我国核电产业处于发展的重要战略机遇期，产业链投资机会有待发掘

一、中国核电产业概况

（一）中国核电行业发展历程

1985年，我国建设第一座自主设计的秦山核电站（浙江海盐县，30万千瓦压水堆），结束了中国大陆无核电的历史，实现零的突破；此外，我国还引进大亚湾100万千瓦压水堆核电站，先后又建设秦山二期、岭澳、秦山三期和田湾核电站。

根据观研报告网发布的《中国核电行业发展趋势研究与未来投资分析报告（2022-2029年）》显示，2007年我国决定在浙江三门核电站和山东海阳核电站引进AP1000（美国的先进非能动压水堆）技术。AP1000关键技术主要利用各种非能动安全方法（例如对流、传导和辐照）代替复杂冗余的交流电源作为动力进行热传递。到2012年，我国具备核电站建造的专有技术体系和知识产权，不仅能成功地研制出第三代核电技术，而且实现铀浓缩离心机的国产化，建成核燃料原件，核燃料供应完全立足本国，这些都证实我国核电发展已经进入世界前列。

2015年我国自主研发“华龙一号”，标志我国核电发展迈入自主研制的第三代核电技术。2019年5月28日，中法合作的第三代EPR（法国的欧洲压水堆）技术也应用到广东台山核电厂2号机组（同样应用EPR三代压水堆的1号机组已于2018年6月29日成功并网发电）。第三代核电技术改进反应堆的设计技术，确保在事故工况下对造成环境和社会后果做到实际可控。

2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电，这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一，意味着在该领域我国成为世界核电技术的领跑者。

目前，我国的核电产业仍处于并将长期处于发展的重要战略机遇期。运机组数量及装机规模方面，截至2021年12月底，我国商运核电机组数为51台，总装机容量为5327.5万千瓦，仅次于美国、法国，位列全球第三，核电总装机容量占全国电力装机总量的2.24%。

资料来源：CNEA

能源结构方面，2021年，全国累计发电量为85342.5亿千瓦时，运行核电机组累计发电量为4071.41亿千瓦时，同比上升11.17%，占全国累计发电量的4.77%，近年来占比不断提升。

资料来源：CNEA

根据《“十四五”规划和2035年愿景目标纲要》及中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2021）》，预计到2025年，我国在运核电装机达到7000万千瓦左右；到2030年，核电在运装机容量达到1.2亿千瓦，核电发电量约占全国发电量的8%。

（二）中国核电行业产业链情况

核电设备产业链上游为生产所需原材料即核燃料及循环、碳素及金属，中游为核岛设备、常规岛设备及辅助设备三类核电设备，下游为核电站运营。

核能产业链图示

资料来源：观研天下数据中心整理

二、上游：核燃料、核材料

（一）核燃料

核电的生产离不开核燃料，核燃料是指可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。铀是普遍使用的核燃料，自然界中的铀主要有三种同位素：铀238，铀235，和铀234，其中易裂变的铀235是目前主要使用的核燃料。核燃料循环构成了核能工业的基础，整个循环过程包括了从铀矿的勘探、开采、加工、精制、转化、浓缩、核反应堆元件的制造、对乏燃料进行后处理以及放射性废物的处理。根据国家核安全局介绍，铀矿石开采出来后，经过破碎、研磨、浸出、固液分离、离子交换或溶剂萃取等一系列过程，得到浓缩铀，这种初级产物被称为“黄饼”，黄饼经过进提纯制备成铀氧化物，再经化学转化制成二氧化铀或金属铀。这时的铀产品中铀同位素含量与天然铀相同，即铀235仅占0.71%，即每1000个铀原子中，只有7个可以利用。要作为核电厂轻水堆的燃料，则需要把铀235的浓度提高到2%~5%，之后才能制成芯块并组装成核燃料组件。

核燃料制造过程

数据来源：国家核安全局

全球铀资源排名前五的国家铀资源总和占全球总资源的65%，其中澳大利亚是全球铀资源最丰富的国家，其RAR铀资源量约为120万吨，占全球资源量的29%。我国RAR铀资源量13.7万吨，占全球铀资源量的2.8%，居世界第11位。目前，核电装机容量的迅速增长，将导致我国对铀资源的需求量大大提升。根据2021年6月华北地质出版的《全球和我国铀资源供需形势分析》，从2010年的2875吨到2019年的9834吨，我国铀资源需求的年平均增长率为10.3%，而九年间，我国铀产量仅从827吨增加到1885吨，增长缓慢。我国铀资源的对外依存度由2010年的71%增长到2019年80%，而随着核电装机容量的快速增长，我国铀资源的对外依存度还将逐渐升高。

