超导材料概述 - 超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，在电力能源、医疗装备、交通运输等领域有重要应用价值 [2] - 全球低温超导材料占比超导材料超9成，高温超导当前受限于技术，市场应用占比较小，但随着超导线缆、可控核聚变等发展，预计高温超导市场份额将逐步扩大 [2] - 超导材料应用可分为强电应用、弱电应用以及量子应用，也可分为高温超导和低温超导应用 [2] 超导材料分类 - 按照临界温度，超导体分为低温超导体（临界温度低于-248℃至-243℃）和高温超导体（高于该温度） [3] - ITER项目中心螺管、纵场线圈采用Nb3Sn超导材料，极向场、校正场线圈采用NbTi低温超导材料 [3] - 新一代核聚变装置（如美国CFS公司的SPARC托卡马克装置）考虑采用高温超导材料，以降低运行成本和提高系统效率 [3] 超导材料应用 - 超导材料在可控核聚变中用于超导磁体，ITER中磁体部分所占成本高达28% [2] - 国内核聚变创业公司星环聚能和能量奇点的磁体系统均采用高温超导材料加工建造 [3] - 高温超导可以工作在更高温区，有更高热惯性，鲁棒性更强，适合复杂恶劣环境 [3] 超导材料产业链 - 上游原材料主要包括Bi、Ba、La、Sm、Y等金属元素的氧化物 [7] - 中游包括BSCCO线材带材薄膜、YBCO带材薄膜、铁基带材、MgB2线材等的加工 [7] - 下游应用包括电力能源、医疗设备、交通运输、国防军事等 [8] 超导材料核心工艺 - 超导线材通过绕制超导线圈制成超导磁体，需经过线材性能评价、磁体设计及烧制等流程 [11] - MgB2线材制备工艺主要包括粉末装管法和中心镁扩散法，粉末装管技术可分为原位法和先位法 [11] 超导材料特性 - 超导材料具有绝对零电阻、完全抗磁性、磁通量子化等物理特性，适用于需要突破传统功能材料电磁能力极限的地方 [17] - 超导材料在磁约束可控核聚变中用于提升磁场强度，聚变功率与磁场强度的四次方成正比 [17] 低温超导应用 - NbTi低温超导线图技术成熟，应用于加速器、核磁共振、人体医学成像等领域 [22] - Nb3Sn主要应用在9T@4.2K以上的超导磁体中，市场份额远小于NbTi [22] 高温超导应用 - 第一代高温超导带材成本高，第二代ReBCO带材有望大幅降低生产成本，商业前景广阔 [22] - ReBCO带材在16T@4.2K以上超导磁体系统研制中发展潜力巨大 [22] ITER超导磁体系统 - ITER磁体系统由环向场线圈、极向场线圈、校正线圈及中心螺管组成 [23] - 环向场线圈采用Nb3Sn超导材料，极向场、校正场线圈采用NbTi低温超导材料 [23] 高温超导磁体创新 - SPARC采用稀土领铜氧化物高温超导材料制成的磁体，局部磁场强度达20T，远超ITER的5.3T [35] - 能量奇点自主研制的"洪荒70"是全球唯一一台全高温超导材质建造的托卡马克 [36] 国内超导企业 - 联创光电突破了大口径制冷机直接冷却高温超导磁体技术，正在研发20K温区6T以上YBCO制冷机直接冷却超导磁体 [48] - 精达股份通过投资上海超导科技，涉足高温超导带材生产，服务于全球核聚变研究群体及商业核聚变开发公司 [48] - 永鼎股份子公司东部超导是国内高温超导带材头部企业，产品应用于超导感应加热、可控核聚变磁体等领域 [49] - 西部超导开发出核聚变用NbTi超导线材工程化生产技术，生产出最大长度达9万米的多芯NbTi超导线材 [49]