可控核聚变从实验堆迈向工程堆，正催生巨大的设备投资市场。广发证券深度报告基于IAEA数据测算，全球规划聚变堆45座，托卡马克路线设备投资空间约148亿美元。ITER成本结构中磁体系统占比最高达28%，真空室约8%。DEMO示范堆中设备合计占比约55%。全球核聚变装置预计2035年达196座，十年市场空间约2035亿美元。本文系统拆解聚变堆市场空间、成本结构及设备投资机会。
市场空间测算——规划装置设备投资148亿美元
根据IAEA《2024年世界聚变展望》，当前全球聚变堆规划数量为45座。在现有聚变装置中托卡马克路线占比约50%，则规划中托卡马克装置约22座。参考美国普林斯顿等离子体物理实验室与美国能源部设计的FIRE托卡马克项目成本预算，单座托卡马克总投资按12亿美元计算，上述22座装置总投资约268亿美元。设备价值量占比约55%，由此计算得全球规划中托卡马克聚变堆设备投资市场空间约148亿美元。若考虑仿星器、球形托卡马克等其他技术路线及未来新增规划，市场空间更为广阔。随着BEST、CFETR、SPARC等下一代装置进入建设阶段，设备订单将加速落地。
成本结构拆解——磁体系统占比最高，高温超导是降本关键
ITER实验堆侧重工程实验验证，磁体系统占比最高约28%。ITER磁体采用低温超导技术，Nb₃Sn超导线用量超500吨、总长超10万千米，这是成本高企的核心原因。真空室占比约8%，加热与电流驱动系统约7%，低温与水冷系统约5%。DEMO示范堆（高温超导技术）侧重商业化落地，高温超导的紧凑化设计有望大幅降低磁体成本至约12%；真空室或受益于3D打印钨基复合材料和模块化工艺，成本降至约2%。设备相关（容器内部件、真空室、磁体、加热和电驱、低温和水冷系统、仪表和控制）合计占比约55%。高温超导技术对降本至关重要，美国CFS公司SPARC装置体积仅为ITER的2%但性能相当，验证了高温超导的降本潜力。
AI助力与未来展望——2035年装置达196座
AI在核聚变研究中发挥日益重要的作用。2022年DeepMind与瑞士等离子体中心联合开发深度强化学习系统，成功实现对托卡马克等离子体控制；2023年改进算法将等离子体形状精度提高65%、训练时间减少3倍。2024年普林斯顿等离子体物理实验室在《Nature》发表论文，宣布开发出可提前300毫秒预测等离子体不稳定的AI模型。AI在数据解析、实验预测、反应堆设计、实时控制、故障预防等环节的应用，有望显著缩短研发周期、降低工程成本。全球可控核聚变装置预计2025-2035年迎来密集建设期，2035年总计将达196座。十年市场空间约2035亿美元，其中磁体系统约570亿美元、结构件约346亿美元、真空室约163亿美元、电源系统约163亿美元。
托卡马克聚变堆设备市场空间测算| 项目 | 测算 |
|---|
| 当前全球聚变堆规划数量 | 45座 |
| 托卡马克路线数量占比 | 约50% |
| 规划中托卡马克装置数量 | 约22座 |
| 单座托卡马克投资总价值量 | 约12亿美元 |
| 设备占总价值量比例 | 约55% |
| 全球规划托卡马克聚变堆设备投资空间 | 约148亿美元 |
