可控核聚变专题报告解读会议纪要

百科   2024-11-26 22:01   浙江  

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Q:对于可控核聚变行业未来的发展持怎样的观点?国内外在可控核聚变领域的政策和投资情况如何?

A:我们非常看好可控核聚变行业未来3到5年甚至十年的发展。核心逻辑在于AI发展对能源需求的指数级增长,而可控核聚变将是满足AI未来能源消耗的重要补充和方向。多家国际大公司如OpenAI、微软、CMICCMS以及Google等都已投资该领域,表明AI与核聚变发展的相互促进关系。国内方面,国资委已提出要加大提前布局核聚变,打造具有国际竞争力的新兴集群和领军企业,并有项目如环流三号等逐步上马,增加了行业资本开支。海外上,全球在核聚变领域的融资额在最近一两年超过了过去十年的总和,反映出资本对该领域的高度关注和需求提升。

Q:国内在可控核聚变领域的布局和发展情况怎样?

A:上海、合肥和成都等地成为核聚变产业的重要发展区域,分别依托科研机构、国企央企及民营企业进行研发和建设。例如,上海聚焦聚变能产业发展,合肥打造核聚变产业集群,成功开发出东方超环并计划筹建更先进的设施。而成都已揭牌成立中国机电能源,并有相关装置安装成功,技术不断迭代进步,有望在全球核聚变赛道中占据引领地位。

Q:可控核聚变为何被认为是潜在的终极绿色能源,并有哪些技术优势?可控核聚变的商业化前景如何?

A:可控核聚变作为一种核反应形式,具有高效清洁能源的特点,其能量密度高、安全清洁且无污染,与核裂变相比半衰期更短,放射性物质产物更少。尽管技术实现难点在于稳定长时间约束和高温状态下等离子体的控制,但目前已有科研机构取得重大突破,如中科院在东方超环上实现上亿度点火。根据FIV机构调研,约65%的创业公司和研究机构认为在2035年可以实现可控核聚变发电并接入电网。目前市场规模约为3000多亿美元,预计到2030年将达到接近5000亿美元。此外,国家双碳政策也支持可控核聚变的发展,多地政府和企业正积极投入相关基础设施建设。

Q:在项目投资额方面,中科院合肥分所披露的中标金额是多少?中科合肥的主要中标项目围绕哪些产品展开?

A:中科院合肥分所21年以来的中标的项目投资额接近4.69亿元。中科合肥主要围绕超导带材、有偏绿器和线圈产品进行项目开发。

Q:国内外在核聚变清洁能源技术方面有哪些加码投资的情况?

A:国内外多个地区如中国、美国、欧洲等国都在加大投入核聚变研究和发展,比如美国能源部、白宫提出建设紧凑型托卡马克并列为清洁能源技术的重点优先事项之一;英国能源部加大了对聚变研发的资金支持;日本将核聚变能源作为国家产业化发展战略的一部分;中国政府也宣布要建设聚变电厂,并且VC交易金额持续增长,市场规模预计将在未来几年内大幅增加。

Q:对于投资者来说,应关注哪些超导带材的供应商?

A:建议关注永鼎股份全资子公司、东部超导、兴达股份(上海超导)等公司,它们分别具有不同的产能和供货能力。

Q:上海电气在清洁能源领域尤其是核能方面处于何种地位?

A:上海电气作为总体单位,在核工业领域有着很高的行业地位,助力行业的先进核能发展。

Q:目前核聚变技术的关键点是什么?AI技术在核聚变研究中有哪些应用?

A:目前核聚变技术的关键点在于如何实现极高温点火和稳定支持反应,技术路线主要有磁约束和惯性约束,其中磁约束实现商业化发电的可行性相对较高。AI技术,如DeepMind公司与瑞士洛桑联邦理工学院合作,利用神经网络控制线圈以实现对超高温等离子体的精确控制,从而应用于核聚变堆的磁场强度控制。

Q:高温超导磁体在核聚变反应堆中的作用是什么?

A:高温超导磁体在核聚变反应堆中起到降低成本、提高效率的作用,通过降低托卡马克装置的体积和造价,有助于推动核聚变能源商业化应用的进程。

Q:DEB在核聚变堆中的关键作用是什么?

A:DEB是实现核聚变反应的关键部件,它作为撞击容器承受极高的温度负荷,其材料和工艺壁垒较高,中国已在该领域取得技术突破并成功供货给头部企业。

Q:国光电器公司为何值得关注?

A:国光电器公司具备处理含有毒物质“皮”的加工能力,这种能力需要相关资质才能获得,且工艺难度较高,因此建议关注。

Q:核聚变反应条件的关键参数是什么?

A:核聚变反应条件的关键参数包括温度、密度和约束时间,这三个参数的乘积大小决定了反应是否能成功发生,而能否维持这样的条件是实现商业化发电的关键因素。

Q:目前主流的核聚变技术构型有哪些?

A:目前主流的核聚变技术构型有引力约束、惯性约束和磁约束,其中磁约束被认为是开发最有效的一种途径,并且在实验效果、温度和电压等方面表现出优势。

Q:托卡马克在核聚变研究中的地位如何?

A:托卡马克在核聚变研究中处于领先地位,是创业公司和科研单位较常采用的构型,因为它体积紧凑,投资相对较小。

Q:核裂变与核聚变在能量密度和清洁性上的对比如何?

A:在能量密度方面,核聚变远高于核裂变,例如一克核聚变燃料相当于八吨汽油,而核裂变则需要1.8吨汽油。在清洁性方面,核聚变产生的放射性元素半衰期较短,一旦反应失控更容易停止,相比核裂变更为安全。

Q:核裂变与核聚变在原料丰富度和未来发展趋势上的区别是什么?

