國聯(lián)民生證券:高溫超導(dǎo)材料助力可控核聚變商業(yè)化進程加速 關(guān)注磁體和超導(dǎo)帶材公司
國聯(lián)民生(601456)證券發(fā)布研報稱,磁約束是實現(xiàn)可控核聚變工程化的有效路徑,其中高溫超導(dǎo)(HTS)托卡馬克技術(shù)路線將顯著提升磁體系統(tǒng)價值量。核聚變產(chǎn)業(yè)2024-2030年復(fù)合增速預(yù)計達59.3%,高溫超導(dǎo)材料在磁體應(yīng)用領(lǐng)域市場份額占比達49.3%。建議關(guān)注高溫超導(dǎo)磁體和帶材相關(guān)企業(yè),包括西部超導(dǎo)(688122.SH)、上海超導(dǎo)等國內(nèi)龍頭企業(yè),以及國際領(lǐng)先的ASG Super conductors等公司。
國聯(lián)民生證券主要觀點如下:
磁約束是實現(xiàn)可控核聚變工程化的有效路徑
實現(xiàn)可控核聚變約束有三種途徑,即磁約束、引力約束、慣性約束,磁約束是實現(xiàn)可控核聚變的有效路徑。目前磁約束方案裝置類型主要有磁鏡、仿星器、托卡馬克,托卡馬克實驗參數(shù)明顯、技術(shù)路線清晰、規(guī);こ炭尚行愿摺4朋w是托卡馬克核心裝置之一,托卡馬克線圈結(jié)構(gòu)主要包含環(huán)向場線圈(TF)、中心螺線管(CS)、極向場線圈(PF)、校正線圈(CC)。
從銅基到高溫超導(dǎo)材料,托卡馬克裝置不斷升級
磁約束聚變裝置,磁場越高約束約強,聚變功率與磁場強度的四次方成正比,要實現(xiàn)強磁場需要超導(dǎo)技術(shù),超導(dǎo)材料具有零電阻效應(yīng),能承載電流密度更高,實現(xiàn)更強磁場。早期托卡馬克使用銅基磁體,主要為無氧銅(OFC)材料如TFTR、JET裝置。1970年代末期,隨著材料突破,低溫超導(dǎo)(LTS)項目陸續(xù)推出,如T-7、EAST、ITER項目。高溫超導(dǎo)(HTS)為未來趨勢,REBCO材料具有更高的臨界溫度和熱穩(wěn)定性,ST25證實了高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置可行性,SPARC項目準備建成高溫超導(dǎo)托卡馬克。
低溫超導(dǎo)已商用,高溫超導(dǎo)是趨勢
超導(dǎo)材料具有零電阻、完全抗磁性、量子隧穿效應(yīng)三大基本特性,可以實現(xiàn)大電流輸運、產(chǎn)生強磁場。依據(jù)臨界溫度不同將超導(dǎo)材料分為低溫超導(dǎo)、高溫超導(dǎo),低溫超導(dǎo)代表材料主要為鈮合金材料如NbTi和Nb Sn,高溫超導(dǎo)代表材料主要是BSCCO和REBCO。高溫超導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域多樣,高溫超導(dǎo)材料其應(yīng)用領(lǐng)域市場份額占比最高的為磁體49.3%,其中磁體主要應(yīng)用于可控核聚變占比38%。
高溫超導(dǎo)托卡馬克中磁體價值量提升
高溫超導(dǎo)托卡馬克具備臨界溫度提升、裝置緊湊化、小型化、高場強等優(yōu)勢,單項目成本不同,低溫托卡馬克以ITER項目來看磁體系統(tǒng)占比28%,高溫托卡馬克以ARC項目為例,磁體系統(tǒng)成本為46%,從低溫到高溫磁體成本占比明顯提升,價值量更大。核聚變產(chǎn)業(yè)提速,單臺托卡馬克對高溫超導(dǎo)材料需求幾千公里到幾萬公里,行業(yè)需求量明顯提升,2024-2030年復(fù)合增速預(yù)計為59.3%。
關(guān)注磁體和超導(dǎo)帶材公司
高溫超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線需要高溫超導(dǎo)磁體和帶材,目前主流技術(shù)包括低溫超導(dǎo)材料(NbTi/Nb Sn)和高溫超導(dǎo)材料(REBCO/Bi-2212),低溫超導(dǎo)磁體公司國外主要有ASG Super conductors、SIGMAPHI等,國內(nèi)主要為西部超導(dǎo)等,高溫超導(dǎo)帶材公司國外主要有FFJ、古河電工等公司,國內(nèi)主要有上海超導(dǎo)、蘇州新材料研究所等。
風險提示:核聚變項目審批招標進度不及預(yù)期;核聚變科研路線研發(fā)進度不及預(yù)期;超導(dǎo)材料市場競爭風險。
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