天然铀行业专题：沉寂已久的能源金属，周期来临

证券研究报告|2024年12月19日 天然铀行业专题 沉寂已久的能源金属，周期来临 行业研究·行业专题有色金属·小金属 投资评级：优于大市（首次） 证券分析师：刘孟峦证券分析师：谷瑜 010-88005312021-61761033 liumengluan@guosen.com.cnguyu@guosen.com.cnS0980520040001S0980524110001 铀需求：民用核电和军用属性双驱动。核电边际变化已至，铀需求量有望显著提升。根据世界核协会数据，截至2024年12月，全球核电并网容量为396GW，并网核电站439座，在建容量71.8GW，在建核电站66座。根据OurWorldinData，2023年全年全球核电发电量占比9.11%。据我们测算，考虑核电建设周期，铀需求将在2027年加速释放，首次装料或将需求前置。按照WNA数据，2024年全球铀需求量为67517吨，其中中国13132吨；我们预测到2030年全球和中国的并网容量分别为495GW/92GW，需求量分别达到84084吨和18384吨，2024-2030CAGR分别为3.7%、5.8%，中国将成为全球铀需求的主要拉动者。同时，微软、谷歌、甲骨文等科技巨头布局核能，核电将对AI发展进行电力支持。此外，地缘冲突加剧，铀的军用属性不可忽视。 铀供应：一次供应缺口逐年扩大，部分二次供应变需求。2026年开始一次供应缺口逐年扩大。2026年铀一次供应缺口为1427吨，2027-2030年逐年扩大，分别为3083/6166/8269/10443吨铀。2014—2020年铀价持续走低，减缓了许多铀矿勘探和开发项目的进程，各国相关支出呈总体下降趋势，从2014年21.2亿美元降至2020年2.5亿美元，降幅达89%；2021年小幅回升至2.8亿美元。全球范围内贡献增量且确定性较大的矿山有限。①哈萨克斯坦硫酸问题解决，产能利用率爬升，释放6000吨增量。②加拿大麦克阿瑟湖满产，释放2300吨增量；③纳米比亚兰格海因里希复产，释放2000吨增量；④蜜月铀矿复产，释放约1000吨增量；⑤假设乌兹别克斯坦能够完成2030年产铀7100的目标，年均增加产铀量400吨。⑥尼日尔达萨铀矿，满产后贡献1500吨增量。二次供应是一次供应与需求缺口的补充，呈下降趋势。政府库存衰减；商业库存峰值回落，且部分商业库存受到金融机构投资需求拉动，供给变需求；SWU产能由富余变紧缺，欠料供应变过料供应，二次供应变二次需求。 供需平衡：供需空间错配，天然铀转向紧缺。天然铀资源量、产量和核电装机容量存在明显的空间错配，供应存在不稳定性；叠加铀一次供应增量有限，二次供应部分变二次需求，铀供需格局矛盾突出。预计2029年为供需平衡转向紧张的年份，届时二次供应已无法对第一供应缺口形成有效补充。考虑到美国和欧盟对俄罗斯天然铀的管制带来的结构性短缺、提前装料带来的需求前置，短缺或提前出现。 价格及催化：截至12月中旬，长协价格为81.5美元/磅，现货价格为75美元/磅，长协价更具指导意义。供给端，一次供应增量有限、在产矿山常有产量指引下调（如哈萨克产量计划、麦克阿瑟湖何时满产）、矿山扰动频发（尼日尔政变导致1矿山停产，2矿权被回收）、结构性失衡（美国2028年期禁用俄罗斯铀），二次供应逐年缩减，在此条件下过去十年资本投入较低，意味着未来新增资源量大部分来自于当下投资，长投资周期决定5年后的紧缺已足够支撑价格维持高位甚至继续上涨。需求端，各国对核电规划陆续落地，日本重启16GW核电机组，美法等国在COP28上启动三倍核能协议，中国计划2030年核电发电占比翻倍；此外，商业投资需求有望跟随降息周期持续扩张。后续价格催化核心在于科技巨头布局核电等带来的各国核电机组超预期落地、矿山产量指引下调、地缘冲突加剧导致供需结构失衡、商业购买增加等因素。 风险提示：铀矿勘探进度超预期；库存过度释放的风险；核电并网节奏不及预期；第四代核电技术大规模应用。 