2025-2037 年全球市场规模、预测和趋势亮点
核聚变市场的规模在 2024 年为 3,316 亿美元，预计到 2037 年底将达到 6,338 亿美元，在预测期内（即 2025-2037 年）复合年增长率为 5.1%。 2025 年，核聚变产业规模预计为 3451.3 亿美元。
在技术进步、私人投资增加和全球人口增长的推动下，核聚变市场正在快速增长。然而，现有的能源系统在环境上不可持续，经济上不稳定，并导致全球不安全。为了满足这种不断增长的需求，向清洁、负担得起且丰富的能源过渡至关重要，这需要清洁能源技术的突破。
此外，法国南部正在建设国际热核实验反应堆 (ITER) 等标志性项目。 ITER 是世界上最大的托卡马克装置，这是一种磁聚变装置，旨在证明聚变作为大规模无碳能源的可行性。通过在磁场中限制和加热等离子体，ITER 旨在从热核聚变中获得净能量，从而为未来的聚变发电厂铺平道路。该 ITER 项目汇集了中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等 35 个国家，共同努力推进聚变科学和反应堆技术。
另一方面，诸如位于加利福尼亚州的 TAE Technologies 公司等私人倡议已获得总计约 12 亿美元的大量私人资金来开发聚变技术。 TAE 专注于先进的束流驱动场保留配置 (FRC) 反应堆，旨在提供清洁、可持续的能源。聚变能源的商业化将改变全球能源格局，为世界不断增长的能源需求提供可持续的解决方案。传统核电站通过裂变产生能量，裂变是铀等重原子衰变并释放能量的过程。相比之下，聚变通过在极高的温度和压力下结合氢等轻原子核来产生能量。
大多数聚变反应堆设计侧重于利用氢同位素，即氘 (D) 和氚 (T) 来产生等离子体。等离子体是由电离原子和带电粒子组成的高能物质状态。这些同位素的聚变发生速度比普通氢更快，因为它需要较低的温度和密度。与裂变不同，氘-氚聚变仅产生短寿命的中子辐射，不会产生长寿命的放射性废物。
核聚变行业：增长动力和挑战
增长动力
- 行业对工具的需求不断增加：核聚变市场对专用工具和基础设施的需求不断增长，这对于聚变反应堆的建造和维护至关重要。制造聚变反应堆组件面临着诸多挑战，例如开发能够承受极端高温和中子辐射的材料、管理强烈的热排放以及实现精确的工程公差。这是由聚变技术复杂的设计和操作要求所驱动的，其中精密设计的工具对于实现持续聚变反应的基本条件至关重要。
核聚变专用工具的开发和生产在增强材料科学和工程、同时加强行业供应链生态系统方面发挥着至关重要的作用。例如，英国原子能管理局 (UKAEA) 正在与行业合作伙伴合作，利用下一代数字工具加速聚变发电厂设计，旨在提高设计集成度和效率。
这提高了聚变工厂的运营效率和安全性，从而通过增加投资和跨行业合作推动核聚变市场。例如，用于处理面向等离子体的部件的高精度机器人系统的进步显着提高了反应器的性能和寿命。 General Atomic 和 Tokamak Energy 等公司处于开发此类创新解决方案的前沿。
- 第四代技术的进步：核能的突然飞跃比以前的技术提供了更高的安全性、效率和可持续性。这些增强功能对于核聚变市场最为重要，因为传统反应堆会产生长寿命的放射性废物，需要长期安全储存。此外，传统反应堆仅使用核燃料中潜在能量的一小部分，导致效率低下，确保反应堆安全以防止发生事故一直是核能领域的一个关键问题。解决废物管理、燃油效率和操作安全等长期存在的挑战，推动了第四代技术的进步。
将第四代技术集成到聚变反应堆中提高了其可行性和吸引力，从而增加了研发投资并促进了核聚变市场的扩张。例如，钠冷快堆（SFR）旨在消耗乏核燃料中的锕系元素，从而最大限度地减少长期放射性废物。超高温反应堆（VHTR）采用固有的安全特性，例如负温度系数，如果温度过度升高，反应堆的功率输出自然会降低。
中国TR-PM是小型模块化核反应堆。它是一座（HTGR）高温气体冷却器球床第四代反应堆，于2021年12月开始发电，并于2023年底进入商业运行，世界上第一个运行的第四代反应堆展示了增强核技术在提高反应堆安全性和效率方面的潜力。
同样，TerraPower 开发的钠反应堆将钠快堆与熔盐储能系统相结合，体现了第四代技术进步彻底改变能源生产的潜力。第四代技术的融合以及增强和融合技术的发展营造了一个充满活力的创新环境，吸引了政府、私人投资者和致力于塑造能源生产未来的国际合作的兴趣。
