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ITER 延期及预算膨胀，进展不及预期。核聚变点火条件苛刻，控制难度高，对材料、磁场控制、冷却系统等各个方面都有极高的要求，一般认为至少2050 年才有希望实现可控核聚变商业化。而随着ITER 工期多次拖延，其建设难度也在增加，各国之间的配合、施工标准把控力度不足以及早期安装的组件保养等问题也带来了新的难度，最新的预期是2029 年有望完工；同时，ITER 项目预算也在不断增加，从50 亿欧元提高到了200 亿欧元，人们开始担忧ITER 是否能够真正落地，也带来了对商用可控核聚变能否在2050 年实现的之一。目前各国仍在持续推进ITER 项目进度，首个等离子体目标日期调整至2025 年，2035 年开始氘氚运行。

尽管可控核聚变的实现存在较大的不确定性，各国依然保持较高的热情，独立研究也取得了一定成效。其中，我国积极开展聚变堆的研究和设计，中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律（HL-2M 实验负责人）在2023 搜狐科技峰会上表示，有望在10-20 年的尺度内获得可控核聚变的能量。除此之外，近年来超导技术的不断发展、人工智能技术和算力的突破以及资本市场的持续关注也给可控核聚变带来了新的发力点。

高温超导引发关注，临界温度不断升高

超导线圈是聚变堆的必然要求，提高聚变堆的能量效率和约束时间。磁线圈是磁约束聚变堆的核心组件，高温等离子体的约束和控制都依赖磁线圈激发的磁场实现。但磁线圈需要通过电流来激发磁场，常规导体制成的线圈同时会产生电流热，增加聚变堆的能量输入，同时会在线圈中积热，增加装置的冷却负荷并降低约束时间。因此，更高性能聚变堆必须采用超导磁线圈。

超导体具有零电阻和完全抗磁性，在输配电、核聚变等领域应用前景广阔。超导是一种一定条件下，物质电阻为零的状态，处于超导状态的导体被称为“超导体”。此外，超导体还具备完全抗磁性，形成磁悬浮现象。因此，超导体可以在输配电、大型磁体、核聚变、电子和交通等领域发挥重要作用。2021 年12 月，上海35kV公里级超导电缆示范工程投运，成为世界上输送容量最大、长度最长的高温超导电缆，电缆使用液氮降温，工作温度在-196℃左右。

低温高压维持超导态，超导材料应用受限。目前已发现并认定的所有超导材料都在低温环境下发生超导转变，而外界压力则可以通过调控材料的晶体结构等方式影响材料的超导转变温度。因此目前的超导材料通常需要低温和高压等极端条件维持超导态，无法广泛使用。此外，超导体还有临界电流和临界磁场强度两个转变条件，超过临界值的电流或磁场会破坏超导态，使超导体转变为具有电阻的常规材料。

超导材料可根据化学成分分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。常压下有28 中元素具有导电性，其中铌的临界温度9.26K 最高；合金材料和化合物材料分别通过在超导元素中加入其它元素作合金成分和超导元素与其他元素形成化合物，从而提高超导材料的性能；超导陶瓷是指具有超导典型的氧化物陶瓷，1986 年在镧-钡-铜-氧化合物中发现了临界温度35K 的超导电性，在此基础上，进一步发现了一系列高温超导体。除此之外，一些有机物也具有超导材料的性质。

根据超导材料对磁场的响应和分为第一类超导体和第二类超导体。第一类超导体只存在单一的临界磁场强度，而第二类超导体存在两个临界磁场强度，在两个临界值之间则允许部分磁场穿透材料。元素超导体中的钒、铌、锝和一些合金超导体、化合物超导体属于第二类超导体。

根据临界温度的大小，以BCS 理论预测极限的“麦克米兰红线”40K（-233℃）为界，可将超导体分为低温超导体和高温超导体。以铜基超导体为代表的高温超导体临界温度可达77K（-196℃，液氮沸点）以上，具有一定的应用价值。而由于目前尚未发现并确认任何临界温度接近“室温”的超导材料，室温超导体尚未明确定义，一般认为临界温度在273K（0℃）或300K（27℃）及以上的超导材料可被称为室温超导体。

超导研究受重点关注，多次引发社会热点。由于超导材料的优秀性能，若超导能够广泛应用，将给能源、电子、交通等多个领域带来重大突破，因此超导技术的研究受到了普遍关注。超导现象发现至今的112 年以来，超导相关论文数量维持较高水平，相关内容累计已获5 次诺贝尔奖。2020 年以来，出现了多次“室温超导”相关报告，虽然至今仍无法证实室温超导体，但超导技术的突破多次引发社会关注。

超导临界温度纪录加速提升，最高已达250K。自1911 年汞的超导特性首次被发现至1986 年之前，超导材料的临界温度仅从4.2K 提升到了23.5K。但1986 年镧-钡-铜-氧超导体被发现后，超导材料的临界温度纪录被不断提高。目前，高温超导体临界温度的最高纪录为德国马克思·普朗克化学研究所发现的氢化镧，临界温度达到250K（-23℃），但仍需要170GPa 的超高压环境，目前尚无法大规模应用。

