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超导磁体技术路径

中泰证券报告聚焦核聚变核心设备——超导磁体的技术路线与竞争格局。超导磁体在ITER实验堆中价值量占比28%,是聚变装置最大价值环节。低温超导(西部超导)已成熟应用于ITER/CRAFT,高温超导(YBCO)磁场强度世界纪录达45.5T,有望大幅缩小装置尺寸、降低建设成本。联创超导联合中核推进200亿聚变项目,精达股份持股上海超导产能爬坡。

低温超导:ITER核心供应商西部超导完成交付,续供CRAFT

低温超导材料(NbTi/Nb3Sn)是目前聚变磁体的主流方案,需在液氦温度(-269℃)下运行,磁场强度可达12-20T。西部超导2003年成立之初即以ITER用低温超导线材产业化为主要业务,2010-2011年通过ITER组织综合评价,已圆满完成全部交付任务。

除ITER外,西部超导向国家重大科技基础设施项目——聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)批量供货。2024H1公司超导线材收入4.82亿元(+19.95%),占营收23.84%。公司形成高端钛合金、超导产品、高温合金三大主业格局,是ITER项目中国供应链的标杆企业。
表:低温超导与高温超导技术对比
参数低温超导(NbTi/Nb3Sn)高温超导(YBCO/BSCCO)
冷却温度液氦,-269℃液氮,-196℃
磁场强度12-20T>23T(世界纪录45.5T)
制造成本高(随工艺提升下降)
应用状况成熟应用(ITER/CRAFT)正在推广(下一代装置)
主要供应商西部超导联创超导/上海超导/永鼎股份

高温超导:45.5T世界纪录,可大幅缩小装置尺寸

高温超导材料(YBCO)冷却温度仅需液氮(-196℃),运维成本更低;磁场强度超23T(世界纪录达45.5T),远超低温超导极限(15T以上几乎不可行)。更强磁场意味着更高聚变功率密度,有望将聚变装置从百亿级规模缩小至十亿级、建设周期从数十年缩短至数年。

联创超导(联创光电持股40%参股)2023年11月与中核聚变(成都)设计研究院签订协议,联合建设可控核聚变项目(技术目标Q值>30,连续发电功率100MW,工程总投资超200亿元)。高温超导感应加热设备已在中铝东轻投产,高温超导磁控单晶生长炉在手订单超300台。

上海超导产能扩产完成,精达股份核心受益

精达股份是上海超导最大股东(持股18.29%)。上海超导的高温超导带材产品在全球核聚变高场磁体应用处于加速发展期,客户覆盖全球核心聚变研究群体及商业聚变公司。扩产、扩建计划已全部完成,新产线产能快速爬坡,性能参数大幅提升,在高温超导领域具备明显全球竞争力。

精达股份同时在超导电磁线领域达成量产,形成“特种电磁线+高温超导带材”双布局。上海超导参与我国首条35千伏公里级高温超导电缆示范工程(为上海徐家汇4万多户供电),技术验证充分。随高温超导在核聚变领域的应用加速,精达股份有望充分受益。

超导磁体投资主线:低温成熟+高温弹性

低温超导主线关注西部超导——ITER/CRAFT核心供应商,业绩稳健,技术壁垒深厚。高温超导主线关注联创光电——参股联创超导(40%),联合中核推进200亿聚变项目,超导感应加热设备已产业化;精达股份——持股上海超导18.29%,高温超导带材产能爬坡;永鼎股份——YBCO第二代高温超导带材,首条高温超导低压直流电缆已并网投运。超导磁体作为聚变装置最大价值环节(ITER占比28%),将充分受益于国内外聚变项目建设加速。
点击阅读报告原文: 核工装备行业深度汇报(三):终极能源愈行愈近可控核聚变产业持续加速-241224(39页)
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