本文将对可控核聚变释义、技术路线、产业链、标的等进行梳理，以供参考。
一、核聚变：催化加速，托克马克和 FRC 是可靠路径
（一）可控核聚变释义
核聚变是指质量较小的原子核在极高温度和压力条件下，互相碰撞聚合形成质量更大的原子核，并释放出巨大能量的过程。核聚变是太阳和恒星维持其能量产生的主要机制。
原子核的静电斥力与其所带的电荷成正比，因此原子序数越小、质子数越少的轻核聚变所需的动能（温度）就越低。所以只有一些较轻的原子核（例如氢、氘、氚、氦、锂等）才容易发生核聚变。最常见的核聚变反应是氘、氚反应生成氦和中子，也是最有希望被人工控制利用的聚变反应。
现有核电站采用的是核裂变技术，在较重原子核分裂为较轻原子核过程中获得能量，核聚变与其原理相反。
相较于核裂变，核聚变具有能量密度高、安全、清洁、原料充足等优势。
聚变反应条件极为苛刻，劳逊条件是核聚变的点火条件。发生核聚变需要同时满足三个条件：足够高的温度（T）、一定的密度（n）和一定的能量约束时间(τE），三者的乘积称为聚变三乘积，即聚变反应劳逊条件。只有聚变三乘积大于一定值（5×1021m−3·s·keV），才能产生有效的聚变功率输出。
温度：极高温帮助原子核获得足够能量以克服彼此间的库伦势垒，在地球实现高效核聚变反应，温度大约需要维持在1 亿℃以上；
密度：保持足够的密度意味着单位体积内拥有更多的氘氚原子核，能够有效提高原子核间的碰撞效率，获得足够的核聚变反应率；
约束时间：高能量约束时间意味着装置具有良好的隔热性能，能量流失得缓慢，以进一步提高核聚变反应率。
Q 值为能量增益因子，是衡量核聚变反应能量产出与能量输入比的关键参数。
（二）技术路线：三种能量约束条件，磁约束是可行路径达到聚变条件后，还要对高温聚变物质进行约束，以实现长脉冲稳态运行，即延长可控聚变反应时间，从而获得持续的核聚变能；实现可控核聚变约束有三种途径，即引力约束、惯性约束、磁约束。
其中，引力约束无法在地球上实现，惯性约束难以实现持续的聚变功率输出，因此磁约束核聚变是实现聚变能开发的有效途径。
不同约束技术路线对应的约束装置不同，常见的有托卡马克、仿星器、场反位形等。
托卡马克：20 世纪50 年代由苏联科学家提出，其名字由俄文中环形、真空室、磁、线圈四个词的前几个字母组成。托克马克通过在环形真空室中构造出一个闭合的螺旋磁场，完成对高温等离子体的约束，聚变燃料在周而复始的运动中完成核聚变反应。
仿星器：最早由美国等离子体物理学家Spitzer提出，其名称含义是希望达到星体的聚变条件。仿星器利用外部磁铁创造一条自然扭曲的等离子体路径。核心结构包括闭合管和外部线圈，闭合管可以是直线型、跑道形或空间曲线形。仿星器的特点是使用螺旋绕组产生旋转磁场，无需等离子体电流即可实现约束，因此运行稳定性较高，但制造精度要求极高。
反场箍缩：是一种对称环形装置，主要由真空室、外层导体壳、纵场线圈、欧姆场线圈、平衡场线圈以及其他辅助支撑系统组成，可以产生和约束高温等离子体。反场箍缩（Reversed Field Pinch）的磁场位形与托卡马克类似，但是其极向场和环向场的强度比较接近。在边缘处存在较强的磁场剪切来稳定磁流体不稳定性，因此这类装置能够达到较高的比压值。
场反位形：场反位形是没有环形场线圈的较简单的磁约束系统，内部等离子体产生的反向电流会形成与外部磁场反向的磁场，使得等离子体在形成阶段成为一个自封闭的磁场结构。场反位形技术路线具有高β值特征，意味着能够在较低的磁场强度下约束较高密度的等离子体，从而具备更高的能量效率，适合实现紧凑、低成本的核聚变装置。同时可采用磁压缩、磁重联等高效加热手段，结合磁流体发电机实现能量转化，经济性较高。在工程建设方面，场反位形具有全对称的线圈和真空室等，结构简单，模块化结构替换容易，降低了工程难度，且造价低。
