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西部超导:缘起人造太阳 功成战鹰腾空

来源:      2019-7-5 8:47:33      点击:
  在我国合肥,就有这样一个核聚变发动机的原型装置——2018年11月12日,我国大科学装置“人造太阳”(核聚变发电装置的通俗称谓)取得重大突破,等离子体中心电子温度首次达到1亿度,为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。
  1亿度,这是太阳核心温度的6倍多,更是一个无物不化的温度。所以要想获得稳定的核聚变输出,就必须防止过热的等离子体破坏反应堆壁。但是约束太阳谈何容易,哪怕它是人造的。不过科学家们自有办法,利用超导材料来产生强大的磁场对其进行约束,以实现稳定的核能输出。
  超导材料对于核聚变发电装置有多重要?中科院等离子体所副所长宋云涛曾表示:我们建设初期的时候,美国同意给我们超导材料,但是后来卡了我们,坚决不给,没有超导材料怎么建超导托卡马克装置(一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器),所有人都傻眼了。所以最终问题就落到了超导材料上面。
  核心技术是买不来的,经过我国科技工作者的不懈努力,超导材料的问题最终得以攻克。目前,位于西安的科创板拟上市企业西部超导的已成为我国唯一的低温超导线材商业化生产企业,也是全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业,其低温超导线材技术已达国际领先水平。
  同时,西部超导又在超导材料制备技术的基础上,开展了新型战机用高性能结构钛合金的研制并取得突破,成功为若干新型号战机提供结构钛合金,成为我国领先的军用钛合金供应商。
  缘起人造太阳
  虽然西部超导在科创板上市的事情发生在2019年,但故事的起源却要追溯到2003年。
  2003年2月18日,在俄罗斯圣彼得堡召开的“ITER(国际热核聚变实验堆)第八次政府间谈判会”上,中国宣布作为全权独立成员加入ITER计划。
  根据规划,ITER 计划需要采用NbTi 和Nb3Sn 超导线材制造超导磁体,按照国际分工,线材制造任务由各参与国承担。但彼时,国内尚无企业具备NbTi 和Nb3Sn超导线材生产能力,迫切需要开展超导线材产业化。2003 年2 月28 日,西北有色金属研究院成立了西部超导的前身超导有限,开始了ITER 计划用NbTi和Nb3Sn超导线材的产业化。
  这些超导材料的生产难度有多大?简而言之,需要在0.8毫米直径内,需要拉出上万根细丝,这些细丝外面,还有多层不同材料的包层。关键是,这样精细的超导线圈,所需最短长度就要1公里。
  这样精细的超导线圈已经超出了当时我国的生产能力,中科院等离子体所研究员武玉指出:“虽然等离子体所在建造EAST(先进实验超导托卡马克)装置时发展了相应的超导导体技术,但这种技术对ITER导体来讲,还远远不够。”
  但时间不等人,ITER计划有自己的工程进度。况且做为中国第一个以“平等伙伴”身份加入的国际大科学工程计划,中国必须按时按质按量地予以交付。
  “核心技术等不来、要不来、讨不来!怎么办?“现任中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆表示,当时他告诉西北有色金属研究院,已经进口了一批最先进的线材,就放在他那,如果研制不出来,就用人家的做认证!