全球主要铀资源国合理确定的（RAR）的铀资源（万吨）

资料来源：World Information Service on Energy

（二）核堆芯

核反应堆的堆芯是原子核裂变的反应区，它由核燃料组件、控制棒组件和启动中子源组件等共同构成。燃料组件通常由燃料棒、控制导向棒、定位格架以及上下管座和滤网等部件组成。压水反应堆燃料由圆柱状燃料棒捆成的棒束组成，燃料元件呈17*17正方形排列，每个组件共有289个位置，其中264个位置由燃料棒占据。燃料棒包壳是防止放射性向环境释放的第一道安全屏障，作用是防止核燃料与冷却剂泄漏，包壳的材料主要采用吸收中子少的Zr-4合金（锆合金），其在高温下有较高的机械强度以及抗腐蚀性能。燃料组件骨架由24根控制棒导向管、1根中子通量测量管与上、下管座焊接而成，骨架结构使246根燃料元件形成一个整体，并可成熟整个组件的重量和控制棒下落时的冲击力，同时保证控制棒的流畅运动。

反应堆燃料组件

资料来源：中国科学院

（二）核电上游参与企业

目前，中核集团控股的中国原子能工业、中国铀业公司；中广核铀业以及国电投控股的国核铀业是中国仅有的三家获授经营许可及牌照从事天然铀进口及贸易并提供核相关服务的企业。中核集团不仅是中国唯一的核燃料生产商、供应商和服务商，也是中国唯一拥有完整核燃料循环产业、能够实现闭式循环的特大型中央企业。由于核燃料元件研制具有高技术难度与国家安全意义，该领域被中核集团垄断。加工核燃料组件的资质及能力国内仅中核集团旗下的中核建中和中核北方两家公司具备，除了首炉等必须从国外进口的核燃料以外，所有国产核燃料组件只能从中核建中、中核北方进行采购。

除了上述三家从事核燃料开发、生产、贸易的企业外，涉及核电产业链上游的企业还有东方锆业、西部材料。中核集团曾经的子公司东方锆业，是国内锆行业中技术领先且最具核心竞争力和综合竞争力的知名企业，更是全球锆产品品种最齐全的制造商之一。公司产品包括锆矿砂、硅酸锆、氯氧化锆、电熔锆、二氧化锆、复合氧化锆、氧化锆陶瓷结构件及海绵锆八大系列。其中，核级海绵锆主要运用于核电站的核反应堆中，作为核燃料的包壳、格架、端塞和其它堆芯材料。西部材料是稀有金属材料的研发、生产和销售的新材料行业的领军企业。目前垄断国内核电用银合金控制棒的生产，同时也提供核电堆芯关键材料包括钛钢复合管板、核乏燃料处理用钛合金设备等产品。

此外，西部材料募投3.5亿元用于其自主化核电站堆芯关键材料国产化项目，西部材料认为在碳中和目标下，核电作为零排放电源，将重回成长通道，公司制造的核电控制棒、核级不锈钢材料、钛钢复合管板、核乏燃料处理用钛合金设备等产品需求有望持续增加。

三、中游：核电设备

（一）核电设备分类

核电站的设备主要分为三类，核岛设备、常规岛设备、辅助系统（BOP）。核岛设备是整个核电站的核心，是承担热核反应的主要部分，负责将核能转化成热能。核岛的技术含量最高，对安全设计的要求也最高；常规岛利用蒸汽推动汽轮机带动发电机发电；辅助系统的工程规模较小，主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备等用于保障核电站安全、平稳运营的设备。

核电机组构成

数据来源：《核电厂系统及设备》

（二）核电设备投资额

根据《我国核电站项目设备供应管理研究》在核电站投资中，核电设备投资占50%，基础建设占40%，其他占10%。核电设备是核电投资中最重要的部分，核电设备的自主化是决定核电自主化的关键。

资料来源：国家能源局

根据国家能源局，核岛、常规岛和辅助设备三部分，分别占电站总投资的23%，15%和12%。如果按照18000元/KW造价计算，一套100万千瓦核电机组的总造价为180亿元，按上述比例计算核岛设备投资为41.4亿元，常规岛投资为27.0亿元，BOP辅助设备为21.6亿元。

资料来源：国家能源局

若按照每年新增6-8台机组推进，“十四五”期间，我国每年国内的核电建设市场空间将达到1080-1440亿元，其中核电设备年市场空间约为540-720亿元左右。

核电中游参与企业

较高技术工艺壁垒、极高的安全性要求以及资金投入量大等原因导致进入核电设备领域的门槛很高，目前我国的核电设备主要被国企垄断。

核岛设备主要包括压力容器、稳压器、主泵、主管道等，其寡头市场主要参与者为东方电气、上海电气、哈动力集团和一重集团四家企业。

常规岛设备主要有汽轮机、发电机、给水泵、冷凝结水泵等，其市场则由东方电气、上海电气和哈动力集团参与，根据中国核电网，东方电气的市场份额占到整个常规岛设备市场的50%。

