行业深度报告：核电设备迎景气周期，乏燃料后处理长坡厚雪

核电建设新周期，三代机组价值量提升 我国核电核准节奏加快，2022年核电核准数量达到创纪录的10台。根据中国核学会理事长王寿军的发言，预计后续每年将保持6-8台核准开工。参考台山核电站建设节奏，核岛设备、常规岛设备将分别于开工第3年、第5年进场。 我们预计，2019-2022年开工的核电站，将在2023-2025年迎来设备集中进场，核电设备迎来景气周期。三代核电价值量有所提升，核电工程设备投资占比平均超50%。我国建设的二代改进型机组建成价单位投资平均12056元/千瓦，而三门一期等采用三代AP1000机组的核电项目概算建成均价为21368元/千瓦。 目前我国已核准核电项目以三代机型华龙一号、CAP1000和VVER为主。 乏燃料后处理建设提速，后处理设备长坡厚雪 我国乏燃料后处理产能严重不足，政府基金支出快速增加，设施建设提速。乏燃料贮运容器、智能设备逐步实现国产。我国从事乏燃料运输容器生产的企业主要有大连宝原、西安核设备等，科新机电等公司亦有布局；景业智能等公司实现乏燃料后处理智能设备国产替代。我们测算，2025年我国乏燃料运输容器市场空间或达199.1亿元，乏燃料后处理智能装备探寻千亿市场规模。 看好新燃料及乏燃料运输容器、智能设备、冷却塔等从0到1的设备环节 新燃料运输容器国产替代伊始。核燃料组件换料周期一般为18个月，单次更换1/3的燃料。科新机电、上海阿波罗、西安核设备、南通中集能源、大连宝原、中国原子能科学研究院等公司机构已获批准。我们测算，2025年我国核燃料换料所需运输容器市场空间约为26.3亿元，2030年将达40.8亿元。 乏燃料贮运容器、智能设备前景广阔。乏燃料运输容器结构复杂，性能要求高，国内厂商主要为大连宝原、西安核设备，科新机电等厂商亦有布局。乏燃料干式贮存可环节乏燃料后处理产能压力，上海阿波罗已有乏燃料干法贮存容器成品交付。实体清单限制下核工业关键设备自主可控需求迫切，景业智能等厂商已入局，部分产品性能可全面或部分实现进口替代。我们测算，2025年我国乏燃料运输容器市场空间或达199亿元，乏燃料后处理智能设备有望探寻千亿市场规模。 冷却塔沿海核电应用趋势明朗。过去沿海核电站多用直流冷却方案，未来冷却塔沿海核电应用有望成为趋势，以2022年核电5698.6万千瓦装机容量，2030年预计达到12000万千瓦装机容量计算，预计有126台核岛用冷却塔和63台常规岛用冷却塔的市场空间。 受益标的 海鸥股份（冷却塔）、科新机电（核燃料运输容器）、景业智能（核工业智能设备及机器人）、华荣股份（防爆电器）、兰石重装（核级压力容器）、佳电股份（主氦风机）、江苏神通（阀门）、中核科技（阀门）、中密控股（机械密封件）。 风险提示：核电机组开工进度不及预期，核电设备国产化进程不及预期，乏燃料处理设备研发及国产替代进度不及预期。 1、核电建设新周期，2023年迎增长元年 1.1、核电：广泛应用的清洁能源，前景明亮 核电是一种清洁能源，是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量发电的技术，其利用核反应堆产生热能，进而产生蒸汽驱动涡轮发电机产生电力。相较于传统化石燃料发电站，核电站排放量低，不会产生温室气体和大气污染物，在世界范围内被广泛应用。 1.1.1、世界核电历经四次迭代，2050年全球核装机容量或达当前3倍 自1951年12月美国实验增殖堆1号（EBR-1）首次利用核能发电以来，世界核电技术已历经四次迭代。 第一代：20世纪五六十年代开发的原型堆和动力堆，由于核电直接从军用到商用，核电机组附加安全设计少，存在安全隐患; 第二代：20世纪60年代后期，在试验性和原型核电机组基础上陆续建成发电功率在300MW以上的压水堆、沸水堆、重水堆和石墨水冷堆等核电机组，二代机组专门设计了能动安全装置，而且仅供民用，提高了核电的经济性; 第三代：总结了核电发展的经验和教训，结合新的安全理念、安全方法和安全要求进一步提升了安全性能、运行性能以及经济性能; 第四代：2000年美国联合其他九个有意发展核能的国家堆出第四代核能系统计划，目前仍在发展阶段，预计在2030年左右推向市场； 图1：世界核电技术已历经四次迭代 目前世界主流核电站皆采用第二代或第三代核电技术。