2026年可控核聚变产业链全景、竞争格局及发展前景
思瀚产业研究院 大公国际    2026-01-13

核聚变能被视为人类能源领域的“终极能源”，其以环境友好与清洁性、高安全性及可控性以及能量密度大等突出优势，是未来清洁能源的重要发展方向。全球加速布局核聚变赛道，资本快速涌入提速核聚变产业化进程；其中中国在“十五五”规划建议中明确将核聚变能列为未来产业发展重点和新的经济增长点，中国正通过聚变能“实验堆示范堆-商用堆”的“三步走”发展战略重塑竞争格局，系统性地推进工程化与商业化，步入发展的快车道，随着可控核聚变产业链进入资本支出加速期，叠加人工智能、大数据等新兴技术深度融合赋能，未来其商业化进程有望提速，产业链生态布局持续完善，未来产业价值与能源格局将重塑，同时其技术外溢将催生更多元化的应用场景，推动多领域革新。

一、可控核聚变行业概述及发展历程

核能是稳定、低碳的基荷能源，核聚变能具有能量密度大、原料资源丰富且可持续、放射性污染低、固有安全性好等突出优势，是未来清洁能源的重要发展方向。核能作为绿色能源的重要组成部分，是稳定、低碳的基荷能源。核能根据核反应类型的不同可划分为核裂变能、核聚变能和核衰变能。其中核聚变指的是由较轻的原子发生聚变反应结合为重原子核，并释放出巨大能量的过程，其通常是由氘与氚（水/氕的同位素）聚变产生氦的反应。

目前核聚变的主流技术路线是围绕磁约束和惯性约束展开，磁约束是当前核聚变研发中最成熟、最接近商业化的技术路线，其核心装置为“托卡马克（Tokamak）”以及仿星器，代表性设施装置为国际热核聚变实验堆（ITER）、中国环流三号（HL-3）、中国聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）；惯性约束核聚变的核心装置为高效率镭射系统，代表性装置为美国国家点火装置（NIF）和中国的神光系列。

核聚变能与核裂变能相比，具有能量密度大、原料资源丰富且可持续、放射性污染低、固有安全性好等突出优势，是未来清洁能源的重要发展方向。按照可控核聚变研究从原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆和商用堆的六个阶段来看，全球可控核聚变发展呈现多元化格局特点。1950 年至 1990 年，处于原理探索期。

2000 年至 2020 年为规模实验阶段，通过大型装置实现高温等离子体长脉冲运行对科学可行性进行验证；如 2006 年 ITER 正式启动建设；2010 年 JET 实现 16MW聚变功率输出；2022年美国 NIF 实现 Q=1.5，实现净能量增益；2006 年中国东方超环（EAST）建成，并于 2017 年实现 101.2 秒稳态高约束模运行，2020 年中国 HL-2M 建成进入规模实验。

2021 年至今为燃烧实验阶段，其中 2025 年是可控核聚变从实验阶段转向工程化、商业化应用的关键阶段，2025 年，如法国 WEST 装置实现 5000 万℃下 1,337秒稳态运行；美国 NIF 持续优化点火条件，Q 值稳定在 4 以上；中国 HL-3 离子温度及电子温度达到双亿度，进入燃烧实验阶段，中国 CRAFT 设施 NNBI 系统通过验收等。

根据美国、日本及中国等主要国家发布的相关政策和规划来看：2025 年至 2030 年为实验堆阶段，其中 ITER 预计 2034 年启动氘氚实验，目标 Q 值大于等于 10；中国紧凑型聚变能实验装置1（BEST）2025 年启动主机总装，预计 2027 年建成，该装置为聚变发电演示的实验堆；美国 CFS 的 SPARC 装置预计 2026 年实现等离子体放电，并于 2027 年实现净能量增益。

2030 至 2040 年为示范堆阶段，其中中国 CRAFT 已进入深化设计阶段，计划 2035 年建成实现百兆级连续发电，英国 STEP 计划 2040 年实现商用级聚变电站投运，日本计划 2030 年实现聚变发电实证。2040 年开始将进入为商业堆阶段，实现大规模商业化部署。

二、可控核聚变产业链全景解析

可控核聚变产业链不断扩张，从部件研发逐步向工业制造转型，未来随着项目产业化推进，产业规模将进一步扩大。

可控核聚变产业的上游，主要包括高温/低温超导材料（Nb₃Sn、REBCO）、特种金属（钨、铜铬合金）、氘氚燃料、中子倍增材料（铅锂合金）及真空室用特种钢材等特种结构材料，其中氘在自然界中储量丰富，每升海水含 0.03～0.035 克氘，氚由于其放射性在自然界中极为稀少，主要通过核反应堆中的锂核反应等人工方式生产；第一壁/偏滤器材料需兼具熔点高、抗辐照与热疲劳性能，主要涉及钨、铜铬合金等特种金属。

