正在你身邊證券研究報(bào)告|國(guó)防軍工|2024年3月28日可控核聚變深度研究報(bào)告：摘要正在你身邊聚變能裝置核心零部件：國(guó)光電氣;核工業(yè)基礎(chǔ)件：航天晨光;可控核聚變超導(dǎo)線(xiàn)材：西部超導(dǎo);高溫超導(dǎo)感應(yīng)加熱裝置：高溫超導(dǎo)帶材：永鼎股份;聚變堆真空室：合鍛智能23正在正在你身邊相關(guān)標(biāo)的：核聚變相關(guān)上市公司4正在正在你身邊 全國(guó)發(fā)電量逐年平穩(wěn)增長(zhǎng)且結(jié)構(gòu)多元：2023年，全國(guó)規(guī)模以上電廠(chǎng)發(fā)電量8.91萬(wàn)億千瓦時(shí)(+5.2%),水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等清潔能源發(fā)電量31906億千瓦時(shí)(+7.8%),其中，水電發(fā)電量同比下降(-5.6%)，煤電發(fā)電量占比仍接近六成。全年全社會(huì)用電量9.22萬(wàn)億千瓦時(shí)(+6.7%)，其中11月用電量7360億千瓦時(shí)(+11.6%)。全國(guó)發(fā)電裝機(jī)不斷擴(kuò)容：2023年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量29.2億千瓦(+13.9%)，人均發(fā)電裝機(jī)容量自2014年底歷史性突破1千瓦/人后，在2023年首次突破2千瓦/人，達(dá)到2.1千瓦/人。非化石能源發(fā)電裝機(jī)在2023年首次超過(guò)火電裝機(jī)規(guī)模,煤電裝機(jī)占比首次降至40%以下。具體來(lái)看，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約6.1億千瓦(+55.2%)；風(fēng)電裝機(jī)容量約4.4億千瓦(+20.7%);水電發(fā)電裝機(jī)容量約4.2億千瓦(+1.8%)；火電裝機(jī)容量約13.9億千瓦(+4.1%);核電裝機(jī)容量約0.6億千瓦(+2.4%)。.預(yù)測(cè)到2024年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到32.5億千瓦(+12%),其中新能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到13億千瓦左右，占總裝機(jī)容量比重上升至40%左右，首次超過(guò)煤電裝機(jī)規(guī)模。用電量逐年增長(zhǎng)，僅靠發(fā)電機(jī)擴(kuò)容已不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的用電需求。圖：2023年全國(guó)發(fā)電量結(jié)構(gòu)圖圖：2018-2022全國(guó)發(fā)電量情況（萬(wàn)億千瓦小時(shí)）8642020172018火電水電核電風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)電量YOY 2023年全國(guó)全社會(huì)用電量92241億千瓦時(shí)，增速比2022年提高3.1個(gè)百分點(diǎn)。全國(guó)人均用電量6539千瓦時(shí)，比上年增加423千瓦時(shí)/人,國(guó)民經(jīng)濟(jì)回升向好拉動(dòng)電力消費(fèi)增速同比提高。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)用電量1278億千瓦時(shí)(+11.5%)；第二產(chǎn)業(yè)用電量60745億千瓦時(shí)(+6.5%)；第三產(chǎn)業(yè)用電量16694億千瓦時(shí)(+12.2%);城鄉(xiāng)居民生活用電量13524億千瓦時(shí)(+0.9%)。2023年發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體用電量下降抑制了全球電力需求的增長(zhǎng)。2023年全球電力需求增長(zhǎng)了2.2%，低于2022年2.4%的增長(zhǎng)率。2023年，宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)環(huán)境低迷以及高通脹導(dǎo)致制造業(yè)和工業(yè)產(chǎn)出產(chǎn)出減少，發(fā)達(dá)國(guó)家電力需求大幅度下降。預(yù)計(jì)未來(lái)三年全球電力需求將以更快的速度增長(zhǎng)，到2026年平均每年增長(zhǎng)3.4%。0第一產(chǎn)業(yè)第二產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)城鄉(xiāng)居民生活用電 2024年第一季度大部分地區(qū)電價(jià)開(kāi)始上漲。其中，廣東和深圳1-3月購(gòu)電價(jià)格穩(wěn)定攀升，并列位居第一名，海南省購(gòu)電價(jià)格大幅度下滑，處于第二位。價(jià)格末三名的地區(qū)分別為蒙東、新疆、云南。用電量需求越來(lái)越大，我們需要開(kāi)發(fā)一種可商業(yè)化的清潔能源來(lái)解決目前限電、電價(jià)貴、電供應(yīng)不能滿(mǎn)足需求的問(wèn)題，而核能就是未來(lái)能源換代的新出路。1.4聚變能是未來(lái)能源換代的根本出路正在你身邊聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優(yōu)點(diǎn)，被視為終極能源。.1)安全可靠。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)表示，可控核聚變?cè)谶\(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似裂變型的事故或核熔毀的“失控”鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。2)環(huán)境友好。氘氚核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是惰性氦，不產(chǎn)生高放射性、長(zhǎng)壽命的核廢物，也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體或者溫室氣體。3)經(jīng)濟(jì)性明顯。據(jù)測(cè)算，相比滿(mǎn)足每年全球一次能源消耗需要98萬(wàn)噸天然鈾、1451個(gè)三峽電站、200億tce，聚變僅需消耗一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)泳池的重水，考慮到重水價(jià)格每克不足千元，聚變電站每年的重水消耗量?jī)H為克級(jí)水平，遠(yuǎn)少于裂變電站。4)能量密度高。1噸氘氚聚變反應(yīng)釋放的能量，相當(dāng)5.7噸裂變?nèi)剂匣?00萬(wàn)噸原油燃燒釋放的能量。地球上蘊(yùn)藏的核聚變能約為全部可進(jìn)行核裂變?cè)蒯尦瞿芰康?000萬(wàn)倍。各國(guó)都將核聚變能作為未來(lái)理想的清潔能源。2023年12月，美國(guó)氣候特使在第28屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)(COP28)宣布了美國(guó)聚變能源國(guó)際參與計(jì)劃，并為核聚變能源的發(fā)展布局。12月29日，由中核集團(tuán)牽頭，聯(lián)合24家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體宣布成立，中國(guó)聚變能源有限公司揭牌，明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥?lái)能源的唯一方向。民營(yíng)資本涌入也在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)FIA數(shù)據(jù)，2022年全球私營(yíng)核聚變公司獲得超過(guò)48億美元投資，比21年增加139%，私人投資對(duì)核聚變的投資額首次超過(guò)政府資助。2023年，全球私營(yíng)聚變公司獲得的投資額從48億美元增加至62億美元。9正在正在你身邊2.2可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體成立，我國(guó)可控核聚變產(chǎn)2.1實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑 實(shí)現(xiàn)可控核聚變有磁約束和慣性約束兩種途徑。