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2025-06-25 00:14:58
来源:雪球App,作者: 一言v一哲,(https://xueqiu.com/2390046200/339267805)
一、基本原理和现状
1、核聚变指的是两个较轻的原子核,在一定条件(如超高温和高压)下,因核外电子摆脱束缚而相互吸引碰撞到一起,形成新的较重的原子核。由于碰撞导致大量中子和电子释放,带来巨大的能量。
2、核聚变优势:反应能量大、燃料资源充足、安全性高、放射性低、未来度电成本低,因此可控核聚变被认为是终极能源形式。
3、这里有个两难问题:一方面,要想让电子解脱原子核碰撞,所需的温度高达上亿摄氏度;另一方面,在这样变态的高温下,物质只能以等离子体的形式存在,如何对等离子体进行约束就成了关键难题。
4、衡量核聚变技术是否可行,最重要的指标是看Q值,这是一个由温度、密度、时间组合起来的复杂指标。Q>1说明具有理论上的可行性,能量实现收支平衡;Q>5说明具有工程上的可行性,聚变能量可以自我维持;Q>30说明有商业上的可行性,可以卖电赚钱了。
5、对等离子体进行约束目前有三条路径:(1)磁约束,通过特殊结构的磁场来约束等离子体,这种约束比较粗糙,但是成本低;(2)惯性约束,通过激光或者粒子束对等离子体进行精确控制,但是时间很短,技术难度和投入都大;(3)以上两者的结合,成本和效果也介于两者之间。
6、磁约束路线已经比较成熟,主要装置有托卡马克和仿星器。早在1998年就有托卡马克装置实现了Q=1.25,随后几个国家联合搞全球最大的托卡马克ITER,投资220亿美元,预计2035年能把Q值提高到10左右。中国的EAST也是一种托卡马克。
7、惯性约束聚变虽然前景较好,但Q值长期突破不了1,直到2022年美国的NIF才首次大于1。
8、把两者结合起来的磁惯性约束取得了突破,美国公司Heloin于2023年把温度突破到了1亿度,预计今年下半年能把Q值提高到1以上。
9、从以上扫盲知识可以看出,目前核聚变距离工程化实施还有较长的路要走,距离商业化应用(Q>30)更是遥遥无期。
二、主要玩家
与美国主要是私营企业参与不同,中国主要由国企主导。
1、中科院主导。(1)EAST,这个最近新闻上比较火,走的低温超导托卡马克路线,今年1月份实现了1066秒长脉冲高约束模等离子体运行;(2)聚变新能的BEST。走的也是低温超导托卡马克路线,2025年招标建设,2027年完工,2030年前验证Q>5,也就是工程经济性,2040年前实现商业化运行;聚变新能另一个项目CFEDR,预计2035年完工,直接验证Q>30。
中科院的EAST和BEST走的都是低温超导路线,而高温超导体积仅为低温超导的四十分之一,成本大幅降低,制造过程也大幅简化,国外目前也只有美国的SPARC走的是高温超导路线。
2、中核主导。HL-3是我国目前设计参数最高、规模最大的常规磁体托卡马克聚变研究装置,预计要到2045年才能进入示范阶段;联创光电有个项目预计落地广西,总投资200亿元,预计2029年实现商业化发电。
根据以上搜集的资料,2030年之前几乎不会有项目能进入商业化阶段,全球进度最快的Heloin今年也才刚刚实现Q>1,目标是2028年供电微软。联创光电的这个项目说是2029年实现商业化发电,实现的概率微乎其微。
三、潜在标的
尽管可控核聚变距离商业化运行还远,但毕竟是人类能源问题的终极解决方案,理论上也看到了曙光,因此全球都掀起了推进热潮。这些项目动辄几百亿投资,项目本身能否成功先不说,投资过程中大量零部件企业是实实在在受益的。
1、托卡马克的组件主要包括磁体+三大件。磁体占28%—50%,为最核心部件,美国的SPARC项目20亿美元投资中有10亿用于磁体;三大件包括真空室、冷屏、杜瓦,占成本的12%。
2、真空室为等离子体运行提供环境和安全保障,核心标的是合锻智能(SH603011)$ ,他中标了BEST的真空室订单,目前市值78亿元,TTM市盈率亏损。
3、包层系统为整个ITER装置提供中子和高热负荷的屏蔽,在ITER中主要由中国负责生产,是最关键、技术挑战最大的部件,核心标的是$国光电气(SH688776)$ ,负责提供ITER的偏滤器、屏蔽模块热氦检漏设备、包层第一壁(FW)、工艺设备等。目前市值117亿元,TTM市盈率500多倍。
4、偏滤器主要过滤对等离子体的污染,屏蔽块主要屏蔽污染,核心标的也包括国光电气(SH688776) ,他的偏滤器中标了中国的BEST项目。还有$安泰科技(SZ000969)$ ,他的偏滤器同时中标ITER和EAST,目前市值135亿元,TTM市盈率36倍。
5、磁体系统核心标的是西部超导(SH688122) ,前文提到几个国家联合搞的大项目ITER就是由西部超导提供磁体系统。目前市值300亿以上,TTM市盈率36倍。
6、真空杜瓦(低温恒温器)是托卡马克真空室和限制超热等离子体的超导磁体周围的“保温瓶”,核心标的是航天晨光(SH600501),目前市值80亿,TTM市盈率亏损;还有 上海电气(SH601727),目前市值1121亿,TTM120倍。两者均中标BEST项目,分工各有不同。
综合考虑在托卡马克装置中的技术难度、价值量、目前市值,选择国光电气、安泰科技、西部超导纳入观察标的。