超导材料是可控核聚变装置中磁体系统的核心，直接决定装置的运行稳定性与能耗效率。申万宏源研究深度报告显示，ITER中磁体系统占比最高约28%【25†L3-L5】。早期托卡马克采用铜基磁体能耗高，低温超导（NbTi、Nb3Sn）逐步成为ITER等大型实验堆的主流【9†L12-L15】。当前，全球推进的下一代托卡马克示范堆（如CFETR、SPARC）正逐步引入高温超导磁体（如REBCO），具备更高临界温度和磁场性能【9†L15-L17】。本文深入解析超导材料在核聚变领域的应用现状与投资机会。
超导材料——核聚变磁体系统的核心
超导材料在一定的低温条件下电阻为零并排斥磁力线，具有三个基本临界参量：临界温度Tc、临界电流Ic和临界磁场Hc【26†L13-L16】。超导材料在可控核聚变反应堆、粒子加速器、核磁共振成像等领域有广泛应用【26†L17-L20】。按照临界温度，超导体分为低温超导体（临界温度低于25K-30K）和高温超导体（临界温度高于25K-30K）【27†L3-L5】。已实现实用化的超导材料主要有Nb₃Sn、NbTi、REBCO、铋系超导体Bi-2212和Bi-2223、MgB₂以及铁基超导体等【27†L5-L8】。
低温超导——ITER主流技术，中国供应全球69%份额
NbTi和Nb₃Sn属于低温超导材料，工作温度在液氦温度（4.2K及以下）【27†L3-L6】。ITER的磁体系统由Nb₃Sn超导线圈制的中心螺管、NbTi超导线圈绕制的6个极向场线圈、Nb₃Sn超导线圈绕制的18个纵场线圈组成【24†L10-L12】。中国在ITER计划中承担了铌钛超导体69%的项目供应【15†L5-L10】。西部超导自2003年成立以来专注超导线材研发，成功研制ITER用超导线材，开发出高端MRI专用NbTi超导线，并突破NbTi超导线材用高均匀NbTi合金技术【30†L8-L12】。公司完成国内核聚变CRAFT项目用超导线材交付，并开始为BEST聚变项目批量供货【30†L14-L16】。
高温超导——下一代装置的关键技术方向
由铋系超导体制备的带材为一代高温超导线带材，由REBCO制备的带材为二代高温超导带材【27†L8-L11】。二代高温超导带材呈多层复合结构——铜层-银层-超导层（REBCO）-缓冲层-基底层-银层-铜层【27†L11-L14】。永鼎股份子公司东部超导研发第二代高温超导带材，采用国内独有的IBAD+MOCVD技术路线，磁通钉扎性能优异，在带材长度及低温强磁场性能方面达国内外领先水平【31†L18-L22】。公司已与中科院、能量奇点、新奥能源、星环聚能、核工业西南物理研究院等客户保持密切合作，2024年超导及铜导体业务营收5.86亿元，同比增长33.30%【31†L22-L24】。联创超导完成国内首个基于超导集束缆线的D型超导线圈，验证了高温超导磁体设计与制造技术的可靠性【32†L17-L19】。
低温超导与高温超导在核聚变领域应用对比| 类型 | 代表材料 | 工作温度 | 代表装置 | 技术特点 |
|---|
| 低温超导 | NbTi、Nb₃Sn | 4.2K（液氦） | ITER、EAST | 技术成熟、电流密度高 |
| 高温超导 | REBCO、Bi-2223 | 20-77K | CFETR、SPARC、BEST | 更高临界温度、装置更紧凑 |
