中国核聚变实验设备行业市场调查研究报告丨探角科创智能体

报告出品方：探角智能体

报告全文字数：5913

时间：2026年07月02日

核聚变实验设备行业市场调查研究报告

摘要

本报告对中国核聚变实验设备行业的发展现状、市场空间、增长趋势及投资机会进行全面分析。基于2025年最新数据和2026-2030年预测，中国核聚变行业已进入工程化验证阶段，2025-2027年总投资规模达600亿元，2026年招标总额近百亿元。核心环节超导材料国产化率超96%，中游设备价值量占比超70%。行业面临等离子体稳态运行、材料辐照损伤和氚自持三大技术挑战，同时享受政策支持、资本涌入和技术突破三大驱动力。预计2026-2030年中国核聚变实验设备市场将呈现爆发式增长，年均投资规模达300-400亿元，2030年市场规模突破1000亿元。

报告主要面向学术研究和企业投资决策，旨在提供客观、全面的行业分析，为学术界研究方向选择和企业投资决策提供参考依据。

目录

1.行业概述与政策环境

2.技术路线与产业链结构

3.主要项目进展与投资规划

4.市场空间预测与增长趋势

5.投资机会分析与风险评估

6.结论与建议

1. 行业概述与政策环境

1.1 行业定义与现状

核聚变实验设备是指用于实现可控核聚变反应并验证其技术可行性的专用装置和核心部件，主要包括托卡马克、仿星器、惯性约束装置等不同类型。中国核聚变实验设备行业已从基础研究阶段进入工程化验证阶段，2025年成为"工程化元年"。

当前行业处于关键转折点：一方面，实验装置参数不断突破，如EAST实现1亿摄氏度1066秒稳态运行、环流三号达到"双亿度"运行参数；另一方面，产业化进程加速，多个实验堆项目进入设备采购和建设高峰期。

1.2 政策环境分析

中国核聚变实验设备行业享受全方位政策支持：

国家战略层面：

•"十四五"规划将核聚变列为重点科技项目

•"十五五"规划明确将核聚变列为未来产业核心方向

•2026年两会政府工作报告首次将"核聚变能源商业化"写入

•2026年1月1日《中华人民共和国原子能法》实施，首次以法律形式明确支持可控热核聚变研发

地方政策层面：

•上海闵行区将聚变能列为四大未来能源之一，明确以磁约束托卡马克为核心技术路线，制定"先导实验堆、示范堆、商用堆"三步走战略

•安徽省出台《以创新模式加速推进聚变能商业应用战略行动计划（2022-2035年）》，确立"实验堆-工程堆-商业堆"三步走发展路径

•四川省加快建设准环对称仿星器，争取聚变堆关键技术攻关工程落地

资金支持体系：

•国家设立2000亿元核聚变专项基金，其中800亿元用于CFETR二期建设，500亿元支持民营企业参与关键部件研发

•上海成立注册资本150亿元的中国聚变能源有限公司，由多家央企与国资参与

•安徽省聚变产业联合会汇聚200余家会员单位，覆盖偏滤器、磁体系统、真空设备等十二大关键环节

2. 技术路线与产业链结构

2.1 主流技术路线分析

中国核聚变实验设备主要采用三大技术路线：

数据来源：

技术路线选择策略：中国采取"以托卡马克为主线，民营探索FRC/磁惯性等新路线"的多路线并行策略，既保持主流技术路线的国际竞争力，又鼓励民营企业在新型技术路线上进行创新探索。

2.2 产业链结构分析

中国核聚变实验设备产业链已形成完整结构：

上游环节（材料与元器件）：

•超导材料：西部超导、上海超导（待上市）、永鼎股份（子公司东部超导）

•耐高温材料：钨铜复合材料、高纯铌材等

•真空部件：316L-BG双曲厚板、特种阀门等

•特种电源：脉冲电容器、高频加热电源等

中游环节（核心设备与系统集成）：

•磁体系统：联创光电、安泰科技、国光电气等

•真空容器：合锻智能、海陆重工等

•加热系统：电子回旋共振加热、离子回旋加热等

•诊断系统：四创电子、王子新材等

下游环节（应用场景）：

•实验装置建设与运行：中科院、中核集团等

•聚变发电示范：CFETR、星火一号等

•技术衍生应用：医疗、新材料、高端装备等

产业链价值分布：在实验装置中，磁体系统占28%，真空室内构件占17%，电源约8%，真空室约8%，低温系统约5%。在商业示范堆中，冷却系统、电厂辅机设备等新增工程系统占比提升。