中游主要为系统集成与工程建设等，为产业链的核心环节，涉及主机设计与总成，磁体系统、加热与诊断系统、控制系统及其他等核心子系统，其中磁体系统涉及超导磁体，加热与诊断系统包含辅助加热电源、激光器（用于惯性约束）、各类等离子体诊断设备，控制系统包含传感检测与智能控制系统。聚变堆的设计与建设涉及系统工程复杂，技术要求高，可为具备智能化等优势的工程服务企业发展提供新的需求发展空间，尤其是聚变的模拟、控制和运维层面的 AI 赋能。

下游以电网基荷电源、工业高温蒸汽供应、船用动力系统、偏远地区能源站等为主，目前处于实验堆（验证科学可行性）向示范堆过渡的“前示范”或“工程验证”阶段，当前主要集中于核聚变发电的商业化路径。如 2023 年，美国 Helion Energy 宣布与微软达成聚变电力购电协议，约定 2028 年起正式交付 50MW 商用聚变电力；2025 年，日本聚变初创企业 Helical Fusion 株式会社与青木超市株式会社签署聚变能购电协议（PPA）；谷歌宣布将购买 Commonwealth Fusion Systems 首座商业聚变电厂 ARC 的一半发电量（200 兆瓦），该电厂预计于 2030 年代初投运。

全球核聚变产业链不断扩张，将从部件研发逐步向工业制造转型；目前可控核聚变产业链覆盖超导磁体、燃料循环、真空组件、机械系统、电子设备、测量技术与安全系统等领域。根据美国聚变行业协会 2025 年供应链报告，2024 年私人聚变企业供应链支出 4.34 亿美元，同比增长 73%左右（2023 年约为 2.5 亿美元），预计 2025 年增速 25%。未来随着更多实验试点项目进入建造阶段以及实验堆转向工程示范堆，预期资本支出将会持续明显增长，产业链规模将进一步扩大。

三、全球及中国可控核聚变市场竞争格局

3.1 全球核聚变战略重心转向产业化和商业化培育，技术路径百花齐放，产业化进程提速，商业化赛道加速，国际合作蓬勃发展。

从国际国内主要政策与举措等情况来看，中美英法等主要国家核聚变战略重心从原先的基础实验转向产业和商业化培育，同时政策顶层设计及监管体系建设不断完善以推进产业化进程；此外各国不断加大资本投入，构建可控核聚变供应链及产业链生态从而加速产业化进程。具体来看，中国可控核聚变政策体系完成从“前沿技术探索”到“工程化推进”升级，已形成覆盖战略定位、资源保障、机制创新的完整体系，在国家战略和五年规划的顶层框架下将可控核聚变作为未来产业发展重点，系统性地推进全产业链技术攻关和工程实验堆建设；美国将核聚变视为“能源安全与技术创新”的核心抓手，政策核心在于为私营资本铺路；欧盟则侧重于国际合作和标准统一。

全球核聚变装置建设加速，可控核聚变市场规模快速扩张，聚变技术呈现多元化发展特点。从聚变装置信息系统（FusDIS）最新数据来看，截至 2025 年年中，全球聚变装置总数达 172 台，较 2024 年增加 13 台，其中实验装置与聚变电厂占比分别为 85%和15%；从类型来看以托卡马克装置为主，其中托卡马克装置 79 台、仿星器装置 30 台、激光装置 14 台、替代路线 49 台；从运行状态来看，运行中 101 台，在建 18 台，规划建设 53 台。

全球可控核聚变产业化进程提速，商业化赛道加速。2025 年 10 月，国际原子能机构（IAEA）正式发布的《2025 年世界聚变展望》指出，全球近 40 个国家正积极推进聚变计划，聚变能处在从科学验证迈向工程化与商业化部署的关键阶段。从主要项目进展来看，2025 年以来，位于法国的 ITER 项目主磁体制造已全部完工，低温系统实现氦液化，进行磁体预安装测试的试验设施处于加速建设阶段；

美国 NIF 通过靶丸设计创新实现 8.6MJ 聚变产额，目标增益（聚变产额/激光输入能量）超过 4；

德国 Wendelstein 7-X（W7-X）仿星器在 2025 年升级后能量周转达 1.8GJ，等离子体持续时间 360 秒，等离子体压力与磁压力的比值达 3%，向聚变电厂所需 4%～5%的目标挺进；

日本 HelicalFusion 公布成功完成聚变级高温超导线圈核心性能测试。

从投资方向来看，早期投资主要集中在核聚变概念验证型初创企业转向多元化阶段，当前以试验设施和原型机企业，以及产业链联合、科创巨头投资等多元化结构为主。

投资方面，随着行业技术路线逐步清晰，产业可行性增强，全球可控核聚变产业融资大幅增长，私人资本成为可控核聚变领域投资的主力军，其他多元化投资加速涌入。核聚变全球总投资从 2021 年 19 亿美元快速增长至 97 亿美元以上。

