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

证券研究报告|行业深度 机械设备 2023年9月19日 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.cn0 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 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。1 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 03人类终极能源，可控核聚变稳步前行 04建议关注 05风险提示 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。2 01安全为基，核电产业稳步发展 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。3 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。 能源类型 特点 煤、石油、天然气 传统能源，在现今能源消耗中占比大；污染环境；不可再生 水力 无污染；受自然环境条件和季节影响 地热能、潮汐能 只能在一定条件下有限开发，较难大量使用；成本较高 风能、太阳能 不稳定，对天气依赖性较大，波动性大 生物质能 可再生，但具体技术有待研发 核电 燃料全球储量丰富，成本相对低；技术成熟；燃料能量密度高 图表：不同类型能源的特点 图表：全球核电装机情况 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 新并网装机容量（GW）开工建设容量（GW）装机容量（GW，右轴） 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。资料来源：中国核能行业协会，IAEA，中国气象局，国家原子能机构，国家核安全局，中国广核集团官网，Wind，科技导报官微等，德邦证券研究所4 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。 冷却剂（载热剂） 慢化剂 水重 水 二 氧化碳 氦 液 态钠 水 重水 无 慢 化 石剂 墨 轻水堆 压 水堆 沸 水堆 重 水 堆 石 墨气冷堆 石 墨水冷堆 高 温气冷堆 快 中子增殖堆 图表：核裂变反应示意图 图表：多种多样的反应堆堆型 图表：压水堆核电站发电的工作原理 热（慢）中子堆 快中子堆 5 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。资料来源：中广核，核辐射它说官微，国家核安全局，中国核能行业协会，周全之《核电站的主要堆型》，《中国核工业集团有限公司2023年面向专业投资者公开 发行科技创新可续期公司债券(第一期)募集说明书》等，德邦证券研究所 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。 图表：不同时期我国核电政策表述 “十一五”规划2006-2010积极发展核电 文件时期内容 “十三五”规划 2016-2020以沿海核电带为重点，安全建设自主核电示范工程和项目，积极开展内陆核电项目前期工作 “十二五”规划2011-2015在确保安全的前提下高效发展核电 安全稳妥推动沿海核电建设，建设一批多能互补的清 图表：国内近年来核电机组核准数量（台） 0246810121416 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 “十四五”规划2021-2025 洁能源基