國(guó)際磁約束核聚變研究始于20世紀(jì)50年代,經(jīng)歷了從最初的少數(shù)幾個(gè)核大國(guó)進(jìn)行秘密研究階段，到50年代末的技術(shù)解密，再到60年代后世界范圍內(nèi)很多國(guó)家合作參與的研究階段。在磁約束可控核聚變途徑的探索方面，也經(jīng)歷了快箍縮、磁鏡、仿星器等探索。從80年代開(kāi)始，主要集中于以托卡馬克裝置為主的研究途徑上。雖然從發(fā)展聚變堆的角度來(lái)看，托卡馬克目前仍有一些關(guān)鍵問(wèn)題需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，公認(rèn)的是只有它才具備建造實(shí)驗(yàn)性聚變反應(yīng)堆的基本條件。圖：磁約束發(fā)展歷程圖：慣性約束發(fā)展歷程2.1.1國(guó)際慣性約束研究進(jìn)展-美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF） NIF是世界上最大的激光驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變裝置，于1997年開(kāi)始建造，2009年正式建成投入使用，耗資約35億美元。盡管從驅(qū)動(dòng)能量層面來(lái)看，NIF已經(jīng)完全達(dá)到聚變點(diǎn)火的要求，但是從2010年10月首次進(jìn)行集成點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，到2022年12月實(shí)現(xiàn)可控聚變點(diǎn)火，經(jīng)歷了12年，期間受到大量質(zhì)疑與批評(píng)。在這12年中，科學(xué)家們從5000多次失敗中不斷完善和修正實(shí)驗(yàn)。從2010年到2012年，NIF啟動(dòng)NationalIgnitionCampaign(NIC）進(jìn)行一系列點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，但是由于缺乏對(duì)大能量激光器強(qiáng)輻射驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)能力，以及沒(méi)有細(xì)致考慮參量不穩(wěn)定性和流體力學(xué)不穩(wěn)定性問(wèn)題引起驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱(chēng)性與燃料混合，最終實(shí)際達(dá)到壓強(qiáng)只有聚變所需壓強(qiáng)的1/3，在輸入能量為1.8兆焦的條件下，輸出能量只有約2.5千焦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到聚變點(diǎn)火的要求。2021年8月8日，NIF終于在實(shí)驗(yàn)中接近了點(diǎn)火閾值，到達(dá)了聚變點(diǎn)火的門(mén)檻。2022年12月5日，NIF經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)失敗后終于實(shí)現(xiàn)了能量增益大于1，實(shí)現(xiàn)了聚變點(diǎn)火。2023年7月30日，再次實(shí)現(xiàn)能量?jī)粼鲆?，且產(chǎn)生了比12月更高的能量輸出。艙內(nèi)，192束激光束集中在花椒大小的聚變?nèi)剂闲緣K上年12月5日，192束激光束向一個(gè)微小的燃料球傳遞了超過(guò)200萬(wàn)焦耳的紫外線(xiàn)能量，2.1.1國(guó)際慣性約束研究進(jìn)展-法國(guó)激光聚變裝置( 法國(guó)兆焦耳激光器(LMJ)是與NIF類(lèi)似的慣性約束聚變裝置，由替代能源與原子能委員會(huì)（CEA）于2014年在法國(guó)大西洋沿岸建成，耗時(shí)15年，耗資30億歐元。與NIF類(lèi)似，兩個(gè)裝置都是為了同一個(gè)目的而建——即讓數(shù)十束強(qiáng)激光射向一個(gè)目標(biāo)靶標(biāo)，在瞬間形成極高溫和極大壓力。兩個(gè)設(shè)施也都是出于軍事目的：復(fù)制微型核爆炸。裝置的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)慣性核聚變（IFE）研究，LMJ裝置用激光脈沖打破氫同位素的膠囊，使氫同位素熔合成氦，釋放出其中蘊(yùn)藏的巨大能量，該裝置將在未來(lái)某一天被用于核電站。.就其核心來(lái)說(shuō)，兩個(gè)裝置就像是一對(duì)“雙胞胎”。和NIF相同，LMJ的研究人員也在使用光纖激光器制造出一束持續(xù)時(shí)間僅為十億分之幾秒的紅外線(xiàn)。然后，這束較弱的紅外線(xiàn)會(huì)進(jìn)入前置放大器——在脈沖到來(lái)前，用氙氣閃光燈使摻釹激光玻璃厚片充滿(mǎn)能量。它們會(huì)把能量傳入光束中，在光線(xiàn)分成很多平行光并被送到主放大鏡之前（同樣的摻釹激光玻璃與同樣的疝氣燈，不過(guò)規(guī)模更大），使其達(dá)到1焦耳。LMJ在2014年12月30日建成，并進(jìn)行了第一組與核武器相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)實(shí)驗(yàn)室(LMJ)：在反.LMJ有22個(gè)主放大鏡鏈條，每個(gè)放大鏡都可以容納八組平行光束。在每次激光射擊中，八組光線(xiàn)在四組放大鏡之間來(lái)回反彈并使能量增加至2萬(wàn)倍。最后重新把這些光線(xiàn)集合在一起之后會(huì)向反應(yīng)室中心的目標(biāo)點(diǎn)上傳遞1.5兆焦的能量，而NIF的激光則可以傳遞1.8兆焦的能量。2.1.2國(guó)際磁約束研究進(jìn)展-以托卡馬克為代 20世紀(jì)80年代以來(lái),國(guó)際磁約束可控核聚變研究取得了顯著進(jìn)展，一批大型和超大型托卡馬克裝置(美國(guó)的TFTR、歐共體的JET、日本的JT-60U、蘇聯(lián)的T-15等)相繼建成并投入運(yùn)行。多項(xiàng)聚變工程關(guān)鍵技術(shù)迅速發(fā)展,主要物理參數(shù)已接近達(dá)到為實(shí)現(xiàn)可控核聚變所要求的數(shù)值。在典型的裝置上，聚變?nèi)剂弦芽杀患訜岬?億～4億℃的高溫，表征聚變反應(yīng)率最重要參數(shù)（聚變?nèi)朔e）已達(dá)到1.5×1021keV/m3·s，人類(lèi)已經(jīng)看到了實(shí)現(xiàn)聚變能源的曙光。進(jìn)入90年代,國(guó)際可控核聚變研究取得了突破性的進(jìn)展。1991年末，人類(lèi)首次用可控的方法在歐洲共同體聯(lián)合環(huán)JET裝置上進(jìn)行了首次氘-氚放電實(shí)驗(yàn)。隨后,在美國(guó)普林斯頓大學(xué)的TFTR裝置上的氘-氚放電也獲得成功,其輸出的功率更高,達(dá)到了10.7MW，獲得聚變能6.5MJ。1997年JET裝置創(chuàng)下了輸出聚變功率16.1MW、聚變能21.7MJ的世界紀(jì)錄。1998年，在日本原子能研究所的JT-60U托卡馬克裝置上進(jìn)行的D-D反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其等效的氘-氚聚變反應(yīng)的能量增益因子Q（能量增益因子定義為，聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量與輸入裝置能量之比）已達(dá)到1.25。2021年，JET（歐洲聯(lián)合環(huán)）完成核聚變研究的一項(xiàng)重大突破：在5秒內(nèi)產(chǎn)生了能量輸出為59兆焦耳的穩(wěn)定等離子體，打破了此前1997年同樣由JET創(chuàng)下的21.7兆焦耳的紀(jì)錄。然而，從單次實(shí)驗(yàn)到核聚變能源實(shí)用化仍道阻且長(zhǎng)，需要世界各國(guó)的共同研發(fā)。JET裝置于2023年底完成了最后一次實(shí)驗(yàn)，此后將重新調(diào)整用途，進(jìn)行退役，預(yù)計(jì)持續(xù)到2040年。 2023年10月24日，世界上最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆——JT-60SA成功點(diǎn)火，成為實(shí)用核聚變能源漫長(zhǎng)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，JT-60SA是一個(gè)由日本和歐盟共同合作建造運(yùn)行的超導(dǎo)托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAEA）內(nèi)。