机械行业一周解一惑系列：核电阀门需求空间几何？

本周关注：道森股份、奥来德、ST龙净、杭叉集团 核电站是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施，用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再通过堆芯内不断循环的冷却剂（水或气）把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机发电。目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。核电站由核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施系统（BOP）组成。 核电阀门是指在核电站中核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施系统（BOP）中使用的阀门，从安全级别上分为核安全1级、核安全2级、核安全3级和非核级（NC），其中核安全1级要求最高。核电阀门产品规格介于DN3－1280mm，压力等级介于0.1－42MPa，工作温度介于10－350℃之间。核电阀门是核电站中使用数量较多的承压设备和介质输送控制设备，连接整个核电站的数百个系统，控制并调节介质的压力、温度、流向、流量，并对压力容器及核电系统起着安全保护的重要作用，是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分。 核电阀门需求主要来源于两个方面，一是国内新建核电站对相关阀门产品的需求，二是已建成核电站商业运行期间对核电阀门的维修更换需求。根据《2023-2028年中国核电阀门行业市场需求与投资咨询报告》，阀门投资占核电机组投资额的5%，用市场通用的1250MW的核电投资200亿元作为计算依据，每一个新增机组阀门需求约10亿元，每年建设6-8台核电机组对应阀门需求规模60-80亿元。核电机组的大修分为换料大修、首次换料大修和十年换料大修，首次换料大修一般在首次核电机组换料循环后12个月，换料大修周期一般在12-18个月，十年换料大修周期一般为十年，维修更换需求规模每年约10亿元左右。 根据观研报告网发布的《中国燃料行业现状深度研究与未来投资调研报告（2023-2029年）》显示，近年来，随着核工业发展，我国乏燃料产生量逐年增长，已突破1000吨/年。核电发电量与乏燃料年产量呈正相关，未来随着核电发电量增长，观研报告网预计到2025、2030、2035年，乏燃料年产量将分别达到1470吨、1876吨、2394吨，累计产量将分别达到1.52万吨、2.37万吨、3.46万吨。我国乏燃料后处理能力薄弱，目前乏燃料处理能力只有50吨/年，在建处理能力也仅为200吨/年，因此需要建立一定的乏燃料离堆贮存能力。 发改委、国家能源局共同印发的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》即明确把“乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新”作为重点任务之一，提出要推进大型商用水法后处理厂建设，加强先进燃料循环的干法后处理研发与攻关，目标在2030年要建成完善的先进水法后处理技术研发平台体系，基本建成我国首座800吨大型商用乏燃料后处理厂。 投资建议：建议关注核电阀门设备相关标的：中核科技、江苏神通。 风险提示：1）核电安全事故的风险。2）核电建设延期的风险。3）核电政策变动的风险。 1核电阀门的类型及应用范围 核电站是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施，用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再通过堆芯内不断循环的冷却剂（水或气）把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机发电。目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。核电站由核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施系统（BOP）组成。 图1：压水堆核电站结构示意图 核电阀门是指在核电站中核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施系统（BOP）中使用的阀门，从安全级别上分为核安全1级、核安全2级、核安全3级和非核级（NC），其中核安全1级要求最高。核电阀门产品规格介于DN3－1280mm，压力等级介于0.1－42MPa，工作温度介于10－350℃之间。核电阀门是核电站中使用数量较多的承压设备和介质输送控制设备，连接整个核电站的数百个系统，控制并调节介质的压力、温度、流向、流量，并对压力容器及核电系统起着安全保护的重要作用，是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分。 核电站中阀门的数量分布以大亚湾核电站为例，核岛部分占43.5%、常规岛部分占45%、辅助设施占11.5%。从不同种类阀门配置情况看,核电站使用的阀门主要包括闸阀、截止阀、止回阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、调节阀、安全阀等，这些不同种类的阀门在功能、技术要求各有不同。 表1：核电阀门分类 闸阀、截止阀、止回阀、调节阀和安全阀的核安全级别覆盖了核1级、核2级和核3级，其中核1级要求最高。其他种类的核电阀门核安全级别覆盖了核2级和核3级。核1级闸阀、截止阀、止回阀、调节阀和安全阀的技术要求最高。 根据江苏神通招股说明书，一座由两台100万千瓦机组装备的核电站共需各种阀门约28,000台，其中核岛阀门约11,700台，常规岛阀门约12,800台，电站辅助设施阀门约3,500台。 表2：以岭澳核电站一期工程核岛部分阀门 2核电阀门市场空间几何？ 2.1核电阀门市场规模稳步增长 根据《中国核能发展报告2023》，截至2022年底，我国商运核电机组54台，总装机容量5682万千瓦，位列全球第三。2022年，我国核电总装机容量占全国电力装机总量的2.2%，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%，核能发电量位居世界第二。