核电行业深度系列报告：四代核电渐行渐近，可控核聚变稳步前行

证券分析师姓名：俞能飞 资格编号：S0120522120003邮箱：yunf＠tebon.com.cn姓名：唐保威资格编号：S0120523050003邮箱：tangbw＠tebon.com.cn 内容摘要 安全为基，核电产业稳步发展。由于核电的特殊属性，我国核电项目均需经国务院的核准，所以国内核电产业发展对政策及政府态度的依赖较大。核电安全性是影响政府政策导向的关键因素，我国最新核准的山东石岛湾、福建宁德、辽宁徐大堡核电项目要求“按照全球最高安全要求建设”、“确保万无一失”。核安全事故往往会造成世界范围内的核电发展停滞，如2011年福岛核事故致使世界多个国家暂缓核电项目建设，我国也宣布暂停所有核电项目的审批。目前政策保持对核电支持的导向，近年来国内核电复苏态势明显，2022年初国家发展改革委和国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，要求积极安全有序发展核电，当年的二十大报告中延续了这一表述。国内在经历2016-2018年连续3年核电项目0核准后，2019年核电产业开始复苏，2019-2022年不断有新的核电项目得到核准，2022年获核准的核电数量更是达到10台，为2008年以后的最高峰。2023年截至7月份，我国核准核电机组数量为6台。 四代核电渐行渐近，国内相关技术走在世界前列。四代核电与三代方案以及概念完全不同，它不是在第三代技术基础上的延伸，而是根本性革命性的变化。第四代核反应堆是目前正在研发的、在反应堆概念和燃料循环方面有重大创新的下一代反应堆，其主要特征是安全可靠性高、废物产生量小、具有更好的经济性、具备多用途功能、可防止核扩散。经过共同努力，2002年，GIF从130多种概念设计中遴选出气冷快堆(GFR)、铅冷快堆(LFR)、熔盐反应堆(MSR)、钠冷快堆(SFR)、超临界水冷堆(SCWR)、超高温气冷堆(VHTR)六种核能系统作为最有开发前景的第四代核能技术。中国在2006年加入GIF，已建设石岛湾20万千万高温气冷堆项目、2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆项目、霞浦钠冷快堆示范项目等多个四代堆项目，在多项四代核电路线上保持领先。 人类终极能源，可控核聚变稳步前行。核裂变成熟度高，但产生的放射性废物处理比较困难，而且主要核燃料铀的储量相对其它元素来说并不丰富，开采和提炼又十分困难，同时因为发展史上一些大事故，让人们对核电站心有余悸，甚至很多国家做出决策不再发展裂变核电站，因此原子核的裂变能并不是人类最理想的能源。核聚变具有原料资源丰富、释放能量大、放射危害小、安全性高等优势，有望成为人类终极能源。聚变堆是我国核能发展“热堆-快堆-聚变堆”战略三步走中的一环，国内研究集中在磁约束-托卡马克装置上。EAST装置是我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置，其成功建设和物理实验使中国在磁约束聚变研究领域进入世界前沿，令中国成为世界上重要的聚变研究中心之一。今年7月中核五公司发布文章称其与中国第一家聚焦聚变能开发的商业公司正式签订了全高温超导核聚变装置总装合同，将承建全球首个全高温超导核聚变实验装置。 建议关注。1）佳电股份：公司是国内首家取得核级电机设计、制造许可证的企业，产品主氦风机是四代堆-高温气冷堆一回路唯一的动力设备，在国际上处于领先水平，获得国内“重点领域首台套创新产品”认证；2）国光电气：公司生产的偏滤器和包层系统是ITER项目的关键部件，目前国内在该领域具有相关典型项目承建与运维经验的，只有公司一家，公司具有较明显优势；3）兰石重装：公司是国内首家实现国产替代的民用核级板式换热器设计生产企业，子公司中核嘉华在核燃料贮运容器细分领域具有较高的市场占有率，制造了中国首座50吨核乏燃料后处理中间试验厂的绝大多数非标设备；4）科新机电：公司成功承制了具有四代安全特征的华