电力设备行业：磁体材料更迭驱动托卡马克性能提升－可控核聚变专题一250701

磁约束是实现可控核聚变工程化的有效路径实现可控核聚变约束有三种途径，即磁约束、引力约束、惯性约束，磁约束是实现可控核聚变的有效路径。目前磁约束方案装置类型主要有磁镜、仿星器、托卡马克，托卡马克实验参数明显、技术路线清晰、规模化工程可行性高。磁体是托卡马克核心装置之一，托卡马克线圈结构主要包含环向场线圈（TF）、中心螺线管（CS）、极向场线圈（PF）、校正线圈（CC）。

从铜基到高温超导材料，托卡马克装置不断升级磁约束聚变装置，磁场越高约束约强，聚变功率与磁场强度的四次方成正比，要实现强磁场需要超导技术，超导材料具有零电阻效应，能承载电流密度更高，实现更强磁场。早期托卡马克使用铜基磁体，主要为无氧铜（OFC）材料如 TFTR、JET 装置。1970 年代末期，随着材料突破，低温超导（LTS）项目陆续推出，如 T-7、EAST、ITER 项目。高温超导（HTS）为未来趋势，REBCO 材料具有更高的临界温度和热稳定性，ST25 证实了高温超导托卡马克装置可行性，SPARC 项目准备建成高温超导托卡马克。

低温超导已商用，高温超导是趋势超导材料具有零电阻、完全抗磁性、量子隧穿效应三大基本特性，可以实现大电流输运、产生强磁场。依据临界温度不同将超导材料分为低温超导、高温超导，低温超导代表材料主要为铌合金材料如 NbTi 和 Nb₃Sn，高温超导代表材料主要是 BSCCO和 REBCO。高温超导应用领域多样，高温超导材料其应用领域市场份额占比最高的为磁体 49.3%，其中磁体主要应用于可控核聚变占比 38%。

高温超导托卡马克中磁体价值量提升高温超导托卡马克具备临界温度提升、装置紧凑化、小型化、高场强等优势，单项目成本不同，低温托卡马克以 ITER 项目来看磁体系统占比 28%，高温托卡马克以ARC 项目为例，磁体系统成本为 46%，从低温到高温磁体成本占比明显提升，价值量更大。核聚变产业提速，单台托卡马克对高温超导材料需求几千公里到几万公里，行业需求量明显提升，2024-2030 年复合增速预计为 59.3%。

投资建议

关注磁体和超导带材公司高温超导托卡马克技术路线需要高温超导磁体和带材，目前主流技术包括低温超导材料（NbTi/Nb₃Sn）和高温超导材料（REBCO/Bi-2212），低温超导磁体公司国外主要有 ASG Superconductors、SIGMAPHI 等，国内主要为西部超导等，高温超导带材公司国外主要有 FFJ、古河电工等公司，国内主要有上海超导、苏州新材料研究所等。

风险提示

核聚变项目审批招标进度不及预期；核聚变科研路线研发进度不及预期；超导材料市场竞争风险