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低温超导
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可控核聚变系列 - 高温超导
2025-06-19 17:46
纪要涉及的行业和公司 - **行业**:高温超导行业、光伏行业、核聚变行业、电力行业、交通行业、PCB 板材行业 - **公司**:上海超导公司 纪要提到的核心观点和论据 1. **超导材料分类及特性** - 超导材料理论上分为第一类和第二类,第二类可形成混合态,实用化程度高;实用化超导分为低温和高温超导,高温超导可在液氮条件下工作,更具应用前景[1][3] - 超导材料与半导体本质区别在于超导在临界温度以下零电阻,主要性质有零电阻、麦斯纳效应和约瑟夫森效应,在强电应用有优势[2] 2. **高温超导带材类型及特点** - 高温超导带材分铜基和铁基,铜基含铋系和 YBCO,铋系已商业化但磁场下性能衰减快、成本高,YBCO 性能稳定成本低;中国铁基超导有显著突破和应用[1][5] 3. **高温与低温超导对比优势** - 高温超导临界磁场高,可用液氮制冷,避免液氦受限问题,在科研和医疗设备逐渐替代低温超导[1][6] 4. **中国铁基高温超导成就** - 中国科学家发现新型铁基获国家重大奖项,产生几位院士,能生产 100 米长铁基带材,制造全铁基磁体等[7] 5. **超导材料性能与工作温度关系** - 超导材料在 4.2K 液氦时性能比 77K 高约十倍,很多材料在 10K 或 20K 使用,可降低制冷难度、耗电量和应用门槛[9] 6. **临界电流密度影响** - 高温超导材料临界电流密度可达兆安每平方厘米量级,能通过更大电流,实现更紧凑磁体设计和更强磁场[10] 7. **高温与低温超导材料特性和加工区别** - 高温超导是陶瓷类,加工成带材需复杂真空镀膜工艺,成本高;低温超导是金属合金类,采用拉拔工艺,加工简单[11][12] 8. **高温超导行业发展现状及空间** - 低温超导技术成熟,降本空间有限;高温超导行业处于发展阶段,在性能、产率和设备优化方面有提升空间[13] 9. **超导带材组成及加工** - 高温超导带材由基带、缓冲层、超导层和保护层组成,基带主流是哈氏合金,仍依赖进口;缓冲层氧化镁重要,主流采用 IBAD 离子束辅助沉积;超导层材料主要是钇钡铜氧或稀土钡铜氧,加工方式多样;银保护层需两面镀银,镀铜工序依应用而定[14][18][19][21][22] 10. **超导带材应用领域** - 核聚变领域用于电流引线、B 型线圈、中心螺旋管、极向场线圈和 D 型线圈等;电力领域有高温超导示范项目、超导限流器、变压器和风力发电机等应用;交通领域用于磁悬浮列车、电动船舶和飞机等[24][26] 11. **核聚变设备研发成本** - 包括研发成本(工艺优化、设备优化、专利申请、测试分析和人员工资)和生产环节原材料成本,国产化和大规模采购可降成本[27] 12. **反冲层真空镀膜技术优势** - 在 PCB 板材中利用率高,辅料成本低,可优化抛光液和水使用效率,但包装费用高,产能低时成本高[28] 13. **二代高温超导带材成本** - 单位成本从 2022 年 260 元/米降至 2024 年 92 元/米,未来仍有下降空间,取决于规格和市场需求[29] 14. **上海超导公司情况** - 净利率高、市占率达 80%,原因是前期设备折旧完成、政府支持和扩产早,但随其他公司发展,情况可能变化[3][30][31] 15. **高温超导材料行业价格** - 未来价格受性能、价格、工期等因素影响,中国市场有低价竞争趋势,能否维持当前价格视市场情况而定[32] 其他重要但可能被忽略的内容 - 硅衬底厚度变薄可减少材料使用、使带材紧凑,产生更强磁场;机械抛光可减少化学溶液使用;CSP 未产业化,用于实验室[17] - 超导限流器利用无阻和高电阻特性保护电网,提高电网智能化和自动化程度[15][16]
