可控核聚变:能源领域的未来之星

在人类对能源的不懈探索中,可控核聚变无疑是最耀眼的那颗星。简单来说,可控核聚变就是让两个轻原子核,比如氢的同位素氘和氚 ,在极高的温度和压力下合并成一个新的、更重的原子核,这个过程会依据爱因斯坦的质能公式 E=mc 释放出巨大的能量。太阳内部就一直在发生着这样的核聚变反应,释放出的能量照亮并温暖了整个太阳系,而我们试图在地球上模拟这一过程,并把产生的能量稳定地收集起来用于发电。
为什么人类如此执着于可控核聚变呢?其一,它有望成为能源危机的终结者。地球上的化石能源日益枯竭,而可控核聚变的原料储量极为丰富,1 升海水中的氘可释放相当于 300 升汽油的能量,地球海水中的氘足以满足人类百亿年需求。其二,它对环境十分友好。聚变反应产物为惰性氦,无长期放射性污染,温室气体零排放,安全性也远超核裂变,一旦反应失控会自动停止。其三,从长远来看,若可控核聚变实现商业化,电费成本将大幅降低,那些曾经只存在于科幻作品中的星际旅行、超大型工程等场景或许都将成为现实,人类也将迈入 “能源自由” 的崭新时代。
随着科研的不断进步,可控核聚变领域取得了一系列令人瞩目的成果。2022 年,美国国家点火装置首次实现能量净增益;2023 年,中国的 EAST 实现 403 秒稳态高约束等离子体运行,创世界纪录 ,环流三号首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模式。中国不仅在科研成果上成绩斐然,还拥有完善的科研体系,全超导托卡马克装置(EAST)、环流系列(HL-2M、HL-3)等大科学装置均已跻身国际前列。同时,产业生态也初步显现,众多民营企业纷纷入局,如能量奇点、星环聚能等聚焦紧凑型托卡马克,新奥集团则积极探索聚变商用路径。按照规划,2035 年中国将建成聚变工程实验堆(CFETR),2050 年实现聚变发电并网。在可控核聚变这场全球科技竞赛中,中国正从追随者逐渐转变为引领者。
而在资本市场中,也有一些公司敏锐地捕捉到了可控核聚变的发展机遇,成为了该领域的龙头企业,接下来就让我们一同走进这些公司,探寻它们在可控核聚变浪潮中的独特故事与发展前景。
合锻智能:锻造核聚变核心部件的 “工匠”
在可控核聚变的宏大蓝图中,合锻智能(603011)宛如一位低调而实力雄厚的幕后工匠,专注于核心部件的锻造。公司在核聚变业务领域聚焦于聚变堆复杂部件的研发制造,已深度参与到聚变堆、真空室、偏滤器等核心部件的制造预研工作 。
从技术成果来看,合锻智能掌握了真空室构件成形焊接等关键技术,其自主研发的万吨级液压机精度可达微米级,能够满足核聚变装置对零部件高精度的严苛要求。在设备制造上,通过引入高精度加工工艺和先进材料科学,显著提高了部件的耐久性和可靠性。以聚变堆为例,该设备不仅要求在极端温度和辐射环境下稳定运行,还需要具备出色的耐腐蚀能力,而合锻智能的技术创新为这些难题提供了解决方案。
在市场拓展方面,合锻智能成绩斐然。2024 年,公司成功承接了核聚变真空室构件的研制工作,并与中国核工业二三建设有限公司签订了大额订单,金额高达 2 亿左右,计划于 2025 年底前交付 。这一订单的签订,不仅彰显了公司在核聚变领域的技术实力,也证明了其产品和服务得到了行业内顶尖企业的认可,为公司进一步开拓市场奠定了坚实基础。同时,公司严建文担任核聚变产业联盟总工艺师,这一职位充分体现了合锻智能在核聚变产业中的技术引领地位。
合锻智能的竞争优势十分显著。作为核聚变产业联盟副理事长单位,公司能够及时获取行业前沿信息,参与行业标准制定,与众多科研机构和企业开展深度合作,形成强大的产业协同效应。在技术研发上,公司持续投入大量资金和人才,不断攻克技术难题,形成了深厚的技术壁垒,使得后来者难以轻易追赶。在产品质量上,公司对每一个零部件都严格把关,确保产品能够在极端环境下稳定运行,为核聚变装置的安全稳定运行提供了可靠保障。
展望未来,随着中国聚变工程实验堆(CFETR)等项目的稳步推进,对核聚变核心部件的需求将持续增长。合锻智能凭借其技术、订单和市场优势,有望在这一轮核聚变产业发展浪潮中分得一杯羹,迎来业绩的快速增长。中信证券预测,真空容器占聚变装置成本的 20%,合锻智能未来三年营收复合增速有望超 40%,其发展前景十分广阔。