  激将法起了作用,让西北有色金属研究院的研发团队感到了巨大压力,愣是在有限的10个月内,突破了卡脖子环节,拉出来的丝不仅长度足够,且性能更优异。目前西部超导已经能够生产最大长度达到9 万米的多芯NbTi超导线。
  根据ITER计划采购进度,2010-2011 年西部超导的NbTi 和Nb3Sn 超导线材通过ITER 组织的综合评价,2012年开始向ITER 计划批量供货。目前,西部超导已经完成全部Nb3Sn 超导线材和NbTi 超导线材交付工作。
  得益于西部超导等国内科研机构和企业的努力,现任ITER组织总干事伯纳德·比戈称,“中国是非常非常好的合作伙伴”。并且,在ITER项目上的成功,为西部超导赢得了良好的市场声誉,目前其客户包括中国国际核聚变能源计划执行中心、GE(通用电气公司)、SIEMENS(西门子)、ORIENT MATERIAL CO., LTD(东方材料株式会社)等。此外,国内MRI(磁共振成像)制造商已在崛起,而磁共振成像需要需要大量的超导材料,这为西部超导的低温超导线材提供了更广阔的市场空间。
  功成战鹰腾空
  隐形战斗机、舰载战斗机、大飞机,,,,,,最近10年,是我国航空工业飞速发展的10年,在这大发展背后,也有西部超导的一份力。
  2005 年以来,随着我国新型战机计划启动,更高的战机性能对航空用结构钛合金提出了苛刻的技术要求,但当时此类钛合金材料尚属于国内空白产品。
  公开资料显示,钛金属集钢的高强度和铝的轻质地于一身,因此也被称为“空中金属”。美国最先进的隐形战斗机F-22上的钛合金结构比重高达 41%,超过了复合材料的 24%、铝合金的 15% 和钢的 5%。
  抓住这一市场机遇,并结合自身的技术优势,西部超导正式进入钛合金领域。
  由于用于ITER项目的NbTi 线材中超导芯丝最终要被拉伸至5 微米,且Nb(铌)和Ti(钛)的熔点相差较大,NbTi 合金成分和组织均匀性要求远高于常规钛合金。因此,西部超导公司从2005 年开始在所掌握的NbTi 合金制备技术的基础上,开展了新型战机用高性能结构钛合金的研制并取得突破,成功为若干新型号战机提供结构钛合金。
  目前,西部超导是国内唯一、全球批量化生产Ti45Nb 钛合金材料的两家公司之一,解决了我国特种材料铆接用材料的“卡脖子”问题;在国内率先成功开发出满足重点型号研制要求的众多关键钛合金材料,推动了多项钛合金材料技术标准升级换版,开发的直650mm、单重4.5 吨的特大规格钛合金棒材性能水平处于国际领先。
  招股书显示,西部超导的众多产品填补了国内空白、完全实现进口替代,补齐了行业里的“短板”。2018年度,西部超导填补国内空白产品收入合计4.00亿元,高端钛合金材料收入合计9.13亿元,占比为43.83%。产品广泛应用于国家军工重大装备、大型科学工程等,客户包括中航工业、中国航发、中船重工、中国兵器工业等众多知名单位。
  目前,钛合金业务已是西部超导的主营业务,占总营收的85.90%。西部超导表示,近年来中国军费支出持续增长,2008 年中国军费预算支出为4,178 亿元,2019 年增至11,899 亿元,年均复合增长率为9.98%,远高于同期GDP 的增长速度。可以预见,未来我国对军用飞机特别是新型战机的需求巨大。
  陕西第一批“科创版”企业
  2019年4月25日,上交所受理了西部超导的科创板上市申请,7月2日,西部超导成功注册,用时79天,堪称神速。据悉,西部超导是第一批注册生效的陕西企业。
  那么,西部超导为何能成为陕西第一批在“科创板”上市的企业呢?
  这里面自然有西部超导自身业绩过硬的原因,招股书显示其2018年营收为10.88亿元,净利润为1.34亿元。西部超导可比上市公司为宝钛股份(600456.SH),该公司是中国大型的钛及钛合金生产、科研基地。2018年,宝钛股份实现营业收入34.10亿元,是西部超导的3.13倍;实现归属于上市公司股东的净利润1.41亿元,仅为西部超导的1.04倍;截止发稿时间,宝钛股份市值为105亿元。
  在低温超导材料方面,西部超导主要竞争对手来自海外,包括英国Oxford(牛津仪器)、德国Bruker(布鲁克)等。布鲁克是美国纳斯达克上市公司,截止发稿时间其总市值为78.61亿美元,折合人民币540.97亿元。
  不过财务原因并不是全部。西安科研院所云集,比如西部超导的大股东就是西北有色金属。某不愿具名业内人士表示 ,若西部超导上市成功,将为陕西“硬科技”企业赋予新动能,加快陕西产业孵化速度,为打造产业集群提供示范效应。