ITER計(jì)劃歐洲執(zhí)行機(jī)構(gòu)——?dú)W洲聚變能組織（F4E）和日本量子科學(xué)技術(shù)研究所（QST）合作開(kāi)發(fā)了JT-60SA。F4E項(xiàng)目主管SamDavis表示，JT-60SA的成功點(diǎn)火“向世界證明了該裝置實(shí)現(xiàn)了基本功能”。QSTJT-60SA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人HiroshiShirai表示，JT-60SA還需要兩年的時(shí)間才能更持久的運(yùn)行，以滿(mǎn)足有意義的物理實(shí)驗(yàn)所需。據(jù)悉，到2050年，日本希望建造一座示范發(fā)電廠(chǎng)——DEMO，它將成為JT-60SA和ITER未來(lái)商業(yè)化運(yùn)行的墊腳石。 ITER項(xiàng)目有35個(gè)國(guó)家參與，項(xiàng)目?jī)?nèi)容是建造一個(gè)最大的托卡馬克，該裝置必須證明聚變產(chǎn)生的能源可以用作大型規(guī)模能源，不排放二氧化碳，用來(lái)發(fā)電。ITER的主要目標(biāo)是產(chǎn)生“燃燒等離子體”并了解它們的行為。在燃燒的等離子體中，氘-氚聚變反應(yīng)產(chǎn)生的氦核釋放的能量足以維持介質(zhì)的溫度，從而減少甚至完全消除對(duì)外部加熱系統(tǒng)的需要。ITER還必須確保掌握集成工業(yè)聚變反應(yīng)堆運(yùn)行所必需的所有技術(shù)（超導(dǎo)磁體、極端環(huán)境下的遠(yuǎn)程操縱、電力提取等）。ITER成員（中國(guó)、歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯和美國(guó)）參與合作建設(shè)和運(yùn)營(yíng)ITER實(shí)驗(yàn)設(shè)施。ITER計(jì)劃分三個(gè)階段進(jìn)行:第一階段為實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)階段,從2007年到2021年;第二階段為熱核聚變運(yùn)行實(shí)驗(yàn)階段,持續(xù)20年,其間將驗(yàn)證核聚變?nèi)剂系男阅堋?shí)驗(yàn)堆所使用材料的可靠性、核聚變堆的可開(kāi)發(fā)性等,為大規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)聚變能進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)認(rèn)證;第三階段為實(shí)驗(yàn)堆退役階段,歷時(shí)5年。ITER具體的科學(xué)計(jì)劃是:在為期十年的第一階段,通過(guò)感應(yīng)驅(qū)動(dòng)獲得聚變功率500MW、Q大于10、脈沖時(shí)間500s的燃燒等離子體;第二階段,通過(guò)非感應(yīng)驅(qū)動(dòng)等離子體電流,產(chǎn)生聚變功率大于350MW、Q大于5、燃燒時(shí)間持續(xù)3000s的等離子體。如果約束條件允許,將探索Q大于30的穩(wěn)態(tài)臨界點(diǎn)火的燃燒等離子體。ITER計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將為商用聚變堆的建造奠定可靠的科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)。心機(jī)器以及第一等離子體運(yùn)行所需的系統(tǒng)>第二階段(2026年6月-2028年6月):通過(guò)機(jī)器引入容器內(nèi)組件，如ITER包層等等。>第三階段(2030年6月-2031年9月):安裝加熱系統(tǒng)以及中性束診斷系統(tǒng)>第四階段(2034年3月-2035年3月):全氚廠(chǎng)和熱電池設(shè)施的實(shí)施為2035年6月的聚變發(fā)電運(yùn)行開(kāi)辟了道路。ITER中方部分采購(gòu)包ITER中方部分采購(gòu)包 多個(gè)系統(tǒng)的共18個(gè)采購(gòu)安排協(xié)議，涵蓋了ITER裝置幾乎所有關(guān)鍵部件的制造任務(wù)。2024年2月29日，ITER組織與中核工程聯(lián)合體正式簽署ITER核心安裝標(biāo)段真空室模塊組裝合同，中國(guó)成為目前ITER項(xiàng)目主機(jī)安裝的唯一承包商。圈，極向場(chǎng)線(xiàn)圈和校正場(chǎng)線(xiàn)圈，極向場(chǎng)線(xiàn)圈的主體的產(chǎn)生，上升，成形和平頂各個(gè)階段提供歐姆連接杜瓦內(nèi)的ITER超導(dǎo)磁體與杜瓦外的低溫制冷體的65%共計(jì)29根導(dǎo)體由中方全部承擔(dān)：壁掛包層模塊和包層模塊,每個(gè)模塊由第一壁(FirstWall，簡(jiǎn)稱(chēng)我國(guó)承擔(dān)約10%的ITER第一壁生產(chǎn)制造任務(wù)2.2可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體成立，我國(guó)可控核聚變產(chǎn)業(yè)化或加速 早在1983年6月,國(guó)務(wù)院科技領(lǐng)導(dǎo)小組提出了中國(guó)核能發(fā)展“三步(壓水堆—快堆—聚變堆)走”的戰(zhàn)略,以及“堅(jiān)持核燃料閉式循環(huán)”的方針;在《國(guó)家能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,提出了安全高效發(fā)展核電的主要任務(wù),繼續(xù)明確了堅(jiān)持熱堆、快堆、聚變堆“三步走”的技術(shù)路線(xiàn)。從核能所使用的資源角度來(lái)看,中國(guó)核能發(fā)展的第一步,發(fā)展以壓水堆為代表的熱中子反應(yīng)堆,即利用加壓輕水慢化后的熱中子產(chǎn)生裂變的能量來(lái)發(fā)電的反應(yīng)堆技術(shù),利用鈾資源中0.7%的235U,解決“百年”的核能發(fā)展問(wèn)題;第二步,發(fā)展以快堆為代表的增殖與嬗變堆,即由快中子引起裂變反應(yīng),可以利用鈾資源中99.3%的238U,解決“千年”的核能發(fā)展問(wèn)題;第三步,發(fā)展可控聚變堆技術(shù),希望是人類(lèi)能源終極解決方案,“永遠(yuǎn)”的解決能源問(wèn)題。近年來(lái)我國(guó)緊跟世界科研步伐，可控核聚變技術(shù)取得多項(xiàng)進(jìn)展。隨著2023年12月美國(guó)在COP28宣布聚變能源國(guó)際參與計(jì)劃，12月29日，我國(guó)以“核力啟航聚變未來(lái)”為主題的可控核聚變未來(lái)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)會(huì)在蓉召開(kāi)，由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體正式宣布成立。會(huì)議表示，今年以來(lái)，國(guó)務(wù)院國(guó)資委啟動(dòng)實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)啟航行動(dòng)，明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥?lái)能源的唯一方向。會(huì)議提出，可控核聚變作為人類(lèi)能源問(wèn)題的理想解決方案，已成為大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的前沿陣地。 中國(guó)的慣性約束聚變研究起步稍晚，但也在蓬勃發(fā)展。“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置歷經(jīng)十余年研制，于2015年順利完成建設(shè)項(xiàng)目，全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，成為世界上投入運(yùn)行的第二大激光驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)也是亞洲最大的高功率激光裝置，在我國(guó)慣性約束聚變（ICF）研究發(fā)展歷史上具有里程碑的意義。目前，中國(guó)正在建造功率更高的“神光”Ⅳ號(hào)裝置。“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置包含48束陣列化的大口徑高功率脈沖激光，主要由前端、預(yù)放、主放大級(jí)、靶場(chǎng)、光束控制與參數(shù)測(cè)量、計(jì)算機(jī)集中控制等六大系統(tǒng)組成，具備三倍頻180KJ/3ns,峰值功率60TW的輸出能力。