雪人股份:为核聚变提供 “超低温心脏”
在可控核聚变的复杂系统中,超低温环境的营造至关重要,而雪人股份(002639)凭借其核心产品氦气压缩机,成为了这一领域不可或缺的关键角色,堪称核聚变装置的 “超低温心脏”。
氦气压缩机在可控核聚变中起着无可替代的作用。超导托克马克等大科学工程必须在液氦到超流氦温区(-269℃ 至 -271℃)这样接近绝对零度的极端低温环境下运行,而氦气压缩机作为大型低温系统的核心部件,是实现这一低温环境的主要手段 。就好比人体的心脏为全身供血,氦气压缩机负责将氦气压缩、循环,通过制冷循环不断降低温度,为核聚变装置创造稳定的低温条件,确保超导磁体等关键部件能够正常工作,维持核聚变反应所需的强磁场。
雪人股份的氦气压缩机技术优势十分显著。公司生产的 “兆瓦级” 大型氦气压缩机设备被应用于国家重大科研装备研制项目 “液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制” ,该技术已取得国家科技成果评价,整体技术达到国际领先水平,能够在 -271℃的超低温下实现百瓦级的制冷量 。这一技术突破不仅打破了国外技术垄断,填补了国内空白,更使得雪人股份在全球氦气压缩机市场中占据了一席之地。
在市场拓展方面,雪人股份已与中国科学院、中国航天等众多科研机构建立了紧密的合作关系,其产品广泛应用于核聚变研究、航天液氢等领域 。随着可控核聚变项目的不断推进,市场对氦气压缩机的需求持续增长,雪人股份凭借其技术优势和品牌影响力,订单量稳步上升,为公司业绩增长提供了有力支撑。2024 年,公司氦气压缩机业务营收同比增长 30%,净利润增长 40%,展现出了强劲的发展势头。
雪人股份在技术研发上不断投入,持续优化氦气压缩机的性能和效率,降低成本,提高产品的市场竞争力。同时,公司积极参与行业标准制定,引领行业发展方向,与上下游企业形成了良好的产业协同效应。凭借着在超低温压缩技术领域的深厚积累和不断创新,雪人股份有望在可控核聚变产业快速发展的浪潮中,持续扩大市场份额,成为全球超低温设备领域的领军企业。
常辅股份:核级执行机构的 “隐形冠军”
在可控核聚变装置中,常辅股份(871396)凭借其在核级电动执行机构领域的深厚技术积累,成为了不可或缺的关键力量,堪称该领域的 “隐形冠军” 。
常辅股份成立于 1979 年,经过多年的发展,已成为国内最大的阀门电动装置生产企业之一,是江苏省高新技术企业、中国阀门协会理事单位,并参与国家阀门电动装置标准的编制 。公司产品涵盖智能型、整体型、普通型、隔爆型等多种类型阀门电动装置,广泛应用于电力、石油、化工等多个行业 。
在可控核聚变领域,核级电动执行机构是托卡马克装置核心控制系统的重要执行机构,负责精确控制各类阀门的开启和关闭,确保装置内的气体、液体等介质按照预定的程序流动,维持核聚变反应的稳定进行。常辅股份自主研发的核级阀门电动装置及 1E 级电动机,技术水平处于国内领先地位,已成功应用于 “华龙一号”“国和一号” 等重大核电项目,实现了关键设备的国产化替代 。
2024 年,常辅股份成功中标中核价值超亿元的核聚变装置配套订单,这一订单的获取,充分证明了公司在核级电动执行机构领域的技术实力和产品质量,也为公司在可控核聚变市场的进一步拓展奠定了坚实基础 。公司还为国际科研合作项目 “国际热核聚变实验堆(ITER)” 提供相关产品,在国际市场上展示了中国企业的技术水平和制造能力 。
常辅股份拥有完善的研发体系和专业的研发团队,持续投入大量资金用于技术研发和产品创新。公司与国内多所高校和科研机构建立了长期合作关系,不断吸收前沿技术和创新理念,保持技术的先进性和产品的竞争力。在生产制造环节,公司引入先进的自动化生产设备和严格的质量管控体系,确保每一个产品都符合高质量标准,能够在极端环境下稳定运行。
随着可控核聚变项目的逐步推进,对核级电动执行机构的需求将不断增加。常辅股份凭借其技术优势、订单优势和市场口碑,有望在核聚变装置建设中发挥更大作用,迎来业绩的快速增长,成为全球核级执行机构领域的领军企业。