挑战
- 核能成本高昂：核聚变技术的高昂成本仍然是其广泛采用和核聚变市场扩张的主要障碍。聚变反应堆的发展需要大量的资本投资，不仅用于建设，还用于广泛的研究和开发。这些高成本源于技术的复杂性、对能够承受极端条件的增强材料的必要性，以及反应堆从概念过渡到运营开发所需的漫长时间。
因此，与更成熟和更具成本效益的可再生能源相比，高昂的财务负担使核聚变处于竞争劣势。因此，随着投资者和政府评估核聚变项目对替代能源发电方法的经济可行性，核聚变市场的增长受到限制。
- 实现可持续聚变的技术挑战：实现产生的能量多于消耗的能量的受控核聚变反应仍然是一项重大的技术挑战。维持聚变所需的极端温度和压力非常复杂，目前的技术尚未实现稳定、连续的净能量增益，这是实用和可扩展能源生产的重要里程碑。这一核心挑战阻碍了从实验性聚变反应堆向操作系统的过渡，推迟了开发时间表，并引发了人们对聚变作为可靠能源的可行性的担忧。
核聚变市场：主要见解
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基准年 |
2024年 |
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预测年份 |
2025-2037 |
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复合年增长率 |
5.1% |
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基准年市场规模（2024 年） |
3316亿美元 |
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预测年度市场规模（2037 年） |
6338亿美元 |
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区域范围 |
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核聚变分段
技术（惯性约束和磁约束）
预计到 2037 年，惯性约束领域将占据超过 72.1% 的核聚变市场份额。在惯性约束聚变中，设备使用激光或离子束等强能源，将含有氘氚 9D-T）燃料的小球形颗粒快速压缩到极高的密度。这种压缩产生冲击波，加热燃料，当达到临界阈值时，就会发生点火，导致聚变反应。美国国家点火装置 (NIF) 于 2021 年 8 月在这一领域取得了显着进展，宣布聚变产量达到 1.3 兆焦耳 (MJ)，这代表着在实现点火方面取得了相当大的进步。
在采用 ICF 的概念聚变发电厂中，该过程将涉及燃料芯块的快速重复点火，可能每秒多次。这些聚变反应产生的巨大热量随后会硬化产生蒸汽，进而驱动涡轮机发电。这种方法旨在复制太阳能的能源生产机制，为未来提供几乎无限的清洁能源的前景。
另一方面，在预测期内，磁约束占据了核聚变市场 27.1% 的份额。磁性系统使用电磁体将等离子体限制在环形（环形）室内。在托卡马克中，等离子体被加热到超过 1 亿摄氏度的温度，正如中国所演示的那样。实验性先进超导托卡马克 (EAST)，可将这样的温度保持超过 1000 秒。加热方法包括在等离子体内施加强电流并采用微波加热等辅助系统。例如，ITER 项目计划使用电子回旋共振加热 (ECRH) 系统，利用高强度电磁辐射加热等离子体中的电子。
在聚变过程中，等离子体会达到极高的温度，需要有效的限制以保持高稳定性和效率。磁场特别适合此目的，因为带电离子和电子自然地遵循磁场线，从而防止能量损失。为了避免与反应器壁接触而导致散热和能量损失，等离子体被限制在环形磁场内。
为了实现最佳限制，将极向场分量叠加在环形场上，形成有效包含和控制等离子体的螺旋磁结构。凭借其经过验证的持续进步解决方案，惯性约束是解决全球能源需求的潜在解决方案中最重要的。技术领域的普遍实力体现了公共和私人投资者之间的信任。
燃料（氘/氚、氘、氘和 Hel-3、质子硼）