該裝置的成功研制，標(biāo)志著我國(guó)已具備十萬(wàn)焦耳級(jí)ICF實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為我?guó)開(kāi)展關(guān)鍵物理過(guò)程研究、高能量密度物理研究提供了重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，造就了一支高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，為我國(guó)研制更強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的激光裝置奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。2.2.2國(guó)內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-東方超環(huán)EAST，中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A(HL-2A)等多個(gè)代表項(xiàng)目正在你身邊1958年，在國(guó)際可控核聚變正式納入原子能和平應(yīng)用范圍的推動(dòng)下，我國(guó)在中國(guó)科學(xué)院物理研究所和原二機(jī)部401所（現(xiàn)中國(guó)原子能科學(xué)研究院）幾乎同步地相繼展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究。創(chuàng)始初期，都建造了最簡(jiǎn)單的直線(xiàn)箍縮裝置，如“雷公”，為我國(guó)第一代可控核聚變研究人員提供了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)舞臺(tái)。1959年冬，在國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)召開(kāi)的“第一次全國(guó)電工會(huì)議”上明確由黑龍江原子核物理研究所進(jìn)行“磁鏡”研究，該所建立了可控?zé)岷朔磻?yīng)研究小組。到1960年代中期，開(kāi)始建造仿星器裝置“凌云”。20世紀(jì)70年代，在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)極為落后、對(duì)外封閉而不能交流的情況下，過(guò)早選用了超導(dǎo)技術(shù)，被迫從液氦制造設(shè)備、超導(dǎo)線(xiàn)材等研制開(kāi)始，因未能獲得可供物理研究的等離子體而被迫中止。之后，轉(zhuǎn)入以托卡馬克為重點(diǎn)。我國(guó)是全球范圍內(nèi)少數(shù)幾個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展可控核聚變技術(shù)研究和聚變裝置組建的國(guó)家之一。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所先后建成了“合肥托卡馬克6號(hào)模擬裝置”（HT-6B、HT-6M)、“合肥超環(huán)-7”（HT-7）、“東方超環(huán)”（EAST）、緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）等多臺(tái)磁約束聚變裝置?！熬盼濉逼陂g，中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）裝置通過(guò)國(guó)家立項(xiàng)建造，由中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)西南物理研究院在2002年建成并成功投入實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。HL-2A裝置是我國(guó)第一個(gè)具有偏濾器位形的大型托卡馬克裝置。至2009年，以中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A）和EAST兩個(gè)聚變裝置為代表，標(biāo)志著我國(guó)磁約束核聚變研究已經(jīng)躋身于世界中等規(guī)模實(shí)驗(yàn)裝置的行列，綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)達(dá)到和接近了國(guó)際水平，大大提高了中國(guó)聚變研究在國(guó)際上的地位。正在你身邊我國(guó)的環(huán)流系列發(fā)展：環(huán)流器一號(hào)裝置（HL－11984－1992）、環(huán)流器新一號(hào)裝置（HL－1M1994-2001）、環(huán)流器二號(hào)A（HL-2A2002）、環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）。HL-2M裝置的建造目的是研究未來(lái)聚變堆相關(guān)物理及其關(guān)鍵技術(shù)，研究高比壓、高參數(shù)的聚變等離子體物理,為下一步建造聚變堆打好基礎(chǔ)。核工業(yè)西南物理研究院（西物院）的“環(huán)流系列”不斷研發(fā)與突破。2020年12月，中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置(HL-2M)在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電；2023年8月，“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。2023年8月25日，新一代人造太陽(yáng)“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，再次刷新我國(guó)磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄，突破了等離子體大電流高約束模式運(yùn)行控制、高功率加熱系統(tǒng)注入耦合、先進(jìn)偏濾器位形控制等關(guān)鍵技術(shù)難題，是我國(guó)核聚變能開(kāi)發(fā)進(jìn)程中的重要里程碑，標(biāo)志著我國(guó)磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。在實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)安培等離子體電流高約束模式運(yùn)行的基礎(chǔ)上，新一代人造太陽(yáng)“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”團(tuán)隊(duì)，將進(jìn)一步發(fā)展高功率加熱和電流驅(qū)動(dòng)、等離子體先進(jìn)運(yùn)行控制等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堆芯級(jí)等離子體運(yùn)行，研究前沿聚變物理，為我國(guó)開(kāi)展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)、自主建造聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。正在你身邊由中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所（等離子所）自主設(shè)計(jì)研制的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置EAST可以對(duì)磁約束核聚變相關(guān)的前沿物理問(wèn)題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究和工程驗(yàn)證，為未來(lái)穩(wěn)態(tài)、安全、高效的聚變堆提供物理和工程技術(shù)基礎(chǔ)。EAST內(nèi)部部件是指所有裝在EAST真空室內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，其主要作用為在未來(lái)EAST長(zhǎng)脈沖放電時(shí)作為真空室結(jié)構(gòu)的屏蔽第一壁，抵抗核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的熱流和粒子流。