核电机组密集投产我国核级海绵锆需求有望爆发市场将持续向技术优势企业倾斜

2025-04-30 10:19

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前言：

核级海绵锆生产的核级锆合金材料是核电站运行的第一道安全屏障。随着国家低碳战略需求的提出，国内核电迎来高速发展时期，为核级海绵锆带来增长机遇。新建核电机组将密集投产，我国核级海绵锆需求有望爆发，预计2030年超4000吨。

核级海绵锆制取技术工艺壁垒高，早期仅有少数海外企业掌握完整技术，我国则长期依赖进口，但近年来随着本土企业技术水平不断提高，核级海绵锆市场国产化进程有所加快。其中国核维科、中核晶环等企业凭借技术优势、资源掌控能力和规模效应，在行业中占据主导地位。这些头部企业在高端应用领域也具有较强技术壁垒，使得新进入者难以在短期内形成有效竞争。因此，现阶段国内核级海绵锆行业集中度相对较高。

我国分离技术与海外发达国家相比仍存在差距，这是行业发展面临的主要挑战。预计未来一段时间，具备高性能核级海绵锆生产能力的企业将占据更大市场空间。我国核级海绵锆行业集中度将进一步提升。

一、随着核电机组密集投产，国内核级海绵锆需求有望爆发

根据观研报告网发布的《中国核级海绵锆行业发展现状研究与投资前景预测报告（2025-2032）》显示，核级海绵锆是一种外观似钢、有光泽的活性金属，具有高强度、硬度和优异的抗腐蚀性。核级海绵锆主要用于制造核级锆合金材料，这些材料在核电站中作为核燃料棒的包壳，具有很好的密封性，能够长期封存裂变产物，是核电站运行的第一道安全屏障。

21世纪初期，随着国家低碳战略需求的提出，国内核电迎来高速发展时期，为核级海绵锆带来增长机遇。

截至2023年底，全球共有437台核电机组在运，总装机容量高达391.17GWe。美国以21.28%的堆数占比领跑全球，而中国以12.59%的堆数占比位列第三。尽管我国核能产业起步较晚，但近年来发展迅猛，有望迎头赶上。2023年底，全球有17个国家在建58台核电机组，其中中国以23台在建机组高居榜首，堆数占比达到39.66%，总装机容量为23.72GWe，容量占比也高达39.63%。截止 2024 年底，我国在运核电机组数量达 57 台（不含台湾地区），年内投产 2 台核电机组，装机容量合计为 59431.7MW。

数据来源：观研天下数据中心整理

新建核电机组将密集投产，核级海绵锆需求有望爆发。预计2030年我国新增核电装机容量为10GW,在运核电装机容量达108.43GW。假设每 GW 核电首次装机约需锆材 45 吨,按每年更换 1/3 组件测算，建成机组每年更换锆材需求为 15 吨，核级海绵锆的成材率在 50%，测算2030年我国核级海绵锆需求达4153吨，其中新增核电锆材、核电更换锆材、核级锆材需求量分别为450吨、1626.48吨、2076.48吨。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、核级海绵锆国产化进程加快，市场向具备技术优势企业倾斜，行业趋向集中

核级海绵锆与工业级海绵锆的主要区别在于，核级海绵锆采用锆铪分离技术将工业级海绵锆中含有的铪金属分离出来。锆铪分离分为火法、湿法路线，火法分离路线对设备和操作要求较高，相比之下，湿法分离路线在环境、生产效率和操作上更具可行性。

锆铪分离技术路线

技术路线	工艺	工艺原理	优缺点
火法	MEGY工艺	利用锆铪带正电性异实现锆铪分离	-
	锆铪熔盐精馏法	利用四氯化物的相对挥发性差异分离	对设备材料要求高，投资大，适合大型工厂使用。
	-	利用金属电化学特性的差异分离	操作复杂，产品回收率低，仅在实验室完成过
湿法	MIBK法	依据Zr4+和HP与SCN。离子络合能力的不同优先萃取出铪，锆留在水相中，从而实现锆铪的分离	MIBK易挥发，气味大，水污染较大
	TBP法	根据Zr⁴⁺和Hf⁴⁺与NO3^-和C1^-络合物稳定性的不同优先萃取锆，	优点是萃取容量大，锆铪分离因数高，萃取设备产能大，缺点是萃取时分相困难，混酸容易腐蚀设备，并存在TBP乳化等问题，影响操作
	TOA法	以硫酸为介质，三辛胺为萃取剂，脂肪醇作为改良剂，在HzSO4体系中优先萃取锆	设备简单，投资低，纯度不高