01 铀需求：民用核电和军用属性双驱动 02 铀供给：一次供应缺口逐年扩大，部分二次供应变需求 03 供需平衡：供需空间错配，天然铀转向紧缺 04 海内外铀矿企业梳理 铀需求：民用核电和军用属性双驱动 核电边际变化已至，铀需求量有望显著提升。根据世界核协会数据，截至2024年12月，全球核电并网容量为396GW，并网核电站439座，在建容量71.8GW，在建核电站66座。根据OurWorldinData，2023年全年全球核电发电量占比9.11%。据我们测算，考虑核电建设周期，铀需求将在2027年加速释放，首次装料或将需求前置。按照WNA数据，2024年全球铀需求量为67517吨，其中中国13132吨；我们预测到2030年全球和中国的并网容量分别为495GW/92GW，需求量分别达到84084吨和18384吨，2024-2030CAGR分别为3.7%、5.8%；到2035年全球和中国的并网容量分别为559GW/126GW，需求量分别达到95089和25236吨，2030-2035CAGR为2.5%、6.5%。中国将成为全球铀需求的主要拉动者。此外，微软、谷歌、甲骨文等科技巨头布局核能，核电将对AI发展进行电力支持。 •美国：目前全球核电装机量最高，三倍核能协议催化需求。美国核能扩展计划核心目标是到2050年新增200GW核电产能，方法包括新建核反应堆、重启停用设施，以及升级现有核电厂，短期目标是于2035年实现35GW的新增核电运行，并在2050年前每年增加约15GW的产能。假设2035年美国短期目标实现，并网装机容量达到132GW，按照187吨铀/GW的历史单耗数据，铀需求大约增至2.46万吨。 •中国：全球核能增量的最大贡献者。假设中国按照每年核准6台核电机组的速度发展，2035年中国并网装机容量达到126GW，铀需求增至2.52万吨，将超过美国成为第一大天然铀消费国。 •日本：福岛事故阴霾散去，关停的核电站陆续重启。待日本核电效率和并网容量恢复至事故前水平后，日本年消耗天然铀有望恢复到8000以上，是2024年2180吨的约4倍。 地缘冲突加剧，铀的军用属性不可忽视。 铀是核裂变的关键原料。 •天然铀是生产浓缩铀的原料，也可用于生产钚。铀原子序数为92，原子量为238，是自然界中能够找到的最重元素。自然界中存在三种铀的同位素，分别是自然丰度为99.275%的铀238、自然丰度为0.72%的铀235和自然丰度为0.005%的铀234，能用作核电燃料的是铀235。 •轻水堆核电站所需要的铀235丰度大约在3%-5%，压水堆核电站以含铀235约3％的低浓铀作为燃料，核武器所需要的铀235丰度要达到90%以上。一公斤铀235完全裂变，会损失大约0.09%的质量，而释放的能量相当于燃烧2700吨优质煤，是全球核电的绝对主力“燃料”。铀除了能发电，还广泛用于各种军事和民用领域。比如，航母和潜艇的铀核反应堆、原子弹和氢弹；铀浓缩过程的副产品贫铀能用来生产贫铀弹和高强度装甲；农业辐照育种、生产人造元素、放射治疗、造影诊断都能用到铀。由于核电需求构成铀金属接近100%的需求（军用暂不考虑），我们着重研究核电领域对铀的需求。 铀矿开采-铀矿加工-铀纯化转化-铀浓缩-核燃料组件制造-核电站利用。 •加工：开采出来的具有工业品位、或者经过物理选矿的矿石加工浓集成含铀量较高的中间产物—铀化学浓缩物（黄饼，主要以U3O8形式存在，含有大量杂质）； •纯化转化：将黄饼进一步提纯以达到要求的核浓度，并转化为易于氢氟化的铀氧化物（精制），U3O8是铀在空气中最稳定的氧化物，便于长期贮存，再将U3O8转化为UF6； •浓缩：铀同位素互相分离的过程，即通过物理的分离方法将铀238的含量降低，铀235的含量提高。生产1吨富集度为3%的浓缩铀，大约需要5.5吨天然铀原料（黄饼）； •组件制造：把铀浓缩工序产品六氟化铀经过化学工艺操作，生产出UO2等燃料芯块，然后再把燃料芯块装入包壳组装成燃料棒。压水堆的燃料组件就是由一定数量的燃料元件排列组成正方形的燃料棒束集成。 