2023年4月12日，中外合作的世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST獲重大成果，成功實(shí)現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了托卡馬克裝置高約束模式運(yùn)行新的世界紀(jì)錄。4月13日，團(tuán)隊(duì)再次重復(fù)了403秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，標(biāo)志著EAST裝置高參數(shù)長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可靠能力。2023年下半年，BEST（緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置）在合肥市廬江區(qū)招標(biāo)。2023年11月已經(jīng)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工。正在你身邊聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）是《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》中優(yōu)先部署的大科學(xué)裝置。為我國(guó)開(kāi)展聚變堆設(shè)計(jì)及核心部件研發(fā)、大規(guī)模低溫和超導(dǎo)技術(shù)研究、強(qiáng)流離子束與基礎(chǔ)等離子體研究等提供技術(shù)支撐。工程目標(biāo)是建成參數(shù)高、功能完備的綜合性研究設(shè)施。CRAFT主要面向磁約束核聚變堆開(kāi)展近堆芯等離子體行為研究，并對(duì)超導(dǎo)磁體和偏濾器等關(guān)鍵部件在聚變堆條件下的可靠性、穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行探究和評(píng)估。CRAFT主要建設(shè)內(nèi)容為超導(dǎo)磁體研究系統(tǒng)和偏濾器研究系統(tǒng)，其中超導(dǎo)磁體研究系統(tǒng)要建設(shè)三個(gè)大型超導(dǎo)磁體，包括：縱場(chǎng)（TF）原型線(xiàn)圈磁體、中心螺線(xiàn)管模型線(xiàn)圈（CSMC）磁體、高溫超導(dǎo)中心螺線(xiàn)管縮比線(xiàn)圈磁體。2021年7月，下一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆已完成工程設(shè)計(jì)。目前，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）尚未完成全部建設(shè)，2022年3月26日CRAFT園區(qū)正式在合肥交付啟用。根據(jù)中國(guó)磁約束核聚變路線(xiàn)圖，未來(lái)瞄準(zhǔn)建設(shè)世界首個(gè)聚變示范電站。這是磁約束核聚變領(lǐng)域又一個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，CRAFT全面建成后將是最高參數(shù)和最完備功能的磁約束核聚變研究平臺(tái)，保證未來(lái)聚變工程堆建設(shè)和關(guān)鍵部件研發(fā)的順利進(jìn)行。2.2.2國(guó)內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆 2017年，中國(guó)推出比ITER規(guī)模更大的聚變工程實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（CFETR），計(jì)劃到2035年建成，開(kāi)始大規(guī)模科學(xué)實(shí)驗(yàn)，中國(guó)核聚變研究由此開(kāi)啟新征程。CFETR計(jì)劃分三步走，完成“中國(guó)聚變夢(mèng)”。第一階段到2021年，CFETR開(kāi)始立項(xiàng)建設(shè)；第二階段到2035年，計(jì)劃建成聚變工程實(shí)驗(yàn)堆，開(kāi)始大規(guī)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)；第三階段到2050年，聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功，建設(shè)聚變商業(yè)示范堆，完成人類(lèi)終極能源。CFETR將為世界提供關(guān)鍵的能力，以開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)未來(lái)商用電廠(chǎng)所需的關(guān)鍵元素。CFETR將為中國(guó)立足于聚變能發(fā)展前沿提供強(qiáng)大基礎(chǔ)。2.2.2國(guó)內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-能量奇點(diǎn):洪荒70高溫超導(dǎo)托卡馬克 洪荒70是全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，率先在完整裝置層面驗(yàn)證高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線(xiàn)的工程可行性。裝置由能量奇點(diǎn)設(shè)計(jì)、研發(fā)和建設(shè)，總體安裝由中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司承建。洪荒70的設(shè)計(jì)工作開(kāi)始于2022年3月，2023年8月啟動(dòng)總體安裝。2024年3月，洪荒70托卡馬克總體安裝完工，這標(biāo)志著裝置建設(shè)工作全部結(jié)束至此建成,洪荒70將開(kāi)始磁體降溫和調(diào)試運(yùn)行，以盡快實(shí)現(xiàn)等離子體放電。洪荒170為公司下一代托卡馬克裝置，預(yù)計(jì)到2027年完成。能量奇點(diǎn)能源科技（上海）有限公司，成立于2021年，位于上海市，是一家以從事科技推廣和應(yīng)用服務(wù)業(yè)為主的企業(yè)。企業(yè)注冊(cè)資本174.6233萬(wàn)人民幣，并已于2023年完成了Pre-A輪，交易金額近4億人民幣。董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理為楊釗，董事有葉雨明、吳頔，監(jiān)事為董閣。公司核心技術(shù)有高溫超導(dǎo)磁體，基于高溫超導(dǎo)材料的先進(jìn)磁體系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)聚變商業(yè)發(fā)電的關(guān)鍵一環(huán)。高溫超導(dǎo)磁體可以顯著提升裝置性?xún)r(jià)比，顯著增強(qiáng)聚變能源商業(yè)化潛力。先進(jìn)等離子體物理，實(shí)現(xiàn)等離子體長(zhǎng)時(shí)、穩(wěn)定運(yùn)行的科學(xué)和工程基礎(chǔ)正在逐步構(gòu)建。人工智能技術(shù)，人工智能技術(shù)在可控核聚變領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用空2.2.2國(guó)內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-球形托卡馬克多個(gè)指標(biāo)全國(guó)第一 2023年第三季度，由清華大學(xué)設(shè)計(jì)、星環(huán)聚能與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的聚變實(shí)驗(yàn)裝置SUNIST-2球形托卡馬克關(guān)鍵等離子體參數(shù)和脈沖大功率電源性能較上一季度翻倍提升，環(huán)向磁場(chǎng)等指標(biāo)在球形托卡馬克領(lǐng)域已達(dá)國(guó)內(nèi)第一、世界第三；星環(huán)聚能在高溫超導(dǎo)磁體、重復(fù)重聯(lián)運(yùn)行方式和非感應(yīng)啟動(dòng)等關(guān)鍵聚變工程和物理領(lǐng)域取得了一系列顯著進(jìn)展。陜西星環(huán)聚能科技有限公司，成立于2021年，位于陜西省咸陽(yáng)市，是一家以從事科技推廣和應(yīng)用服務(wù)業(yè)為主的企業(yè)。企業(yè)注冊(cè)資本140萬(wàn)人民幣，實(shí)繳資本112萬(wàn)人民幣，并于2023年1月完成了Pre-A輪投資。2024年3月，由上海知識(shí)產(chǎn)權(quán)基金領(lǐng)投，公司再次完成了數(shù)億元Pre-A輪投資,資金將主要用于星環(huán)聚能新一代聚變驗(yàn)證裝置的設(shè)計(jì)、研發(fā)和建造。