国产化率：中国核聚变实验设备核心部件国产化率已超过96%，超导材料、真空容器等关键环节已实现自主可控，但耐辐照材料等仍需攻关。

3. 主要项目进展与投资规划

3.1 国家队核心项目

EAST（全超导托卡马克装置）：

•状态：已建成，2026年进入升级改造阶段

•技术突破：2025年1月实现1亿摄氏度1066秒稳态运行

•投资规模：2026年计划投资1.5亿元，主要用于加热系统、水冷系统升级和钨铜靶板更换

•商业化时间表：持续作为物理实验平台，为CFETR提供技术验证

环流三号（HL-3）：

•状态：已建成，正在进行升级改造

•技术突破：2025年实现离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的"双亿度"运行，验证高约束模式运行

•投资规模：2026年投资28亿元（用于2025下半年-2027年氘氚运行），后续追加16-20亿元（用于2027-2030年燃烧等离子体实验运行阶段）

•商业化时间表：2027年启动氘氚运行，2030年完成燃烧等离子体实验，为CFETR提供技术验证

环流四号（HL-4）：

•状态：规划中

•技术特点：高温超导磁体，紧凑型设计

•投资规模：总投资约81亿元，2026年计划投资4亿元

•商业化时间表：验证紧凑型磁约束聚变路线，降低聚变堆规模和成本

CFETR（中国聚变工程实验堆）：

•状态：设计阶段，2026年启动工程设计

•技术特点：中国自主设计的大型托卡马克装置，目标实现聚变功率100-200兆瓦，能量增益比Q值大于10

•投资规模：总投资约380亿元，2026年计划投资约150亿元

•商业化时间表：2035年左右建成工程实验堆，2045年左右建成商用示范堆

星火一号（聚变-裂变混合实验堆）：

•状态：建设中

•技术特点：高温超导聚变-裂变混合堆技术，设计Q值超30

•投资规模：总投资超200亿元，2026年计划投资约40亿元

•商业化时间表：2029年发出第一度核聚变电并并入电网，2035至2040年开始大规模商业化

BEST（紧凑型聚变能实验装置）：

•状态：在建，2025年5月启动总装

•技术特点：紧凑高场超导托卡马克，功率密度比ITER高3倍，体积小40%

•投资规模：总投资145亿元，2026年计划投资40亿元

•商业化时间表：2027年建成，2030年实现全球首次聚变发电演示

Z-FFR（聚变-裂变新型混合堆）：

•状态：关键技术攻关阶段，2026年启动电磁驱动装置建设

•技术特点：Z箍缩驱动惯性约束聚变，裂变包层放大能量

•投资规模：总投资约300亿元，2026年计划投资约50亿元

•商业化时间表：2035年建成1000兆瓦级热功率的池式综合试验堆，2040年实现商业应用

3.2 民营企业项目进展

能量奇点（洪荒系列）：

•洪荒70：已建成，2024年点火

•洪荒170：规划中，总投资35亿元，2025-2027年分阶段投资

星环聚能（CTRFR系列）：

•CTRFR-1：规划中，总投资10亿元，2024-2027年分阶段投资

瀚海聚能（HHMAX系列）：

•HHMAX901：在建，总投资31亿元，2024-2026年分阶段投资