根据 IAEA 发布的有关数据显示，2024～2025 年，来自风险投资、公司和主权来源的资金创下历史纪录，其中 2025 年私人聚变投资达到 35 亿美元，公共资金达到 7.95 亿美元，私营聚变公司数目达到 53 个。自 2010 年以来，全球私人聚变投资累计超过 100 亿美元。具体来看，美国呈现“私人资本+油气巨头+科技巨头”多元特点；欧洲以“公共资金”为主导。

国际合作蓬勃发展。其中 2025 年 11 月，中国科学院宣布正式启动“燃烧等离子体”国际科学计划，发布 BEST 研究蓝图，同时将面向全球开放包括 BEST 在内的多个核聚变大科学装置平台，设立开放科研基金、资助高频次专家互访交流等；12 月，中法两国签署《中国国家原子能机构和法国原子能与替代能源委员会第十五个和平利用核能合作议定书》，将加强核基础研究、核技术应用、核聚变技术、第三国核能市场开发、核专业人才培养等方面合作；2025 年 10 月，美日双方签署《技术繁荣协议》，拟在核聚变、量子信息、生物医药、太空等众多领域加强关键技术的合作。此外，美国核聚变企业 AETechnologies 宣布，将与英国核能机构组建合资企业进行核聚变用中性束开发，其中英国原子能管理局将对新合资企业 TAE Beam UK 投入 560 万英镑。

3.2 中国可控核聚变步入从实验示范到商业化的快车道，可控核聚变产业链进入资本支出加速期，产业链竞争力不断增强。

国家能源局已明确聚变能“实验堆-示范堆-商用堆”三步走路线图：2027 年前建成聚变能实验装置 BEST，完成聚变发电演示；2030 年突破核心技术并“点亮第一盏灯”，2035 年实现 CFETR 工程堆并网发电；2045～2050 年建成商用示范堆，实现大规模并网。

中国可控核聚变技术连续突破并呈现“多装置并行、多路径探索”的发展特点，同时呈现“国家队主导，私营企业加速商业化”格局。2025 年以来，国内可控核聚变领域连续实现重大突破，FRC、Z 箍缩、仿星器等多技术路线百花齐放。

“国家队”层面，2025年 3 月，中核集团核工业西南物理研究院研制的 HL-3 号装置实现离子温度 1.2 亿℃、电子温度 1.6 亿℃，聚变三乘积达 10 的 20 次方量级，挺进燃烧实验核心环节；5 月，合肥 BEST 项目提前启动工程总装，标志着全球首个紧凑型聚变能实验装置进入建设冲刺阶段；7 月，EAST 首次实现 1 亿摄氏度 1,066 秒的高约束模等离子体运行，刷新世界纪录；CRAFT 进入建造收尾阶段，20 个测试平台涵盖超导磁体、氚技术等，预计 2025 年年底全面建成；BEST 聚焦氘氚等离子体稳态控制，预计于 2027 年底建成，目标是实现聚变能量净增益，验证聚变发电的可行性。

民营核聚变领域，能量奇点 2024 年建成全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒 70”；2025 年，新奥集团“玄龙-50U”实现百万安培氢硼热等离子放电，工程设计指标已全部实现，下一代装置“和龙-2”已完成物理设计，预计将于 2027 年建成；星环聚能正在建设 CTRFR-1。

中国可控核聚变产业链呈现“上游技术驱动、中游政策技术驱动、下游政策主导”的分化特点，步入资本开支加速期，产业链竞争力不断增强。2023 年以来,中国可控核聚变产业链投资呈爆发式增长，且主要集中在上游材料和中游部件领域，并呈现“上游技术驱动、中游政策技术驱动、下游政策主导”的分化特点，其中 2024 年投资达 661 亿元，2025 年 1～11 月投资达 892 亿元；

同时产业链竞争力不断提升，在工程化能力、材料自主化等方面具有明显优势，国产化率显著提升，其中上游投资主要集中在超导材料领域，如西部超导 Nb3Sn 线材 2025 年通过 ITER 最终认证，新增产能 200 吨，并中标BEST 超导先订单，永鼎股份子公司实现第二代高温超导带材国产化，2025 年订单规模超 8 亿元，覆盖 ITER 及星环聚能装置；中游核心部件投资者集中度高，其中中科院电工完成 16.5T 大口径磁体，安泰科技偏滤器寿命延长至 5 年，瀚海聚能建成国内首台商业化装置 HHMAX-901 等。