可控核聚变近期进度更新及市场展望
2025-05-20 23:24
纪要涉及的行业和公司 - **行业**:可控核聚变行业 - **公司**:美国 CFS 公司、中国聚变新能公司、西部超导、北特科技、西电集团、荣信电子、保定天威、科聚变、巨能科技、科业电气、金一电器、安泰公司、东方钽业、尼索思、合肥聚能、合肥科业、法国 Ambion、Tales 公司、一重、二重、东方电气、上海电气、合肥核段智能、安必平、THALES 公司、南南资源公司、能量基点、信恳智能、新奥集团 纪要提到的核心观点和论据 - **技术进展**:激光聚变已突破科学可行性阈值,迈向工程可行性;托卡马克磁约束未完全达到科学可行性阈值,中国环流器十三号接近阈值但距 Q 值上限有差距,美国国家点火装置净能量增益 Q>5,验证实验装置优化可行性,但成本降低和商业应用仍需努力[1][3] - **项目进度**:ITER 项目进度推迟,预计 2040 年左右完成,比原计划推迟至少五年;各国同步研发小型化和新技术应用,未来一两年推进高温超导材料应用成熟化和进一步降本等关键节点[1][5] - **商业化趋势**:由私人资本主导,集中于小型化单项技术研发;磁约束寻求资金支持,磁惯性约束侧重中子源研究,纯惯性约束因高精度和激光器数量难以民用[1][6][7] - **国内项目情况**:由国家队主导,西南物理研究院计划广泛融资,2028 年后建设新一代工程堆;合肥等离子体研究所的 EAST 和 WEST 装置力争成为首个 Q>1 的托卡马克,早于美国 CFS 完成示范性工程堆[1][2][8] - **技术优势与挑战**:优势是全超导托卡马克装置可实现更长时间、更高强度的等离子体约束,高温超导材料应用逐渐成熟;挑战是极高精度控制、巨额资金投入和复杂系统协调[1][9] - **商业化时间节点**:预计 ITER 项目 2027 年建成,2025 - 2030 年可能达到工程目标阶段,2030 - 2035 年建设工程堆,最乐观估计 2040 年第一个商业堆完全商业化[3][26][27] - **核聚变电站成本与规模**:建设成本高昂,磁体系统占比约 35%;为达经济效益,热功率建议在两吉瓦左右,电功率 80 - 100 万千瓦之间,总投资目标压缩在 300 亿元人民币[3][14][29] - **超导材料应用**:低温超导在降本和良率方面更成熟,工程示范堆阶段 70%超导材料预计采用低温,30%采用高温[34] 其他重要但是可能被忽略的内容 - **各公司研究方向**:上海公司复刻 CFS 研发方向,建造“洪荒 70”装置,未来有望成顶级磁体供应商;清华大学团队新环装置验证磁重联加热的重复重联运行模式[10][11] - **裂变聚变混合堆技术**:能更快实现能量增益,但存在核废料半衰期长、后处理及安全防护问题,是中间产物,非最终目标[13] - **核心设备和材料**:磁体系统材料主要是稀土,包括低温和高温超导材料,西部超导是主要供应商;加热、电源、真空室、燃料增值等系统也有各自技术要求和供应商[14][15][17][19] - **核聚变与商用核电**:可参考商用核电配套设施,基本原理和方向一致,但不能完全采用;核聚变燃料消耗远低于裂变燃料[23] - **加热装置**:回旋加速器、中性束和微波装置用于加热等离子体,组合使用提升等离子体温度[25] - **试验装置功率**:最佳试验装置功率约 50 兆瓦[28] - **核聚变国家标准**:核安全仍是首要考虑因素,安全要求比核裂变低;真正用于发电标准预计 2030 - 2035 年间形成,与核裂变标准体系有十年差距[31] - **中国聚变公司项目**:托卡马克装置 3 号升级改造进行中,后续关注中心磁体加工钢超导材料招标,确保 2027 年总装完成;其他项目如能量极点二代机型和新奥公司高温超导装置也在推进[33] - **超导材料在其他系统应用**:在真空室、电源等系统方面低温与高温超导无显著差异,各系统需达到商业化水平实现整体功能[35] - **电气设备供应**:中国电气设备供应能力强,参与核聚变项目玩家众多[36]