相对壁垒较高的核电厂主设备而言，其细分领域的主管道、核级阀门、核用电缆、密封件等零部件的生产制造门槛较低，技术实力较强的机械制造民营企业在获得相关资质后进入该领域。根据中国能源报，顿汉布什在国内核岛制冷设备市场份额约60%，恒辉集团可生产国内最长的，长达45米的高效换热管；山东核电设备有限公司生产的安全壳、结构模块等核电部件在国内AP/CAP核电机组上的市占率超过95%。这些民营企业的在核电领域的布局，打破了核电零部件被国外厂商垄断的局面，标志着我国核电设备成功实现自主化。

四、下游：核电站建设、运营，乏燃料后处理

（一）核电站的建设与运营

核电站的建设与运营进入门槛高，国内目前拥有核电资质的企业仅4家，分别是：中核集团、中广核集团、国电投以及2021年刚拿到牌照的华能集团。截至目前，我国在运核电机组中大亚湾、岭澳、阳江、防城港、宁德、台山、红沿河核电站的25台在运机组的业主是中广核，合计装机容量28.26GW，约占全国在运总装机容量的51.7%；中核集团运营的有秦山的三座核电厂、田湾、福清、三门、昌江以及方家山，合计运营机组数为25台，装机容量23.67GW，占比43.3%。国电投仅运营海阳核电站的一、二号机组，华能集团负责运营的石岛湾核电站的高温气冷堆。

资料来源：中国核电，中广核

核电建设方面的龙头是中核集团控股的中国核建，中国核建目前已全面掌握了各系列多型号的核反应堆建造的关键技术，具备AP1000、EPR、华龙一号等新一代先进压水堆及高温气冷堆的建设能力。根据中国核建年报，近年来公司的新签合同额度、及储备合同额均有大比例提升，2021年国内共有6台核电机组实现核岛浇筑第一罐混凝土（FCD）、4台机组实现首次并网，公司承担了上述全部机组的建设施工任务。截至2021年12月底，公司在建的国内外核电机组共20台，全年累计完成重大里程碑节点19个。各在建核电项目均稳步推进，除上述的6台新开工机组外，其余10台机组处于施工高峰期，4台机组处于施工收尾期。2021年中国核建的核电工程建设板块实现营业收入119.64亿元，同比增长15.03%；新签合同额238亿元，同比增长5.5%。

资料来源：公司财报

（二）乏燃料后处理

乏燃料后处理是核燃料循环的最后一环，也是极为关键的一环。乏燃料是经受过辐射照射的核燃料，放射性强。我国采用“闭式核燃料循环”将乏燃料送入后处理厂回收铀、钚等物质后再将废物固化，进行深地址层处置。“闭式核燃料循环”的优点是可以提高资源利用率，以应对我国铀资源匮乏的问题，同时减小放射性废物体积并降低毒性。一座百万kW的压水堆核电站，每年卸出乏燃料约25吨，根据江苏神通，我国每年产生乏燃料约1000吨以上，随着存量机组逐步增多，到2025年我国核电站运营累积产生的乏燃料预计将达到15000余吨，国内乏燃料处理产能缺口在1800-2000吨每年。目前我国暂未建成商用大型乏燃料后处理厂，乏燃料处理能力仅为50吨/年，江苏神通中标的甘肃国内首套200吨/年乏燃料后处理项目一期在2020年末陆续完工，但这还远远不能满足中国乏燃料后处理的需求。乏燃料后处理能力的不足将限制我国核电的发展，在市场需求较为紧迫的情况下，政府部门也在进一步推动乏燃料后处理产业建设。

2016年，国家发展改革委、国家能源局编制的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》中也明确指出，要在2030年前基本建成我国首座800吨大型商用乏燃料后处理厂。由于法国拥有世界领先的乏燃料后处理工业，中核集团于2014年与法国核工业龙头阿海珐集团签署了中法合作核电循环项目的意向声明。中核合作建设乏燃料后处理厂项目包括以下目标：

每年处理国内核电站卸出燃料800吨，通过核循环提高铀资源利用率，基本满足中国核电站卸出燃料的处理需求；

建设乏燃料离堆贮存中心，对核电站卸出的燃料进行后期管理，一期贮存能力为3000吨；

3、将高放废液玻璃固化，实现高放废物长期管理的固有安全。

根据财政部数据显示，自2018年以来，全国政府性基金在乏燃料处理领域支出迅速增长，预计“十四五”期间此项支出仍会保持高位，助力我国乏燃料后处理实现规模化发展。

全国政府性基金支出：核电站乏燃料处理处置基金支出

数据来源：Wind

布局乏燃料后处理领域的企业主要有江苏神通、兰石重装、远达环保、通裕重工及应流股份。除了江苏神通和兰石重装参与乏燃料后处理厂设备生产外，远达环保主要涉及核电站中低放废物处理，该公司是国内三家拥有核设施退役及放射性三废处理处置工程专业资质的企业之一，已承建并完成了国内首个核电站放射性废物处理设施——山东海阳核电站SRTF项目。通裕重工制造核废料处理相关转运系统设备、及对核电站产生的废料进行转运的热室遥控吊车等运输设备。应流股份制造乏燃料运输容器中子吸收材料、乏燃料格架等部件。（wqf）