专栏名称: 国君产业研究
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铍,可控核聚变的"锂矿"

国君产业研究  · 公众号  ·  · 2024-07-22 09:00

正文


摘要

Summary

铍,未来商业聚变堆的价值量之王。 铍在托卡马克中的应用有两处: ①中子倍增剂占比80%, 铍的潜在竞争者是铅,但目前看很难替代; ②第一壁材料占比20%, 但这部分未来可能被钨替代。 在中子倍增剂材料中,铍是最优的选择。 中子倍增剂是用来增加中子总数,提高与锂原子核反应的几率,可供选择的材料有铍和铅。相对于铅,铍的中子阈能更低,即中子在撞击原子时会携带能量,激发铍倍增中子所需的能量低于铅,因此铍的中子倍增效率更高。同时,聚变堆包层模块工作温度高,固态铅熔点低易熔化,使得其难以应用;铍熔点高,不存在类似的风险。此外,铅的密度大,其作为中子倍增剂时的包层模块更重,对聚变堆结构和材料提出更高要求。 在第一壁材料中,目前以铍为主,未来可能被钨材料替代,但第一壁的铍用量仅占商业聚变堆铍总用量的20%,影响有限。


核聚变打开上限,铍的基本盘在于军工、航空航天等领 域。 铍的密度低(轻)、熔点高(1287℃)、具有较低的热膨胀系数(不易变形),这些优异性能决定了铍在国防军工、航空航天、核工业领域的尖端应用,具有特殊战略意义。 在国防军工领域, ①铍含量超过62%的铍铝合金,具有质轻、质刚和热性能优良的特点,用于军机、军用激光反射器等,替代原有的钛合金材料;②金属铍用于飞行器中的结构件,实现减重和提速的目的,如战略洲际导弹助推器和有效载荷之间的转接壳体、飞船热屏蔽板、战术通信卫星的构架。 在航空航天领域, ①由于铍的尺寸非常稳定、不易形变,用于惯性导航系统中的陀螺仪,保证铍制导航材料的高精度。②铍的比热在所有金属中最高,熔点高,可作为轻质、高效的吸热材料,用于火箭发动机喷嘴和控制推进器。 目前,国内铍产业每年市场空间50~60亿元(不包含核聚变、四代钍基熔盐堆),国产供给20亿元。


全球铍产业链高度垄断。 铍是大国游戏,全世界具备完整铍产业链的只有美国、中国、哈萨克斯坦(前苏联地区),美国是全球铍矿储量和产量的第一大国。 国际上,美国Materion公司是全球最大的铍供应商,年生产含铍材料占世界70%,供应整个西方国家; 哈萨克斯坦的乌尔巴冶金厂(全球第二大铍生产商)在苏联解体后接受了Materion公司投资,成为美国的铍及铍合金供应基地;日本NGK不具备铍冶炼技术,从Materion公司进口氧化铍,是全球第二大铍铜合金生产商。国内看,由于铍在国防军工、航空航天、核工业领域的不可替代性,国家为解决战略性“卡脖子”问题,高度重视铍产业, 五矿铍业、西材院、上海太洋等一众国内企业已呈星星之火、可以燎原之势,努力实现铍产业的国产替代。


风险提示: 全球地缘政治风险,矿产资源风险,关键材料替代风险。


本期作者:陈磊、王浩、鲍雁辛






正文


铍在托卡马克中的应用集中在包层模块

核聚变反应难度参考


铍产业链各环节


从终端工业品看,铍的下游应用


特别说明:(1)以上内容节选自国泰君安证券已经发布的研究报告《铍,可控核聚变的“锂矿”》,具体内容请详见完整版报告。(2)由于合规最新要求,公众号仅展示报告摘要部分。欲获取报告全文,请登录道合APP,或联系对口销售或相关分析师。


国泰君安证券研究所,产业研究中心







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