磁镜：磁镜的磁场两端强、中间弱，类似两面对立的镜子。当带电粒子向两端运动时，强磁场会将其“反射”回中心区域，装置中心使用较低的磁场来捕获带电粒子，从而实现等离子体约束。磁镜属于线性装置，无需复杂的环形磁场设计，但由于磁场两端开放，部分粒子可能从两端逃逸，导致能量损失较高，可通过优化磁场分布减少粒子逃逸，提升约束性能。
（三）全球聚变项目加速推进，托卡马克是主流，FRC 加速
根据IAEA 最新数据，托卡马克装置为主流。截至2025 年12 月19 日，全球共计存在179 个可控核聚变装置，其中82 个托卡马克装置、31个仿星器装置、15 个激光/惯性装置、51个其他类型装置（包括场反位、磁镜等）；179个装置中，103 个处于运行状态，18 个处于建设中，58 个处于规划建设阶段。
全球范围看，各国聚变项目商业化进程均在加速，此外FRC路线受到广泛关注。国内项目以科研机构主导，托卡马克路线为主流，例如合肥为代表的BEST/CFEDR、中核集团的中国环流三号等；美国以私企主导，多路线发展，其中CFS的SPARC采用托卡马克路线、Helion的Orion项目采用等项目进展显著。
二、托卡马克：主流路线之一，磁体、电源是核心
（一）最有前景的途径之一，多国规划聚变示范堆
托卡马克：音译自“Tokamak”，名字源自环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)4 个单词的组合，最初由前苏联科学家在20 世纪50 年代提出。
聚变堆托卡马克的发展将沿着聚变实验堆（如正在建造的ITER）、示范发电堆（DEMO）和聚变能商业化应用3 个阶段推进。示范发电堆建设是连接实验堆和商用堆的关键环节。目前，包括中国在内的多个国家正在规划聚变示范堆。
（二）堆内部件复杂，磁体、电源是核心
1、堆内部件复杂，磁体价值量占比最高
托卡马克的组成非常复杂，其中心为环形真空室，外围被线圈所包围，当电流通过线圈时，他们共同作用，创造出一个强大的螺旋形磁场，磁场对等离子体进行有效约束，将其加热至数百万度的高温，为核聚变反应发生提供必要条件。
根据《Superconductors for fusion: a roadmap》，整个托卡马克装置中，目前价值量占比前三的分别是磁体（28%）、堆内构件（17%）、建筑（14%）。
2、磁体系统是约束和稳定运行的核心
磁体系统是托卡马克装置的核心，磁体系统由多个线圈组成，包括纵向场磁体（TF）、中心螺管磁体（CS）、极向场磁体（PF）和校正场磁体（CC）。对于磁约束核聚变装置，磁场越高，约束越好，聚变功率与磁场强度的四次方成正比。
托卡马克磁体系统经历了从铜基磁体到低温超导磁体，再到高温超导磁体的跨越式发展。随着高温超导技术的发展，未来商用堆可以利用高温超导和低温超导的混合，制造成具备超大型、高磁场强度的混合型超导磁体。
3、电源系统是聚变装置的能量心脏
聚变装置的电源系统是为聚变反应的实现和装置的正常运行提供稳定、可靠电力的关键系统，是聚变装置的“生命线”。
以ITER 为例，电源系统的功能主要有以下三类：1）为微波、中性粒子等装置提供能量，维持聚变反应所需高温等离子体环境。2）为各超导线圈导通电流，产生对应强磁场以约束和控制等离子体位形。3）为聚变装置各辅助系统供电及磁体失超的保护电路。
根据《Superconductors for fusion:aroadmap》(NeilMitchelletal)，在ITER 在实验堆阶段：加热系统与电流驱动等电源系统成本占比7%。在DEMO示范堆阶段，加热系统与电流驱动等电源系统成本占比约8%。