国光电气:全方位布局核聚变产业链
国光电气(688776)作为一家有着深厚技术底蕴的企业,在可控核聚变领域展现出了全方位的布局和强大的技术实力,成为了该领域的核心参与者之一 。
在技术突破方面,国光电气成果显著。在真空与检漏技术上,公司研制出全球首台套真空高温氦检漏设备,用于 ITER 屏蔽模块热氦检漏,氦检测仪灵敏度及设备真空室本底漏率均优于 ITER 组织要求 ,填补了国内空白;与核工业西南物理研究院联合研发的 “聚变堆大型复杂部件高温下超高灵敏度检漏技术研究及应用” 项目,荣获四川省科技进步奖一等奖,奠定了其在核聚变检漏领域的技术壁垒。在核心部件国产化上,为 “中国环流三号”(HL-3)及 EAST 装置提供偏滤器模块,实现 CFC/Cu 热沉靶板加工、支撑架结构生产及装配检测全流程国产化 ;ITER 包层系统的第一壁板(FW)完成样件制造,采用铍瓦、CuCrZr 合金与不锈钢的冶金结合技术,突破国际技术封锁;自主研发的全金属涡旋泵、耐辐照小型阀门(DN3)等核工业专用泵阀,耐辐照能力、压缩比和漏率指标均达国际先进水平,打破国外垄断,已批量应用于国内核工业项目。
国光电气深度参与了众多重大项目。在国际合作项目中,作为 ITER 核心部件供应商,承担真空室模块组装、屏蔽模块热氦检漏设备等关键任务 。2025 年 2 月,中国核动力工程有限公司承接 ITER 真空室模块组装合同,国光电气作为核心配套企业,深度参与这一全球最大托卡马克装置的建设。在国内工程化突破上,与紧凑型聚变能实验装置(BEST)签订设计合同,提供零部件及配套系统,目前正推进工程合同落地,该项目目标是验证聚变堆关键技术,为后续商业化铺路 ;早在 2022 年就已参与中国聚变工程实验堆(CFETR)配套供应,为其提供偏滤器、包层系统等核心部件,获得用户高度认可。2025 年 3 月,公司与天府创新能源研究院成立合资公司先觉聚能科技,聚焦聚变裂变混合堆工程化应用,该技术路线由彭先觉院士团队主导,通过 Z - 箍缩混合堆实现热电联供,国光电气凭借工程化能力推动技术产业化。
在产业链协同上,国光电气从材料研发到设备制造,形成了完整的产业链布局。在上游材料自主化方面,通过自主研发实现铍瓦与 CuCrZr 合金的冶金结合,解决了材料相容性难题,同时参与钨铜偏滤器、包层第一壁等涉钨部件研发,推动国产替代 ;与西部超导等企业合作,开发适用于核聚变磁体的高温超导带材,提升装置磁场强度与稳定性。在中游设备国产化上,为全超导托卡马克装置(EAST)提供真空室、外真空杜瓦等核心部件,完成全球首台全高温超导托卡马克装置 HH - 70 主机系统发运;在 EXL - 50U 紧凑型聚变装置中,交付真空室作为系统集成载体;利用微波电真空器件技术优势,为核聚变装置提供兆瓦级电子管产品,已通过中科院合肥等离子体物理研究所测试评审 。在下游工程化服务方面,在 HL - 3 装置中,完成 60 个偏滤器模块的设计、制造、装配及调试,实现全流程国产化;ITER 屏蔽模块热氦检漏设备的交付,标志着公司具备复杂系统的工程化能力。
凭借在技术、项目和产业链方面的优势,国光电气在核聚变核心部件领域成为国内少数能实现从设计、制造到调试全流程自主化的企业,市场份额领先 。核工业板块营收从 2021 年的 1.31 亿元增长至 2023 年的 3.73 亿元,占总营收 51%,成为主要增长极 。在 ITER 项目中,公司的屏蔽模块热氦检漏设备、偏滤器模块等产品性能优于国际标准,获得 ITER 组织认可,为后续承接国际订单奠定基础。作为 “十四五” 可控核聚变重点企业,国光电气参与国家重大科技基础设施建设,获得政府专项支持;2025 年 3 月获华夏基金等 8 家机构调研,机构持仓比例提升,市场对其核聚变业务估值修复预期强烈,合资公司先觉聚能科技的成立,吸引了产业链上下游资源整合。随着核聚变项目的不断推进,国光电气有望在未来的聚变示范电站建设中占据主导地位,迎来业绩与估值的双重跃升 。
哈焊华通与百利电气:默默耕耘的行业参与者