A:核裂变主要依赖储量稀少的235U,而核聚变的主要原料是容易提取的氘,其海洋资源丰富。核聚变因其高能量密度、安全性及清洁性被认为是有望成为未来终极能源。

Q:实现可控核聚变发电面临的主要技术挑战是什么?

A:最大的技术挑战在于如何实现上亿度的点火以及稳定长时间的约束控制。目前,尽管已有装置实现了长时间的反应,但要实现稳态发电仍需大量研发支出和商业装置建设成本的增加。

Q:我国对可控核聚变项目的投入情况如何?

A:我国对可控核聚变项目的投入巨大,自2008年以来部署了220个重大项目,总安排经费超过60亿。2023年底成立了由中核集团牵头的创新联合体,针对未来可控核聚变的关键技术进行重点攻关,并将口红科技园作为未来能源发展方向。

Q:国际上核聚变研究的主要项目及中国在其中的贡献是什么?

A:国际上主要项目为伊特(WEST),由多个国家共同实施,旨在建立受控热核聚变实验堆。中国在该项目中扮演重要角色,承担了总装核心工程,完成了超导接头的安装,并在托卡马克装置的研发上做出了重大贡献。

Q:国内核聚变研究的主要进展有哪些?

A:国内方面,中科院牵头的东方超环性能优异,已实现可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和11.6亿度20秒的等离体运行。下一代装置CFETR在合肥启动规划建设,而民营企业如能量基点等也在积极推进核聚变技术研发,其中托尔马克装置安装成功并即将进行大规模实验。

Q:上游材料端有哪些主要的无铜复合材料和超导带材供应商?在超导技术中,哪些材料或零件的价值量较大?

A:上游材料端主要包括无铜复合材料,厦门物业有相关产品;顶级科技方面,包层材料供应商有广大特材;超导带材的供应商包括非上市公司如上海超导、上创超导以及永利股份子公司东部超导。此外,低温超导材料如吸附超导和氘氚气体也是关键部分,但涉及生产秘密机密性,一般由国家相关企业生产。价值量较大的部分围绕超导带材、偏离器以及线圈。例如,上海高岛虽然公告了一小部分信息,但其招标显示超导带材的价值高达上千万,同时还有低温超导和高温超导技术的发展趋势。高温超导相较于低温超导,在成本上更具优势,且性能更优。

Q:紧凑型托卡马克装置的关键部分及其核心材料是什么?

A:紧凑型托卡马克装置通过强磁场约束高温等离子体实现聚变反应,其核心关键在于超导带材。上海超导能够稳定量产第二代高温超导带材,该材料采用物理气象沉积工艺生产REBCO,性能在电流密度、临界电流和薄膜电流密度等方面显著优于市场竞争对手,已成功应用于多个国内外项目。

Q:中游设备主要包括哪些组件,以及哪些公司在这个环节具有代表性?

A:中游设备主要包括超导带材制成的超导磁体、电源等。代表性公司有联创光电旗下的联创超导,还有国光电器的包层系统;信达股份持有联创光电18%的股份,并且在业务上有协同合作,因为信达股份本身从事线材制造,可以将联创光电的产品进一步加工成线缆或线圈。

Q:下游整机部分有哪些典型的企业和项目,以及投资成本大概多少?

A:下游整机部分,综合集团(例如黄金系列项目)和民营企业如能量基点、循环系统、聚变性能等参与其中。一个1000兆瓦的核电工厂投资额大约在30亿美元到100亿美元之间,而cro t项目的招标金额在2021年已超过5亿元人民币。其中,超导线圈的价值量约为1.6亿左右,低温制冷设备也是必不可少的组成部分。

Q:安泰科技的梧桐部件供应到哪些主要的聚变装置上?超导磁体线圈制造中涉及的关键工艺和技术有哪些?

A:安泰科技的梧桐部件供应到了国内外的聚变装置上,典型用户包括预测装置和中科院的east人造太阳大科学装置,这些装置均采购了安泰科技子公司生产的无铜复合片来制造偏离器。线圈制造的关键工艺和技术包括绕制、PVPI处理、先生盒研制以及线香盒的风焊。尤其是对于超导带材制成磁材时,需要考虑其表面镀铜层和内部沉积层的保护以保证良率,这是一项关键且挑战性的工艺。

Q:包层屏蔽块作为包层系统的核心部件,其材料体系和加工工艺有何特殊要求?

A:包层屏蔽块主要由不锈钢筋锻造、焊接钻孔而成,其中关键工艺在于不锈钢材料的成型和深加工。此外,由于它直接面临高温等离子体,承受高热负荷,因此对材料体系的气密性要求也非常高。

Q:中方在伊核项目中的参与度如何,以及有哪些具体成果?

A:中方在伊核项目中参与度较高,例如成功制作了第一粒半圆形件并送往俄罗斯进行高热负荷疲劳试验,标志着中方在核聚变技术上获得国际认可。国内方面,贵州航天新力科技承担了第一B部件的焊接工作,而楚江新材子公司顶立科技提供了无铜合金超高温烧结设备和钎焊焊料非金属合金产品支持。

Q:针对产业链梳理,有哪些重点公司值得关注及其业务布局?

A:建议关注金达股份、联创光电、国光电器和安泰科技等公司。联创光电拥有高速环磁控制器技术,能提供直流和直转直流转直流电源方案;联创超导与上海超导合作,采购其代采进行绕制并供货给核聚变建设方;西部超导专注于低温超导技术,同时也布局高温超导材料。此外,还有上海超导、鑫达股份、永鼎股份旗下的东部超导、西部超导,以及具备核电总体制造能力的上海电气等公司,它们在产业链中扮演着重要角色。

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