诺瓦聚变：

•未命名项目：规划中，总投资5.5亿元，2025-2027年分阶段投资

东昇聚变：

•玄龙50U：已建成，总投资40亿元，2024年完成

星能玄光：

•Xeonova-1：已建成，总投资1亿元

这些民营企业通过多技术路线探索，为中国核聚变产业提供了创新活力和多元发展路径，与国家队形成互补。

4. 市场空间预测与增长趋势

4.1 整体市场空间预测

2025-2027年：国内聚变项目投资规模约600亿元，其中实验设备采购约400亿元，年均约133亿元。

2026-2030年预测：

数据来源：

2030年市场规模突破1000亿元，主要由CFETR主体建设、环流四号启动和星火一号商业化验证推动。

全球市场空间：根据国际能源署预测，2030年全球核聚变市场规模约4965亿美元，中国占比约23%（约1140亿美元），其中实验设备占比约60%。

4.2 细分市场增长趋势

超导材料市场：

•占比：约45%-50%

•增长趋势：2026-2030年复合增长率约25%

•驱动因素：高温超导带材成本降至每米100元以下，推动磁体系统小型化、低成本化

真空容器与结构件市场：

•占比：约25%-30%

•增长趋势：2026-2030年复合增长率约22%

•驱动因素：耐辐照材料技术突破，真空室制造精度提升

电源与控制系统市场：

•占比：约10%-15%

•增长趋势：2026-2030年复合增长率约30%

•驱动因素：AI技术赋能等离子体控制，提升控制精度和效率

低温系统与辅助设备市场：

•占比：约10%-15%

•增长趋势：2026-2030年复合增长率约28%

•驱动因素：超导磁体技术成熟，带动低温系统需求

这些细分市场的增长将共同推动中国核聚变实验设备行业进入快速发展的黄金期。

5. 投资机会分析与风险评估

5.1 投资机会分析

上游材料领域：

•超导材料：西部超导（低温超导线材市占率95%）、永鼎股份（高温超导带材独家供应"洪荒70"装置）、上海超导（待上市，高温超导带材产能扩张）

•耐高温材料：安泰科技（钨铜偏滤器全球龙头）、章源钨业（包层材料供应商）、东方钽业（高纯铌材用于聚变靶材）

中游设备领域：

•超导磁体系统：联创光电（高温超导磁体技术领先）、国光电气（偏滤器交付量同比增长220%）、安泰科技（钨铜热沉）

•真空容器：合锻智能（BEST项目真空室部件独家供应商，订单金额2亿元锁定2025年业绩）、中国核建（ITER真空室模块承包商）

•加热系统：四创电子（国内唯一实现超导磁体电源模块国产化的企业）、国光电气（微波加热系统）

•诊断系统：王子新材（脉冲电容器供货CRAFT，中标金额7980万元）

工程服务领域：

•工程设计与集成：上海电气（CFETR集成工程设计）、中国核建（环流三号改造）

•设备制造与安装：中核二三（环流三号升级，拿了几个亿订单）、中核404（环流三号升级，拿了较多订单）

投资机会特征：

•技术壁垒高：核心部件如超导磁体、真空容器等技术壁垒极高，具备先发优势的企业将形成难以撼动的竞争格局

•订单确定性强：国家队主导的实验堆项目招标明确，订单金额和交付时间相对确定，企业收入曲线将从"预期"到"兑现"

