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电力设备制造系列:可控核聚变设备:人类终极能源,资本争相涌入(摘要版)

行业研报 98

  观点摘要

  可控核聚变设备行业正处于技术突破和商业化应用的关键阶段,尽管面临高温等离子体稳定控制、材料耐高温与辐射性能提升以及能量输出效率提高等技术挑战,但其作为未来清洁能源的潜力巨大。国际合作与竞争推动了技术进步,尤其是中、美、欧在技术研发和设备制造方面的竞争尤为激烈。各国政府高度重视核聚变技术的发展,通过出台一系列支持政策和资金投入来助力行业发展,同时严格监管其安全性和环境影响,以确保符合可持续发展目标。随着技术的逐步成熟和私人资本的进入,市场前景广阔,预计未来几十年内将迎来爆发式增长。核聚变设备的应用前景不仅限于发电,还涵盖医疗、材料科学等多个领域,总之,核聚变设备行业蕴藏着巨大的潜力和机遇,但也面临诸多挑战和不确定性。

  氘储量丰富,氚通过中子轰击锂获取,聚变能量密度极高。托卡马克装置通过强磁场限制等离子体,引发氘氚反应实现聚变发电

  核能来自原子核内部,通过质能方程释放巨大能量。裂变反应以铀-235为代表,能量密度高,但产生放射性废料,且曾发生重大安全事故(如切尔诺贝利和福岛),加之铀-235储量有限,预计30年内耗尽。相比之下,聚变能是更优方案,其能量密度是化学能的百万倍。

电力设备制造系列:可控核聚变设备:人类终极能源,资本争相涌入(摘要版)

  D-T聚变因低温高反应速率被广泛采用,ITER目标是测试其可行性。聚变反应堆需高温、粒子密度和长时间约束

  D-T聚变燃料因其在较低温度下能达到最高反应速率而被广泛采用。氘可从海水中提取,而氚需在聚变设施内通过核反应生成。完整的氚增殖和燃料循环系统设计尚未实现,这是聚变能量生产的关键。ITER的目标之一是测试氚增殖模块的技术可行性。为避免D-T燃料的增殖和安全挑战,提出了D-3He和p-11B等替代燃料,但目前采用的机构较少。

  前装市场预测2030-2040年为可控核聚变关键年,市场规模将爆发,单座聚变实验堆成本约99.36亿元,设备占55%

  前装市场:通过产业链分析得2030-2040年是可控核聚变关键年,市场规模将于此期间爆发。单座聚变实验堆成本参考FIRE项目,折算汇率后为99.36亿元。设备大约占据聚变堆成本55%。商业堆参考ITER造价,由于随时间推移,ITER成本被不断抬高,目前已达到220亿美元,设备在DEMO中占比大约85%。

头豹研究院 马天奇