核聚变核心装置:托卡马克装置产业链个股梳理

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一. 核聚变技术路线

核聚变是在极端高温高压条件下,轻原子核(氘/氚)聚合成重原子核(氦)并释放巨大能量的过程。

当前可控核聚变主要有两种技术路线:磁约束、惯性约束。

1.1 磁约束(MCF)

(1)原理:利用强磁场约束高温等离子体,使其在磁场中无法与容器壁接触,并维持足够的约束时间,以满足核聚变条件。

(2)典型装置:托卡马克(如国际热核聚变实验堆ITER)、仿星器(如德国W7-X)。

1.2 惯性约束(ICF)

(1)原理:利用激光或粒子束瞬时压缩氘氚靶丸,在极短时间内创造高温高压条件,从而触发聚变反应。

(2)典型装置:美国国家点火装置(NIF)、中国神光系列激光装置。

二. 托卡马克装置概览

上述路线中,托卡马克是目前最接近聚变条件、各国投入最大、技术发展最成熟的路径。

托克马克装置外形类似环形轮胎,中央是环形真空室,外部环绕超导磁体线圈。

(1)原理:通过强磁场将等高温离子体约束在真空室内,避免其与容器壁接触,达到核聚变所需的超高温(1亿度以上)高密度条件。

(2)基本结构:环形真空室、超导磁体系统、偏滤器、辅助系统。

(3)我国装置:环流三号HL-3、东方超环EAST(实现亿度千秒燃烧)、聚变工程实验堆CFETR(预计2035年建成)。

三. 托卡马克产业链

3.1 环形真空室

(1)作用:作为等离子体约束的核心区域,维持超高真空环境及等离子体纯净度,提供结构支撑与安全屏障。

上海电气:国内磁约束核聚变主机设备制造商,覆盖超导线圈、真空容器等核心部件,承制全高温超导托卡马克HH-70主机。

合锻智能:为ITER项目提供微米级精密锻压部件,参与聚变堆真空室、偏滤器等部件预研制造。

海陆重工:供应核聚变真空容器、偏滤器模块,项目包括HL-2M、ITER等装置。

3.2 超导磁体系统

(1)作用:通过超导线圈产生强磁场,约束等离子体运动轨迹。

(2)超导线材:利用超导材料的零电阻特性,可通超大电流产生强磁场,大幅降低能耗。

(3)种类:低温超导材料(Nb3Sn铌三锡、NbTi钛铌合金)、高温超导材料(REBCO钇钡铜氧)。

西部超导:国内低温超导材料龙头,核心产品NbTi、Nb3Sn供应EAST、ITER、CFETR等全球主流托卡马克。

永鼎股份:国内唯一实现第二代高温超导带材(YBCO)量产的企业,供应HL-2M、ITER等项目。

3.3 偏滤器

(1)作用:位于真空室底部,通过磁场引导等离子体边缘的杂质和热流至靶板,保护主室壁。

安泰科技:为EAST、ITER提供钨铜偏滤器、包层第一壁等关键部件。

国光电气:核聚变装置部件供应商,为ITER提供偏滤器、真空室模块、第一壁部件。

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来源:伏白的交易笔记

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