• 原理:场反位形是一种轴向对称的紧凑环型磁场位形,而且其中心无线圈通过。科学家基于对磁场与等离子相互作用等理论的研究,设想出利用等离子体自身产生的磁场与外部磁场相互作用,形成一种封闭环形结构以约束等离子的方式(一个足够密度的高能电子层可能会反转磁场),值得注意的是,场反位形装置只有极向场,没有外加环向场磁体系统。
• 特点:相比托卡马克、仿星器等大型磁约束装置,场反位形具有结构与位形简单、体积与耗资更小、比压β值高、具有天然偏滤器、等离子体便于转移等特点。
• 定位:场反位形装置在未来有望成为一种小型经济的聚变堆,也有可能发展为聚变中子源装置并应用于未来聚变堆的耐中子辐照材料测试上,因此对场反位形装置的探索是非常具有意义的。
• 成本构成:从场反位形装置的成本构成来看,电源占比达到61.8%,是最主要的成本来源,其中占比最大的是磁压缩电源,占比55.7%,其次是frc电源、电离电源。主机装置(真空室、线圈等)占比16.5%,是成本占比第二大的部件,此外,诊断系统占比达到10.9%,包括干涉、散射、辐射等各式光学和电磁系统,也是重要的组成部分。
• 典型FRC装置在形成等离子体过程中会自行对等离子体进行一定程度的加热。这是由于θ-pinch线圈产生的磁场快速上升会在等离子体中感应出与外部线圈相反的电流,而外部磁场与等离子体电流相互作用产生的洛伦兹力会将内部的等离子体进行压缩和加热,直至等离子体整体受到的磁压与自身热压达到平衡。
• 此外,对于氘氚反应,现有的中性束、离子回旋等加热方式会将等离子体加热到15keV来实现氘氚反应目标,但由于高束流密度负离子源、高耦合效率离子回旋天线等工程技术限制。而大规模氘氘聚变反应对等离子体温度要求更高,预计需要30keV以上。因此,中子源采用磁压缩的等离子体加热方法。磁压缩主要运用脉冲功率、强磁场技术等较为成熟的技术手段来同时提升等离子体电子、离子温度以及等离子体密度。
◼ 投资建议:重点关注紧凑型核聚变装置技术——场反位形直线型装置高价值量部分
◼ 1)开关及电源类:旭光电子(真空开关、大功率电子管、氮化铝核心材料)、王子新材(电容器)、四创电子(PSM电源)、英杰电气(电源总成),爱科赛博(电源总成),百利电气等
◼ 2)真空室/堆内构件等部件:合锻智能(真空室扇区、窗口延长段、重力支撑,同时拓展其他堆内构件)、安泰科技(钨铜偏滤器、钨铜限制器、包层第一壁、钨硼中子屏蔽材料),派克新材(聚变金属结构锻件),上海电气(杜瓦、真空室、TF线圈等),斯瑞新材(耐高温高强高导原材料)
◼ 3)燃料、检测、辅助系统:国光电气(传输分系统、涉氚燃料各类设备及零部件)、皖仪科技(检测设备)
◼ 4)超导磁体:永鼎股份(高温超导带材),东方钽业(超导铌材、铍材料),西部超导(低温超导线材),精达股份(高温超导带材)。
• 风险提示:核聚变技术研发不及预期风险、投资不及预期风险、核电机组批复不及预期风险、交付节奏不及预期风险、原材料价格波动风险