ITER 整体电源系统架构包括：（1）法国400kV电网；（2）稳态、脉冲高压变电站；（3）磁体电源系统；（4）加热与电流驱动电源系统（包括中性束注入NB，离子回旋ICRF，电子回旋ECRF，微波加热LHCD）；（5）无功补偿与谐波滤波系统。
三、FRC：结构简单、投资小，电源重要性凸显
FRC 结构简单、造价低，结构方面，与传统的环形（托卡马克等）聚变装置相比，直线型设计在几何结构上更加简单，有助于降低系统的不稳定性和工程实现的复杂度。在装置中心区域，磁力线形成闭合环路磁场，有效地约束高温等离子体。外部区域中，磁力线两端开放，连接装置壁面，对约束起辅助作用。分界面是内外磁场的交界面，界定了等离子体主要聚集与约束的区域。
不同于托卡马克，FRC 具有以下优势：
更低的建造与运行成本：无需庞大的环向磁场线圈，磁体用量减少80%以上，装置体积缩小50%，建造成本约为托卡马克的1/5-1/10；采用铜导线磁体（非超导磁体），运维成本显著降低。
更高的能量效率：等离子体自组织特性减少能量损耗，相同磁场强度下聚变功率输出可达托卡马克的100-1000 倍；兼容氢-硼等先进燃料，燃料利用率更高，能量转换效率提升30%。
更强的稳定性与安全性：无环向磁场导致的电流破裂风险，等离子体约束稳定性显著提升；线性结构便于主动控制，可快速响应异常情况。
更快的商业化进程：结构简单、模块化设计，从研发到示范电站的周期比托卡马克缩短50%以上；美国HelionEnergy、TAE 等公司计划在2028-2030年实现商业化供电。
Helion引领FRC 路线，计划2028 年为微软发电。Helion Energy 成立于2013 年，主要技术路径为线性场反脉冲反应。具体过程为：在装置两端分别产生一个FRC等离子体，将其加速并引导至中心腔室发生对撞；同时通过磁线圈对等离子体进行进一步压缩，使其达到聚变所需条件。
Helion 在商业化推进方面步伐迅速。公司迄今已获得超过10 亿美元融资，其中包括来自OpenAI 首席执行官Sam Altman的重大投资。此外，Helion 还与微软签署了全球首份聚变发电采购协议，承诺于2028 年前为其提供50MW的电力。2022 年，第七代原型机“Polaris”开始建造。
近年来，很多私营项目布局FRC路线。例如国内的瀚海聚能、星能玄光等公司。
高电压、高电流且可控性的脉冲电源是实现等离子体精准形成和喷射的关键。在核聚变装置中，最核心的是使用θ-pinch线圈在装置两端产生“初始等离子体”，然后这些等离子体会被喷射到装置中间，发生碰撞，合并形成新的“FRC等离子体”，等离子体的形成和喷射式高度动态化的，因此需要在数微秒内调节放电精度，因此需要高压电、高电流且可控性的脉冲电源。
氢闸流管的重要性凸显。以华中科技大学的HFRC 为例，共有32 套高压脉冲电源，每套电源包含4 个分支，由于初始等离子团的形成和喷射很大程度依赖每个分支和每套电源之间高精度的时间协调，因此氢闸流管的准确和可靠触发起着关键作用。
四、产业链梳理
（一）以合肥、上海、成都等地为核心布局
可控核聚变产业链上游主要为各类原材料，包括超导磁体材料、金属钨、钽等稀有金属、特种钢材、氘和氚等燃料等。中游主要为各类设备以及反应堆工程建设，以最常见的托卡马克核聚变实验装置为例，相关设备包括磁体系统、真空系统(包括偏滤器、第一壁)、加热与电流驱动系统等核聚变主机设备以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、各类泵阀等其他设备。下游主要为核电站运营，用于科研及发电。
1、国家级项目以地域为集合
（1）合肥圈：中科院为核心，核聚变科研高地
合肥以中科院为核心，EAST 在合肥刷新“亿度千秒”世界记录，启动三步走战略，即“BEST 实验堆-工程示范堆-商业工程堆”，BEST 将在EAST 装置基础上，首次演示聚变能发电，2025 年5 月初，BEST已启动总装。
