超导行业深度报告( 64 页)

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目录

1 超导材料是典型的量子材料 .... .... .... .... ...... 3

1.1 超导介绍：基本特性，理论发展与应用领域 .... 3

1.2 我国超导行业发展现状 ..... 8

2 低温超导应用场景拓展，高温超导产业化蓄势待发 .... .... .... 11

2.1 低温超导应用场景拓展 ....... 12

2.2 高温超导技术突破，产业化蓄势待发 ...... 14

3 下游应用场景持续突破，超导产业星辰大海 .... .... .... ...... 19

3.1 MRI 带动超导材料需求释放 ....... 19

3.2 超导在核聚变领域发挥重要作用 ...... 24

3.3 射频超导腔是粒子加速器关键部件 ...... 32

3.4 超导在MCZ 应用逐步放量 .... 39

3.5 高温超导感应加热技术产业化前景广阔 ...... 42

3.6 超导在电力领域产业化应用曙光初现 ...... 46

3.7 超导在高速电动悬浮领域应用前景可期 ...... 50

3.8 二硼化镁（MgB 2）超导材料有望逐步迈入商业化 ....... 54

4 投资建议 .... .... .... .... ...... 57

4.1 行业投资建议 .... 57

4.2 重点公司 .... 58

5 风险提示 .... .... .... .... ...... 61

插图目录

图1： 超导体的零电阻现象 ....... 3

图2： 超导体的完全抗磁性 ....... 3

图3： 超导体的量子隧穿效应 ....... 3

图4： 超导的临界参数和临界界面 ....... 3

图5： 周期表中具有超导电性的化学元素及其转变温度Tc .... 4

图6： 超导材料的探索历程 ....... 4

图7： 超导体的分类：第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体...... 5

图8： 固体中的原子振动——声子 .... 6

图9： 超导微观理论“BCS 理论” ....... 6

图10： 超导材料及其应用领域 ..... 7

图11： 超导材料主要强电运用领域 .... 7

图12： 超导材料进展概况 ....... 11

图13： 国内超导产业链 ....... 11

图14： NbTi 超导线 ..... 12

图15： Nb 3Sn 超导线 ...... 12

图16： 低温超导产业链 ....... 13

图17： 全球低温超导主要企业 ....... 14

图18： 二代高温超导应用领域 ....... 15

图19： 高温超导行业产业链 ....... 15

图20： Bi-2223 带材制备工艺示意图 ....... 16

图21： Bi-2212 带材制备工艺示意图 ....... 16

图22： 喷雾分解法 .... 16

图23： 共沉淀法 .... 16

图24： 第二代高温超导带材生产工艺 ...... 17

图25： 二代高温超导带材 ....... 18

图26： 二代高温超导带材结构 ....... 18

图27： 二代高温超导带材参数 ....... 18

图28： MRI （磁共振成像仪） ....... 19

图29： MRI 行业产业链....... 20

图30： 2022 年MRI 设备各厂商销售份额 ...... 20

图31： MRI 用超导材料1 ....... 21

图32： MRI 用超导材料2 ....... 21

图33： 超导磁体生产流程图 ....... 21

图34： 1.5T 磁共振设备成本分布 ...... 22

图35： 3.0T 磁共振设备成本分布 ...... 22

图36： 我国MRI 设备市场规模（单位：亿元） .... 22

图37： 全球MRI 设备市场规模（单位：亿美元） .... 22

图38： 每台MRI 设备所需超导线材（单位：吨） .... 23

图39： 核聚变的约束方式 ....... 24

图40： 托卡马克约束磁场示意图 ....... 25

图41： 托卡马克基本结构 ....... 25

图42： EAST 装置 ..... 25

图43： EAST 装置主机部分 .... 25

图44： CFETR 效果图1 ....... 27

图45： CFETR 效果图2 ....... 27

图46： 中国磁约束聚变能发展技术路线图 ...... 27

图47： CFETR 超导磁体系统 ..... 28

图48： Bi-2212 高温超导圆形导体实物图及其临界电流测试结果 ..... 29

图49： ITER 结构图 ...... 30

图50： ITER 堆芯 ...... 30

图51： ITER 聚变实验堆 ...... 30