公司創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)核心成員均來(lái)自清華大學(xué)工程物理系核能所團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)運(yùn)行國(guó)內(nèi)首個(gè)球形托卡馬克（SUNIST）近二十年，在球形托卡馬克及其技術(shù)等方面有深厚的積累,是目前國(guó)內(nèi)系統(tǒng)性從事磁約束可控聚變研究的頂尖團(tuán)隊(duì)之一。星環(huán)聚能的發(fā)展規(guī)劃分為三步：>第一步是建立原理驗(yàn)證裝置，計(jì)劃在今年一季度完成；一臺(tái)接近聚變堆要求的中型高溫超導(dǎo)球形托卡馬克，預(yù)計(jì)2027年實(shí)現(xiàn)；>第三步則是打造商用示范堆CTRFR-2，將與業(yè)界合作驗(yàn)證聚變堆的燃料循環(huán)、功率輸出、抗中子與熱負(fù)荷材料等問(wèn)題，計(jì)劃2032年實(shí)現(xiàn)。合肥蔚澤晶潤(rùn)創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)合肥產(chǎn)投新能科技合伙企業(yè)合肥產(chǎn)投聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展合伙企業(yè)安徽省皖能資本投資有限公司安徽省皖能股份有限公司合肥蔚澤晶潤(rùn)創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)合肥產(chǎn)投新能科技合伙企業(yè)合肥產(chǎn)投聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展合伙企業(yè)安徽省皖能資本投資有限公司安徽省皖能股份有限公司2.2.2國(guó)內(nèi)磁約束研究進(jìn)展-聚變新能參與建設(shè)BEST裝置 2023年，聚變新能有限公司與等離子體所合作在合肥市建設(shè)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST。2023年11月已經(jīng)完成園區(qū)基坑施工，計(jì)劃2024年年初啟動(dòng)園區(qū)建筑土建施工。據(jù)天眼查顯示，公司已經(jīng)開(kāi)展BEST裝置的多項(xiàng)招標(biāo)項(xiàng)目。2023年,蔚來(lái)與安徽省和合肥市的國(guó)有資本共同組局成立聚變新能(安徽)有限公司(NeoFusion)，以實(shí)現(xiàn)可控核聚變的商用發(fā)電為愿景，背后技術(shù)主要來(lái)自?xún)杉液戏实目蒲性核?中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所,合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院)。聚變新能主要從事于新興能源技術(shù)研發(fā)、新材料技術(shù)研發(fā)及發(fā)電技術(shù)服務(wù)等。在發(fā)展模式上，公司明確規(guī)劃了“聚變實(shí)驗(yàn)裝置—聚變工程示范堆—商業(yè)聚變電站”三大發(fā)展階段，其中，緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST的建設(shè)方案已通過(guò)國(guó)際聚變權(quán)威專(zhuān)家多輪評(píng)審。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化的目標(biāo)，公司計(jì)劃適時(shí)開(kāi)展聚變工程示范堆的研發(fā)工作。控股股東蔚來(lái)資本安徽新聚能企業(yè)管理咨詢(xún)合伙企業(yè)安徽新聚能企業(yè)管理咨詢(xún)合伙企業(yè)20%聚變新能聚變新能(安徽)有限公司(NeoFusion)安徽省能源集團(tuán)有限公司(安徽省國(guó)資委為實(shí)控人)的控股子公司指合肥市產(chǎn)業(yè)投資控股(集團(tuán))有限公司，實(shí)控人是合肥市國(guó)資委正在你身邊在過(guò)去的五年，新奧已經(jīng)累計(jì)投入約30億元用于聚變能研發(fā)，建立了“河北省緊湊型聚變重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，建成了國(guó)內(nèi)首座中等規(guī)模球形環(huán)物理實(shí)驗(yàn)裝置“玄龍-50”，組建了百余人、專(zhuān)業(yè)化的高層次技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了開(kāi)放式生態(tài)研發(fā)模式，還與國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)科研院所建立了廣泛的技術(shù)合作。EXL-50（ENNXuanlong-50，玄龍-50）是基于聚變中心根據(jù)新奧科技（新奧能源研究院）的總體規(guī)劃，建設(shè)成功的緊湊型聚變研究裝置。該裝置是新奧自主設(shè)計(jì)建造的中型球形托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置。2018年10月開(kāi)始啟動(dòng)，主體于2019年6月建設(shè)完成，并投入放電運(yùn)行至今，裝置在無(wú)中心螺線(xiàn)管ECRH電流驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)方面取得了一系列的進(jìn)展。EXL-50裝置的主機(jī)部分高7.5米，長(zhǎng)寬6.8米，由真空室、環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈、極向場(chǎng)線(xiàn)圈、支撐系統(tǒng)等四大部件組成。2022年，新奧啟動(dòng)了與國(guó)際同類(lèi)裝置整體參數(shù)領(lǐng)先的球形環(huán)新裝置—新奧“和龍”建設(shè)計(jì)劃。項(xiàng)目計(jì)劃硬件投資40億元，在四年內(nèi)建成。下一步將通過(guò)“和龍”裝置，探索解決球形環(huán)氫硼聚變中的各項(xiàng)科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)。新奧聚變研究的下一代球形環(huán)裝置“和龍-2”的物理設(shè)計(jì)也已全面開(kāi)展，將成為攻關(guān)和驗(yàn)證球形環(huán)氫硼聚變路線(xiàn)可行性的關(guān)鍵裝置。2022年新奧決定將玄龍-50改造升級(jí)為玄龍-50U，籍此作為下一代和龍-2裝置的前序平臺(tái)。2024年1月24日，玄龍-50U正式啟動(dòng)，獲得了重復(fù)穩(wěn)定的放電，等離子體電流超過(guò)100kA，等離子體平頂維持2秒。玄龍-50U較玄龍-50，對(duì)主體真空室、環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈、極向場(chǎng)線(xiàn)圈、電源系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，新增了中心螺線(xiàn)管，磁場(chǎng)提升了約兩倍，等離子體密度和離子溫度等物理參數(shù)也將顯著提升，總體性能與美國(guó)NSTX、英國(guó)MAST等國(guó)際大型球形環(huán)處于同一級(jí)別。圖：玄龍-50圖：玄龍-50U正在你身邊2016年，華中科技大學(xué)聚變與等離子體所依托J-TEXT裝置開(kāi)展聯(lián)合研究，與美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯丁分校、韓國(guó)國(guó)立聚變研究所、英國(guó)卡拉姆實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)國(guó)際知名磁約束聚變研究機(jī)構(gòu)建立了良好的合作關(guān)系，簽署了正式的合作協(xié)議，匯聚了眾多的國(guó)際領(lǐng)軍人才，取得了一批具有國(guó)際影響力的研究結(jié)果。2016年11月教育部正式將華中科技大學(xué)申報(bào)的“磁約束聚變與等離子體”國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室列入立項(xiàng)建設(shè)名單。J-TEXT是我國(guó)高校中唯一的大中型托卡馬克裝置，也是依托于華中科技大學(xué)成立的“磁約束核聚變教育部研究中心”的主要研究平臺(tái)。