【四海读报】20250910：可控核聚变行业深度报告

聚变时代加速到来，Z箍缩路线走进主流视野

报告原文阅读和下载

【迅雷云盘】2025.9月报告原文下载：【迅雷云盘】https://pan.xunlei.com/s/VOZ9wFimKIV-NJr2_0dAww72A1?pwd=i6mp#

【夸克网盘】2025.9月报告原文下载：【夸克网盘】 https://pan.quark.cn/s/51ad6dae1ed8

报告在线阅读：20250910【MKList.com】可控核聚变行业深度：聚变时代加速到来，Z箍缩路线走进主流视野 | 四海读报

1. 一段话总结

本报告（2025年9月10日发布）指出，可控核聚变作为终极清洁能源，正突破“50年悖论”加速商业化，2025年全球聚变行业总投资额达97亿美元（2021年仅19亿美元），2030年代被公认为商业化关键期；技术路线上，Z箍缩技术（惯性约束分支）凭借高安全性、经济性、环境友好性脱颖而出，美国桑迪亚国家实验室Z机器、中国“聚龙一号”等装置验证其可行性，彭先觉院士规划“2024-2030年关键技术攻关、2031-2040年工程演示、2040年后商业推广”三阶段目标，2040年有望实现商业化发电；产业链方面，Z箍缩需突破高产额聚变靶、重频大电流驱动器、深次临界裂变包层三大关键技术，拉动相关设备投资；投资建议关注合锻智能、国光电气等核心部件企业，风险提示技术突破不及预期等。

2. 思维导图（mindmap脑图）

3. 详细总结

一、行业概况：可控核聚变从“理论”走向“商业化落地”

1. 行业定位与优势

可控核聚变因原料丰度高（氘来自海水，可支撑人类千年能源需求）、清洁无碳（无温室气体排放）、安全性强（无临界事故风险），被公认为“人类终极能源”，此前因技术难度高存在“永远差50年”的“50年悖论”，但近年技术突破与资本涌入推动行业加速。

2. 投资与商业化进展

全球聚变行业投资呈爆发式增长，2021-2025年总投资额从19亿美元飙升至97亿美元，2024年新增投资26亿美元，投资者涵盖科技风投（如Breakthrough Energy Ventures）、工业巨头（西门子能源、Nucor）、主权基金（欧洲创新理事会基金）等，多元化特征显著。
商业化节点明确：根据聚变工业协会（FIA）报告，2030年代为行业公认的商业化关键期，45家受访企业中，35家计划2030-2035年运营净能量增益示范电站，28家计划同期实现并网发电，2040年前并网成为行业共识。

3. 全球政策支持

各国密集出台政策推动聚变技术发展，核心政策如下表：

二、技术路线：Z箍缩技术成惯性约束主流

1. 技术路线分类

可控核聚变主要分磁约束（托卡马克、仿星器，占比49%）与惯性约束（激光驱动、Z箍缩），其中Z箍缩技术因综合优势突出，成为惯性约束分支的核心方向。

2. Z箍缩技术核心解析

• 基本原理：由驱动器（直线变压器LTD技术）、聚变靶与爆室、深次临界裂变包层构成；电流沿Z轴流过金属套筒，洛伦兹力驱动套筒内爆（速度数百千米/秒），产生强X射线压缩靶丸燃料，引发聚变反应，聚变中子在包层引发裂变放大能量（放大倍数>10）。

• 关键优势（对比磁约束与激光驱动）：

  • 安全性：深度次临界运行，无超临界事故，氚用量仅10毫克级（传统聚变堆千克级），泄露风险极低；
  • 经济性：1000MW机组造价约30亿美元（与第三代裂变堆相当），远低于纯聚变堆（>100亿美元）；
  • 持久性：可燃烧U-238/Th-232，铀利用率>90%，陆地铀资源可支撑数千年供能；
  • 环境友好：“简便干法”后处理，长寿命核素少，三回路准闭式循环。

3. Z箍缩发展规划（彭先觉院士方案）

4. 全球主要Z箍缩装置

三、产业链与投资机会

1. 核心技术与产业链环节

Z箍缩技术需突破三大关键领域，对应产业链投资方向如下：

• 高产额聚变靶：需设计“局部体点火靶”，适应柱对称压缩，降低对对称性要求，涉及靶材制备、换靶机构；
• 重复频率大电流驱动器：采用LTD技术，需实现0.1Hz重复运行、>3×10⁶次/年寿命，核心部件为直线变压器、大功率开关；
• 深次临界裂变包层：需实现能量放大>10倍、氚自持，涉及U-10Zr燃料、Li₂SiO₃增殖剂。

2. 重点推荐企业

四、风险提示

1. 技术突破不及预期风险：Z箍缩的聚变点火稳定性、重频驱动器寿命等关键技术仍处研发阶段，若突破缓慢将延缓商业化；
2. 下游需求波动风险：行业目前处于孵化期，发电、工业用热等下游场景需求尚未明确，可能影响投资节奏；
3. 政策推动不及预期风险：各国核聚变政策框架仍不完善，若补贴、审批等支持力度不足，将制约行业发展。

