核聚变行业进展与磁体专题报告
核心观点与关键数据
核聚变板块呈现积极发展趋势,受行业开发升级、地区政策推动及国内外多重催化剂影响。国内项目亮点频出,包括海聚能启动、上海中国聚变能公司成立及诺瓦聚变获得融资,显示重点项目推进超预期。国外方面,Helen项目提前进入土建阶段,计划30年内为微软供电,采用高比压与磁学回收技术。
技术进展与市场关注点
聚变能源技术路线包括短脉冲运行模式、大规模托卡马克装置及长脉冲微型聚变,其中托卡马克技术成熟度高,适用于分布式电源。市场关注点聚焦于国内外项目规划、招标情况及点火进度,国内成都、合肥、上海等地项目动态尤为突出,下半年有望迎来更多招标活动。
市场前景与技术应用
托克马克反应器是核聚变技术中的关键装置,磁体和超导材料对其至关重要。高温超导材料因优势显著,需求预计将大幅增长,相关企业包括上海超导、永鼎股份和金达股份等。磁约束核聚变通过强磁场约束粒子,是实现持续聚变功率输出的最有效途径。
磁约束核聚变技术详解
托克马克装置通过外部线圈产生强磁场,加热中心真空室内的等离子体,推动聚变反应。磁场由环向场线圈(TF)、校正场线圈(CS)、极向场线圈(PF)和中心场线圈(CC)共同形成,各自承担不同功能。全球多个项目正致力于托克马克及相关仿星器的研究。
托克马克放电过程
放电过程包括充入聚变气体、中心螺旋管磁体电流变化产生等离子体、提高反应物密度与压强及温度。磁场强度对约束能力影响显著,超导技术可实现强磁场中的零电阻效应。
超导材料的发展与应用
超导材料从低温超导(如Nb₃Sn)到高温超导(如REBCO)演变,后者在液氮环境下工作,成本更低且性能更优。第二代高温超导带材具有更高的磁场承载能力,由基层、过渡层、超导层和保护层组成。
高温超导材料在核聚变领域的应用
高温超导材料在核聚变磁体中广泛应用,价值量显著提升。单台托克马克装置需求可达几千公里至几万公里,预计2024年全球需求量约3亿元,到2030年达到49亿元,复合增速约60%。高温超导托克马克装置相较于低温超导的优势在于更小体积实现更强磁场,如CFS和MIT合作开发的紧凑型托克马克装置。
主要技术与相关公司
高温超导托克马克装置的关键技术涉及高温超导磁体和带材,主流公司包括ASC、西部超导、FFG谷歌电工、上海超导、苏州新材料研究所等。上海超导扩产最快,主要供货给国内外聚变堆项目;金达股份持有上海超导股权,有望开展合作;永鼎股份拥有光超导带材稀缺性。