超導磁體行業專題報告：可控核聚變商業化加速實現，超導磁體未來應用前景廣闊.pdf

超導磁體行業專題報告：可控核聚變商業化加速實現，超導磁體未來應用前景廣闊。隨著技術的不斷突破，尤其是高溫超導材料的大規模應用，可控核聚變商業 化漸行漸近，產業鏈或將進入快速發展期，超導磁體作為磁約束可控核聚變 裝置的核心部件有望充分受益。

核聚變被視為人類理想的終極能源，其中托卡馬克裝置最具商業化潛 力。核聚變是幾個較輕的原子核結合成一個較重的原子核, 實現將質量轉 化為能量的過程。核聚變因其燃料資源豐富、能量密度大、清潔無污染、 安全性高等突出的優點，被視為人類理想的終極能源。目前，磁約束聚 變能量約束時間長、技術成熟度高、工程可行性強，是實現聚變能開發 的最有效途徑，其中又以托卡馬克裝置最為成熟，是目前最為主流的可 控核聚變裝置，也是最有可能首先實現商業化的技術路線之一。根據 IAEA 的統計，截至 2024 年中，全球共有 159 個核聚變項目，其中托卡 馬克裝置 79 個，占比接近 50%。 

磁體是磁約束聚變裝置的核心部件，超導助力商業化加速實現。在磁約 束可控核聚變裝置中，產生約束磁場的磁體系統扮演著核心角色，其磁 場強度與均勻性對于整個裝置的性能與效率均有著重要影響，以 ITER 項 目為例，磁體系統是其最大成本項，成本占比達到 28.0%。早期的托卡馬 克裝置采用的磁體材料為銅導體，銅導體的發熱問題導致了磁約束核聚 變無法長時間穩態運行，后續隨著超導體的引入，尤其是高溫超導的應 用，由于超導體的零電阻效應，且承載電流密度更高有利于建造更加緊 湊、更高場強的聚變裝置，能夠有效改善長脈沖穩態運行，大大提升聚 變能源的轉化效率與能源輸出，同時讓成本持續下降，顯著加快了可控 核聚變商業化落地的預期。

超導磁體的材料制備與繞制工藝是關鍵，高溫超導磁體制備壁壘較高。 低溫超導材料發展較早，目前已經形成系統的商業化生產，而高溫超導 材料發展起步較晚，制備技術較為復雜，目前高溫超導體正處于提升性 能和突破應用的產業初期階段，在這個過程中，高性能高溫超導材料的 批量化制備成為關鍵基礎。而且將超導材料制作成磁體過程，需要完成 超導材料的焊接、繞制等工藝流程，尤其是高溫超導磁體的生產，工藝 復雜，技術壁壘較高。

超導磁體應用前景廣闊，有望充分受益于可控核聚變的商業化。若核聚 變完全商業化，根據 Ignition Research 的預計，到 2050 年可控核聚變行 業將成為一個至少 1 萬億美元的市場，對應超導磁體空間超千億美元， 潛在市場規模龐大。另外，除了可控核聚變以外，超導磁體還在 MRI、 NMR、感應加熱設備、晶硅生長爐等設備中有應用，隨著超導磁體的應 用逐步拓展，超導磁體的應用前景廣闊。