可控核聚变系列 - 高温超导 20250618 摘要 超导材料依据理论可分为第一类和第二类，其中第二类超导体因可形成 混合态而更具实用价值。实用化的超导材料又分为低温超导和高温超导， 后者可在液氮条件下工作，更具应用前景。 高温超导带材主要分为铜基（如铋系和钇钡铜氧）和铁基两类。铋系已 商业化但性能在磁场下衰减较快，YBCO 性能更稳定成本更低。中国在 铁基超导领域取得显著突破，实现全铁基磁体等应用。 高温超导相比低温超导具有临界磁场更高、可使用液氮冷却等优势，液 氮相较于受限的液氦更具战略意义。高温超导在科研装置和医疗设备中 逐渐替代低温超导，以避免技术瓶颈。 临界电流密度（JC）是超导材料的重要参数，高温超导材料的 JC 可达兆 安每平方厘米量级，允许通过更大电流，从而实现更紧凑的磁体设计， 提高磁场强度。 高温超导材料通常为陶瓷类，加工成带材需真空镀膜等复杂工艺，成本 较高；低温超导为金属合金类，采用拉拔工艺，加工相对简单。高温超 导行业发展空间大，性能提升、产率提高和设备优化是关键。 Q&A 什么是超导材料，它与半导体材料有何区别？ 超导材料是一种完全无电阻的材料，与半导体材料有本质上的区别。半导体的 ...

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]