我国核电产业重启开始，核电安全性引人担忧？‍

在我国提出碳中和目标，并计划大力发展清洁能源后，核电因其碳排放量低，发电成本低，发电利用率高的特性重新走进大众视野。

自2011年福岛核电站事故发生后，我国对于核电站建设一直持保守态度，核电增速较慢，2020年核电发电量为3,662.4亿千瓦时，发电量占比仅为4.9%。意味着核电在未来将有较大增长空间。但公众对于福岛核电站核泄漏事故仍心有余悸，核电安全性问题是制约核电发展的重要因素。

我国已制定严格的核电站运行规范保证核电安全性，且核电技术已发展至第四代，安全性已大幅提升。

一 核电设备行业概述‍

核电站定义与分类

核电站根据反应堆形式主要分为压水堆、沸水堆、重水堆及快堆核电站，其中压水堆核电站的应用最为广泛，未来则是以效率与安全性更高的快堆核电站为发展趋势。

核电站是通过适当的装置将核能转变成电能的设施，第三代核电站根据反应堆形式可分为轻水堆、重水堆及快中子堆核电站，其中轻水堆根据轻水形态又可分为压水堆与沸水堆。

核电设备介绍

核电设备分为核岛、常规岛、辅助系统三部分，其中核岛为整个核电站的核心，负责将核能转换为热能，常规岛利用蒸汽发电，辅助系统则是保障核电站平稳运行。

核电设备分为核岛、常规岛、BOP（其他辅助设备）。核岛是整个核电站的核心，负责将核能转化为热能，是核电站中工艺最复杂、投入成本最高的部分。常规岛利用蒸汽推动汽轮机带动发动机发电。辅助系统（BOP）主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备与装卸料机，用于保障核电站平稳运行。

核岛中的核心部分为反应堆，反应堆由堆芯燃料、控制棒及冷却剂组成。堆芯裂变产生中子与能量，控制棒则用于调节反应堆功率，控制棒主要由硼组成，可吸收反应堆中产生的中子，通过调节控制棒在堆芯燃料中的插入程度来调节功率。

为防止反应内热量过高，使用轻水或重水作为冷却剂降低反应堆内温度。沸水堆核电站的核岛结构与压水堆、重水堆不同。

如图所示，沸水堆核电站冷却轻水直接在压力容器内形成蒸汽，压水堆与重水堆还需添加稳压器与蒸发器形成二回路。

常规岛由汽轮机、发电机与冷却系统组成。冷却剂将反应堆中的热量转换为蒸汽输送至常规岛，蒸汽带动汽轮机转动产生机械能，机械能转递至发电机后转变为电能。蒸汽带动汽轮机后，输送至冷凝器进行液化形成新的冷却剂。

二 我国核电设备产业链‍

产业链图谱

核电设备产业链上游为生产所需原材料，中游为核岛设备、常规岛设备及辅助设备三类核电设备，下游则是核电站运营，核电站运营处于三家国企垄断的情况。

上游分析

核燃料的主要成本来自于铀，而我国正面临铀矿资源短缺，高度依赖资源进口的情况，我国政府正通过技术升级与海外收购的方式解决对外依存度过高问题。

核燃料棒最核心的材料是燃料芯块，由二氧化铀组成，是裂变反应产生热量的主要原料。

二氧化铀由天然铀提炼而成，铀矿需经过勘探开采、水冶、铀转化与铀浓缩等过程，最终送往核燃料加工厂制造出核燃料元件。在核燃料成本结构中，天然铀所占比例最高，达到49%。

我国从事铀矿开采和进出口的企业须获得政府许可，仅中核集团及中广核有资格从事该类业务。

由于核燃料元件研制具有高技术难度与国家安全意义，我国核燃料制造由中核集团旗下的中核北方核燃料元件有限公司和中核建中燃料元件有限公司垄断，核燃料元件企业议价能力极强。

我国铀矿资源大部分属于非常规铀，品位低、埋藏深，且开采成本昂贵，因此我国铀资源产量较低，无法满足自身核电发展需求，供需不平衡的情况下，只能依靠进口。我国铀矿资源对外依存度高，2017年我国铀矿资源对外依存度高达85.9%，远超50%的国际警戒线。

核原料受制于国际市场将会制约我国核电行业的发展，因此我国着手采取以下方法解决铀资源依存度过高的问题。

一是利用新技术寻找铀矿床；

二是与铀矿资源丰富的国家建立合作项目；

三是投资收购海外铀矿；

四是大力发展第四代核电技术，减少铀资源需求量。

核燃料循环可提高铀资源利用率，但我国乏燃料后处理技术不够成熟，主要解决方式仍是离堆贮存，且离堆贮存能力已趋于饱和，乏燃料处理将成为制约我国核电发展的因素。

核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间后，核燃料铀含量降低，无法继续维持核反应，从堆内卸出。卸出的燃料被称为乏燃料，乏燃料中含有大量的放射性元素，具有强烈的放射性，需要经过严格的处理程序以保证安全性。

