核聚变+高温超导+磁体材料最关键的5家公司
日期:2026-02-11 14:50:49 作者:admin 阅读
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2025年4月7日,生态环境部发布《关于聚变装置辐射安全管理有关事项的通知》,正式对国内核聚变装置实施分类管理。这一动向表明,核聚变技术已不再停留在早期技术论证层面,而是进入产业化布局与监管体系逐步成形的新周期。随着国家层面在二季度新闻发布会上明确支持第四代核电与核聚变攻关,磁体材料这一核心环节开始被资本市场作为重点研究对象持续跟踪。本次梳理围绕核聚变磁体材料的技术迭代路径、全球政策规划、产业链成本构成以及原材料资源供应安全展开。
2025年是全球核聚变政策的密集爆发年。中国在2025年10月的“十五五”规划建议中,已明确将核聚变能列为新的经济增长点。四川省在同年7月出台实施方案,通过建设准环对称仿星器等工程,推动具体技术落地。
放眼全球,美国在2025年4月发布《构建全球核聚变部署之路》,聚焦出口控制与监管体系建立;日本则在6月修订《聚变能源创新战略》,强化公私协同和本土供应链。德国和俄罗斯也分别在2025年初调整法律框架,为磁约束聚变示范电站的建设清障。这种全球性的政策共振,直接将核聚变从科研课题推向了能源赛道。
在磁约束核聚变装置中,磁体系统是实现稳定磁场约束的基础。以托卡马克装置为例,其磁体构成极其复杂,主要包括环向磁场线圈、极向磁场线圈、中心螺管线圈以及校正场线圈。环向磁场线圈(TF)负责产生强大的环向磁场,约束等离子体绕环运行,防止其接触真空室壁。极向磁场线圈(PF)则控制等离子体的形状与位置。中心螺管线圈(CS)本质上是个大型变压器,负责感应出环向电场并维持等离子体电流。校正场线圈(CC)则用于补偿制造和安装误差。这些线圈协同工作,共同支撑起聚变反应所需的极端环境。
目前磁体材料正处于由低温超导向高温超导跨越的关键期。低温超导材料如NbTi和Nb3Sn技术已相对成熟,支撑了现有大部分聚变装置的运行。然而,NbTi仅适用于10T以下的磁场,且Nb3Sn虽然性能稍强,但脆性大,涉及复杂的热处理工艺。这两类材料均依赖4.5K的液氦制冷,系统维护成本极高。相比之下,以REBCO为代表的高温超导材料展示出更优异的适配性。其临界温度可达93K,在高磁场下具备极强的载流能力。将REBCO引入聚变装置,能显著提升磁场强度,缩减磁体体积,使装置设计更加紧凑高效。
技术路线的商业化目标已非常清晰。磁约束聚变作为主流路线年左右迎来关键突破。中国的CFETR计划在2035年后验证Q值大于5,最终目标是2060年前实现商业供电。美国的CFS公司计划在2028年验证净能量增益,2030年启动ARC商业球盟会堆建设。在市场规模方面,2024年全球核聚变用第二代高温超导带材市场仅为3亿元,但随着紧凑型托卡马克的普及,预计到2030年这一数字将暴涨至49亿元,复合增长率高达59.3%。单台托卡马克对高温超导材料的需求量可达几千至几万公里,行业爆发力极强。
磁体系统是聚变项目中价值量最高的零部件。在采用低温超导技术的ITER项目中,磁体成本在零部件中占比达28%,仅次于堆内构件。而在下一代高温超导托卡马克ARC项目中,磁体系统的成本占比进一步飙升至46%。这一变化的主因是高温超导磁体能显著提升装置性能,其在反应堆、电源及辅机中的成本权重正在重新分配。虽然商业堆远期会通过紧凑化设计降低单体成本占比,但由于建设规模的量级提升,磁体市场空间仍将持续扩容。
超导线材的制备离不开铌、钽、稀土等关键原材料。全球铌矿供给高度集中,巴西在2024年的产量占比高达91%,主要应用于高强度低合金钢和超导磁体。铌在钢铁中仅需添加0.03%至0.05%,即可提升30%以上的屈服强度。钽矿的供给则主要集中在非洲,刚果(金)占比42%,尼日利亚和卢旺达紧随其后。2025年2月,刚果(金)地区局势动荡曾引发钽铌价格短期震荡,但随着局势缓和,市场回归理性。未来在算力带动的半导体需求和核聚变落地的双重拉动下,铌、钽价格有望进入稳中有升的长周期。
2025年以来,国内聚变领域的招标规模已显露出爆发苗头。中科院等离子体物理研究所主导设计的BEST项目,总装工作已于2025年5月启动。该项目累计招标金额已达54.51亿元,涉及水冷系统、偏滤器靶板、磁体电源等多个过亿环节。在超导线材方面,西安聚能和合肥夸夫分别在2025年底中标ITER级Nb3Sn采购项目,中标金额分别为5500万元和1998万元。在高温超导领域,上海超导(精达股份持股)、联创光电、东部超导(永鼎股份子公司)正加速推进技术验证。
超导材料的应用不仅局限于核聚变。在电力领域,高温超导电缆在输送容量和能效上优势巨大,南网深圳局已于2021年实现400米三相同轴超导电缆运行。在工业领域,超导感应加热技术能将传统电热转换效率从40%提升至80%以上,广泛用于铝、镁、钛等金属加工。预计到2030年,全球第二代高温超导带材在科研、电缆、感应加热等领域的总市场规模将突破100亿元。其中,可控核聚变占比最高,达38.1%,科研应用占比29.2%。
基于磁体环节的核心供应链,当前应重点关注具备技术壁垒和资源掌控能力的厂商。低温超导领域由西部超导占据优势,其在铌基超导线材方面有长期积累;高温超导领域则集中了上海超导(精达股份持股)、联创光电以及东部超导(永鼎股份子公司);在更上游的铌、钽资源环节,东方钽业作为核心供应商,具备极强的原材料溢价能力和供应链地位。