•政策支持有力：国家设立2000亿元专项基金，地方配套补贴，为产业链企业提供稳定资金支持

5.2 行业风险评估

技术风险：

•等离子体稳态运行：目前实验装置大多以脉冲方式运行，每次放电仅能维持数秒或数分钟，离商业发电所需的连续运行仍有巨大差距

•材料辐照损伤：聚变堆内结构件在强辐照下具有放射性，必须采用远程维护技术，维护和退役问题突出

•氚自持技术：全球年产不足20公斤，实现自持循环仍是关键瓶颈

工程风险：

•建设周期长：大型实验堆建设周期通常需5-10年，如CFETR从设计到建成需约10年

•技术验证不确定性：关键技术如高场强超导磁体、聚变堆芯部件等仍需进一步验证

•国际竞争加剧：美国Helion计划2028年为微软供电，英国First Light推进示范电厂建设，国际竞争日趋激烈

经济风险：

•投资规模巨大：CFETR总投资超380亿元，星火一号超200亿元，民营企业项目也需数十亿元投入

•回报周期长：商业化时间表预计在2040-2050年，短期内难以实现直接经济效益

•成本控制压力：实验设备成本高，如真空室等部件制造精度要求极高，成本控制面临挑战

政策与监管风险：

•法规体系不完善：现有核安全法规基于裂变技术建立，与聚变堆特性不完全匹配

•地方政策执行差异：不同地区对聚变产业的政策支持力度存在差异，可能影响行业发展速度

•国际合作不确定性：ITER项目进度延迟和预算膨胀可能影响中国聚变产业的国际合作

6. 结论与建议

6.1 主要结论

中国核聚变实验设备行业正迎来历史性发展机遇，主要体现在以下方面：

1.技术突破密集落地：EAST实现"亿度千秒"纪录、环流三号突破"双亿度"参数，标志着中国在核聚变基础研究领域已处于国际领先地位。

2.产业化进程加速：从政策支持（《原子能法》实施、专项基金设立）到项目落地（环流三号升级、CFETR工程设计启动），中国核聚变产业已从实验室迈向工程化和产业化。

3.产业链协同效应显著：形成了"国家队引领、民企补位、多元协同"的发展格局，上游材料、中游设备、下游应用各环节协同发展。

4.投资机会多元：从超导材料、核心设备到工程服务，各环节均存在投资机会，特别是具备技术壁垒和先发优势的企业。

5.挑战与机遇并存：等离子体稳态运行、材料辐照损伤和氚自持仍是主要技术挑战，但通过政策支持和资本投入，有望在2026-2030年取得突破性进展。

6.2 建议

对学术研究的建议：

1.聚焦关键技术突破：加强等离子体稳态控制、耐辐照材料研发和氚自持技术攻关，为商业堆建设奠定基础。

2.多技术路线并行研究：在保持托卡马克主流技术路线研究的同时，加大对FRC、磁惯性混合堆等新型技术路线的研究力度。

3.加强国际合作：积极参与ITER项目，借鉴国际经验，同时推动中国聚变技术走向国际市场。

4.培养专业人才：构建"学院培养+基金支持"模式，加快聚变领域工程技术人才培养，解决人才稀缺问题。

对企业投资决策的建议：

1.布局高价值量环节：优先投资超导磁体（占装置成本45%）、真空容器（占25%）等高价值环节，获取更高投资回报。

2.聚焦"链主"企业：与中核系（中国聚变公司、江西聚变新能）、中科院系（聚变新能）等链主企业建立合作关系，获取稳定订单。

3.关注技术外溢应用：超导磁体技术可应用于医疗核磁、半导体封装等领域，真空技术可应用于高端装备制造，拓宽企业盈利渠道。

4.分散投资风险：在保持对主流托卡马克路线关注的同时，适当配置FRC、磁惯性混合堆等替代技术路线企业，分散技术路线风险。

5.长周期资金配置：核聚变行业属于长周期投资领域，建议设立10年以上投资周期的专项基金，长期支持行业发展。

6.3 未来展望

中国核聚变实验设备行业将进入快速发展的黄金期，预计2026-2030年将呈现以下发展趋势：

1.市场规模持续扩大：2026年招标总额近百亿元，2027年增至300亿元，2028-2030年因CFETR主体建设加速，年均投资或超400亿元，2030年市场规模突破1000亿元。

2.国产化率不断提升：核心部件国产化率已超96%，未来将进一步提升至99%以上，实现关键技术完全自主可控。

3.多技术路线并行发展：托卡马克主导路线与FRC、磁惯性混合堆等新型路线并行发展，形成多元化技术布局。

4.技术外溢效应增强：聚变技术研发带动周边产业"多点开花"，如等离子体重整二氧化碳制合成气技术、新一代玻璃基板封装技术等。

5.产业生态加速构建：从"研发-设计-制造-运维"完整产业链形成，合肥、上海、四川等地形成产业集群，推动行业快速发展。

随着CFETR、星火一号等项目的推进，中国有望在2030-2035年实现聚变能发电示范，为全球能源转型注入中国力量。

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