4. 关键问题

问题1：Z箍缩技术相比磁约束（如托卡马克），在商业化可行性上的核心优势是什么？这些优势如何降低核聚变的商业化门槛？

答案：
Z箍缩技术在商业化可行性上的核心优势的核心优势集中在成本、安全性、工程难度三大维度，显著降低商业化门槛：

1. 成本优势：

   • 造价低：1000MW Z箍缩机组造价约30亿美元，与第三代裂变堆（如AP1000）相当，远低于磁约束聚变堆（如ITER项目总投资超200亿美元）；
   • 运营成本低：采用“聚变+裂变”混合模式，聚变部分仅需Qₑₙ₉>1（纯聚变需Q>10），降低对聚变放能要求，同时裂变包层放大能量（>10倍），减少聚变装置规模；
   • 燃料成本低：可燃烧U-238（天然铀），无需铀同位素分离，铀利用率>90%（热堆仅1%），燃料成本降低两个数量级。

2. 安全性优势：

   • 固有安全：包层处于深度次临界状态，无超临界事故风险，无需场外应急系统；
   • 氚风险低：爆室氚用量仅10毫克级（磁约束堆千克级），泄露后放射性影响范围小；
   • 废料少：年产生放射性废料约1吨，且长寿命核素可嬗变，处理成本低。

3. 工程难度优势：

   • 结构简单：惯性约束中驱动器与堆芯分离，无需磁约束的大型超导磁体（如ITER超导磁体重量超3万吨）；
   • 调试周期短：采用“分而治之”的LTD驱动器设计，可通过模块拼接扩大规模，缩短研发与建设周期（如中国聚龙一号仅用11年建成）。

这些优势通过“降低资本开支、规避安全风险、简化工程建设”，将核聚变商业化门槛从“纯技术研发”推向“工程化落地”，使2040年商业化发电目标具备可行性。

问题2：全球聚变行业投资在2021-2025年从19亿增至97亿美元，资本涌入的核心逻辑是什么？投资者结构多元化（科技风投、工业巨头、主权基金）对行业发展有何影响？

答案：

1. 资本涌入的核心逻辑

资本加速布局聚变行业，本质是看好其“长期确定性+短期技术突破”的双重逻辑：

• 长期能源替代需求：全球碳中和目标下，2050年需新增清洁能源占比超50%，核聚变作为“零碳、无限”能源，可弥补光伏/风电的间歇性缺陷，成为基荷能源核心；
• 短期技术突破验证：2022年美国NIF装置实现净能量增益（G>1.5），2024年ZAP Energy实现1-3keV等离子体温度，证明惯性约束路线的科学可行性；
• 政策背书强化信心：中美英日等国将核聚变提升至国家战略，中国聚变公司、美国公私合营中试厂等项目落地，降低投资风险。

2. 投资者结构多元化的影响

不同类型投资者从资金、技术、产业资源三方面赋能行业，形成协同效应：

• 科技风投（如Breakthrough Energy Ventures）：聚焦早期技术研发，提供风险资本支持，推动ZAP Energy、Pacific Fusion等初创公司突破关键技术（如Z箍缩稳定性）；
• 工业巨头（如西门子能源、Nucor）：带来产业链资源，西门子可提供电力设备集成能力，Nucor可推动核聚变在工业用热领域的应用，加速技术商业化落地；
• 主权基金（如欧洲创新理事会基金）：提供长期稳定资金，支持ITER、中国聚龙一号等大科学装置，承担“基础研究”成本，降低商业资本风险。

多元化投资结构避免了行业依赖单一资本（如政府拨款），形成“基础研究（主权基金）+技术突破（风投）+产业落地（工业巨头）”的完整生态，推动行业从“科研”向“产业”转型。

问题3：中国在Z箍缩技术领域的布局有何优势？与美国（如桑迪亚Z机器、ZAP Energy）相比，中国的技术路线与商业化节奏有何差异？

答案：

1. 中国Z箍缩技术布局的优势

• 国家战略与资源整合优势：
  以中物院、中国聚变公司为核心，整合上海交大、西南物理研究所等科研机构，形成“央企牵头+创新联合体”模式，如“聚龙一号”由中物院主导，联合国内20余家单位攻关，避免分散研发；
• 大科学装置先发优势：
  早于2013年建成“聚龙一号”（10MA电流），2021年立项“电磁驱动大科学装置”（50MA），是全球少数具备Z箍缩工程化验证能力的国家，装置规模仅次于美国Z机器（26MA）；
• 产业链配套优势：
  国内合锻智能（真空室）、国光电气（包层）、王子新材（电容）等企业已实现核心部件国产化，避免“卡脖子”，如国光电气的ITER偏滤器技术全球领先。

2. 与美国的技术路线及商业化节奏差异

差异核心源于“国家主导”与“市场驱动”的模式不同：中国更注重技术稳定性与工程落地，节奏相对稳健；美国依赖初创公司快速试错，追求短期商业化突破，但面临技术迭代风险。