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产业链上游主要是各类原料供应:包括金属钨、铜等第一壁材料,各类有色金属等高温超导带材原料以及氘氚燃料。这些原材料是建造核聚变装置的基础,钨和铜作为第一壁与偏滤器的主体材料,需承受高达每秒数兆瓦的热负荷及中子辐照;超导材料中,低温超导材料(如Nb3Sn)仍是ITER 等传统装置的主流选择,但高温超导带材(如ReBCO)因可在更高温度下维持强磁场,正在被一些商业聚变公司所试验应用;重水、Li6 则是实现核聚变反应的必要原料。
中游主要为各类设备:包括磁体、偏滤器、第一壁、磁体支撑等核聚变主机设备,以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、各类泵阀等其他设备。这些设备的设计与制造需要极高的精度与可靠性,以保证核聚变装置能够安全稳定运行。其中超导磁体占总投资成本20-30%,是装置运行的核心部件。
下游主要为核电站运营:是技术成果转化与商业化应用的核心环节,用于商业发电。

参考FIRE,聚变实验装置建设成本在百亿人民币,其中设备费用(主机、辅助系统、电力系统)占比约55%。根据FIRE 官方数据,在一个核聚变实验装置成本中,主机占比约30%(包括磁体17%、包层7%、真空室4%等),辅助系统占比约10%(包括加热系统7%、真空系统1%、气体注入系统1%、燃料循环系统),电力系统占比约15%,场地基础设施占比约15%,其余项目支持、装配、运维等占比约30%。
ITER(工程堆)、DEMO(商业示范堆)的设备费用(除建筑外建设费用)占比分别在86%、85%,ITER 项目建设成本在千亿人民币。根据ITER 官方数据,其项目预计建设费用约为200 亿欧元(220 亿美元),其中主机(包括磁体、真空室、包层等)占比53%,电源、建筑占比22%,其他辅助系统占比25%;DEMO 商业示范堆中主机成本占比为29%,电厂辅机设备占比25%,电源、建筑占比17%,其他辅助系统占比29%。
空间测算:2031-2035 年全球可控核聚变设备新增规模有望达万亿
(1) 商业堆:根据FIA 对39 家核聚变私营公司的问卷统计,预期2025 年-2030 年完成核聚变商业堆验证的公司有5 家,2031-2035 年有13 家,2036-2040 年有13 家,2041-2045 年有6 家。
(2) 实验堆:考虑到商业堆验证前需要进行实验堆验证,参考CFS 聚变实验堆SPARC 相比聚变商业堆ARC 预计投运时间提前5 年,我们假设:2021-2025 年完成核聚变实验堆验证的公司数量为5 家,2026-2030 年数量为13 家,2031-2035 年数量为13 家,2036-2040 年数量为6 家。
(3) 市场规模:测算的聚变实验堆设备总空间2 千亿元、聚变商业堆设备总空间3万亿元按比例拆分,则全球核聚变设备市场年均新增规模将从2021-2025 年的254 亿元增长至2031-2035 年的10860 亿元,CAGR 约23%。


