可控核聚变作为人类能源问题的终极解决方案，是未来产业发展的重点战略方向。

国内规划层面，"十五五"规划建议已将其列为推动经济高质量发展的新增长极。此前国家发改委、国家能源局、工信部等均有表态支持核聚变发展。

地方层面来看，上海、四川、安徽、江西省市通过专项政策扶持与装置建设规划双轮驱动，正在形成核聚变产业集群。

可控核聚变当前处于技术验证向工程化过渡的关键阶段。

产业链中游是高价值和高壁垒环节。以国际热核聚变实验堆（ITER）为例，其关键系统设备架构包含超导磁体、真空室、第一壁、偏滤器、真空杜瓦、低温制冷和电源系统等。

本文重点拆解可控核聚变产业链核心设备环节。

01

可控核聚变磁体

可控核聚变磁体系统是托卡马克装置的核心，通过强磁场约束上亿摄氏度高温等离子体，实现持续聚变反应。

全球知名的可控核聚变磁体系统主要集中在国际热核聚变实验堆（ITER）项目及多个国家的自主研发项目中。

ITER（国际热核聚变实验堆）磁体系统：ITER是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER超导磁体系统总重量约10,000吨，储能51GJ，是目前世界上最大的磁体系统。由中国、美国、日本、俄罗斯、欧盟、韩国共同参与建设，各国根据优势分工协作。中国承担了校正场线圈、磁体馈线等关键部件的研制，并100%自主完成磁体馈线系统31套关键部件交付。

磁体两大技术路线

低温超导与高温超导磁体在技术特性与应用领域上存在显著差异。

低温超导磁体：低温超导磁体临界温度低于25K，主要采用NbTi和Nb3Sn等材料，需依赖液氦冷却。虽然具备成熟产业链和稳定高磁场性能，但受限于高昂的制冷成本和较大的体积重量，应用场景多集中于医疗（如MRI）、核磁共振及粒子加速器等领域。

西部超导是国内唯一实现低温超导线材全流程量产企业，ITER项目独家供应商，产品应用于EAST、“中国环流三号”等装置。2025年为BEST项目批量供货，Nb₃Sn线材实现量产，超导线材市占率超70%。

高温超导磁体：高温超导磁体临界温度高于25K，涵盖BSCCO、YBCO及铁基材料，可在相对较高的温度下运行，磁场强度更高，是未来主流方向。适用于超导储能、可控核聚变、磁悬浮及下一代高能物理装置等前沿领域。

在实验堆（如ITER）中占28%，高温超导装置中可能升至46%。

此外，美国SPARC装置采用全高温超导磁体，设计磁场12T，体积仅为ITER的1/40；中国“洪荒70”装置实现全球首台全高温超导托卡马克放电。

高温超导磁材料材料包括稀土钡铜氧（REBCO）、钇钡铜氧（YBCO）。永鼎股份控股子公司东部超导量产第二代高温超导带材（REBCO），应用于ITER磁体馈线系统及BEST装置。联创光电是全球首根百米级高温超导集束缆线研制者，中标中核集团超导线圈项目，也是兆瓦级超导感应加热设备唯一量产商。上海电气是全球唯一具备全高温超导托卡马克主机系统制造能力，交付ITER极向场线圈。上海超导的第二代高温超导带材（2G-HTS）产能占国内80%，精达股份通过持有上海超导18.29%股份，深度绑定高温超导材料产业链上游。

线圈结构

在ITER装置中，磁体系统成本占比达28%，其中TF环向场线圈为核心部件，TF产生环形磁场，约束等离子体沿环形轨道运动，防止其横向扩散。

东方电气研制中国环流器二号M（HL-2M）装置中心柱线圈，国内首个掌握大尺寸超导线圈制造工艺。国机重装承接ITER超导线圈、真空室等核心部件订单，为“洪荒70”装置提供2亿元支撑结构。上海电气作为全球首台全高温超导托卡马克装置HH-70主机系统交付者，提供核聚变装置超导线圈、真空容器等核心部件。

