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电力设备及新能源行业核能行业观察1:高温超导技术突破 可控核聚变东风将至

中信证券股份有限公司 2023-11-06

近期国内及海外可控核聚变重点项目取得突破,继全球最新、规模最大的聚变反应堆JT-60SA 在日本成功点火,我国交付全球最大“人造太阳”(ITER)项目最后一批磁体支撑产品,标志可控核聚变发展进入新的阶段。近年来随着高温超导技术突破、产业化逐步成熟,凭借材料性能突破低温超导磁场强度上限,为托克马克装置的小型化提供强有力的支持,带动大量资本涌入可控核聚变赛道。2023 年作为高温超导行业元年,继金属感应加热后,晶硅磁控直拉单晶、磁悬浮、超导线缆等下游应用场景打开,有望加速放量。看好掌握高温超导磁体制备能力的龙头公司以及具备先发优势的核心带材厂商。

超导行业东风已至,可控核聚变持续突破。2023 年以来,国内和海外可控核聚变加速推进,国外方面,11 月3 日,全球最大“人造太阳”(ITER 项目)磁体支撑产品在广州交付,标志着中国已完成最后一批磁体支撑产品,为整个装置的工程进度提供有力支撑。10 月24 日,目前全球最新、规模最大的核聚变反应堆-JT-60SA 成功点火,该装置是由日本和欧盟共同合作建造运行的托克马克装置,于2020 年建成。7 月30 日美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLML)继2022年末首次实现“净能量增益”后重现核聚变点火突破并获得更高的“净能量增益”。

国内方面,核西南院始终引领核聚变行业发展,今年8 月新一代人造太阳“中国环流器三号”首次实现100 万安培等离子体电流下的高约束运行,再次刷新我国磁约束聚变装置运行记录。

可控核聚变是解决能源危机的终极方案,商业化推进加速。核聚变是两个较轻原子(一般是氘和氚)的原子核在超高温、超高压的环境下,核外电子摆脱原子核的束缚生成新的原子核(氦)的过程,释放大量的能量。可控核聚变在释放巨大能量的同时原料储量巨大、反正过程不涉及碳排放,较裂变堆安全性和稳定性更高。相比于惯性约束,磁约束作为目前可控核聚变的主流路径,超过一半的可控核聚变项目通过托克马克装置实现,近年来随着技术突破和资本的持续涌入,截止2023 年10 月底,全球已有超30 家公司聚焦可控核聚变研究,其中国内能量奇点洪荒70 高温超导托卡马克装置于8 月启动总体安装;聚变新能紧凑型聚变能实验装置(BEST)已于8 月底获得合肥市庐阳区发改委批复,拟于2023年开工、2026 年建成运行。我们认为随着源源不断的项目落地,将推动国内可控核聚变研究和发展迈向新的阶段。

高温超导技术日趋成熟,下游应用场景打开。目前主流托克马克装置采用铜或低温超导磁体,核心参数在于约束时间、温度以及等离子体密度,由于材料性质决定磁场强度易触及上限,传统托克马克装置体积大、造价昂贵,近年来高温超导材料(YBCO)产业化持续推进,在材料性能上突破低温超导磁体场强上限,推动紧凑型托克马克装置的加速发展,同时带动高温超导带材的持续放量(托克马克装置建造成本中40%-50%为超导磁体)。除了可控核聚变外,高温超导技术商业化应用场景持续打开,包括金属感应解热、晶硅磁控直拉单晶、磁悬浮、超导线缆等。超导行业属于技术和资本密集型,其中超导带材和磁体价值量占比最高,我们认为在高温超导带材具备先发优势以及掌握高性能超导磁体制备的企业有望受益于可控核聚变快速发展和下游应用场景多元化,业绩预计将加速释放。

风险因素:可控核聚变研究发展不及预期,成本下降不及预期,政策推进不及预期。

投资策略:随着高温超导技术突破、产业化逐步成熟,凭借材料性能突破低温超导磁场强度上限,为托克马克装置的小型化提供强有力的支持,带动大量资本涌入可控核聚变赛道。2023 年作为高温超导行业元年,继金属感应加热后,晶硅磁控直拉单晶、磁悬浮、超导线缆等下游应用场景打开,有望加速放量。我们重点推荐具备高性能高温超导磁体制备能力的联创光电,公司高温超导产业化加速推进,晶硅生长炉有望打开二次成长曲线;建议关注超导带材环节的上海超导(未上市)和永鼎股份,同时建议关注可控核聚变装置偏滤器、阀门供应商国光电气等。

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