EAST 超导线圈为低温超导体，高温超导有望提升聚变堆性能。全超导聚变堆EAST使用的超导材料为铌钛合金（NbTi），为金属铌和钛组成的合金，超导转变温度为8-10K，使用超临界4.5K 氦迫流冷却。EAST 超导纵场线圈主要由合肥聚能电物理高技术开发有限公司供应，CICC 导体并式绕组成D 形，额定工作电流14.4KA，大环1.7 米处额定磁场强度3.5T。虽然高温超导临界温度更高，冷却条件更简单，但在材料性能和设计等方面仍存在一定难点。若未来可改用高温超导磁线圈，有望降低聚变堆的冷却负荷，提高聚变堆能量效率。

AI 快速发展和算力持续增强，增强仿真、设计和控制能力

聚变堆的复杂性对模拟仿真、装置设计和运行控制提出了更高的要求。模拟仿真实验是论证聚变堆可行性的重要前提，通过建立磁场和等离子体流场的模拟仿真实验，可以检验聚变堆设计是否存在缺陷，并对聚变堆性能指标形成一定的评估。

在模拟仿真实验的基础上，结合材料性能和工程要求，考虑安全性和经济性等因素，设计聚变堆装置及其配套系统。聚变堆建成运行后，需要对系统的各个部件进行准确精密的控制，以保证聚变堆安全、平稳、持续运行。人工智能技术的快速发展和算力的持续增强可以提高聚变堆的仿真、设计和控制能力，从而催化聚变技术加快落地

精密模拟仿真要求更高算力，AI 模型助力湍流预测。由于纳维-斯托克斯方程解的存在性和光滑性问题尚未解决，目前对湍流的分析和预测一般通过模拟仿真实现。等离子体流场的模拟仿真一般需要进行空间网格划分，网格划分约精细模拟仿真的准确性越高，但仿真的计算成本也就越高。由于聚变产生的等离子体中可能出现湍流，影响聚变效率和提高控制难度，因此需要精密划分等离子体网格。目前也有部分研究工作通过使用人工神经网络预测太阳大气内部隐藏的湍流运动，通过AI 模型进行湍流预测，可以提高模拟仿真的效率。

人工智能赋能材料科学，提高装置设计效率。装置设计则需要在模拟仿真的基础上，结合磁场分布、材料性能和装置装配等多个方面对装置进行综合分析设计，尤其是仿星器的磁场分布和装置结构更加复杂，在装置设计方面难度更大。可以利用人工智能模型根据磁场逆向推导磁场分布，或根据结构、材料特性逆向推导材料的组成成分、结构等，从而筛选满足要求的材料并完成结构设计。

强化学习生成托卡马克控制策略，提高控制效率。在聚变堆运行过程中，为了实现对等离子体的精确控制，需要进行高频测量和控制，保持等离子体的稳定性，实现能量平衡，避免聚变等离子体出现异常，导致聚变中止甚至发生等离子体破裂等现象。而控制等离子体需要精确调节托卡马克装置的每个磁场线圈及其他部件，从而达到理想的等离子体形状、位置及运动。2022 年，由DeepMind 等组成的研究团队设计了基于深度强化学习的托卡马克装置磁控制生成策略，2023 年7月，新研究表明已将等离子体形状的模拟精度提高到65%，将训练时间减少3 倍。

AI 模型进步和算力不断发展，支撑聚变应用加快落地。AI 可以在可控核聚变的设计、制造、运行、控制等整个流程发挥作用，提高研发效率；同时算力的进一步发展有利于扩大聚变研究和设计规模，实现更大型的托卡马克装置，提高聚变参数。

资本市场持续关注，聚变领域活力增强聚变公司成立加速，民营企业参与其中。根据核聚变工业协会的统计结果，自1992年起至2022 年底，共有43 家聚变公司创立，其中仅2022 年就有9 家公司。全球聚变公司获得的总投资额达到62.11 亿美元，较2022 年增加了14 亿美元；其中，私有资金达到59.4 亿美元。

相关企业对可控核聚变落地信心较强，超半数预期2035 年前机组投产。核聚变工业协会收集了核聚变公司对于聚变机组并网的预期，结果显示，作答的40 家公司中，有26 家公司认为2035 年前第一台聚变机组将有望并网发电；在作答的30家公司中，有19 家表示将在2035 年前向电网供电。除此之外，微软已与聚变公司Helion Energy 签订对赌协议，后者将在2028 年提供50MW 电力，并承诺将核聚变发电成本降低至1 美分/kWh。

可控核聚变项目产业链环节较多，投资机会丰富。在上游，聚变堆建造需要一些特种金属，如第一壁需要熔点较高、导热性好的钨；超导线圈需要铜、铅等元素，超导带材还需要多种其他元素；燃料中的氘可以通过提取并电解重水等方式制备，而氦则需要通过热中子轰击锂6 进行增殖。在中游，需要部件加工、生产、装置组装，汽轮机、蒸汽发生器的生产和制造；等离子体仿真、装置设计、聚变控制需要开发相关软件。在下游，需要进行聚变堆的运营和维护。我们认为ITER、EAST等项目供应商值得优先关注，如国光电气、安泰科技、上海电气等公司；可控核聚变商业堆落地后，中国核电等核能发电公司有望获得较大发展