如圖示是J-TEXT能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的示意圖，能量轉(zhuǎn)移線(xiàn)圈繞在中心柱上，并與快速開(kāi)關(guān)和能量吸收部件相互串聯(lián)構(gòu)成能量轉(zhuǎn)移回路。通過(guò)相關(guān)研究實(shí)現(xiàn)等離子體大破裂的抑制與緩解，對(duì)于ITER及未來(lái)聚變堆建設(shè)具有極為重要的意義。 KTX是中國(guó)完全自行設(shè)計(jì)、自主研制集成的國(guó)際先進(jìn)反場(chǎng)箍縮裝置。項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院基礎(chǔ)等離子體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，屬科技部“國(guó)家磁約束核聚變能發(fā)展研究專(zhuān)項(xiàng)”支持的大型裝置建設(shè)項(xiàng)目。裝置在2015年8月1日正式竣工，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的系統(tǒng)調(diào)試，于11月3日正式運(yùn)行放電。反場(chǎng)箍縮是有別于托卡馬克、仿星器位形的另一類(lèi)環(huán)形磁約束聚變裝置，其主要特點(diǎn)是約束等離子體的磁場(chǎng)是由等離子體內(nèi)部電流所產(chǎn)生，具有純歐姆加熱達(dá)到聚變點(diǎn)火條件、高質(zhì)量功率密度等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)磁約束反應(yīng)堆位形的候選方案。裝置設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)國(guó)際同類(lèi)裝置先進(jìn)水平，它的建成，將為國(guó)內(nèi)外從事等離子體物理研究的科研人員提供一個(gè)全新的大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)中國(guó)磁約束聚變領(lǐng)域高端人才培養(yǎng)，發(fā)展磁約束聚變能科學(xué)技術(shù)研究都具有重要意義。KTX裝置采用真空室雙C開(kāi)合可進(jìn)性設(shè)計(jì)，解決了當(dāng)前反場(chǎng)箍縮裝置可進(jìn)性差、真空室維護(hù)更新難、費(fèi)用高的缺陷，為裝置的先進(jìn)鋰壁運(yùn)行提供了必備的實(shí)驗(yàn)條件。第三部分資本市場(chǎng)對(duì)可控核聚變投入逐漸爆發(fā)正在你身邊 根據(jù)FIA2023年度報(bào)告，截至2023年7月，研究可控核聚變的公司共融資62億美元，其中私人投資59億美元，政府資助2.72億美元。從2022到2023年，新增14億美元投資，新增了13家聚變公司。國(guó)際上知名投資者有比爾蓋茨、谷歌公司、索尼公司、尼康公司，等等。行業(yè)內(nèi)創(chuàng)造出了975個(gè)新職業(yè)，提供了大概3000個(gè)工作崗位。從2022年至2023年，全球在可控核聚變領(lǐng)域的整體融資規(guī)模呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。 根據(jù)FIA2023年度報(bào)告，聚變公司前景廣闊，具有較強(qiáng)商業(yè)價(jià)值。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)新建立的聚變公司數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。.國(guó)內(nèi)的能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能被列為獨(dú)角獸公司，市場(chǎng)對(duì)聚變公司的未來(lái)比較樂(lè)觀(guān)。圖：聚變公司建立時(shí)間表 目前全球核聚變公司，美國(guó)有25家，領(lǐng)先于其他國(guó)家；其次是日本、英國(guó)、德國(guó)，分別有3家；中國(guó)有4家核聚變公司。大部分核聚變公司主要聚焦于電力和工業(yè)用熱兩大領(lǐng)域，但是清潔能源作為潛在市場(chǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，前景廣闊。2023年新增的核聚變公司中，美國(guó)新增4家，中國(guó)新增2家（能量奇點(diǎn)，聚變新能），日本新增1家，德國(guó)新增2家，瑞典新增1家。此外，國(guó)內(nèi)核聚變公司還包括新奧集團(tuán)，星環(huán)聚能，翌曦科技。 截至2023年7月，國(guó)內(nèi)外最廣泛的核聚變途徑是磁約束（21家）、其次是慣性約束（9家），還有有5家公司同時(shí)進(jìn)行磁約束和慣性約束的研究；使用最廣泛的磁約束聚變途徑是托卡馬克（6家）、其次是仿星器（6家）。我國(guó)的聚變公司主要項(xiàng)目是托卡馬克。從2022年到2023年，新增6家公司選擇磁約束的實(shí)現(xiàn)途徑，而2家公司放棄了磁約束的方法，也有公司選擇了新的方法，如非熱激光聚變、里德伯物質(zhì)燃料基聚變等。可見(jiàn)磁約束仍是主流方向，但是也有公司在不斷創(chuàng)新。大多數(shù)公司使用氘氚作為核聚變?nèi)剂?，其次是氘氘。圖：2021-2023核聚變公司聚變實(shí)現(xiàn)途徑圖：2021-2023核聚變公司具體聚變方法405086420202120222023 圖：2022-2023核聚變公司使用燃料方案20222023氘氘(DD)23氘氘，氫和硼-1111氘氦(DHe3)22氘氚(DT)2228氫和硼-11(pB11)55邊身在你邊身在Trenta(第六代聚變?cè)蜋C(jī)),Polaris(第七代聚變?cè)蜋C(jī))預(yù)計(jì)將是第彈丸聚變技術(shù)(PeojectileFusi 公司名稱(chēng)3-1二級(jí)市場(chǎng)PenderFundCapitalManagement,2019-ThistledownFoundation,2021-11-30E輪1.66億加元領(lǐng)投方TemasekHoldings,2023-8-9500萬(wàn)加元Governmen加元領(lǐng)投方BDCCapitalCorporation,GIC2022-2-3A輪0.35億歐元領(lǐng)投方Earlybird2023-3-28種子輪0.29億美元領(lǐng)投方BreakthroughEnergyVentures,TDKVentures,DoralEnergy3.2.1國(guó)際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長(zhǎng)—Commonwea正在你身邊2021年12月，CommonwealthFuison從比爾·蓋茨（BillGates）、蓋茨的氣候投資公司BreakthroughEnergyVentures、谷歌（Google）、約翰·多爾（JohnDoerr）、科斯拉風(fēng)險(xiǎn)投資公司（KhoslaVentures）、低碳資本（LowercarbonCapital）、馬克·貝尼奧夫（MarcBenioff）的TIMEVentures等籌集了20億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資資金；2023年6月份，CommonwealthFusion作為美國(guó)能源部選擇的八家公司之一，獲得了美國(guó)能源部4600萬(wàn)美元資金。Commonwealth正專(zhuān)注于建造名為SPARC的托卡馬克，目標(biāo)是在2025年啟用它，它將展示凈能量增益。Commonwealth在2021年開(kāi)始在園區(qū)內(nèi)建造SPARC大樓、制造工廠(chǎng)和公司總部。SPARC和ITER都是托克馬克裝置，即利用磁場(chǎng)約束核聚變過(guò)程，但是SPARC使用高溫超導(dǎo)磁體(HTS)實(shí)現(xiàn)與ITER相似的性能，但是體積要小40多倍。預(yù)計(jì)在2025年通過(guò)SPARC從聚變中獲得具有商業(yè)相關(guān)性的凈能源；預(yù)計(jì)21世紀(jì)30年代初完成第一座名為ARC的聚變發(fā) 2020年9月23日,HelionEnergy，一家致力于通過(guò)聚變發(fā)電創(chuàng)造零碳電力新時(shí)代的清潔能源公司，宣布在最近一次融資后，其估值為125億美元。