资料来源：观研天下整理

获得高纯度的锆、铪需要经过大量的实验室研究和技术创新，以降低分离过程中的能耗和材料消耗，最终实现商业化应用。核级海绵锆的制取技术工艺壁垒高，早期仅有少数海外企业掌握完整技术，如美国华昌公司、西屋公司、法国阿海珐及俄罗斯切别兹基机械厂。我国曾长期依赖进口核级海绵锆，近年来随着本土企业技术水平不断提高，我国核级海绵锆市场国产化进程有所加快。

其中，国核维科、中核晶环、金铂宇、佑天金属、辽宁华锆、朝阳东锆等企业凭借技术优势、资源掌控能力和规模效应，在行业中占据主导地位。上述企业在核能、航空航天等高端应用领域也具有较强的技术壁垒，使得新进入者难以在短期内形成有效竞争。因此，现阶段国内核级海绵锆行业集中度相对较高。

我国分离技术与海外发达国家相比仍存在差距，这是行业发展面临的主要挑战。预计未来一段时间，具备高性能核级海绵锆生产能力的企业将占据我国市场更大空间。我国核级海绵锆行业集中度将进一步提升。

国内核级海绵锆行业代表企业

企业名称	简介	核级海绵锆产能（万吨）
国核维科锆铪有限公司	成立于 2009年，主要研发、生产、销售各种核级海绵锆、工业级海绵锆、氧化铪或海绵铪以及相关副产品，年产核级海绵锆2000吨、海绵铪30吨，预计年销售额人民币5 亿元。	2000
中核晶环锆业有限公司	隶属于中国核工业集团旗下，管理单位是中国原子能工业有限公司，于2012年5月在江西龙南成立，是国内从事金属锆铪生产的重要企业。公司主要从事核级氧化锆、核级氧化铪、核级海绵锆、核级海绵铪、无水四氯化物(锆、铪)以及特种合金材料的研发、生产和销售。经过长期的实践，中核晶环拥有了成熟的锆、铪分离技术和核级海绵锆、核级海绵铪生产技术，是一家能够同时实现从原料生产、锆铪分离、到核级海绵锆铪制备的全产业链企业。其中，核级海绵锆的生产填补了国内空白，打破了国外技术垄断和进口限制，为我国国民经济和国防建设做出重大贡献。	500
北京金铂宇金属科技有限公司	成立于 2009 年，自成立以来，通过自身坚持不懈的努力，已发展成为一家从事铪、锆金属材料及其制品研发、生产及销售为一体的高科技企业。工厂地处衡德工业园区，拥有自主核心技术及多套专业生产设备，目前已形成海绵铪1吨/ 月的生产能力，所生产的海绵铪、结晶铪及各类板、棒、丝、靶等，工艺先进、质量稳定，纯度均达到99.95%以上，各项杂质元素含量都优于国内外同类产品，也可按用户需求做特殊型材。	-
南京佑天金属科技有限公司	成立于 2009 年，是一家专业从事稀有金属锆铪材料的研发、生产和销售的高新技术企业。经多年技术攻关，公司在锆铪提纯领域拥有多项核心自主知识产权，填补了国内该领域空白，并参与制定了锆铪领域多项国标和行标，现已成为国内外知名的锆铪材料制造商。	-
辽宁华锆新材料有限公司	三祥新材旗下子公司，拥有核级海绵锆锆产能1300吨	1300
朝阳东锆新材料有限公司	龙佰集团2021年收购东方锆业旗下朝阳东锆新材料有限公司100%股权，目前拥有年产1000吨工业级海绵锆和500吨核级海绵锆两条生产线，是目前世界上少数在国内具有自主知识产权、生产技术达国际先进的核级海绵锆生产企业	500