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

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。