从核电站中卸出的乏燃料中含95%的铀（铀-235和铀-238）和1%的钚，经过后处理，铀-235可重新制成燃料。核燃料循环可将铀资源利用率提高30%。

但我国后处理技术不够成熟，且操作成本高，加工一吨乏燃料至少要生成45吨高放废液，150吨中等放射性废液，2,000吨低放射性废液。截止至2021年，乏燃料的主要解决方式仍是离堆贮存。

核电站产生的乏燃料与核电站设备容量相关，大约每100万千瓦的核电设备容量乏燃料的年产量为21吨。据估计，2020年我国乏燃料产生量已达1,071.6吨，而乏燃料后处理能力仅为50吨，无法满足处理需求。

且根据我国核电发展规划，到2030年，每年将产生乏燃料近2,000吨，累积乏燃料约 24,000吨，离堆贮存需求达15,000吨。截止至2021年，我国仍未形成后处理工业能力，且离堆贮存能力也趋于饱和。

乏燃料处理将成为制约我国核电发展的重要因素。乏燃料后处理厂建设成本高且建设周期长，平均建设周期为10年，因此短期内乏燃料处理需求难以满足。

中游分析

核电设备是核电站投资建设中成本占比最高的一环，且核电自主化程度主要取决于核电设备自主化程度。其中核岛设备由于其技术特性，在整个核电设备中的占比最高。

核电设备在核电站建设中所占成本最高，其比例高达50%，原因为核电设备是核电产业链中最为关键的一环，且核电自主化程度主要取决于核电设备自主化程度。

核电设备中核岛成本占比最高，达到58%，因为核岛工艺复杂，且安全性要求极高，核岛中的关键部件由于制造工艺要求高，制造所需资产均由国企垄断。

常规岛与辅助系统在2015年我国开启核二级、核三级设备市场化后，价格明显下降，成本占比也相应下降。

核岛组成部件精细多样，其中反应堆压力容器、主管道及热交换器和蒸汽发生器为核岛三大主要部件。

压力容器成本占比最高，达到23%，原因是压力容器是防止放射性裂变产物逸出的第二道屏障，承担着极其重要的安全屏障作用，故而压力容器质量标准十分严苛，制造成本也较高。

核级阀门在核岛中使用量大，但成本占比逐渐降低，2019年仅占12%，其成本的下降得益于核级阀门国产化程度的提高，国产核级阀门价格仅为进口核级阀门的11.5%，截止至2021年，阀门国产化程度已达到80%。

常规岛主要由管道系统及冷凝器、汽轮机、发电机、汽水分离再热器组成。

管道系统及冷凝器是保证核电站安全运行的重要设备，管道、泵及冷凝器组成的冷凝系统用于为反应堆降温并输送反应堆内热能，并维持反应堆温度平衡，因此技术要求较高，成本占比更高。

管道系统及冷凝器是保证核电站安全运行的重要设备，管道、泵及冷凝器组成的冷凝系统用于为反应堆降温并输送反应堆内热能，并维持反应堆温度平衡，因此技术要求较高，成本占比更高。

常规岛主要由管道系统及冷凝器、汽轮机、发电机、汽水分离再热器组成。

管道系统及冷凝器是保证核电站安全运行的重要设备，管道、泵及冷凝器组成的冷凝系统用于为反应堆降温并输送反应堆内热能，并维持反应堆温度平衡，因此技术要求较高，成本占比更高。

常规岛设备供应范围较广。

火电、水电等其他类型发电站发电原理与核电类似，均是由机械能带动发电机转换为电能，常规岛设备除供应于核电外，同时还供应火电、水电等其他发电类型。因此，除部分核心设备外，其余设备的成本相对较低。

核岛设备技术壁垒高，且市场参与者较少，主要以国企为主导，民企仅参与部分部件的制造，因此核岛设备毛利率普遍较高，核心设备的平均毛利率达40%以上。

大部分常规岛设备无特殊的技术要求，技术壁垒较低，市场参与者较核岛设备市场多，竞争相对激烈，因此毛利率水平较低，平均毛利率仅为10%

下游现状

我国核电站均分布于沿海地区，原因为沿海地区电力需求大和沿海地区更利于核电站废水排放处理，但随着内陆地区经济体崛起，核电站将呈现内迁趋势。

我国核电站均分布于沿海地区，从电力需求角度看，沿海地区相比内陆地区经济更为发达，电力需求量也更大。广东和浙江核电装机容量更大与当地经济发展程度高相关。

从选址角度出发，核电站需要大量冷却水源，海水作为冷却水的成本远低于使用内陆淡水作为冷却水。同时核电站废水排放也是需要重要考虑的因素，沿海地区可直接使用海水进行稀释，而内陆地区的江河湖泊大多是居民的饮用水源，并广泛用于农业灌溉等用途，内陆居民对排放物的安全性更加敏感，并有一定抵触心理。但随着内陆经济体崛起，其电力需求量随之增加，核电站将呈内迁趋势。

我国核电设备行业市场规模 ‍

我国核电设备市场规模将随着我国核电产业重启而扩大，我国核电设备市场规模预计在2025年达到4,732亿元，未来五年的复合增长率为3.77%。

我国核电设备市场规模，2016-2025年预测

我国2020年核电装机容量已达5,102.7万千瓦。到2025年，预计我国核电在运装机达7,000万千瓦，在建3,000万千瓦。考虑到核电行业存在回款时间慢的问题，此处仅用建成机组容量计算市场规模。

