2025年可控核聚变行业研究报告：中美共振推动产业化进程加速，全球市场空间超2万亿

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自中泰证券于2025年4月7日发布的报告《可控核聚变行业研究：中美共振重点方向，可控核聚变产业化进程加速》，如需获得原文，请前往文末下载。

可控核聚变作为人类能源的"终极解决方案"，正迎来前所未有的发展机遇。本报告将深入分析2025年可控核聚变行业的最新进展，聚焦中美两国在技术路线、产业化进程和市场竞争格局方面的最新动态，揭示这一革命性能源技术从实验室走向商业化应用的关键突破点与未来发展趋势。

一、行业概述：可控核聚变迎来产业化临界点

可控核聚变技术因其燃料来源丰富（氘可从海水中提取，1升海水所含氘的能量相当于300升汽油）、能量密度极高（是化石燃料的千万倍以上）、安全环保（无温室气体排放，事故风险极低）等优势，被视为解决全球能源危机和气候变化的终极方案。长期以来，可控核聚变一直被视为"永远还需要50年"的未来技术，但近年来随着中美等国在关键技术上的突破和资本的大规模涌入，这一局面正在发生根本性改变。

2025年成为可控核聚变发展的关键年份，全球范围内技术突破频现：中国"EAST"装置实现1亿摄氏度稳定运行1000秒的世界纪录；中核集团"HL-3"装置实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的突破；美国Helion公司获得4.25亿美元融资，计划2028年实现商业发电。据核聚变工业协会(FIA)数据显示，全球可控核聚变领域融资规模已达71亿美元，超过一半的公司预期在2035年前实现并网发电，比此前普遍预期的2050年大幅提前15年。

在这一背景下，中美两国作为全球可控核聚变研发的领先者，正通过不同的发展路径加速推进产业化进程。中国以国家主导的大型科研项目为主，如CFETR(中国聚变工程实验堆)、BEST(紧凑型聚变能实验装置)等；美国则以私营企业为主导，如CFS、Helion、TAE等技术路线多元的创新公司。两国在技术、资本和市场方面的"共振"，正在推动全球可控核聚变产业跨越从实验室到商业化的"死亡之谷"。

二、技术路线多元化发展，托卡马克与混合堆并进

可控核聚变的技术路线主要围绕如何约束高温等离子体这一核心挑战展开。目前主流技术路径可分为磁约束、惯性约束和磁惯性约束三大类，每种技术路线在工程实现难度、商业化前景等方面各具特点。

磁约束路线，特别是托卡马克装置，是目前最成熟、产业化程度最高的技术方向。托卡马克利用环形强磁场约束等离子体，全球最大的国际合作项目ITER(国际热核聚变实验堆)即采用此技术路线。中国在该领域处于世界领先地位，EAST装置2025年1月实现1亿摄氏度1000秒运行，HL-3装置3月达到1.17亿度原子核温度，这些突破标志着中国在高温等离子体长时间稳定约束方面取得重大进展。托卡马克装置的核心部件包括：

表：托卡马克装置主要部件及功能

部件名称	功能	技术挑战	代表企业
高温超导磁体	产生强磁场约束等离子体	磁场强度需达20T以上，稳定性要求高	联创光电、永鼎股份
第一壁材料	直面等离子体的保护层	需承受1亿度高温和强中子辐照	安泰科技
偏滤器	排除反应产物和杂质	高热流冲击下的材料耐久性	中科院相关院所

值得注意的是，聚变-裂变混合堆作为过渡方案，正获得越来越多关注。混合堆结合了聚变中子源和次临界裂变包层，相比纯聚变堆，其物理成熟度更高，Q值(能量增益因子)要求较低；相比传统裂变堆，安全性更高且可利用核废料作为燃料。中国"星火一号"混合堆项目计划实现Q值大于30，连续发电功率100MW；中物院主导的Z-FFR项目则采用Z箍缩磁惯性约束技术，计划2040年实现商业化。这些混合堆项目有望在纯聚变堆商业化前，率先实现核聚变能源的实际应用。

