文章核心观点 - 全球核聚变产业在政策支持和资本开支驱动下进入加速期,技术竞争从实验室研发转向产业化布局与监管框架构建 [2][9] - 磁体系统是聚变项目的核心成本项,其技术正从低温超导向高温超导演进,高温超导材料(REBCO)凭借更优异的性能,有望成为下一代高场聚变技术的主流 [2][3][27] - 核聚变商业化进程将带动磁体行业需求显著增长,特别是高温超导带材市场预计将迎来高速增长 [3][65] - 超导材料(包括低温与高温超导)及其上游关键原材料(如钽、铌)在核聚变及其他高端领域(如电力传输、航天)的应用场景广阔,市场空间巨大 [32][38][40][70] 政策支持与产业加速 - 全球政策密集出台:2025年,美国、日本、英国、德国、俄罗斯等主要国家密集出台核聚变政策,标志着技术竞争转向产业化布局与监管框架构建 [9][10] - 中国政策形成清晰框架:中国对可控核聚变的支持形成了“国家定方向、地方抓落实”的联动模式,从国家层面优化监管、完善法律,地方则推动技术落地和产业培育 [6] - 具体政策行动:2025年,中国生态环境部发布聚变装置辐射安全管理文件,国家能源局表态支持核聚变研发,全国人大常委会审议的《原子能法(草案)》明确鼓励核聚变技术开发,四川省及国家原子能机构等也发布了具体的产业发展计划 [7] 技术路线与商业化进展 - 磁约束仍是主流:在磁约束、惯性约束、磁惯性约束三种技术路线中,磁约束聚变仍是目前各国商业化的主流路线 [11] - 商业化目标明确:中国计划在2050年前建成首座聚变示范电站(DEMO),2060年前实现商业供电;美国CFS公司计划2028年验证净能量增益,2030年开始建设ARC商业堆;其他公司和国家也有相应的商业实验堆或示范电站计划 [12] - 紧凑型与高温超导是趋势:未来托卡马克装置将以紧凑型、高温超导为发展趋势 [3][65] 磁体系统:核心成本与技术演进 - 磁体是核心成本项:在采用低温超导的ITER项目中,磁体成本占零部件总成本的28%,是成本最高的核心部件 [3][55] - 高温超导磁体成本占比更高:在高温超导托卡马克ARC项目中,磁体系统成本占比进一步提升至46% [3][57] - 技术从低温向高温演进: - 低温超导(NbTi, Nb₃Sn):已相对成熟,凭借工业化应用优势支撑现有聚变装置运行,但依赖高成本的液氦冷却 [2][3][32] - 高温超导(REBCO):具有更高的临界温度和更好的高场下载流能力,能提升磁场强度并缩减磁体尺寸,成为下一代高场聚变技术突破的关键 [2][27] - 超导磁体替代常规磁体:超导线圈可承载极高电流密度而几乎不产生焦耳热,是实现高强度磁场和高能量约束效率的关键技术路径,对聚变堆的工程可行性和经济性至关重要 [23] 市场规模与增长预测 - 核聚变用高温超导带材市场高速增长:2024年全球可控核聚变装置用第二代高温超导带材市场规模为3亿元,预计2030年将达到49亿元,2024-2030年复合增速为59.3% [3][65][66] - 高温超导带材整体市场空间广阔:2024年全球第二代高温超导带材市场规模为7.9亿元,同比+77.3%,预计2030年市场将超百亿规模 [70] - 具体应用市场预测: - 超导电缆:预计2030年全球超导电缆用第二代高温超导带材市场规模将达到25亿元 [73] - 超导感应加热:预计2030年全球超导感应加热用第二代高温超导带材市场规模将达到3.5亿元 [81] 上游原材料:钽与铌 - 钽的应用与需求:钽金属终端消费中,电容器占34%,高温合金占18%,半导体溅射靶材占16% [38][40] - 钽价驱动因素:钽矿价格与半导体行业周期相关性明显,未来算力需求、核聚变等应用场景落地有望带动钽价进入上行周期 [38][39] - 铌的应用与供给:铌下游主要用于特钢(铌铁),同时在高温合金、超导(NbTi和Nb₃Sn)领域需求快速增长 [41] - 铌的供给集中:2024年全球铌矿产量约11万吨,其中巴西供给占全球比重约91% [41] - 铌价走势:2025年铌价因地缘政治等因素先扬后抑,未来随着核聚变、商业航天等高端制造业发展,需求有望支撑价格稳中有升 [43][47][48] 项目进展与资本开支 - BEST项目启动:2025年5月,中国BEST(聚变能实验装置)总装工作正式启动,计划2027年建成,旨在演示聚变能发电,项目资本开支进入加速期 [59][60] - 招标规模可观:2025年以来,中科院等离子所、合肥聚变新能公司累计招标额达54.51亿元,其中单项目过亿的环节包括水冷系统、偏滤器靶板、磁体电源等 [63] - 具体招标案例:2025年12月,ITER级Nb₃Sn超导线采购项目两个标段分别由西安聚能线材(5500万元)和合肥夸夫超导(1998万元)中标 [63][64] 超导材料的其他应用场景 - 超导电缆:具有输送容量大、能效高、环境友好等优势,适用于城市电网扩容、新能源并网等领域,中国已有10kV/2.5kA等示范项目 [72] - 超导变压器:高温超导变压器采用YBCO带材,工作温区更高,制冷成本低,正朝大容量实用化阶段发展 [77] - 超导储能(SMES):可对电力系统进行有功、无功功率补偿,提高稳定性,中国已开发出10MJ/5MW环向高温超导储能磁体 [78][82][85] - 超导感应加热:用于金属加工,电热转换效率可达80%以上,远高于传统电磁感应加热的40%,节能效果显著 [80][86] 投资建议与关注方向 - 看好磁体行业需求:磁体作为聚变系统价值量最高的环节,正经历低温向高温的技术验证与演化,核聚变资本开支周期将驱动行业需求 [3][88] - 关注核心供应链: - 低温超导:如西部超导 [88] - 高温超导:如上海超导(未上市)、联创光电、东部超导(未上市) [88] - 钽铌核心供应商:如东方钽业 [88]
核聚变深度:磁体材料迭代推动产业升级(附34页PPT)