其中，第二代和第三代的主要核电堆型包括压力堆和沸水堆等，在安全性和经济性上较前一代都有提升。 第四代核电技术以在安全性、经济性、核废物处理、防止核扩散上更为出色，代表堆型包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超高温气冷堆等，目前主要研发试验阶段，商业化预计在2030年左右实现。 表1：目前世界主流核电站采用第二代或第三代核电技术 其中，轻水堆广泛应用于第二、三代核电站。轻水堆可分为压水堆和沸水堆，为世界上最普遍的商用堆型。 压水堆方面，其以加压清水为冷却剂和慢化剂，其结构和运行较为简单、尺寸较小、经济性好、且安全性高。压水堆核电站主要包括核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统。一回路系统主要负责把核裂变产生的热能传递到二回路的水，使给水变为水蒸汽，而二回路系统则负责把水蒸汽传入汽轮机，带动电机发电。沸水堆方面，其以沸腾轻水为冷却剂和慢化剂，没有压水堆的二回路系统和蒸汽蒸发器，在事故时有泄漏放射性物质的危险。 目前全球在运核电站以压水堆为主。根据世界核能协会数据，截至2020年末，全球在运核电反应堆共441座，其中压水堆302座，占比68%；沸水堆占比14%。 图2：压水堆具有二回路系统和蒸汽蒸发器 图3：沸水堆没有二回路系统和蒸汽蒸发器 高温气冷堆为我国第四代核电站重要方向，以气冷代替轻水堆水冷，主要分为棱柱式和球床式两种。燃料球靠重力自然落入堆芯，能够不停堆在线换料；可实现小型模块设计，灵活性更高；且每一个木块功率密度约为大型压水堆核电站的1/20，停堆后余热水平较低，更加安全。 2021年12月，我国石岛湾高温气冷堆核电站投入运行，设备国产化率达93.4%，采用双模块设计，是全球首座球床模块式高温气冷堆核电站。该核电站的氦气出口温度能达到750℃，产生566℃的过热蒸汽，在高效发电之外，高温蒸汽还能用于热电联产、稠油热采、化工、冶金等。高温气冷堆有望实现大规模绿色制氢。 图4：高温气冷堆有望实现大规模绿色制氢 图5：热气导管连接堆芯和蒸汽发生器 世界目光重聚核能，2050年全球核装机容量或达当前3倍。从上世纪50年代至今，全球核电共经历了4个发展阶段。2011年日本福岛核电站事故对世界核电建设造成了一定负面影响。 但近年来在低碳趋势及全球能源危机下，德国政府计划推迟关闭最后3座核电站；2022年2月，法国宣布将建造六座新反应堆，并考虑再建造8座；日本在2022年8月表示，将探索建设下一代反应堆，并推动闲置核反应堆重启。国际能源署（IEA）评估认为，到2050年全球核装机容量要达到现在的3倍。 图6：世界核电发展的四个阶段 1.1.2、我国核电进入高效发展期，2025年前装机量预计预计达70GW左右 我国核电发电量占比较发达国家存在较大差距。2021年我国核电发电量约383TWh，核电发电占比约为5%。虽然我国核电发电量位居世界前列，但发电占比低于10%的全球平均水平，较美国、俄罗斯等国家存在较大赶超空间。 表2：2021年国内核电发电量占比较国际核电发电量水平存在较大差距 我国核电进入安全高效发展期，核电核准加速。我国核电自上世纪70年代开始发展，过去10年核电核准分别与2011年后和2016年后出现了2次断档。2011年因日本福岛事件，国内处于安全考虑在2012-2014年暂缓核电建设核准。2016以来国内用电增长放缓，装机容量快速增长，出现多台核电机组陆续投产，导致部分核电机组降负荷运行甚至停机备用的情况；此外，当时全球首个AP1000核电项目——浙江三门核电站尚未投产，导致2016-2018年核电项目核准暂停。 2019年以来三代机组陆续投产，我国核电核准节奏加快。