2024年核电行业专题报告：四代核电愈行愈近，乏燃料后处理投资额有望提升

四代核电愈行愈近，钠冷快堆、高温气 冷堆更加成熟

四代核电自2000年开启研究

三代核电技术是指满足美国《先进轻水堆用户要求》和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》的反应堆堆型。上世纪90 年代，为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电界集中力量对严重事故的预防和后果缓解 进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台《先进轻水堆用户要求》文件和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》，进一 步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。第三代核电机型主要有AP1000、EPR 、ABWR、APR1400、AES2006、ESBWR、CAP1400、华龙一号。

四代核电有六种候选堆型。美国于2000年发起“第四代核能系统国际论坛（GIF）”，希望能更好地解决核能发展中的可 持续性（铀资源利用与废物管理）、安全与可靠性、经济性、防扩散与实体保护等问题。第四代核能系统最显著的特 点是强调固有安全性，是解决核能可持续发展问题的关键环节。GIF提出六种堆型，包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快 堆、超临界水堆、超高温气冷堆和熔盐堆。行波堆和加速器驱动的次临界系统（ADS）也可以满足第四代堆的要求。

GIF提出六种候选堆型

三代核电技术是指满足美国《先进轻水堆用户要求》和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》的反应堆堆型。上世纪90 年代，为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电界集中力量对严重事故的预防和后果缓解 进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台《先进轻水堆用户要求》文件和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》，进一 步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。

四代核电有六种候选堆型。美国于2000年发起“第四代核能系统国际论坛（GIF）”，希望能更好地解决核能发展中的可 持续性（铀资源利用与废物管理）、安全与可靠性、经济性、防扩散与实体保护等问题。第四代核能系统最显著的特 点是强调固有安全性，是解决核能可持续发展问题的关键环节。GIF提出六种堆型，包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快 堆、超临界水堆、超高温气冷堆和熔盐堆。行波堆和加速器驱动的次临界系统（ADS）也可以满足第四代堆的要求。

我国钠冷快堆最先有望投入商用，高温气冷堆或在规划三个厂址

四代核电有六类最有前景的核系统，其中两类为气体（氦）冷却反应堆，另两类是液态金属（钠、铅合金）冷却堆， 还有一类超临界水冷堆，最后一类是熔盐冷却堆 。 我国已建成钠冷快中子实验堆（CEFR），正在建设2个600MWe（ CFR600）钠冷快中子示范核电站。其中，使用MOX燃料的先进钠冷快堆在本世纪投入商用的可能性最大。高温气冷 堆能够进行核能制氢。清华大学于20世纪70年代中期开始研发高温气冷堆，HTR-10高温气冷堆实验堆于20世纪90年 代建成。作为国家科技重大专项的200MW HTR-PM示范核电站已投入商运。

中国高温气冷堆或在规划三个厂址。根据佳电股份2023年12月14日在投资者互动平台表示，公司主氦风机是第四代核 能系统安全特性的高温气冷堆核心设备，氦气压缩机系统是公司向系统集成商转型的又一成功案例，将进一步保证高 温气冷堆关键核心设备的自主可控。可以预见我国或已规划CX项目、江苏绿能、XX绿能三个厂址。

高温气冷堆产氢

高温气冷堆能够进行核能制氢。超高温气冷堆可在700℃到950℃的堆芯出口温度范围内供应核热和电力。新技术路线 进一步提升反应堆出口氦气温度达1000℃，采用氦气透平循环，提高热效率；同时使核能生产延伸到为工业提供高温 工艺热，包括利用核能的高温制氢，以提高制氢的效率。核能制氢就是将核反应堆与采用先进制氢工艺的制氢厂耦合, 进行氢的大规模生产。

与压水堆发电-常规电解制氢相比，高温气冷堆经热化学循环或高温电解制氢具有明显的成本优势。美国能源部在核氢 创新计划下进行了核能制氢经济性评估，得到的氢气成本在2.94~4.40 美元 /kg。IAEA开发了氢经济评估程序，参与国 对核能制氢成本进行了情景分析，在不同场景下得到的氢气成本在2.45~4.34美元/kg。

中国是世界上第8个拥有钠冷快堆技术的国家

中国是世界上第8个拥有钠冷快堆技术的国家。2000年5月，中国实验快堆（钠冷）开工，于2011年7月成功并网发电 。2017年，福建霞浦钠冷快堆60万千瓦示范快堆工程开工，计划于2023年建成投产。  法国快中子反应堆起步较早。1967年8月投入“狂想曲”（Rapsodie）反应堆，1970年2月停止运行。250MW的“凤凰”（ Phenix）原型堆1974年3月满功率运行，该1977年后整个堆芯均采用混合氧化物燃料，2009年停堆。1977年开始建造 1200 MWe的“超凤凰”（Super Phenix）示范堆，1985年9月达到临界，1998年停堆。  俄罗斯有长期运营钠冷快堆的经验。BN600 1980年商运，80万千瓦的BN800于2016年10月31日商运，是全球在运的 最大的钠冷反应堆。还计划建设一座功率为120万千瓦的更大型钠冷反应堆，目前已完成设计，首堆将于2026年启动 建设，2032年并网发电。

闭式循环是我国国策，后处理投资额有 望随核电机组批复加速而提升

核电站建设加速有望带来乏燃料后处理方向的投资额提升

核电站建设加速有望带来乏燃料后处理方向的投资额提升。根据测算，预计2025年我国年乏燃料产生量约为1525吨， 累计量达14963吨；2030年乏燃料产生量将达到2749吨，累计量将达到24856吨。2035年前我国需要新建3-4个800t/ 年处理能力的乏燃料处理厂方能达到平衡。 我国乏燃料处理能力与国际相比差距较大。法国拥有1700t/a的乏燃料后处理能力，而我国乏燃料处理能力较弱，据《 “十四五”规划和2035远景目标纲要》，至25年运行装机容量70GW，届时中国核电装机容量有望超过法国，后处理需 求迫切。

