国防军工行业专题报告：关注可控核聚变超导材料／磁体的投资机会

分析师李鲁靖登记编号：S1220523090002赵璐登记编号：S1220524010001黄凯伦登记编号：S1220524090001关注可控核聚变超导材料/磁体的投资机会军 工 团 队 • 行 业 专 题 报 告证券研究报告 | 国防军工 | 2025年05月27日摘要◼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、量子信息计算、国防工业以及科学研究等方面有着重要的应用价值和未来前景。由于核聚变需要超高的磁场对等离子体进行约束，因此需要大电流的产生，这就需要用到超导材料。目前，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，整体市场应用占比较小，但随着超导线缆、可控核聚变等持续发展应用，预计高温超导材料的市场份额将会逐步扩大。在试验堆ITER中，磁体部分所占成本高达28%，超导磁体为托卡马克装置的关键组成部分。◼超导材料具有独特的绝对零电阻、完全抗磁性、磁通量子化等物理特性，这使得它们几乎在所有可以用到电和磁的方面都有用武之地。超导材料的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。其中，相比一代高温超导，ReBCO带材有望大幅降低生产成本，有着广阔的商业前景，在16T@4.2K以上超导磁体系统研制中发展潜力巨大。◼超导材料应用广泛，前景广阔。按照超导体的临界温度，可以将超导体分为低温、高温超导体。临界温度低于-248℃至-243℃超导体为低温超导体，高于该温度的为高温超导体。ITER项目中心螺管、纵场线圈采用（铌三锡）Nb3Sn超导材料，极向场（PF）、校正场线圈(CC)采用铌钛（NbTi）低温超导材料。新一代核聚变装置（如美国CFS公司的SPARC托卡马克装置）正在考虑采用高温超导材料，以利用其在更高温度下仍保持超导性的能力，从而降低运行成本和提高系统效率。据悉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；此外，还有合肥等离子体所的BEST装置采用了部分高温超导，南昌的“星火一号”混合堆项目则采用全高温超导的技术路线。相比于低温超导，高温超导可以工作在更高的温区，有更高的热惯性，因此鲁棒性更强，可以将其应用在更为复杂恶劣的环境中，这大大拓展了超导技术的应用范围，因此我们看好未来高温超导在可控核聚变领域的大量应用。◼投资建议◼可控核聚变或为人类能源终极解决方案，未来商业化发展前景广阔，近年来国内外可控核聚变项目持续推进，商业化进程有望加速，建议关注可控核聚变-托卡马克装置相关配套供应商。◼1）链主企业：国光电气（混合堆总承/分系统、涉氚各类设备零部件）；合锻智能（聚变堆分系统；真空室扇区、窗口延长段、重力支撑）；联创光电（混合堆总承/分系统、超导磁体、核聚变设备）。◼2）超导磁体：永鼎股份（高温超导带材），东方钽业（超导铌材、铍材料），西部超导（低温超导线材），精达股份（高温超导带材）。◼3）电源类：英杰电气（电源总成），旭光电子（真空开关、氮化铝核心材料），王子新材（薄膜电容），许继电气（电源电气总承），上海电气（杜瓦、真空室、TF线圈等），弘讯科技（聚变电源器），久盛电气（特种电缆），爱科赛博（电源总成），国力股份（真空开关）。◼4）结构件/功能件：安泰科技（钨铜偏滤器、钨铜限制器、包层第一壁、钨硼中子屏蔽材料），久立特材（TF、PF导管），海陆重工（结构件），航天晨光（杜瓦系统），斯瑞新材（耐高温高强高导原材料）。◼5）核心模块建设及分系统制造：利柏特、中国能建。风险提示：可控核聚变技术发展不及预期；ITER项目推进不及预期；国内项目推进不及预期。2◼ 超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料，在电力能源、医疗装备、交通运输、量子信息计算、国防工业以及科学研究等方面有着重要的应用价值和未来前景。低温超导材料(如NbTi、Nb3Sn)发展较早，目前已经形成系统的商业化生产，且广泛应用于核磁共振成像、聚变堆以及大型粒子加速器等装置中，但该类材料临界转变温度(Tc)低，导致其应用停留在液氦(4.2 K)温区，并需要依赖昂贵的液氦冷却系统，严重限制了超导应用的发展。直到1986年高温铜氧化物超导体的出现，突破了超导应用温度的壁垒(由液氦提升至液氮温区)，极大地拓宽了超导材料的工程化应用范围。目前，高温超导体正处于提升性能和突破应用的阶段，在这个过程中，高性能高温超导材料的批量化制备成为关键基础。◼ 由于可控核聚变需要超高的磁场对等离子体进行约束，因此需要大电流的产生，这就需要用到超导材料。按照超导体的临界温度，可以将超导体分为低温、高温超导体。临界温度低于-248℃至-243℃超导体为低温超导体，高于该温度的为高温超导体。目前，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，整体市场应用占比较小，但随着超导线缆、可控核聚变等持续发展应用，预计高温超导材料的市场份额将会逐步扩大。◼ 在试验堆ITER中，磁体部分所占成本高达28%。超导 磁体为托卡马克装置的关键组成部分。1.1 超导材料前景广阔，可控核聚变中的磁体系统至关重要资料来源：中国科学院物理研究所， Superconductors for fusion: a roadmap ，华经产业研究院,方正证券研究所32024年全球超导行业细分市场结构ITER成本构成◼ 磁场强度：低温超导体的稳定和最高磁场强度在15T左右，高温超导磁体能达到45.5T。具体低温超导与高温超导对比如下表所示。1.1 超导材料前景广阔，磁体系统至关重要资料来源：华经产业研究院,方正证券研究所4指标常规导体磁体低温超导磁体高温超导磁体电能消耗（产生1T稳态强磁场）3.5MW极少电能极少电能运行温度室温300K左右低于25K（约-248℃）高于25K（约-248℃）制冷方式大量冷却水液氦浸泡或制冷剂传导冷却液氦浸泡或制冷剂传导冷却材料铜等常规导体NbTi、Nb3Sn等第一代高温超导材料BSCCO第二代高温超导材料YBCO等磁场强度最高不超过2T稳定运行且最高磁场强度在15T左右稳定运行最高磁场强度可达到45.5T产业链成熟度产业链成熟度高产业链成熟度较高，量化加工技术较为成熟产业链成熟度较低，带材成本较高，但处于快速成长阶段价格价格便宜价格已经降低到较便宜区间高温超导带材价格是低温的10倍左右，但目前正在加速下降磁体体积及重量体积庞大需要大量的制冷系统维持低温，磁体体积及重量较大需要制冷系统相对较小，磁体体积及重量较小应用领域加速器磁体、核聚变工程、核磁共振（MRI、NMR)、磁体、通用超导磁体超导电缆、超导变压、超导感应加热、核聚变、超导磁悬浮、电磁探测设备等◼ 从高温超导产业链角度来看，上游原材料主要包括Bi、Ba、La、Sm、Y等金属元素的氧化物。其中，镧系元素具备较强的还原能力，活性仅次于碱金属与碱土金属，其单质易与氧气发生化学反应。中游的线材带材薄膜主要包括BSCCO线材带材薄膜、YBCO带材薄膜、铁基带材、MgB2线材等的加工。下游则是各领域方面的应用。1.1 超导材料前景广阔，磁体系统至关重要资料来源：中商情报网，锋成科技，方正证券研究所5图：超导产业链◼ 超导线材通过绕制能够产生强磁场的超导线圈，以及结合其运行