三、中美形成双极竞争格局，产业化路径各具特色

全球可控核聚变领域已形成中美双极主导的竞争格局，两国在研发模式、技术路线和商业化策略上各具特色，共同推动着行业快速发展。

中国采取国家主导、大科学工程驱动的发展模式，通过EAST、HL-3、CFETR等大型装置逐步推进。中国聚变工程实验堆(CFETR)计划分两阶段建设：一期目标聚变功率100-200MW，Q值1-5；二期目标聚变功率1GW，Q值大于10。截至2024年5月，为CFETR做技术准备的CRAFT项目已完成70%，主体工程116项关键里程碑中已完成76项。中国特色的发展路径强调渐进式技术积累，从实验堆(EAST)到工程实验堆(CFETR)，再到示范堆和商业堆，计划2050年左右实现聚变能商业化应用。

美国则以私营企业为创新主体，形成了多元技术路线并行的竞争生态。据FIA统计，美国拥有25家聚变企业，全球数量最多，主要包括三类：一是以CFS为代表的托卡马克路线，其SPARC项目采用高温超导磁体，计划2030年实现商用；二是Helion的磁惯性约束路线，获得OpenAI创始人Sam Altman巨额投资，目标2028年并网发电；三是TAE Technologies的反场构型(FRC)技术，已融资超12亿美元。美国能源部通过"聚变能源战略2024"等政策支持行业发展，私营企业与政府实验室形成良性互动，加速技术商业化。

表：中美可控核聚变发展模式对比

比较维度	中国模式	美国模式
主导力量	国家科研院所和国有企业	风险资本支持的私营企业
技术路线	以托卡马克为主的大型装置	多元技术路线(托卡马克、磁惯性约束等)
优势	长期稳定投入，系统性强	创新活力强，商业化导向明确
代表项目	EAST、HL-3、CFETR	CFS SPARC、Helion、TAE
商业化目标	2050年前后	多数公司瞄准2030-2035年

值得关注的是，全球产业链正在快速形成。据测算，全球聚变堆设备市场空间将超过2万亿元，其中磁体系统占比最高(约28%)，其次是堆内构件(17%)和建筑(14%)。高温超导磁体、钨基第一壁材料、偏滤器等关键部件已成为产业链投资热点。中国企业在部分细分领域已具备全球竞争力，如安泰科技为国际ITER项目提供钨铜偏滤器，联创超导研发的YBCO制冷机直接冷却超导磁体达国际先进水平。

四、产业化进程加速，2030年代或成关键十年

可控核聚变行业正经历从科学验证向工程化、商业化的重要转折。多项指标表明，这一曾被视为遥不可及的技术，正在以超预期的速度走向现实应用。

技术指标方面，实现净能量增益(Q>1)是聚变能商业化的关键门槛。2022年12月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火装置(NIF)首次实现Q≈1.5的净能量增益；2025年中国EAST和HL-3在等离子体温度和持续时间上连续突破，为下一步实现高Q值打下基础。根据劳森判据，聚变三乘积(n×T×τ)需超过10²¹ m⁻³·s·keV，目前先进装置已接近这一目标。特别是高温超导磁体技术的突破，使磁场强度从传统超导的15T提升至20T以上，大幅缩小了装置体积和成本。

资本投入方面，全球聚变行业融资呈现爆发式增长。2024年总融资达71亿美元，是五年前的近10倍。投资主体从传统的政府资助扩展到风险资本、企业战略投资等多种形式。微软与Helion签署的购电协议(2028年交付)开创了聚变电力市场化先例。中国国资也加大投入，2025年中国核电和浙能电力分别投资10亿元和7.5亿元参股中国聚变能源有限公司，标志着产融结合进入新阶段。

商业化路径可能呈现三个阶段：2025-2030年，示范装置验证工程可行性；2030-2035年，首座实验性聚变电站并网；2035年后，规模化商业推广。据FIA调查，超过50%的聚变公司预计在2035年前实现并网发电，其中Helion计划2028年建成50MW电厂，CFS目标2030年商用，中国CFETR计划2035年建成。这种乐观预期虽面临技术挑战，但反映了行业整体信心提升。

特别值得关注的是，聚变技术将重塑全球能源格局与地缘政治。一旦实现商业化，聚变能源将彻底解决人类能源需求，使石油等化石燃料逐渐退出能源领域。据国际能源署(IEA)分析，聚变能大规模应用可使全球能源相关二氧化碳排放减少80%以上。中美作为技术领先者，将在未来能源体系中占据战略主动，这也是两国加大投入的重要动因。