02

真空杜瓦/低温恒温器

真空杜瓦又称低温恒温器，是围绕着整个托卡马克装置的外壳，为内部组件提供额外的保温效果，是磁约束核聚变装置中的核心环节之一。

低温恒温器是一种多层真空绝热容器，用于容纳超导磁体系统，并通过维持液氦温区（如-269°C，即4.2K）的超低温环境，使超导线圈处于零电阻状态，从而高效产生强磁场以约束等离子体。

上海电气具备全高温超导托卡马克主机系统制造能力，交付ITER极向场线圈及磁体冷态测试杜瓦（低温恒温器）。航天晨光2023年成功中标BEST杜瓦项目，并研制交付ITER杜瓦矩形波纹管，围绕“紧凑型聚变能实验装置杜瓦系统底座制造技术”等26项核心关键技术研发项目展开布局。

真空室

真空室是托卡马克装置的核心环形容器，其内部创造出一个高真空环境，以维持等离子体的存在。

真空室内部关键组件包括包层系统、偏滤器和第一壁，主要材料为可耐受高能中子辐照的不锈钢、铁素体马氏体钢等。

包层系统

包层位于真空室内壁，吸收来自等离子体和中性束注入的辐射和粒子热通量，为真空室和外部容器组件屏蔽热屏蔽及高能中子，保护磁体系统等部件的正常运转。

ITER的包层系统由约600平方米的440块包层模块（BM）组成，面向等离子体，覆盖在真空室内壁上。

包层模块的核心组成部分包括第一壁、氚增殖区及屏蔽模块三部分。

第一壁

第一壁是托卡马克装置中直接暴露于高温等离子体（温度可达1亿℃以上）的部件，核心功能包括可有效控制杂质、传递辐射热量以及中子屏蔽。

我国为ITER研制的第一壁为三层结构，分别是最内侧的面向等离子体材料（铍）、中间的热沉材料（铜铬锆合金，利用铜良好的导热性把内部的热量传导出来，再通过冷却剂，如氦气，输送到反应堆外用于发电）和背后的结构支撑材料（不锈钢）。

安泰科技作为全球唯二掌握钨基偏滤器全流程制造技术的企业，独家供应EAST、KSTAR等国际主流装置。东方钽业实现铍材“原子级”纯度控制，为ITER项目第一壁“铠甲”材料独家供应商。楚江新材子公司顶立科技为第一壁材料制造提供钨合金超高温烧结装备、钎焊焊料等关键技术支持。派克新材作为国内少数能提供核聚变核心锻件的企业，与其它核心厂商共同构成材料供应体系。

偏滤器

偏滤器位于真空室底部，主要功能是清除反应杂质及废物。

偏滤器运行环境的热沉材料是聚变堆正常运行的关键，主要采用“钨单块-铜铬锆合金-不锈钢”三层复合结构，焊接精度要求≤5μm。

国光电气真空室焊接变形量控制在0.1mm以内，达到欧洲ITER总装车间同等水平，作为国内唯一全尺寸第一壁制造企业，独家供应ITER偏滤器模块，同时为国内EAST装置提供偏滤器。安泰科技是全球首家量产ITER全钨复合偏滤器，耐高温达1亿℃，应用于EAST、ITER及CRAFT项目，2025年承接中国环流三号升级项目。合锻智能2025年交付全球首台紧凑型聚变堆真空室，获中科院合肥研究院追加订单，技术获CFETR认证。

此外，印度L&T完成法国ITER项目低温恒温器顶盖总装，参与国际核聚变装置关键部件制造。欧洲企业联盟包括法国法马通、德国西门子等，主导ITER真空室部分模块制造。

ITER全钨偏滤器示意图，垂直靶板处面向等离子体单元，及穹顶处面向等离子体单元：

资料来源：《核聚变堆偏滤器热沉材料研究现状及展望》

05

低温制冷系统

可控核聚变低温制冷系统是托卡马克装置等磁约束聚变装置的核心支持系统，其核心功能是为超导磁体提供接近绝对零度（4.5K，约-268.65℃）的极低温环境，从而产生约束上亿度等离子体的强大磁场。低温制冷系统由制冷端、分配端、应用端三部分构成，形成“冷量制备-低损输送-吸收回收”的完整闭环。