EAST：2025 年1月20 日在合肥首次实现1 亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。
EAST是由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主设计研制的具有完全知识产权的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置EAST，中文名为“东方超环”。EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、托卡马克“Tokamak”四个单词首字母拼写而成，即“先进实验超导托卡马克”。
EAST于1998年立项，2000年正式获批开工建设，2006年建成并开启实验运行；EAST辅助加热系统于2008年立项，2011年正式获批开工建设，
2015年建成并投入实验运行。2025 年1月20 日，EAST 在安徽合肥创造新的世界纪录，首次实现1 亿摄氏度1066 秒的高约束模等离子体运行，标志我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越。
BEST：已于2025 年5 月1 日启动总装工作。
BEST全称Burning plasma Experimental SuperconductingTokamak，将在EAST 装置的基础上首次演示聚变能发电，引领燃烧等离子物理研究。BEST由聚变新能主导，聚变新能成立于2023 年5 月，初始注册资本50 亿元，并在2024 年6月增至145 亿元，股东涵盖安徽省与合肥市国有平台、中央企业、中国科学院及社会资本。
聚变新能将按照“紧凑型聚变实验装置（BEST）-聚变工程示范堆（CFEDR）-首个商业聚变堆”三步走战略，系统布局实验研究、工程示范及商业化应用的全链条发展路径，同时牵头组建安徽省聚变产业联合会，联合近200家成员单位协同构建世界级聚变能源产业集群，力争打造国际一流的聚变工程公司，实现聚变能技术从实验室到产业化的突破。
BEST 在2025 年5月1 日启动总装，整个项目总装较原计划提前两个月启动，总装工作是装置建造过程中最关键的环节之一，要将包括超导磁体系统、磁体馈线系统、杜瓦、冷屏、包层以及偏滤器等在内的聚变堆“心脏”部件精确安装至主机基坑内；现场装配的部件数以万计，总重高达6000吨，精度要求高，标准严苛。BEST计划2027年建成后将会成为世界首个紧凑型聚变能实验装置，建成后有望演示聚变能发电。
CFEDR：是未来建设商业化聚变电站的基础。
CFEDR（China Fusion Engineering Demonstration Reactor）为中国聚变工程示范堆，其设计与建设是我国聚变能研究必不可少的一环，是未来建设商业化聚变电站的基础。近年来，CFEDR 的集成工程设计工作正在快速推进，瞄准建设世界首个聚变示范电站。
（2）成都：中国环流三号被称为“新一代人造太阳”
中国环流三号：聚变三乘积突破1020次方量级
中国环流三号是由核工业西南物理研究院研制，是我国目前规模最大、参数最高的磁约束先进托卡马克大科学装置，自2020 年12 月建成并实现首次等离子体放电以来，多次刷新我国可控核聚变装置运行记录。
中国环流三号2025 年3 月实现原子核温度1.17 亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”运行，5 月同时实现等离子体电流100 万安培、离子温度1 亿摄氏度、高约束模式持续运行，聚变三乘积突破1020 量级。
