浩坤昇发产业前瞻|紧抓BEST装置建设窗口,突破超导与关键部件国产化

2025-11-13 15:46:38     来源:

核聚变能源作为人类能源的终极梦想,正从科幻走向现实。2025年10月1日,中国紧凑型聚变能实验装置(BEST)迎来重大里程碑——杜瓦底座成功落位安装,标志着这一“大国重器”正式进入主机组装阶段。到2030年,有望通过核聚变点亮第一盏灯,实现发电。

杜瓦底座落位的工程意义:从“实验室”到“工程堆”的关键跨越

杜瓦底座作为BEST装置主机的首个关键部件,其成功落位标志着我国核聚变工程正式从实验室研究迈向工程堆建设的新阶段。这个直径约18米、高度约5米、总重达400余吨的庞然大物,是国内聚变领域最大的真空部件,将成为承载整个BEST装置近7000吨重量的“地基”。

该部件的安装精度要求极高,实现了毫米级精准安装。这一技术成就展现了我国在高端装备制造领域的卓越能力,为后续主机核心部件的安装奠定了坚实基础。从技术功能角度看,杜瓦底座类似于一个“巨型高真空保温瓶”,负责隔绝上亿度等离子体的极热和-269℃超导磁体的极寒,实现“冰火双绝”的结构设计。杜瓦底座的精准落位,不仅为BEST装置后续安装按下“加速键”,更标志着项目主体工程建设正式启动。

BEST装置采用紧凑型设计,体积比国际热核聚变实验堆(ITER)缩小40%,但聚变功率密度提升3倍。这一设计理念反映了中国核聚变工程化思路的转变:从追求大规模到注重高效率、低成本,从而加速商业化进程。根据计划,杜瓦底座落位安装完毕后,主机核心部件将陆续进场安装,BEST装置将于2027年底全面建成。

BEST的产业化定位:中国聚变“三步走”战略的承上启下环节

BEST装置在中国核聚变发展蓝图中占据着战略核心地位,它是连接当前实验研究与未来商业应用的关键桥梁。中国核聚变能发展遵循明确的“三步走”战略路线:第一步是依托实验装置如EAST进行科学验证;第二步是通过BEST等装置演示聚变发电;第三步是建设商业示范堆实现能源利用。

BEST装置正处于这一战略路径的中间环节,承担着从原理验证到工程示范的过渡使命。作为紧凑型高场超导托卡马克装置,BEST计划在2027年建成后验证能量净增益(Q>1),2030年实现通过核聚变点亮第一盏灯的历史性突破。这一时间表相较于国际热核聚变实验堆(ITER)一再延迟的进度,展现出明显的进度优势。与现有实验装置的协同关系是BEST产业化定位的另一重要维度。EAST装置主要负责验证稳态高约束等离子体运行的物理基础,解决“能否实现”的科学问题;而BEST则聚焦于演示能量净增益和发电验证,解决“如何应用”的工程问题。两者与聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)共同构成中国聚变研究的“三驾马车”,形成从基础研究到工程应用的完整创新链条。

BEST装置的产业化定位还体现在其明确的商业化路径上。作为聚变新能(安徽)有限公司负责建设的关键项目,BEST采用“科研院所+商业公司”的创新模式,整合了中国科学院合肥物质科学研究院的技术优势与市场化资本活力。按照规划,BEST将逐步推进到聚变工程示范堆(CFEDR)和商业堆建设,计划在2040年前后实现聚变能源的商业化应用。

(表:中国核聚变“三步走”发展战略路径与关键节点)

产业前景:全球竞争格局与商业落地的双重挑战

核聚变行业正处于产业化突破的前夜,技术可行性与商业可行性正在同步验证。根据聚变工业协会(FIA)报告,全球聚变行业总投资额已接近100亿美元,较2021年增长超过414%。行业预期正在发生根本性转变:35家聚变公司预计在2030年至2035年开始运营具有净能量增益的商业示范电站,28家公司则预计将在同期实现并网。

技术突破的连续性是这一乐观预期的基础。2025年以来,全球核聚变领域取得多项突破性进展:EAST装置实现1亿摄氏度1066秒稳态运行,刷新世界纪录;“中国环流三号”首次实现“双亿度”运行;美国CFS的SPARC装置环向磁体通过严格性能测试。这些成就涵盖了等离子体约束时间、温度、磁场强度等聚变关键参数,表明人类正在系统性地解决聚变科学和工程难题。