我国铀矿石产能与高速发展的核电事业不匹配，仅靠一次资源无法解决供需缺口

我国铀矿石产能与高速发展的核电事业不匹配，仅靠一次资源无法解决供需缺口。据《铀红皮书2020》，截至2021年1月1日，中国已 探明原地铀资源总量为339500tU，其中包括154470tU合理保证资源量（RAR）和185,030tU推断资源量（假设自二零一八年底以来未 发现新资源量）。与2020年相比，由于2019年和2020年的采矿枯竭，RAR资源减少4500tU。在所有已查明的资源中，约58%适合进行 地浸开采，55%属于成本低于80美元/千克单位的类别。在这个成本类别中，91%的资源适合地浸开采，其余的用于常规地下开采。但 产能与我国核电事业的高速发展不匹配。 假设1：根据《铀红皮书2020》，中国国有铀矿产能1600吨/年（实际生产及可探明储量130美元/kgU开采成本以下）。如果铀矿 按130 美 元 /kgU 开 采 成 本 以 下 的 现 有 产 能 、 闲 置 产 能 和 承 诺 新 建 产 能 生产，2025/2030/2035/2040年对应产能为 1800/2000/2000/1500吨；按照130美元/kgU开采成本以下的现有和未来规划产能生产，2025/2030/2035/2040年对应产能为 2000/2400/3000/3500吨。 假设2：核电发展悲观按每年开工6台机组，乐观按每年核准10台机组。

后处理方案比“一次通过”更加经济

法国成熟使用混合氧化物（MOX）燃料。法国自1987年开始在压水堆中使用后处理回收钚制成的MOX燃料，截止 2014年累计使用4500组MOX燃料组件。在运的58台压水堆核电机组中，目前有24台900MW的机组具有装载MOX燃料 的许可，22台使用MOX燃料混合堆型，每次换料40组燃料组件，其中12组为MOX组件，占比30%，MOX燃料平均钚 含量为8.65%与UO2燃料在发电方面的价值完全对等。

后处理方案比“一次通过”更加经济。根据经合组织核能署研究，购买铀所需费用约占压水堆燃料循环总成本的 30%~50%，占总发电成本的5%~20%。显然，与化石燃料相比，核能发电成本对燃料价格波动的敏感度要低得多。根 据国家国防科技工业局核技术支持中心2023年的研究成果，“一次通过”的单机组燃料循环成本每年为8786.77万美元， 当MOX燃料组件制造成本较低时（与UO2燃料组件制造价格的比值为4），后处理方案明显比“一次通过”方案经济，单 机组后处理燃料循环成本8105.5万美元，便宜约7.8%；当MOX燃料组件制造成本较高时（与UO2燃料组件制造价格的 比值为6），后处理方案的经济性与“一次通过”方案相当，为8646.9万美元，便宜约1.6%。因此，在不影响核电站经济 成本的情况下，后处理能够大大缓解铀一次资源不足的现状。

重点公司分析

佳电股份

佳电股份是我国特种电机的创始厂和主导厂，已实现工业电机类产品全覆盖，全力打造“建设世界一流电驱动系统制造和服务企业”。公 司主要产品和业务范围有防爆电机、起重冶金电机、普通电机、智能电机、高效节能电机、永磁电机、轧机用变频同步电机、直流电机 、湿绕组电机、屏蔽电机电泵、核电屏蔽式反应堆主冷却剂泵电机、核电轴封式反应堆主冷却剂泵、核电小堆主冷却剂泵、核电厂用各 类电动机、核三级屏蔽泵、核电厂海水循环泵、高温气冷堆主氦风机、高温气冷堆氦气压缩机、电气控制及系统成套设备等，同时承接 各类电机的节能改造、再制造以及维修维保业务。公司产品广泛应用于机械煤炭、石油化工、起重冶金、水利电力、航空航天、管道输 送、船舶等行业以及核电站等国家重点建设项目。

高温气冷堆核心配套：公司主氦风机是第四代核能系统安全特性的高温气冷堆核心设备。公司是国内专业的核用电动机设计及制造供应 商，供货业绩在同行业中处于领先地位，在海阳3/4号机组、三门3/4号机组、陆丰5/6号机组、漳州一期、昌江二期、太平岭一期、三澳 一期、田湾7/8、徐大堡3/4等多个项目中均有相关产品配套。

海陆重工

海陆重工主要从事工业余热锅炉、大型及特种材质压力容器和核安全设备的制造销售业务，以及固废、废水等污染物处理和回收利用的环境 综合治理服务及光伏电站运营业务。在国内工业余热锅炉领域，公司产品一直保持市场占有率第一。同时公司产品出口多个国家和地区。公 司具备核反应堆“心脏”设备——堆内构件的制造能力和资格，生产的核电桶体吊篮替代了我国长期依赖进口的状况，填补了国内空白。 2017年公司通过重大资产重组，拥有江南集成100%股权，增加光伏电站EPC业务。

核电方面，2023年营业收入占比2.86%，毛利率为30.52%。公司自 1998 年起涉足核电领域，而后取得民用核承压设备制造资格许可证，公 司的核安全设备包括：安注箱、堆内构件吊篮筒体、堆内构件吊具、乏燃料冷却器、硼酸冷却器、冷凝液冷却器、再生式热交换器、非能动 余热排出系统、稳压器卸压箱、硼酸贮存箱、容积控制箱、应急补水箱、柴油机主贮油罐、安全壳内换料水箱返回槽等。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）