制冷端：通过压缩机组、冷箱、换热器和透平膨胀机等设备，将常温氦气制取成4-80K不同温区的深冷氦源。

例如，雪人集团自主研发的1.2MW氦气螺杆压缩机，可在-269℃工况下实现42kW制冷量，比功率降至5.8kW/kW，达到国际先进水平。为中科院合肥物质科学研究所EAST装置、中国环流三号等“人造太阳”项目提供核心设备。中泰股份为中科富海提供的氦制冷剂成功应用于韩国核聚变研究院实验装置，参与中国聚变工程实验堆（CFETR）氦冷系统项目，突破微通道换热器技术垄断。冰轮环境为中科院重大科研装置提供设备，并服务于国家超算中心、核电站等高端领域。

分配端：由主/辅冷箱、真空绝热管线、低温阀站和相分离器等组成，以极低热损方式将冷量输送至装置本体。ITER项目的低温管线系统包含19条真空高压管道，最大压力达20bar，被比喻为“血液循环系统”，将液氦源源不断泵入环形加热器。

中科清能为CRAFT项目研制mailto:3kW@4.5K氦制冷机。杭氧股份与浙江大学建立联合研发中心，聚焦“深低温 先进计算”等方向，提升技术壁垒。2025年10月，杭氧子公司中标聚变新能（安徽）低温氮系统项目，服务于BEST紧凑型聚变装置。

应用端：包括超导磁体的强制流氦冷却回路、热屏蔽冷却、低温真空泵及电流引线等深冷负载，并配套氦的储存、回收与净化装置。例如，CRAFT低温系统需覆盖1.8-80K全温区，采用四台氦制冷机满足试验平台需求。

资料来源：《EAST超导托卡马克》万宝年等

电源系统

可控核聚变低电源系统为磁体、加热装置等提供稳定电力，确保等离子体的约束、加热和维持。

电源系统主要由磁体电源和辅助加热电源两大类构成。

磁体电源：为超导磁体线圈提供可控电流，产生强磁场以约束和控制等离子体的位置及形状。王子新材研发的核聚变磁体电源专用电容通过EAST装置验证，切入新能源高端装备领域。旭光电子的大功率电子管已供货国际热核聚变实验堆（ITER）及中国聚变工程实验堆（CFETR）。四创电子通过子公司华耀电子布局可控核聚变电源领域，华耀电子已中标核聚变电源模块项目，进入国际聚变能源开发署（ITER）供应链。

此外，爱科赛博深度参与多项国内外重大核聚变项目，负责EAST全超导磁体托卡马克核聚变反应试验性装置的动态电源部分，于2016年、2023年为DIII-D国家聚变设施项目提供控制电源，并参与中国环流三号项目及HL-2M托卡马克真空室线圈电源等研发建设。顺钠股份研制特殊用途干式变压器，包括国际热核聚变实验堆（ITER）试验平台变压器。弘讯科技控股子公司意大利EEI在核聚变电源器领域与欧洲CERN（欧洲核子研究中心）保持多年技术合作，为CERN提供聚变装置电源。

辅助加热电源：为辅助加热装置提供能量，加热和驱动等离子体，使其达到聚变反应所需的温度条件。辅助加热电源系统厂商包括曦融兆波、英杰电气和上海电气等。

11月，中国科学院“燃烧等离子体”国际科学计划正式启动并面向国际首次发布BEST研究计划，这一里程碑事件标志着中国在可控核聚变领域从技术追赶迈向全球协同创新的新阶段。行业正逐步进入到从密集招标到密集中标的阶段，行业资本开支扩张逻辑持续兑现。

可控核聚变作为人类能源终极解决方案，已成为中美欧日等主要经济体科技竞争的战略高地，当前正经历从实验室验证向工程化落地的关键跃迁，产业链各环节有望迎来高速发展机遇。