然而,核聚变商业化之路仍面临多重技术挑战。首当其冲的是材料抗辐照难题,急需开发液态金属包层和纳米晶合金等新型材料。其次是氚循环系统要求氚增殖比(TBR)稳定维持在1.05以上,否则将导致燃料链断裂。此外,能量增益Q值需要从当前的小于1提升至商业可行的5以上,才能实现真正的能量净产出。经济性是决定核聚变能否真正商业化的关键因素。据测算,100万千瓦级混合堆建造成本约30亿美元,需通过规模化生产将度电成本压至0.1元以下,才能与传统能源竞争。目前各国正在通过模块化设计、标准化制造等途径积极降本。

从全球竞争格局看,国际聚变竞赛呈现“中国领跑、美欧追赶”的态势。美国CFS公司已与谷歌达成大规模聚变售电协议,并获得美国能源部“里程碑计划”认证;德国政府承诺投入逾20亿欧元支持聚变发展;比尔·盖茨等商业领袖也公开强调聚变的战略价值。在这一全球竞赛中,BEST装置的进展将直接关系到中国在未来能源格局中的话语权。

AI赋能与技术创新正在加速聚变商业化的进程。一些初创企业已将物理模拟和AI技术结合,用于对装置未来的控制做仿真模拟、设计控制方案,优化装置设计,缩短开发时间。AI大模型在实验设计、等离子体控制、故障诊断等方面的应用,正大幅提升研发效率,降低试错成本。

从政策支持与能源战略维度看,全球主要国家已将核聚变上升为国家战略。中国核聚变被写入工信部等七部门发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,赋予其重要的战略地位。在AI算力爆发式增长带来的能源需求激增背景下,核聚变作为高能量密度、零碳的基荷能源,其战略价值更加凸显。到2030年,中国数据中心的耗电量预计将达到400TWh,是2020年的两倍,对稳定、高效、清洁能源的需求极为迫切。

中游设备与材料环节迎来订单窗口期

随着BEST装置进入主体建设阶段,核聚变产业链中的中游设备与材料环节正迎来前所未有的订单窗口期。从产业链价值分布看,磁体系统约占聚变装置成本的28%,真空室占比约8%,偏滤器/第一壁等关键部件也是资本开支的核心领域。

(图例:托卡马克)

4.1超导材料领域是聚变装置的核心赛道,直接受益于磁场约束技术升级需求。

BEST装置采用新一代高温超导磁体,对第二代高温超导带材需求迫切。从2025年中报业绩看,相关上市公司已显现增长势头:某一代超导龙头2024年超导产品销售收入同比增长32.41%,并开始为BEST聚变项目批量供货。某二代超导带材旗下公司采用独特的IBAD+MOCVD技术路线,研发出多种稀土替代和掺杂技术,已成为多个聚变项目的重要供应商,半年度归母净利润增长917.66%。某高温超导磁体龙头,深度参与星火一号项目,上半年净利润实现15.18%的同比增长。

4.2真空室及核心部件领域门槛极高,少数具备技术积累的企业优势明显。

某公司偏滤器和包层系统产品是ITER项目的关键部件,尽管2024年受ITER技术要求更改影响收入短期下滑,但公司已加快技术验证,生产基本恢复。某ASMEⅢ核电质量认证公司的核能零部件收入从2020年的2.85亿元增长至2024年的6.42亿元,呈现持续上升态势。

4.3专用设备与电源系统领域受益于装置建设加速,订单能见度高。

某聚变堆、真空室等部件公司作为BEST项目核心供应商,2024年以来订单明显放量,直接受益于合肥BEST项目推进。某电源研发公司多年来为国内科研院所的重要项目提供电源配套服务,涉及核聚变等核电领域业务,归母净利润1.19亿。

4.4地方产业资本与国资平台的积极参与为产业链企业提供了另一重增长保障。

安徽一家公司已于2024年6月完成增资扩股,资本规模从50亿元增至145亿元。新挂牌成立的聚变公司更是获得三大国家资本等战略入股,新增注册资本114.69亿元。这种“国家战略资本+地方产业资本+民营创新资本”的共驱结构,为供应链企业创造了更加稳定的需求环境。

 

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