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程的热气导管、主氦风机冷却器等核电产品，核电产品ANT-12A型新燃料运输容器以优质性能实现替代进口，获得客户赞许；5）江苏神通：在核电阀门领域，公司产品优势地位突出，自2008年以来，在我国新建核电工程用阀门的一系列国际招标中，公司为核级蝶阀和核级球阀的主要中标企业，获得了这些核电工程已招标核级蝶阀、核级球阀90%以上的订单；6）海陆重工：多年来，公司在民用核能领域累积了丰富的制造和管理经验，并完成多个项目的国际、国内首件（台）制造任务，服务堆型包括但不限于三代堆型（华龙一号、国和一号）、四代堆型（高温气冷堆、钠冷快堆、钍基熔盐堆）以及热核聚变堆（ITER）等；7）中国一重：中国一重是国内最早开发生产核能设备的企业，也是国内最大的核电锻件供应商，已具备核岛一回路核电设备的全覆盖，成为全球少数兼备核岛铸锻件和核岛成套设备制造能力的重要供应商，国际先进核岛设备供应商和服务商，是国内唯一承担并已完成二代、二代加、三代、四代核电技术装备制造的企业；8）国机重装：具备核岛主设备制造资质和能力，成功签约全球首个聚变主机关键部件制造合同；9）航天晨光：放射性废物处理系统关键设备核心技术打破国外垄断，热核聚变系统完成江苏省首台（套）重大装备认定申报。 风险提示：（一）全球范围内无法预期的核电事故；（二）核电政策转向保守；（三）聚变项目进展不及预期；（四）电力市场需求增长缓慢 目录CONTENTS 01安全为基，核电产业稳步发展 02四代核电渐行渐近，国内相关技术走在世界前列 安全为基，核电产业稳步发展 01安全为基，核电产业稳步发展 1.1对实现“双碳”具有重要意义，全球核电平稳发展 核电具备多项优点，对实现“双碳”具有重要意义。核能发电不向大气排放二氧化碳等温室气体，不排放二氧化硫、氮氧化物等有害气体，相比水电、太阳能、风电等清洁能源，核电具有占地面积较小，年发电小时数高、发电量大，对电网影响小等特点。在全球范围内，核能不仅是实现双碳战略目标的重要支柱能源，更被视为能源现代化产业的工业技术集大成者，对能源清洁低碳转型和科技转型变革具有战略性带动作用。 受安全事故影响较大，多年来全球核电平稳发展。纵观全球核电自上世纪90年代以来的发展，可以发现核电总装机容量处于平稳上升的态势。1990年全球核电装机容量为318.3GW，到2022年末约为393.7GW，发展32年来核电总装机量的年均复合增速仅为0.67%。从2003年开始全球核电曾迎来快速发展期，2003年全球核电开工建设容量仅0.2GW，此后连年上升，2008年开工建设的核电容量达到10.7GW，此后连续2年均保持在10GW以上。但是2011年发生的福岛核泄漏事故中断了这一发展势头，当年新开工的核电容量仅1.9GW，关停的核电容量却达到了11.4GW。 01安全为基，核电产业稳步发展 1.2核裂变是目前核能发电运用的主要原理，压水堆为核电站主力堆型 核裂变是目前核电站发电运用的主要原理，由中子撞击原子核产生。核电站目前主要是利用铀原子核裂变所发出的巨大能量来发电的，核裂变是指一个质量较重的原子核通过核反应过程分裂为两个或两个以上的中等质量的原子核的过程。用中子轰击铀-235原子核，原子核分裂为2个较轻的原子核，同时产生2~3个中子，若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。 压水堆以安全性成为首选，通过裂变产生热源“烧开水”发电。核电站堆型有很多种，我国的核电站技术路线也以压水堆为主。压水堆是一种首先用于舰船的核动力堆，以水为冷却剂和中子慢化剂，结构紧凑，经济性、安全性好，安全是许多国家选用压水堆的重要因素，目前是全世界核电站的主力堆型。与火电厂相比，核电的“锅炉”是核反应堆(核岛)，核裂变反应发出的热量被堆芯中的水所吸收，通过一回路流经蒸汽发生器，将热量交换给二回路中的水，二回路以及后面的流程与火电厂是一样的——高温将水转化为蒸汽驱动汽轮机运转，并带动发电机发电。 01安全为基，核电产业稳步发展 1.3对政策依赖程度大，我国目前政策支持核电发展 安全是核电产业发展的根本前提，核电对政策依赖程度大。