可控核聚變“掘金”熱持續,產業鏈初具雛形 商業化之路還要走多久?
每經記者:張寶蓮 每經編輯:董興生
5月26日,A股可控核聚變概念板塊逆勢大漲,漲幅居前。5月27日,板塊熱度不減。有觀點認爲,板塊遭到熱炒與核能商業化推進加速有關。
可控核聚變一旦實現,人類的能源將“無限續杯”,但是這樣的藍圖究竟離我們有多遠,產業鏈上的這些企業正在做什麼?
可控核聚變產業鏈已初具雛形
核聚變,作爲自然界中恆星發光發熱的基本原理,其能量釋放巨大且幾乎無放射性廢物產生,理論上是清潔、高效、可持續的理想能源。
可控核聚變原料爲氚和氘,1升海水可提取0.035克氘,聚變釋放能量相當於燃燒300升汽油,全球海水氘的儲存量可供人類使用上百億年,遠超化石能源。
全球範圍內,聚變研究主要通過磁約束聚變和慣性約束聚變兩種主要的技術路徑。其中,磁約束聚變最有代表性的項目有ITER(國際熱核聚變實驗堆計劃),而慣性約束聚變的代表性項目則有美國的國家點火裝置(NIF)。中銀證券指出,磁約束聚變能量約束時間長、技術成熟度高、工程可行性較強,是目前實現聚變能開發的最有效途徑。
磁約束核聚變通過加熱等外部手段將燃料溫度提升,極高的溫度使得燃料完全電離形成等離子體,然後採用特殊結構的磁場形式把燃料離子和大量自由電子組成的處於熱核反應狀態的高溫等離子體約束在有限的體積內,使之受到控制地發生核聚變反應,並在此過程中釋放出能量。
這一聚變過程發生在極爲嚴苛的實驗環境中,需要通過嚴密的大科學裝置,以確保聚變反應的正常運行。基於磁約束原理的託卡馬克裝置逐步在覈聚變研究領域佔據主導地位。國內圍繞此研究的上下游產業鏈已初具雛形。
據中信證券,緊湊型託卡馬克裝置的主要構成部分包括超導磁體、第一壁、真空容器、核心泵和閥門、冷卻系統、偏濾器等。
目前,國內可控核聚變產業鏈上游主要爲原材料生產企業,例如提供低溫超導材料的西部超導(SH688122),提供高溫超導材料的上海超導、上創超導,提供鎢基材料的安泰科技(SZ000969)、東方鉭業(SZ000962)、派克新材(SH605123)等,以及提供真空室材料、偏濾器材料的多家企業。
產業鏈中游爲設備廠商,如提供磁體配件的西部超導,提供偏濾器和第一壁的國光電氣(SH688776)、安泰科技、東方鉭業。
下游爲應用廠商,如中國核能電力股份有限公司、中廣核等,負責核電站的運營和建設,還有多家科研院所,如中國科學院等離子體物理研究所、中核集團西南物理研究院等。
伴隨可控核聚變商業化加速,產業鏈上多家企業均有業務上的涉及,但多數企業尚未披露公司相關業務收入佔比,相關概念股發展前景仍有待進一步明確。
據國光電氣公告披露,公司生產的偏濾器和包層系統是ITER項目的關鍵部件。
西部超導5月20日公開透露,公司是我國唯一承擔ITER項目超導線材生產任務的單位,近期也承擔了CFETR(中國聚變工程試驗堆)項目超導線材生產任務。高性能超導線材產業化項目已於2024年4月建成投產,項目已成功賦能超導線材產能提升。公司2024年年報顯示,超導線材完成國內核聚變CRAFT項目(聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施)用超導線材的交付任務,並開始爲BEST聚變項目(緊湊型聚變能實驗裝置)批量供貨,產品性能穩定。
東方鉭業在投資者互動交流中介紹,公司生產的輻照監督管用高純鈮箔已成功應用於核電領域,實現國內零突破。5月27日,《每日經濟新聞》記者致電東方鉭業證券部,詢問這一突破性應用的具體時間,工作人員稱並不清楚,需要再去了解,但公司2024年在覈聚變業務上產生的收入比重“應該不大”。
此外,聯創光電、愛科賽博、永鼎股份、炬光科技等爲核聚變大科學裝置提供設備或原材料。
可控核聚變距離商業化還有多遠?
據媒體報道,近日,美國總統特朗普簽署了一系列有關核能的行政命令。有白宮高級官員表示,美國政府希望在2029年1月,特朗普第二任期結束前“測試和部署”新的核反應堆。
業內普遍判斷,在2030年前後,可控核聚變的商業化時期將要到來。FIA(聚變能產業協會)此前發佈的一項報告顯示,調查的37家商業核聚變公司中,有26家認爲在2035年前第一臺核聚變機組將實現併網供電。而報告中的另一項調查顯示,在參與調查的35家公司中,有19家認爲在2035年之前第一臺核聚變機組將滿足商業化運行的低成本/高效率的條件。
今年5月1日,合肥正在建設的BEST項目啓動了工程總裝,該項目將在EAST(全超導託卡馬克核聚變實驗裝置)的基礎上進一步提升核聚變能源的經濟性和可行性,並首次演示聚變能發電,項目將於2027年完工,有望成爲世界首個緊湊型聚變能實驗裝置,推動聚變能從實驗室走向工程化。
該項目由聚變新能(安徽)有限公司(以下簡稱“聚變新能”)打造。5月27日,《每日經濟新聞》記者從聚變新能相關人士處瞭解到,聚變新能主要做核聚變從實驗室向商業化轉化的平臺。該公司於去年完成A輪融資,在引入安徽國控集團、皖能電力等投資方後,註冊資本增至145億元。
5月16日,中國核工業集團有限公司官網發佈《中國聚變能源有限公司重大活動服務項目採購公告》,引起了核聚變產業鏈上企業的高度關注。
據瞭解,想要實現可控核聚變的商業化,除了要滿足勞森判據——即等離子體的溫度、密度和時間的乘積(三乘積)要高於臨界值才能點火,還要讓輸出的能量遠遠大於輸入的能量(聚變增益Q>1),才能獲得發電的正效益。
今年1月,EAST裝置實現了億度千秒運行,但聚變增益未見提及。若要維持長期穩態的燃燒,科學家和工程師仍任重道遠。