2020年9月22日，Helion完成了4000萬(wàn)美元的D輪融資，由投資者和企業(yè)家Asana聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官兼Facebook聯(lián)合創(chuàng)始人DustinMoskovitz領(lǐng)投。這筆新資金將使該公司能夠加快其第6個(gè)核聚變?cè)蚑renta的工作。2021年11月，Helion完成5億美元的E輪融資，此輪融資由OpenAI的首席執(zhí)行官和YCombinator的前總裁SamAltman領(lǐng)導(dǎo)。2021年，Helion成為了第一個(gè)達(dá)到一億攝氏度的私營(yíng)公司，核聚變的理想溫度大約是這個(gè)溫度的兩倍，這一成就對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效核聚變反應(yīng)非常重要。Trenta是Helion的第6代核聚變?cè)蜋C(jī)，是第一個(gè)達(dá)到商業(yè)相關(guān)聚變條件的私人資助的聚變裝置。北極星是第七代聚變?cè)蜋C(jī)，具有更強(qiáng)的磁鐵，脈沖速度比Trenta快100倍，北極星有望成為第一臺(tái)展示聚變發(fā)電的核聚變機(jī)。Helion宣布了建造世界上第一座核聚變發(fā)電廠(chǎng)的計(jì)劃，該發(fā)電廠(chǎng)將于2028年運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，2023年5月10日，微軟與Helion簽署購(gòu)電協(xié)議。3.2.3國(guó)際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長(zhǎng)—GeneralFusion GeneralFusion于2023年8月9日宣布了2500萬(wàn)美元的新資金，并計(jì)劃在不列顛哥倫比亞省建造一臺(tái)演示機(jī)。聚變能源公司正試圖復(fù)制太陽(yáng)和恒星的力量，將原子粉碎在一起，并捕獲反應(yīng)產(chǎn)生的能量。這家擁有21年歷史的公司已經(jīng)籌集了大約3.3億美元的資金，最新一輪融資由現(xiàn)有投資者BDCCapital和GIC參投，其中包括不列顛哥倫比亞省政府的370萬(wàn)加元GeneralFusion的新型磁化目標(biāo)聚變機(jī)被稱(chēng)為勞森機(jī)26（LM26），其尺寸約為其計(jì)劃中的商業(yè)聚變裝置的一半。反應(yīng)堆應(yīng)該能夠達(dá)到超過(guò)1億攝氏度-比太陽(yáng)中心的溫度高出六倍以上。該公司的目標(biāo)是到2025年使LM26達(dá)到核聚變條件，并在2026年實(shí)現(xiàn)科學(xué)的盈虧平衡等效值——指使用氘作為燃料達(dá)到氘-氚盈虧平衡等效。GeneralFusion的目標(biāo)是到2030年代初將其技術(shù)商業(yè)化，并與兩個(gè)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建立了合作伙伴關(guān)系，以推進(jìn)這一目標(biāo)。 ZapEnergy在2021年5月5日通過(guò)B輪融資0.275億美元，2022年6月7日通過(guò)C輪融資1.6億美元，領(lǐng)投方為L(zhǎng)owercarbonCapital,2023年5月31日，美國(guó)能源部撥款500萬(wàn)美元。截至2023年6月，公司的總資金約為2億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資和1280萬(wàn)美元的政府撥款。ZAPEnergy正在開(kāi)發(fā)一種Z箍縮技術(shù)，通過(guò)過(guò)熱材料燈絲驅(qū)動(dòng)電流，產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，從而壓縮等離子體。電流越強(qiáng)，等離子體的溫度和密度越大，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)核聚變的條件。ZAPEnergy正在建造一個(gè)低成本，緊湊并且可擴(kuò)展的模塊化聚變能源平臺(tái)，每個(gè)模塊都是一個(gè)緊湊的氘氚反應(yīng)堆，能夠承受高能中子撞擊，反應(yīng)堆通過(guò)限制和壓縮等離子體的方式實(shí)現(xiàn)聚變，而不需要磁性線(xiàn)圈或高功率激光器。每個(gè)模塊預(yù)計(jì)產(chǎn)生50兆瓦的電力，模塊化設(shè)計(jì)能夠向小社區(qū)供電，規(guī)模化可以滿(mǎn)足城市的用電需求。3.2.5國(guó)際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長(zhǎng)—FirstLi 作為牛津大學(xué)的核聚變分支機(jī)構(gòu)，F(xiàn)irstLight的使命是用最簡(jiǎn)單的機(jī)器解決聚變發(fā)電的問(wèn)題。公司使用的彈丸聚變技術(shù)(PeojectileFusion)是一種新的慣性聚變方法,通過(guò)利用彈丸撞擊含有核聚變?nèi)剂系哪繕?biāo)，使其內(nèi)爆達(dá)到核聚變發(fā)生所需要的溫度和密度，這種方法更簡(jiǎn)單、更節(jié)能、物理風(fēng)險(xiǎn)更低。FirstLight的兩個(gè)核心目標(biāo)分別是放大器和燃料艙。放大器通過(guò)增加彈丸撞擊產(chǎn)生的壓力降低所需的撞擊速度，同時(shí)，放大器也使得能量收斂，撞擊使得燃料從許多方向被壓扁，這對(duì)于達(dá)到聚變所需的最終密度至關(guān)重要。公司預(yù)計(jì)在2024年開(kāi)始建造M4-聚變示范裝置，預(yù)計(jì)2027年建造完成。該裝置將是世界上最大的脈沖功率驅(qū)動(dòng)器，使用公司獨(dú)特的靶技術(shù)和相應(yīng)彈丸技術(shù)，有望成功實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)火”，這是實(shí)現(xiàn)核聚變能源的關(guān)鍵一步，同時(shí)該裝置也是試點(diǎn)聚變發(fā)電廠(chǎng)的基石。公司希望建造一座發(fā)電量約為150兆瓦的發(fā)電廠(chǎng)，每30秒實(shí)現(xiàn)一次聚變，成本不到20億美元。發(fā)電廠(chǎng)具有防止中子損傷，運(yùn)用鋰產(chǎn)生氚燃料，以及約束聚變能量三大優(yōu)勢(shì)，3.2.6國(guó)際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長(zhǎng)—AvalancheEnergy聚變微型反應(yīng)堆 .AvalancheEnergy2023年4月24日宣布了4000萬(wàn)美元的融資,ChrisSacca的LowercarbonCapital領(lǐng)投了A輪融資，F(xiàn)oundersFund和ToyotaVentures參投。.公司第二代聚變裝置Marty實(shí)現(xiàn)在200kV（千伏）下運(yùn)行，打破了威斯康星大學(xué)麥迪遜分銷(xiāo)之前創(chuàng)造的190千伏記錄。Avalanche的目標(biāo)是在2024年4月之前達(dá)到300kV。.2022年，Avalanche贏得了五角大樓國(guó)防創(chuàng)新部門(mén)（DIU）的合同，開(kāi)發(fā)一種名為Orbitron的模塊化5Kw微型聚變反應(yīng)堆，該裝置將在運(yùn)輸行業(yè)與氫燃料電池競(jìng)爭(zhēng)，也可以接入更小的電網(wǎng)使用，或者與清潔能源結(jié)合使用。預(yù)計(jì)到2027年底Orbitron聚變?cè)O(shè)備將用于飛行演示。電壓可以實(shí)現(xiàn)5Kw-100Kw。>避免了高功率磁鐵或激光的成本和復(fù)雜性。3.2.7國(guó)際可控核聚變?nèi)谫Y快速增長(zhǎng)—Fu 不同于NIF激光驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變的方法，F(xiàn)use使用脈沖驅(qū)動(dòng)(釋放一個(gè)巨大的電池發(fā)送能量脈沖，進(jìn)入聚變目標(biāo)，使其內(nèi)爆)。Fuse正在組裝世界上第一個(gè)也是最高功率(1TW)的驅(qū)動(dòng)器-TITAN，這也是實(shí)現(xiàn)磁化線(xiàn)性慣性聚變(MAGLF)的重要步驟。Fuse是唯一一家致力于MagLIF的美國(guó)公司。Fuse正在建造下一代脈沖功率機(jī)器(NGPP),同時(shí)也在運(yùn)行一個(gè)獲得許可的脈沖中子發(fā)生器。TITAN-2023