哈焊华通(301137)和百利电气(600468)虽然在可控核聚变领域的业务规模相对较小,但同样在默默耕耘,为行业发展贡献着自己的力量 。
哈焊华通作为焊接材料领域的重要企业,其焊接材料产品在华龙一号、AP1000 、四代核电高温气冷堆等核电项目中均有应用 。在可控核聚变领域,公司参与了相关项目,其焊接材料在部分项目中得到了实际应用,为核聚变设备的结构完整性和安全性提供了有力保障 。焊接技术对于核聚变设备至关重要,它直接关系到设备的稳定性和可靠性,哈焊华通凭借其在焊接材料技术上的积累,为核聚变装置的制造提供了不可或缺的支持 。尽管目前公司在核聚变业务方面的营收占比相对较低,但其在核电领域的广泛应用以及在核聚变项目中的参与,为其未来在该领域的发展奠定了基础 。随着核聚变项目的不断推进,对焊接材料的需求有望增加,哈焊华通有望凭借其技术优势和项目经验,在核聚变市场中占据一席之地 。
百利电气则通过其子公司荣信兴业参与到国际热核聚变试验堆(ITER)项目中,承担了电力系统中无功补偿以及滤波设备的设计制造工作 。这些设备对于控制电能质量、减少电力损耗起着关键作用,是保障核聚变装置电力系统稳定运行的重要组成部分 。然而,目前相关业务收入金额较小,预计 2024 年度相关业务收入占公司整体收入比重不足 1% 。这主要是因为可控核聚变技术尚处于实验阶段,距离商业化应用还有一定距离,市场需求尚未完全释放 。但百利电气参与 ITER 项目,积累了宝贵的技术经验和项目资源,随着可控核聚变技术的逐步成熟和市场的发展,其在该领域的业务有望迎来增长 。公司也可以借助在无功补偿和滤波设备领域的技术优势,进一步拓展在新能源、智能电网等相关领域的业务,为公司的可持续发展提供支持 。
行业前景与投资风险并存
可控核聚变作为一种清洁、高效、几乎取之不尽的能源,其发展前景无疑是十分广阔的。从全球范围来看,各国都在加大对可控核聚变技术的研发投入,众多科研机构和企业纷纷布局,推动技术不断取得突破。随着技术的逐渐成熟,可控核聚变有望在未来几十年内实现商业化应用,彻底改变全球能源格局,为人类社会的可持续发展提供强大动力。
在国内,政策的支持力度也在不断加大。国家将可控核聚变纳入未来能源发展战略,成立了可控核聚变创新联合体,统筹各方资源,加速技术研发和产业化进程。同时,大量资金的投入也为行业发展提供了坚实的保障,从实验堆到示范堆的建设,一系列项目的推进将带动产业链上下游企业的快速发展。
然而,我们也必须清醒地认识到,可控核聚变行业目前仍处于发展的早期阶段,面临着诸多风险与挑战 。技术层面上,虽然已经取得了不少突破,但距离实现商业化发电仍有很长的路要走 。等离子体的长时间稳定约束、能量增益的进一步提升、材料的耐高温和抗辐射性能等关键技术难题仍有待完全攻克 。一旦技术研发遇到瓶颈,项目进度可能会被大幅推迟,这将对相关企业的业绩产生不利影响 。
从市场角度来看,由于可控核聚变项目的投资巨大,回报周期长,短期内难以实现盈利,这对企业的资金实力和融资能力提出了很高的要求 。如果企业不能合理规划资金,确保资金链的稳定,可能会面临资金短缺的风险,甚至导致项目停滞 。此外,目前可控核聚变市场尚未完全形成,市场需求的不确定性较大,企业在市场拓展方面也面临一定的困难 。
对于投资者来说,可控核聚变行业虽然充满了机遇,但也伴随着较高的风险 。在投资时,需要充分了解行业的发展现状和未来趋势,对企业的技术实力、市场竞争力、财务状况等进行全面评估,谨慎做出投资决策 。同时,要保持理性和耐心,认识到行业的发展是一个长期的过程,短期内可能会面临市场波动和投资回报不理想的情况 。
可控核聚变行业是一个充满希望和挑战的领域,合锻智能、雪人股份等龙头公司在各自的细分领域展现出了强大的实力和潜力,为行业的发展做出了重要贡献 。随着技术的不断进步和市场的逐步成熟,这些公司有望在未来的核聚变产业中获得更大的发展空间 。但投资者在关注行业发展的同时,也要时刻警惕风险,以理性的态度参与到这场能源革命的投资浪潮中 。
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