可控核聚變行業(yè)系列專(zhuān)題報(bào)告：電源決定聚變控制精度，特種電源迎發(fā)展東風(fēng).pdf

可控核聚變行業(yè)系列專(zhuān)題報(bào)告：電源決定聚變控制精度，特種電源迎發(fā)展東風(fēng)。電源安全性要求高，產(chǎn)品迭代推動(dòng)核聚變點(diǎn)火：我國(guó)聚變裝置“等離子體 的溫度”、“等離子體密度”和“能量約束時(shí)間”的“三乘積”已經(jīng)達(dá)到 1020 量 級(jí)，距離 5×1021 的聚變自持條件仍有一段距離。電源在聚變裝置中起輔 助等離子體加熱、控制等離子體位置的功能，技術(shù)迭代可推動(dòng)“三乘積”提 升，最終實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火。電源需要配合等離子體反應(yīng)不斷調(diào)整輸出電流、 電壓，電源系統(tǒng)對(duì)控制精密度要求嚴(yán)格，以避免電磁輻射對(duì)聚變裝置的危 害。在聚變裝置功率的提升的過(guò)程中，聚變裝置對(duì)高壓電網(wǎng)的運(yùn)行安全性 沖擊也在提升，對(duì)于電源控制能力的要求進(jìn)一步提升。

磁體電源、加熱電源性能側(cè)重方面不同，我國(guó)具備電源核心零部件國(guó)產(chǎn)化 能力：托卡馬克聚變路線需要使用磁體電源和加熱電源。磁體電源起控制 等離子體位置、保護(hù)磁體安全等功能，同時(shí)強(qiáng)調(diào)快響應(yīng)速度以及高穩(wěn)定 性。磁體電源的響應(yīng)時(shí)間需要控制在 0.3ms 以?xún)?nèi)，電壓波動(dòng)率不超過(guò) 3%， 同時(shí)需要具備高抗擾動(dòng)能力。加熱電源呈現(xiàn)大功率化趨勢(shì)，多種加熱方案 均需使用高頻率射頻技術(shù)，并以電子管作為核心零部件。我國(guó)以往需要從 美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)進(jìn)口電子管，目前通過(guò) 2017-2019 年科技部專(zhuān)項(xiàng)已經(jīng) 具備回旋管、速調(diào)管、四極管?chē)?guó)產(chǎn)化生產(chǎn)能力。

直線型、Z 箍縮、仿星器等核聚變路線對(duì)電源要求嚴(yán)格：直線型裝置使用 電源進(jìn)行等離子體電離、等離子體噴射，需要將等離子體加速到 250km/s， 要求線圈的放電速度需要控制在亞微秒級(jí)別，直線型裝置電源成本占比 約 50%。Z 箍縮裝置需要研發(fā) 50 MA 級(jí)別的“電磁驅(qū)動(dòng)大科學(xué)裝置”，占 裝置整體成本約 30%。仿星器磁場(chǎng)位形完全依賴(lài)磁場(chǎng)線圈電流，電源設(shè) 計(jì)及控制復(fù)雜。除托卡馬克路線以外，直線型、Z 箍縮、仿星器等其他核 聚變路線均對(duì)電源提出高要求。

電源客戶(hù)壁壘、技術(shù)壁壘高，有望受益于聚變投資景氣度上行：電源廠商 需要緊密配合客戶(hù)需求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定制化研發(fā)，具備高客戶(hù)壁壘；同時(shí)核 聚變需要使用大功率電源且對(duì)穩(wěn)定性要求高，具備技術(shù)壁壘。隨著我國(guó)核 聚變投資景氣度上行，多技術(shù)路線并進(jìn)，有望推動(dòng)聚變電源需求釋放。