氘和氚都是氢的重同位素，是核聚变反应的主要燃料。氘约占天然氢的0.0312%，可以从海水中有效提取，使其成为几乎取之不尽的资源。另一方面，氚由于半衰期短（12.3 年）而十分稀缺。然而，它可以在聚变反应堆中合成，通过与聚变过程中产生的中子反应从锂中产生它。氘和氦 3 是地球上的稀有同位素，需要从地外来源提取或通过其他核反应生产。
该研究的目标是在未来利用质子-硼-11 聚变反应，因为它不会直接产生中子，但可能会发生一些反应。理论上，1 升水中所含的氘所产生的能量相当于 300 升石油燃烧所产生的能量。这种巨大的能源潜力意味着地球海洋拥有足够的氘储量，可以维持全球数百万年的能源需求。
我们对全球核聚变市场的深入分析包括以下部分：
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技术 |
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燃料 |
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定制此报告核聚变工业 - 地区概要
欧洲市场统计数据
到 2037 年，欧洲核聚变市场将占据超过 35.9% 的收入份额。在法国 ITER 项目等合作的推动下，它仍然处于核聚变研究的前沿。核聚变将成为本世纪下半叶的主要能源，如果资源管理得当，欧洲将处于领先地位。在法国和德国，各种商店的电气化程度不断提高，包括交通、空间制冷、大型电器以及信息和信息服务，从而推动了电力需求的增长。通信技术 (ICT)。
在扩大电力供应方面取得了重大进展，将占全球人口 11% 以上的无电人口数量降至 10 亿以下，特别是在农村地区。欧盟委员会发布能源2050路线图，强调核电是能源转型的基本组成部分。这强调了核能在提供低碳电力、同时保持成本效率方面发挥着至关重要的作用。此外，它还概述了通过整合核能、可再生能源、碳捕获与封存（CCS）实现温室气体排放减少 80% 的 5 种情景。在所有情景中，预计电力将发挥越来越大的主导作用，其在最终核能消耗中的份额几乎增加一倍。欧盟致力于实现电网平价和可持续能源发电的大量投资进一步巩固了这一领先地位。
亚太市场分析
在人口增长和中国和印度等发展中国家经济扩张的推动下，未来几十年全球能源需求预计将大幅增长。核电在满足这一需求方面发挥着至关重要的作用，提供可靠的基本负荷电力来源，同时解决对全球气候变化的担忧。作为一种低碳能源，与可再生能源相比，核电是每单位能源生命周期温室气体排放量最低的能源之一。与化石燃料发电不同，核能在其生命周期中产生的温室气体排放量极低，这使其成为缓解气候变化战略的关键组成部分。
主导核聚变领域的公司
- Zap 能量
- 公司概览
- 业务战略
- 主要产品
- 财务业绩
- 关键绩效指标
- 风险分析
- 近期发展
- 区域业务
- SWOT 分析
- TAE 技术
- 英联邦融合
- Helion 能源
- 洛克希德·马丁公司
- Hyperjet Fusion
- 漫威融合
- 第一类能量
- HB11
- 烈火聚变能量
领先企业正在利用紧凑型聚变反应堆的创新方法和增强型磁约束技术来维持聚变发电的可行性和可扩展性。吸引大量公共和私人投资者。他们的专业知识和基础设施使他们处于推动聚变能源实际实施的最前沿。
In the News
- 2025 年 2 月，私募股权公司 Pine Island New Energy Partners (PINEP) 与市场顶级仿星聚变公司 Type One Energy 宣布建立战略合作伙伴关系，以加快发展更强大的聚变能源行业供应链。随着全球聚变行业迅速实现商业化，优化和扩大专业组件和先进制造技术供应的需求变得比以往任何时候都更加紧迫。
- 2024 年 6 月，Helion Energy 积极致力于利用聚变能，为华盛顿及其他地区的可持续能源未来做出贡献。该组织正在开发世界上第一座聚变发电厂之一。目前，Helion Energy 与 Microsoft 和 Nucor 等知名客户合作，将聚变技术从理论概念转变为实际应用。
作者致谢: Dhruv Bhatia
- Report ID: 7377
- Published Date: May 02, 2025
- Report Format: PDF, PPT