根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》，至2025年，我国核电运行装机容量达到7000万千瓦，在建装机规模接近4000万千瓦。到2035年，我国核电在运和在建装机容量将达到2亿千瓦左右，发电量约占全国发电量的10%左右。 核电阀门需求主要来源于两个方面，一是国内新建核电站对相关阀门产品的需求 ， 二是已建成核电站商业运行期间对核电阀门的维修更换需求 。根据《2023-2028年中国核电阀门行业市场需求与投资咨询报告》，阀门投资占核电机组投资额的5%，用市场通用的1250MW的核电投资200亿元作为计算依据，每一个新增机组阀门需求约10亿元，每年建设6-8台核电机组对应阀门需求规模60-80亿元。核电机组的大修分为换料大修、首次换料大修和十年换料大修，首次换料大修一般在首次核电机组换料循环后12个月，换料大修周期一般在12-18个月，十年换料大修周期一般为十年，维修更换需求规模每年约10亿元左右。 图2：2017-2023年我国核电阀门市场规模及需求预测 2.2乏燃料后处理市场方兴未艾，带动核电阀门需求增加 核燃料循环产业是整个核工业产业链的一环，也是核能发展的大动脉，包括铀矿开采、冶炼、转化纯化、同位素分离、燃料元件制造、乏燃料后处理、放射性废物处理处置、核电站反应堆等多个环节。乏燃料后处理为整个核燃料循环产业中的关键环节。 随着中国核电产业的规模化发展，核电站乏燃料产生量日益增加，乏燃料后处理需求日益凸显。乏燃料处理方式基本可分为两种，一种是“开式核燃料循环”，即直接将乏燃料冷却、包装后作为废物送入深地质层处置或长期贮存。另一种是“闭式核燃料循环处理”，即将乏燃料送入后处理厂，将铀和钚等有用物质进行分离、回收再利用，之后将废物固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变。 上世纪80年代我国就确定了核燃料“闭合循环”的技术路线，该技术可大幅提高铀资源的利用率，同时显著减小放射性废物体积并降低毒性。作为我国核电站乏燃料处理发展的必经之路，“闭式核燃料循环处理”是一个复杂的系统性工程，对环境保护、专用设备的质量和技术指标要求苛刻，因此乏燃料后处理关键设备无疑是“闭式核燃料循环处理”技术国产化与规模化进程中的关键一环。 图3：核燃料循环流程图 由于目前的反应堆技术对核燃料中的铀利用率较低，乏燃料中仍有可观的铀和钚可以回收再利用。我国为贫铀国，国内铀资源大部分属于非常规铀，开采成本较高，近年来我国铀资源对外依存度常年维持在70%以上，主要供应国家有哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚。因此，建立乏燃料后处理闭式循环，对于提升我国铀资源利用率，制备钚铀混合燃料用于热堆、快堆，提升铀钚等资源战略储备，保障能源安全等具有重要意义。 图4：2013年-2019年我国天然铀产量需求量及在建运行核电站情况 根据观研报告网发布的《中国燃料行业现状深度研究与未来投资调研报告（2023-2029年）》显示，近年来，随着核工业发展，我国乏燃料产生量逐年增长，已突破1000吨/年。核电发电量与乏燃料年产量呈正相关，未来随着核电发电量增长，观研报告网预计到2025、2030、2035年，乏燃料年产量将分别达到1470吨、1876吨、2394吨，累计产量将分别达到1.52万吨、2.37万吨、3.46万吨。 图5：2025-2035年我国乏燃料年产量预测 图6：2025-2035年我国乏燃料累计年产量预测 核燃料循环的最后需要将反应堆产生的乏燃料运至后处理厂，在后处理厂提取出有用的物质进行重复利用，从而提高铀的利用率。然而，与法国、英国、俄罗斯、日本等发达国家相比，我国乏燃料后处理能力薄弱，目前乏燃料处理能力只有50吨/年，在建处理能力也仅为200吨/年，因此需要建立一定的乏燃料离堆贮存能力。 发改委、国家能源局共同印发的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》即明确把“乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新”作为重点任务之一，提出要推进大型商用水法后处理厂建设，加强先进燃料循环的干法后处理研发与攻关，目标在2030年要建成完善的先进水法后处理技术研发平台体系，基本建成我国首座800吨大型商用乏燃料后处理厂。 表3：全球主要国家及地区在运和即将投运的乏燃料后处理设施 随着乏燃料后处理商业规模的发展壮大，在我国后处理厂建设中，对阀门的性能、安全可靠性的要求越来越高。乏燃料后处理工艺系统中涉及大量管路，这些管路中需要数以万计的阀门来确保整个工艺系统的正常应用。 3相关标的 3.1中核科技（000777.SZ） 中核苏阀科技实业股份有限公司前身为1952年成立的苏州阀门厂，是一家集工业阀门研发、设计、制造及销售为一体的科技型制造企业，为石油、天然气、炼油、核电、电力、冶金、化工、造船、造纸、医药等行业提供阀门系统解决方案，并于1997年在深交所挂牌上市，成为中国阀门行业和中国核工业集团有限公司所属的首家上市企业。 近年来，公司荣获国家能源局科技进步奖一等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖、江苏省人民政府优秀项目奖、江苏省机械行业协会一等奖、中核集团公司科学技术奖二等奖等奖项50余项。公司核电站用关键阀门具备二代、三代核电机组阀门成套供货能力，四代核电机组关键阀门供货能力；核燃料真空阀及浓缩铀生产四大类国产化关键阀门总体性能达到或超过进口产品水平，具备成套供货能力；石油化工关键阀门具备百万吨乙烯、千万吨炼油阀门成套供货能力，加氢装置高压阀门、乙烯装置高温高压阀门等关键阀门性能达到国际先进水平；具备超（超）临界火电机组阀门成套供货能力，部分样机达到国内领先水平。“华龙一号”核一级稳压器快速卸压阀居国际领先水平，核二级主蒸汽隔离阀、CAP1400系列关键阀门 、安全壳延伸功能地坑阀等产品居国际先进水平 ，DN800主蒸汽隔离阀获江苏省首台(套)重大装备产品认定。 表4：中核科技产品类别 2017-2022年，公司实现营业收入8.74亿元至15.00亿元，CAGR为11.4%，归母净利润实现0.45亿元至1.72亿元，CAGR为23.06%。2022年在疫情短期扰动下，公司积极开拓市场、坚持创新驱动，订单承接总量连续取得突破，市场开发方面，做好国内