>> 长江证券-可控核聚变行业专题报告:核聚成能,众志成城-250603
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2025/6/3 |
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格式: |
pdf 共34页 |
来源: |
长江证券 |
评级: |
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作者: |
赵智勇,臧雄,王贺嘉 |
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可控的核能均为安全、清洁、低碳、高能量密度的战略能源 核能具有安全、清洁、低碳、稳定、高能量密度等优点,是人类未来理想的能源。核裂变的典型反应如:铀235的每个原子核中有92个质子和143个中子,当U-235原子核吸收额外的中子时,它会迅速分成两部分,并释放巨大能量。核聚变,又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,即两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核(或粒子)的一种核反应形式。质量小的原子,在一定条件下(如超高温和高压),能让核外电子摆脱原子核的束缚,两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,同时释放巨大的能量 “可控核聚变”是能够最终解决人类能源问题的重要途径之一 核聚变的燃料来源更为丰富,如氘可以从海水中提取,预计可用时间久,有望最终解决人类能源问题。自进入工业社会以来,人类对原材料同能源的需求日益高涨,但迄今为止绝大多数原材料及能源均来自不可再生的地底矿物储存。太阳和其他恒星发出的能量本质上来自于核聚变反应。想要有效利用核聚变能,人类就需要在地球上模拟这一过程,将聚变反应限制在可控环境中,并实现对反应过程的人工控制,以保证能量的持续稳定输出,这被称为可控核聚变。核聚变能是通过轻元素(如氘和氚)聚合成更重元素时释放的能量。与核裂变相比,核聚变的燃料来源更为丰富,氘可以从海水中提取,几乎取之不尽,而氚可以通过锂与中子的反应在反应堆中生成。据估计,核聚变能的潜在燃料储量足以支持人类数万年的能源需求 能量平衡是可控核聚变项目关键指标,能量增益决定其经济性 能量平衡是可控核聚变商业化的关键指标,未来可控核聚变的能量增益指标或超过10。能量增益指标(Q值)代表聚变反应输出的能量与外部输入能量的比值,聚变放能和输入能量相等是能量“得失相当”条件(QSci=1),视为聚变科学可行性的门槛;输出电能与输入电能相等是工程意义上的能量“得失相当”条件(QEng=1),视为聚变工程可行性的门槛。可控核聚变发展需要跨越4个里程碑节点,其中节点1为当前的领域最优水平;节点2为ITER水平;节点3为聚变商业示范堆(DEMO)水平;节点4为第一代商业堆水平。2025年4月,美国国家点火装置(NIF)第八次点火成功,以2.08 MJ激光能量实现8.6 MJ聚变能量输出,靶增益达4.13(2022年首次点火增益仅为1.53),创历史新高 风险提示 1、可控核聚变技术成熟度不及预期的风险。目前多条可控核聚变技术均尚未成熟,如果后续试验过程出现技术瓶颈或质量问题、事故等可能导致项目延期甚至取消的风险; 2、国家及地方政策支持力度不及预期的风险。目前国内大型可控核聚变项目由国家科研结构、央国企或地方政府主导,如果未来政策上对该方向支持减少可能影响项目的进度。
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