由于核电的特殊属性，我国核电项目均需经国务院的核准，所以国内核电产业发展对政策及政府态度的依赖较大。核电安全性是影响政府政策导向的关键因素，我国最新核准的山东石岛湾、福建宁德、辽宁徐大堡核电项目要求“按照全球最高安全要求建设”、“确保万无一失”。核安全事故往往会造成世界范围内的核电发展停滞，如2011年福岛核事故致使世界多个国家暂缓核电项目建设，我国也宣布暂停所有核电项目的审批。 政策保持对核电支持的导向，近年来国内核电复苏态势明显。2022年初国家发展改革委和国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，要求积极安全有序发展核电，当年的二十大报告中延续了这一表述。根据我们统计，“十一五”规划做出“积极发展核电”的表述后，核电每年开工数量从2006年的2台增长到2010年的9台，核准数量也在2008年达到14台；2011年受到福岛核泄漏事故影响，当年的核准及开工项目均为0，此后核电发展较为平缓，尤其是2016-2018年连续3年核电项目0核准。直到2019年，核电产业再度复苏，2019-2022年不断有新的核电项目得到核准，2022年获核准的核电数量更是达到10台，为2008年以后的最高峰。2023年截至7月份，我国核准核电机组数量为6台。 01安全为基，核电产业稳步发展 1.4中国在建机组装机容量全球第一，主要核电堆型设备国产化率达90%以上 核电发展30年，在建机组装机容量全球第一。浙江海盐是中国大陆核电的发源地，自从我国大陆第一座核电厂——秦山核电厂1991年末并网发电以来，国内核能发电的应用已经走过30多年历史。截至2022年底，我国商运核电机组53台，总装机容量约55.6GW，仅次于美国、法国，位列全球第三，核电总装机容量占全国电力装机总量的2.2%；全年核电发电量为4177.8亿千瓦时，同比增加2.5%，约占全国总发电量的4.7%，核能发电量居全球第二；我国在建核电机组23台，总装机容量2549万千瓦，在建机组装机容量继续保持全球第一。 核电站主要在沿海地区分布，主要核电堆型设备国产化率达90%以上。我国大陆投运的核电机组分布在沿海8个省区，从北至南依次为辽宁省、山东省、江苏省、浙江省、福建省、广东省、广西壮族自治区和海南省。2022年国内核电主设备累计交付54台套，交付数量创近五年新高，其中“国和一号”湿绕组电机主泵和屏蔽电机主泵，示范快堆1号机组堆芯支承、热交换器、新组件装载机、提升机等一批首台套核电关键装备实现交付，我国核电装备自主化和国产化能力进一步提升，主要核电堆型设备国产化率达90%以上。 四代核电渐行渐近，国内相关技术走在世界前列 02四代核电渐行渐近，国内相关技术走在世界前列 2.1核裂变打开核能利用大门，第四代核电站渐行渐近 核裂变现象的发现促进核能利用发展，苏联建成世界第一座核电站。1938年德国科学家奥托·哈恩发现了核裂变现象，此后因战争的原因，核研究被提上了议事日程。1942年12月2日费米在芝加哥实现了世界上第一次受控的自持链式反应，被人称为“登上了原子能新大陆”。从1941年开始，美国着手建立用于第一颗原子弹爆炸式链式反应，曼哈顿计划的辉煌以1945年在阿拉莫斯的首爆为标志，随后在广岛和长崎上空进行了爆炸。1954年前苏联建成世界首座核电站，1961年美国建成世界第一座商用核电站，此后核电又经几十年的发展，压水堆已做到电功率最大可达1450MW；热能/电能转换效率从28％提高到33％；每年运行时间可稳定在70％以上。其使用效率及经济性已达到或超过燃煤电站。 核电站历经70余年发展，第四代核电站渐行渐近。自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR1)首次利用核能发电以来，核电站技术方案大致可分为四代。第一代属于原型堆核电厂，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性；第二代主要是实现商业化、标准化、系列化、批量化，以提高