（3）江西：计划建成全球首座聚变-裂变混合发电厂“星火”
星火项目：工程总投资预计超200 亿元
“星火一号”项目由江西聚变新能源有限责任公司投资建设，采用基于高
温超导技术的紧凑型托卡马克装置，等效聚变功率大于40MW，总功率300MW，实现混合堆100MW级并网发电。一期项目落户南昌市瑶湖科学岛，计划2029年年底完成装置建设，2030 年实现演示发电。
星火一号项目采用先进的“聚变-裂变”混合堆技术，具备显著经济效益和社会效益。高温超导混合堆技术能够有效解决传统聚变技术面临的多项难题。
（4）上海：成立中国聚变公司
2025年7月22 日，中国聚变能源有限公司（下称“中国聚变公司”）挂牌成立大会在上海举行。启动仪式上，中国聚变公司与上海电气集团、中国电气装备集团、上海交通大学、申能集团等在沪单位签署聚变创新联合体深化合作协议。同时，中国聚变公司还与中核集团、中国核电、中国石油集团昆仑资本有限公司、上海未来聚变能源科技有限公司、国家绿色发展基金股份有限公司、浙能电力、四川重科聚变能源科技有限公司七方签署增资扩股协议。本次交易之后，中国聚变公司注册资本为150 亿元，成为国内注册资本最高的商业聚变公司。
2025 年9 月24 日，中国聚变公司在上海举行的第二十五届中国国际工业博览会上首次公开亮相，展示技术路线与业务布局。该公司瞄准2050年聚变能源商用目标，在上海、成都联动研发。上海设总部和研发基地，开展聚变工程化业务，布局聚变堆总体设计等三大业务；成都基地布局关键设备及材料研发等工程验证平台。
2、众多私营项目创新突破
（1）新奥集团：探索氢硼聚变
2017 年新奥集团启动紧凑型聚变技术探索，选择无中子、无放射性的氢硼聚变技术路线，采用球形环实验装置设计，以提升实验效率。
2018-2019年自主设计建造国内首座中等规模球型物理实验装置“玄龙-50”；2023-2024 年将“玄龙-50”装置升级为“玄龙-50U”，快速跻身国际大型磁约束试验平台先进行列。此外，公司还在并行开展整体参数更为领先的下一代球型环新装置——“和龙-2”设计与建设，远景目标是在2035 年实现聚变商业化，助力中国发出聚变能源的第一度电。
（2）瀚海聚能：聚焦直线形场反位路线
瀚海聚能成立于2022 年12 月30 日，总部位于四川省成都市，汇聚了国内顶尖的核聚变技术团队，核心成员来自中国科学技术大学、清华大学、核工业西南物理研究院、中物院及ITER 等顶尖科研院所。
瀚海聚能是国内首家直线型场反位形可控核聚变商业公司，聚焦场反位形装置及其配套的等离子体源与诊断系统软硬件研发，为未来商业聚变发电堆提供高性价比、高可靠性的核心组件和整体解决方案。同时通过聚变研发开发中子源中间产品，应用于医用同位素、BNCT、中子成像、核废料处理等领域，提前实现部分商业化价值。
2025年2月，瀚海聚能举行了聚变装置基地改建工程启动仪式，标志着瀚海聚能正式从技术研发迈入工程化实践的新阶段；6月，聚变装置基地改建全面完成，已达到HHMAX-901 装置开始安装与建造的全部条件；7 月，HHMAX-901 主机建设完成、等离子体点亮；9 月开始装置调试工作。
根据公司规划，预计2026 年完成中子源产品基础，开启下一代装置设计，拓展并落地HHMAX-901的商用场景，计划2028 年及以后，实现10MW以上量级的能量输出，启动能源商业化工作。
（3）星环聚能：团队脱胎于清华，研究球形托卡马克
星环聚能成立于2021 年10月，以建成我国首个商用可控聚变堆为目标，专注小型化、商业化、快速迭代的可控聚变能装置。其核心团队成员均毕业于清华大学工程物理系，从事可控核聚变研究超二十年。其技术基于高温超导球形托卡马克的重复重联可控聚变技术方案，被认为是最具商业化潜力的路径之一。