2022年，国内核电核准数量达到创纪录的10台，预计后续每年将保持6-8台开工核准。 图7：2022年国内核电核准数量创纪录 图8：我国核电站以压水堆技术为主 2025年我国核电装机量有望达70GW，较“十三五”期间增长40%。根据《“十四五”现代能源体系规划》，在2025年前，我国核电装机量达到70GW左右，较“十三五”期间增长40%。根据《中国核能发展报告（2021）》数据，到2030年，我国核电在运装机量有望达到120GW，核电发电量占全国发电量的8%。根据《核电站的发展历程及应用前景》数据，到2050年我国核电装机总容量将达到400GW，核电发电量份额将增加到14.5%。 表3：我国核电将进入高效发展期 表4：十四五期间各省积极规划核电发展 1.2、核电设备景气周期到来，三代机组价值量可观 核电机组建设周期约为6-7年。我国2008年-2015年开工的核电机组已陆续完成并网。2016年-2018年核电核准中止，意味着2023-2025年期间新并网机组数量将会减少，2025年之后将再次增长。 核电设备景气周期到来。台山核电站建设过程中，核岛设备、常规岛设备分别于开工第3年、开工第5年进场。参考台山核电站的建设节奏，我们预计，2019-2022年开工的核电站，将在2023-2025年迎来设备集中进场，我国即将迎来核电设备景气周期。 表5：台山核电站核岛设备、常规岛设备分别于开工第3年、开工第5年进场 表6：2019年以来核电审批加速 表7：核电设备将在2022-2023年集中进场 三代核电价值量有所提升。目前我国核电设备以第三代核电设备为主。三代核电每台机组的EPC（Engineering Procurement Construction，工程总承包）投资约为200亿。我国建设的二代改进型机组建成价单位投资平均12056元/千瓦，最高12983元/千瓦，最低10468元千瓦；而三门一期、海阳一期、台山一期等采用三代AP1000机组的核电项目概算建成均价为21368元/千瓦。相较二代机组，三代核电价值量有所提升。目前我国已核准核电项目以三代机型华龙一号、CAP1000和VVER为主。 核电工程设备投资占比平均超50%。根据英国能源技术研究所（Energy Technologies Institute）数据，美国的标准压水堆（PWR）建设成本中，直接成本占比约达33%，包括结构和改进；反应堆设备；涡轮发电机设备；电气设备；散热系统；杂项设备；特殊材料；模拟器；直接成本的不可预见费等。我国核电工程中设备投资占比平均超50%。 图9：美国的标准压水堆（PWR）建设成本中，结构及设备占比约达33% 1.3、核电设备自主可控是主线，关注从0到1的国产化环节 核电产业链上游为核燃料、特种材料及压力容器，中游为核电机组设备，包括核岛设备、常规岛设备和辅助设备等，下游为核电站建设运维及、乏燃料后处理等。 核电产业链环节中，基础设施占比达40%，设备投资占比达50%。我们看好新燃料及乏燃料运输容器、智能设备、冷却塔等从0到1的设备环节。 图10：核电产业链分为上游-中游-下游三个部分 图11：核电产业链中设备投资占比达50%。 图12：核电细分设备中核岛设备市场规模较大 1.3.1、上游：核燃料、特种材料、核燃料运输容器 铀矿资源转化工艺链较长。铀矿石开采出来后，经过破碎、研磨、浸出、固液分离、萃取等过程，得到浓缩铀，再经过提纯、化学转化制成二氧化铀或金属铀。 但这时铀产品中铀235仅占0.71%，若要用于核电厂轻水堆的燃料，需要把铀235的浓度提2-5pct后，才能制成芯块并组装成核燃料组件。 我国核燃料进口依赖度高，中核集团核燃料独家供应。我国大部分铀资源品味低且埋藏深，开采成本较高，铀矿资源70％以上都来源于进口，主要供应国家包括哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚等。核燃料物资在各国都受到严格管制，只有获得许可的企业才能采购。中核集团目前是中国唯一拥