核聚变行业深度报告：超导材料，核聚变产业快速进步的重要抓手.pdf

核聚变行业深度报告：超导材料，核聚变产业快速进步的重要抓手。超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观现象。超导是指当温度降低 到某一临界温度时，电阻突然消失、电流可以无阻流动的现象，具备 这种特性的材料即为超导体。超导体具有常规材料不具备的零电阻、 完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料。

超导材料将大大加快聚变行业的发展。根据《磁约束燃烧等离子体物 理的现状与展望》，核聚变装置的功率输出能力与磁场强度 BT 的四次 方成正比，意味着磁场强度增加一倍则核聚变装置的功率输出能力将 成为之前的 16 倍。而超导材料由于其超导特性，相比传统的材料可以 达到更大的电流密度，意味着可以通过更大的电流产生更强的磁场， 从而增加装置的功率输出能力，更容易实现“点火”。

超导材料有多种分类，具备实用价值的材料约 4~5 种。第一种分类， 第 I 类超导体，即只有一个临界磁场 Hc，第 II 类超导体则存在两个临 界磁场，目前应用的主要是第 II 类超导体；第二种则根据温度，国际 电工委员会根据材料达到的临界转变温度将超导体划分为低温超导材 料（Tc＜25K）和高温超导材料（Tc＞25K）。目前实用化的主要包括 低温超导材料中的 NbTi、Nb3Sn 和高温超导材料中的 YBa2Cu3O6 （YBCO）、Bi2Sr2Ca2Cu3O10（Bi-2223）和 Bi2Sr2CaCu2O8（Bi-2212） 等 4~5 种。

二代高温超导近年逐步成熟。REBCO 涂层导体因其具有高 JC 和潜在 的低成本优势逐渐受到研究人员的关注，已成为高温超导应用领域的 研究热点，包括高温超导限流器、高温超导储能、高温超导变压器等 示范应用。由于 REBCO 材料的临界电流密度具备明显优势，在核聚 变行业预计将成为未来的主流材料。