超导材料是磁约束核聚变装置中磁体系统的核心，直接决定装置的约束性能与运行成本。广发证券深度报告显示，ITER单台装置低温超导材料用量超500吨、总长超10万公里，磁体系统占成本28%。高温超导材料（REBCO）正逐步引入下一代装置——美国CFS公司SPARC装置单台带材用量近1万公里，而2021年全球产能仅3000公里。西部超导是国内唯一低温超导线材商业化生产企业、ITER中国唯一供应商；永鼎股份和上海超导在二代高温超导带材领域实现突破。本文深入分析超导材料在核聚变领域的应用现状、技术趋势与投资机会。
低温超导——ITER主流技术，中国供应全球领先
超导材料具有零电阻特性，可大幅减少电流传输损耗。根据临界温度，分为低温超导（Tc<25K）和高温超导（Tc≥25K）。实用化低温超导材料主要为NbTi（Tc=9.5K）和Nb₃Sn（Tc=18K），工作温度在液氦温度（4.2K）。ITER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，Nb₃Sn用量超500吨，总长度超10万公里。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，是目前国内唯一实现超导线材商业化生产的企业，也是国际上唯一的NbTi铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业。公司完成CRAFT项目用超导线材交付，并开始为BEST聚变项目批量供货。
高温超导——下一代装置的关键，REBCO带材产能亟待扩张
高温超导材料（REBCO、BSCCO等）可在液氦温度（约20K）至液氮温度（约77K）工作。REBCO二代高温超导带材呈多层复合结构（铜层-银层-超导层-缓冲层-基底层-银层-铜层）。高温超导材料能提供更强磁场，聚变功率与磁场强度的4次方成正比、与装置半径的3次方成反比——高温超导可使聚变装置尺寸大幅减小，降低聚变堆成本。美国CFS公司SPARC装置高温超导磁体成本占比达50%，装置体积仅为ITER的2%但性能相当。据上海翌曦科技创始人透露，SPARC超导带材用量接近1万公里，ARC工程实验堆需求量或达2.4万公里，而2021年全球产能仅3000公里。
国内超导材料核心供应商对比
国内超导材料领域形成低温与高温双线布局。西部超导：国内唯一低温超导线材商业化企业，ITER中国唯一供应商，技术涵盖NbTi合金熔炼、超导线材加工及超导磁体制造全流程，已为BEST批量供货。永鼎股份（东部超导）：二代高温超导带材（REBCO），采用国内独有的IBAD+MOCVD技术路线，磁通钉扎性能优异，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合作，2024年超导及铜导体业务营收5.86亿元，同比+33.30%。上海超导：全球高温超导带材核心供应商，已为美国CFS公司供应超百公里高性能带材，为英国TE公司供应宽幅带材，年产量与销量均超千公里，拥有70余项知识产权。
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 | 用量参考 | 国内代表公司 |
|---|
| 低温超导 | NbTi（Tc=9.5K）
Nb₃Sn（Tc=18K） | 4.2K（液氦） | ITER、EAST | Nb₃Sn超500吨，总长超10万公里 | 西部超导（ITER唯一中国供应商） |
| 高温超导 | REBCO（Tc≈92K）
BSCCO（Tc≈110K） | 20-77K | SPARC、BEST、CFETR | SPARC单台近1万公里 | 永鼎股份、上海超导 |
