核聚变能源市场需求仍处于起步阶段，市场需求量有限，下游应用场景仍有不确定性。此外，核聚变能源的下游市场需求情况受到其经济性、政策环境、以及与其他可再生能源技术的竞争等因素影响。（YM）