（4）先觉聚能：采用Z 箍缩聚变+裂变混合堆技术路线
先觉聚能科技（四川）有限公司，定位为支撑天府创新能源研究院发展的市场化机构，将与天府创新能源研究院共同构建起“研究院+公司”相互支撑的聚变裂变混合能源事业核心组织架构。
国内的聚变裂变混合堆概念，主要起源于彭先觉院士2008年提出的“Z-箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR）”。Z-FFR的聚变功率大幅降低且中子更加富裕，有望综合解决聚变氚自持、高聚变增益、耐辐照损伤、裂变燃料增殖、超铀元素嬗变等关键科学问题和工程挑战。
（5）能量奇点：聚焦高温超导托卡马克
能量奇点成立于2021年，聚焦于有商业发电潜力的高磁场、高参数、紧凑型高温超导托卡马克装置及其运行控制软件系统研发，为未来商业聚变发电堆提供高性价比、高可靠性的核心组件和服务。公司已完成数亿元种子轮和Pre-A 轮融资。
2024 年6 月，公司研发建设的全球首台全高温超导托卡马克洪荒70 获得第一等离子体；2025 年3 月，公司自主研制的经天磁体成功励磁至21.7 特斯拉，创下大尺寸高温超导D 形磁体最高磁场纪录。
公司计划2027年完成下一代强磁场高温超导托卡马克装置——洪荒 170的建设，目标完成Q＞10。
（6）星能玄光：场反磁镜路线探索
星能玄光于2024 年3月通过中国科学技术大学赋权成立，其核心技术源自孙玄教授十余年前提出的“先进场反磁镜聚变路径”。该路径自2013 年起在中国科学技术大学的KMAX-FRC课题组进行实践和开发，已在多个国际权威期刊发表重要研究成果。
先进场反磁镜的特点主要是‘三重约束’机制，通过在中心约束区两端构建电势垒，能够有效将高能等离子体粒子约束在核心区域，从而显著提升场反位形的约束性能与整体稳定性。
2025年2月，星能玄光自主研发和建造的场反位形装置—Xeonova-1成功实现放电。从设备进场安装到实现放电，耗时不足两个月，刷新了项目团队原先保持的世界聚变装置建造时间纪录。同时，初步测试结果表明场反等离子体成功在形成区产生，并被成功喷射到捕获区。
（7）诺瓦聚变：依托场反位形（FRC）与磁压缩技术的协同创新
诺瓦聚变成立于2025 年4月，总部位于中国上海，8月宣布完成5 亿元天使轮融资，创下国内民营核聚变公司单笔融资新高。公司依托场反位形（FRC）与磁压缩技术的协同创新，巧妙融合传统磁约束与惯性约束核聚变技术的优势，显著降低核聚变电站的建造成本与研发周期，有望在数年内率先实现商业化。
公司计划分阶段实现技术飞跃：（1）短期目标：实现1 亿度离子温度，完成关键技术验证；（2）中期目标：实现聚变能量增益Q＞1，攻克经济高效获取聚变能的核心技术难题；（3）长期目标：成功实现50 兆瓦（MW）的聚变电力
输出，推动小型模块化聚变电站（FRC-SMR）商业化，助力2035年全球能源结构向零碳供电的可持续转型。
CHEE2026中国氢能展 将于2026年3月25-27在北京-国家会议中心一期、二期场馆举办，主办单位：中国氢能联盟、中国电力企业联合会等单位，届时中国氢能展汇集：ALK碱性电解槽、极板、极框、电极、密封垫片、隔膜（PPS和复合）、纯化设备；PEM电解槽、催化剂、双极板、质子交换膜、膜电极、碳纸；AEM电解槽和阴离子交换膜；固态氧化物电解槽；制氢电源、整流器；制氢冷水机冷却塔；电解槽生产装备产线；喷涂；检测；认证机构；运氢；加氢；压缩机、加氢机、电磁阀；燃料电池电堆；氢重卡；氢大巴等氢能全产业链企业参与。参展及论坛赞助报名：
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