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。