核聚变产业链图谱｜从“人造太阳”到千亿赛道

可控核聚变旨在实现“人造太阳”，提供近乎无限的清洁能源。产业链正从实验室走向工程实践，分为上游原材料、中游设备与系统集成、下游运营与应用三大环节。全球产业处于商业化前夕，预计具备商业价值的聚变堆可能在2031-2035年及以后诞生。

上游：核心原材料与燃料

上游提供基础物质支撑，主要包括：

1.超导材料：制造约束等离子体的“磁笼”核心。低温超导线材已广泛应用，而第二代高温超导带材代表未来方向，但其批量化制备与成本控制仍是挑战，在装置总成本中占比较高。

2.第一壁/偏滤器材料：直接面对极端等离子体环境，需承受高热负荷与粒子轰击。金属钨因其高熔点和优良性能，被视为未来反应堆首选材料，关乎反应堆寿命与安全。

3.燃料与增殖材料：聚变燃料主要为氘和氚。氘可从海水中提取，储量丰富；氚具有放射性，需通过锂“增殖”产生。实现高效的氚燃料自持循环是维持反应堆长期运行的核心。

⚙️ 中游：关键设备与系统集成

中游是产业链的技术核心与最大价值环节，主要涵盖：

1.磁体系统：托卡马克装置的“心脏”，由超导线圈构成，产生强大磁场约束等离子体。技术最复杂、成本最高，占比可达28%-50%。

2.真空室：巨型环形不锈钢结构，提供超高真空环境。制造工艺要求极高，如国际热核聚变实验堆的真空室需精密焊接。

3.偏滤器：装置的“排气扇”和“垃圾处理站”，负责排出反应产物与杂质，控制热流。工作在温度最高、粒子轰击最强烈的区域，材料与冷却设计是工程难点。

4.辅助系统：包括大功率脉冲电源、等离子体加热系统、精密诊断系统等，其可靠性直接决定实验成败。

下游：未来运营与多元应用

下游聚焦聚变能的最终转化与利用，尚在布局阶段：

1.核聚变发电站：产业链终极目标，需经历实验堆、工程实验堆、示范堆到商业堆阶段。中国设定了2035年左右建成工程实验堆、2045年左右建成商用示范堆的目标。

2.其他综合应用：未来可能用于大规模制氢、为高耗能工业提供高温工艺热、生产医用同位素等，但依赖于聚变发电技术的成熟。

发展趋势与挑战

产业发展呈现三大特点：一是技术路线多元化，托卡马克为主导，仿星器、场反位形等并行探索；二是参与主体多元化，国家科研机构与民营创新企业共同推进；三是资本关注度提升，截至2025年，全球商业聚变投资近100亿美元，中国国内也出现多笔重要融资。

核聚变产业链长、技术壁垒极高，正处在从科学验证迈向工程示范的关键转折期。这是一个充满潜力的未来产业，也需要长期投入与耐心攻关。

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