图52： ITER 纵场超导线圈 ...... 30

图53： 近物所与高能所联合研制的世界首台25 MeV 连续波质子超导直线加速器 ...... 31

图54： 射频超导腔 .... 32

图55： 粒子加速器 .... 32

图56： 北京环形正负电子对撞机（BEPC -II）直线加速器 ....... 33

图57： 德国的欧洲X 射线自由电子激光装置加速器 ..... 33

图58： 高纯铌铸锭 .... 34

图59： 大晶粒RRR300 高纯超导铌板 ..... 35

图60： 超导腔部件哑铃(a)和高阶模耦合器(b) .... 36

图61： 东方超导股权结构 ....... 37

图62： 东方超导营收及同比增速 ....... 38

图63： 东方超导净利润及同比增速 ...... 38

图64： MCZ 与CZ 法单晶硅制备 .... 39

图65： 超导磁体系统整体结构图 ....... 39

图66： 晶盛机电第五代单晶炉 ....... 40

图67： 西部超导MCZ 用超导磁体 ....... 40

图68： 单晶硅产业链 ....... 41

图69： 直拉单晶硅的工艺流程 ....... 41

图70： 中国光伏硅片产量 ....... 41

图71： 联创超导双工位超导感应加热装置 ...... 42

图72： 传统交流工频感应加热 ....... 43

图73： 超导极低频感应加热 ....... 43

图74： 传统加热装置与超导感应加热装置吨料耗电（单位：kWh/t ） .... 44

图75： 世界首台MW 级高温超导感应加热装置投用 ....... 45

图76： 超导电力技术应用场景 ....... 46

图77： 高温超导材料在电力系统应用场景 ...... 46

图78： 超导电缆示范工程的系统构成示意图 ...... 47

图79： 超导电缆结构 ....... 47

图80： 三种高温超导电缆结构 ....... 47

图81： 高温超导电缆和普通电缆对比 ...... 48

图82： 磁浮悬浮原理分类 ....... 51

图83： 磁浮速度等级分类 ....... 51

图84： 超导电动悬浮系统 ....... 51

图85： 超导电动悬浮原理 ....... 51

图86： 日本研制的车载低温超导磁体 ...... 52

图87： 日本研制的ReBCO 带材车载高温超导磁体 ...... 52

图88： 中国上海交通大学研制的车载高温超导磁体 ..... 53

图89： MgB 2 超导体的结构图 .... 54

图90： MgB 2 超导体的顶视图 .... 54

图91： MgB 2 超导体的费米面 .... 54

图92： 日本日立公司MgB 2 超导线材截面照片及外观图（线径：0.67mm) ....... 55

图93： 我国西北有色金属研究院制备的MgB 2 长线 ..... 55

图94： 意大利ASG 超导公司利用MgB 2 制成的核磁共振成像仪 ...... 55

图95： MgB 2 高温超导线材工艺流程 ....... 56

图96： 用于未来MRI 应用的MgB 2 导体双重烧结要求示意图 ....... 56

表格目录

表1： 超导材料分类 .... 5

表2： 超导体的应用领域.... 6

表3： 三重天花板介绍 .... 8

表4： 超导材料行业相关政策 ....... 8

表5： 超导领域中国国家标准清单 ....... 9

表6： NbTi 超导合金棒材化学成分的质量分数要求 ..... 12

表7： NbTi 和Nb 3Sn 超导线在各个领域的应用 .... 13

表8： 高温超导与低温超导的比较 ..... 14

表9： 第一代高温超导带材原料的生产工艺比较 .... 17

表10： 高温超导材料及其应用 ....... 17

表11： 超导线材需求测算（单位：吨） ...... 23

表12： 行业内主要公司 ....... 23

表13： EAST 装置主要工程物理设计参数 ....... 26

表14： EAST 超导体采用的超导股线主要性能参数 ...... 26

表15： CFETR 中心螺线圈模型线圈主要参数 .... 28

表16： 西部超导供应ITER 中208 吨超导线材（单位：吨） ..... 29

表17： NbTi 超导体性能参数 .... 39

表18： 传统交流感应加热与超导感应加热性能对比 ..... 43

表19： 传统交流感应加热与超导感应加热经济分析（以铝锭坯加热为例） .... 44

表20： 各种输电技术的技术优势比较 ...... 48

表21： 世界主要高温超导电缆示范工程项目 ...... 49

表22： 不同悬浮方式的磁悬浮列车对比 ...... 50

表23： 中国上海交通大学车载 HTS 磁体主要技术参数 ..... 52

表24： 西部超导主要项目投资建设情况 ...... 60

表 25： 超导行业重点关注个股 ....... 60