同位素自然丰度原子量半衰期 表：铀的天然同位素 235U0.72%235.04397.00X108a 238U99.275%238.05084.51X109a 资料来源：中广核矿业公司官网、国信证券经济研究所整理 234U0.005%234.04092.47X105a 图：绿铀矿（左）和铜铀云母（右） 资料来源：中广核矿业公司官网，中国核协会，国信证券经济研究所整理 图：核燃料循环示意图 资料来源：环境保护部核与辐射安全中心.《核燃料循环》.中国原子能出版社.2015:2.，国信证券经济研究所整理 丰度是指某一同位素在这个元素的比例。铀235的丰度为3%就是指每100个铀原子核中有3个原子核是铀235。按照铀浓度的不同，国际原子能机构将铀分为微浓缩（0.9%-2%）、低浓缩铀（2%-20%）和高浓缩铀（20%以上）。在高浓缩铀中，铀235丰度超过85%的被称为武器级浓缩铀，可以直接用于制造核武器。 根据世界核协会数据，截至2024年12月，全球核电并网容量为396GW，并网核电站439座，在建容量71.8GW，在建核电站66座。根据OurWorldinData，2023年全年全球核电发电量占比9.11%。 •核电作为清洁能源，是碳排放最低的发电技术之一。与传统火电相比，不排放二氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳等有害或温室气体，具有资源消耗少、环境影响小等优势。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2014年公布的数据，核电技术的温室气体排放约为3.7-110克二氧化碳当量/千瓦时，各国中位数为12克二氧化碳当量/千瓦时，与陆上风电基本相当，是水电的一半，光伏的1/4，远低于煤电、天然气发电和生物质发电，可以在满足快速增长的能源需求的同时兼顾生态环境。 •核电是高效的能源。1千克铀235的原子核全部裂变，可以释放相当于2700吨标准煤完全燃烧放出的能量。一座百万千瓦级的核电厂每年只需补充一次约30吨的核燃料（浓缩后），一辆重型卡车即可拉走。同样规模的火电厂每年需要燃煤约300万吨，仅每天就需要一列40节车厢的火车来运输。 •核电负载因子高，能源保障力强。2023年核电机组每年的工作小时数为7670小时，是火电的1.7倍，水电的2.5倍，风电的3.4倍，太阳能的6倍。一台1GW的核电机组一年能生产77亿度电（1GW*7670h）。 目前核电技术发展到第四代。第一代核电站为原型堆，其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景；第二代核电站为技术成熟的商业堆；第三代核电站安全性和经济性均较第二代有所提高，是目前全球核电建设的主流技术，“华龙一号”、“国和一号”（CAP1400）均是我国自主知识产权三代核电技术；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处于起步阶段，钠冷快堆和高温气冷堆是发展较快的两种堆型。 图：发电设备平均利用小时数（小时/年）图：全球并网、在建核电站容量及数量 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 火电风电水电核电太阳能 785578747787 7802 7403 7543 7394 7450 76167670 70607089 201220132014201520162017201820192020202120222023 450 400 350 300 250 200 150 100 50 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 0 并网容量（GW） 并网数量（座）-右轴 在建容量（GW） 在建数量（座）-右轴 396.3 71.8 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 2020