国金证券：机械行业研究：可控核聚变专题：辅助加热为必要系统，关注波源及电源环节

辅助加热系统为托卡马克核聚变的必要装置。1）核聚变为什么需要一亿度以上高温：核聚变需要较高的温度促 进氘氚原子克服库伦斥力接近到足够近的距离发生核反应，氘氚原子发生聚变反应的温度条件相对较低，但也需 要在 1 亿度以上。2）辅助加热系统为必要装置：单靠中心螺管只能把等离子体加热到 0.2 亿-0.3 亿度，一亿度 的聚变触发条件需要额外的辅助加热系统才能达成。以 ITER 为例，该核聚变装置匹配了四类辅助加热系统，分 别为中性束加热系统（NBI）、离子回旋加热系统（ICRH）、电子回旋加热系统（ECRH）以及低杂波加热系统（LHCD）。  托卡马克装置辅助加热系统价值量占比约为 7-8%。根据《Superconductors For Fusion: A Roadmap》，ITER 项 目、DEMO 项目中，加热和电流驱动（辅助加热系统）价值量占比达 7%、8%。 辅助加热系统壁垒在于波源系统、电源系统  微波源：核聚变微波源需要耐高温、真空度高、脉冲功率高，具备供应能力的厂商有望推进国产替代。辅助加热 系统微波源功率高，单套电子管、回旋管、速调管脉冲功率要求分别为 1.5 兆瓦（MW）、1 兆瓦（MW）、0.5 兆瓦 （MW），研发制造壁垒高：大功率带来耐高温、耐高电压、高真空度需求，如兆瓦级电子管在 1500K 高温、-30 千 伏（kV）高压、130 安培（A）大电流冲击下，保持较高机械强度和稳定功率输出。量：根据《紧凑型聚变能实验 装置环境影响报告书》，BEST 项目规划布置 16 套 1MW 电子管、20 套 1MW 电子回旋管、24 套 0.5MW 速调管，随着 国内中核系、商业公司、高校系实验堆、工程堆建设推进，有望带动大功率微波源需求。头部供应商为海外Thales、 东芝等企业，国产供应商开始在兆瓦级产品做出突破，我们认为具备供应能力的国产厂商有望推进进口替代。  辅助加热电源：脉冲阶梯调制电源（PSM）、逆变型高压电源（HVPS）是辅助加热电源的理想选择。辅助加热系统 要求电源大容量、高电压、快速响应&保护时间短、释放能量小：1）大容量、高电压：离子回旋、电子回旋、低 杂波加热系统所需电压 26-100 千伏（kV），中性束注入加热系统需要电压为 1 兆伏级，脉冲功率达几十兆瓦到上 百兆瓦；2）快速响应：微波源、离子源对电压敏感，要求电压快速可调，且易受故障导致的能量冲击损坏，加 热电源需要满足保护时间短（＜10s）；3）释放能量小：电路发生故障保护时，电源需对关键部件释放的能量非 常小（约几个焦耳）。脉冲阶梯调制电源（PSM）、逆变型高压电源（HVPS）能分别满足 100kV 及以下、MV 级别辅 助电源的需求，目前 ITER 三种射频波加热电源为 PSM、中性束加热系统电源为 HVPS，我们认为具备 PSM、HVPS 技术的厂商有望切入辅助加热电源供应链。