同期，资本加速涌入可控核聚变赛道，呈现国家队主导、产业资本协同、社会资本加速渗透的特点。其中中核集团等国资投资中国聚变能源有限公司金额近 115 亿元；国家能源局推动聚变能纳入新型能源体系，明确“十五五”初期投入不低于 500 亿元专项研发资金，重点支持 CFETR、BEST 等重大工程，并要求地方配套产业园扶持政策，形成“国家-地方-企业”的联动机制。地方层面，配套设立省级聚变产业基金，如上海设立总规模约 150 亿元的未来产业基金，重点投向建设类脑智能、可控核聚变、脑机接口等领域未来产业集聚区。此外社会资本加速布局，2025 年以来可控核聚变一级市场融资超百亿，如诺瓦聚变能源科技（上海）有限公司完成 5 亿元天使轮融资，上海翌曦科技发展有限公司 2025 年完成三轮融资。

四、中国可控核聚变产业的发展前景与挑战

全球主要国家正积极探索并明确各自的可控核聚变商业化路径。IEA 预测，2030 年全球可控核聚变市场规模有望达到 4,965 亿美元，2050 年有望突破万亿美元市场。中国“十五五”规划建议中将可控核聚变列为未来产业发展重点和新的经济增长点；同时提出构建“基础研究-技术攻关-工程验证-产业培育”全链条创新体系；中国正通过“三步走”战略重塑竞争格局，推进核聚变产业集群建设，加速核心技术工程化转化，同时全面布局产业链上下游，提升核心环节自主可控能力，持续完善产业链生态。

一是技术路径继续突破且继续呈现百花齐放特点，人工智能、大数据等新兴技术赋能将推动可控核聚变进程加速。未来随着政策红利支持和资本大量涌入，研发投入有望继续增长，有望带动多技术路线协同突破，继续呈现百花齐放特点。此外人工智能（AI）与大数据的赋能作用将日趋关键，当前人工智能技术凭借在模式识别、非线性数据处理、模拟计算等方面的核心优势，已在等离子体运行监测、控制及不稳定性预测等研究中实现应用；但 AI 应用尚处于起步阶段，其在提升等离子体控制精度与稳定性、数字孪生系统构建、优化复杂数据分析等方面仍具有广阔的发展空间和潜力，将推动可控核聚变智能化进程。

二是商业化进程提速，产业链生态布局持续完善，产业价值将重塑。除了传统能源转型以及“双碳”目标实现的推动作用外，人工智能等新兴产业对稳定电源的巨量需求也为核聚变带来较大的发展需求空间。中国可控核聚变商业化路径明确，“国家队”为主导、多元资本协同的产业化模式，以及随着未来产业及社会资本的持续涌入，将为该行业发展提供前所未有的发展窗口期，预计未来十年将是可控核聚变的“黄金发展期”。产业层面，随着可控核聚变产业集群构建、产业化进程提速，以及上游材料自主化/国产化、中游设备模块化、下游应用多元化的发展趋势愈发明显，将推进“产学研用”深度融合的产业生态构建，带动核聚变产业链市场规模大幅增长，进而实现产业价值重塑。

三是技术外溢推进应用场景更加多元化，推动多领域革新。随着技术不断成熟，核聚变能的应用场景将从传统发电供电向多领域延伸。能源供应方面，除常规发电外，可为数据中心、人工智能算力中心等领域提供清洁稳定电源，同时还可进行核能供热；此外可控核聚变小型堆可作为分布式能源或专用型能源使用，适配多样化能源需求。工业与医疗领域，可提供中子源服务，如工业端可用于材料改性、放射性同位素生产等，医疗端可用于癌症治疗、尖端医学成像、提升 BNCT 肿瘤治疗精度等。航天领域，核聚变推进系统可用于深空探测、载人登陆火星等长远目标，同时聚变能也可为月球基地建设提供动力源。

但需要关注的是核聚变成功商业化仍面临较多挑战：

一是关键技术瓶颈尚未完全突破及技术迭代风险；核聚变从实验堆到商用堆仍需攻克燃烧等离子体物理、氚自持循环、辐照材料性能等多重难题，同时托卡马克装置虽为主流，但是FRC等新型路线加速突破，若其能有效压缩商业化周期或实现高能量增益，当前重资产投入的项目或将面临技术路径边缘化风险。

二是资本投入与回报周期的矛盾凸显；核聚变研发投入巨大且回报周期漫长，如单台 CFETR 总投资计划金额很大，将对资本构成压力，如何创新融资模式、管理长期风险是产业化进程中亟需解决的问题。

三是其他清洁能源的市场竞争压力，以及需要适配新型电力系统的高要求；核聚变面临着与日益成熟的风光储、先进核裂变等替代能源的市场竞争压力，同时新型电力系统对电源的灵活性、可调度性与电网支撑能力要求极高，其对可控核聚变发电运行的稳定性、可靠性、精密控制性及对外柔性等提出高要求。

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