据专家称，核电站单位造价在1.1-1.8万元/千瓦之间。

我国核电建设正面临降成本挑战，核电单位造价成本降低主要通过改进施工方法，而不涉及核电设备价格的降低。在未来三年，核电设备所占核电投资的比例将会上升。

核岛设备制造工艺短期内不变，且难以产生规模效应，因此核岛设备价格将维持不变。常规岛与辅助系统价格在2015年我国宣布核二级与核三级市场化后已有短期调整，售价与毛利率明显降低，在2018年-2020年期间价格基本维持稳定，未来预计有3%左右的小跌幅。

核电设备市场份额可通过计算核电站建设投资额，和核电设备在核电建设中所占成本比例得出。

核电设备安全性探析——切尔诺贝利事故分析‍

切尔诺贝利事故原因主要为人为操作失误与核电站自身设计缺陷，第三代核电站设计中已完全避免切尔诺贝利核电站的缺陷。

切尔诺贝利核电站事故发生原因为人为操作失误和核电站自身设计缺陷。

在功率急速下降至30MWt后，反应堆内部出现大量氙气，氙气和水大量吸收中子，使得短时间内反应堆功率难以上升，为了尽快达到试验所需的功率，操作员关闭自动控制系统，并几乎将所有控制棒抽出。此时堆芯达到瞬发临界，功率急速上升并突破额定功率，反应堆温度过高导致蒸汽爆炸，爆炸后石墨与空气接触产生氢气，发生二次爆炸。

核电站设计的缺陷有两点。

RBMK控制棒前段由石墨组成，当其完全离开堆芯，再下降插入堆芯时会先使反应堆功率有一个小幅的上升，之后才会正常的使功率下降。

所以紧急停堆按钮并未停堆而是加速反应堆功率上升；同时切尔诺贝利使用正空泡系数，随着堆芯内蒸汽所占的空间上升（沸腾加剧）裂变反应也RBMK反应堆事故经过 随之变快（反应堆功率上升）

核电设备安全性探析——福岛核电站事故分析‍

福岛核电站延误最佳抢修时间，导致压力容器内温度过高，燃料棒融化。燃料棒外层包裹的锆与水接触后产生氢气引发爆炸。

日本福岛海啸发生后，工作人员立即将控制棒插入堆芯材料中使其停堆，但冷凝系统仍需要继续保持运转，因为停堆后堆芯仍有余热，且堆芯燃料会产生衰变继续释放热量，堆芯需要几天时间才可彻底冷却。

但福岛核电站的外网被摧毁，冷凝系统失去供电无法工作，核电运作系统处于不平衡状态。当没有发动机驱动水泵使水反复冷凝循环，压力容器中热量将持续上升，最终使得堆芯燃料融化。

堆芯燃料外层用锆包裹，燃料温度过高后锆流入水中并产生氧化反应释放出氢气，氢气聚集后引发爆炸。爆炸发生后，工作人员才开始向反应堆注入海水冷却堆芯。

日本福岛核电站事故中，地震与海啸仅为导火索，人为因素为主要原因。

东京电力对于外网断网后准备的应急措施不够充足，在电池维持冷凝系统运作8小时后，未及时提供发电机供电，且在反应堆内温度过高后，出于成本原因考虑未及时向反应堆内注入海水降温，将普通事故拖延为七级核事故。

我国对于核电站运营制定出严格的管理办法，对核电站人员进行安全培训，对事故及时响应，避免因人为因素造成重大核事故。

我国核电设备安全性分析——我国核电设备安全性措施‍

我国设立严格的核电安全要求并进行全程监管，以保证核电的安全性。同时进行技术创新，用于应对事故发生后冷凝系统断电问题，避免核事故发。

我国自主设计非能动导热系统以应对核电站事故威胁。

事故后安全壳内温度不断上升，换热水箱温度随之升高，当水箱温度达到沸点时，产生的蒸汽通过导热水箱排放到安全壳外大气。这意味着即使在外网断电的情况下，仍可进行热量导出操作，避免日本福岛核电站同等事故的发生。

我国核电设备行业驱动因素——碳中和与用电需求推动核电建设‍

碳中和目标的提出使核电重新回归大众视野，核电碳排放量远低于化石能源，且发电成本相比其余新能源低，核电将呈现增长趋势。

“十三五”期间，受福岛核事故影响，我国核电开工进度缓慢，仅开工10台机组，较“十二五”大幅度下降。

但我国在2020年9月和12月提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标，并在2021年3月提出在确保安全的前提下积极有序发展核电，这是我国在2011年后首次用“积极”一词形容核电的发展，意味着“十四五”期间将迎来核电的复苏。

与传统化石能源相比，核电碳排放量更低且不会面临资源枯竭的风险，是能源消费大国的我国应对低碳能源经济的上佳选择。我国核电行业高速发展指日可待，同时将带动核电设备行业发展。

我国经济发展带动社会用电需求的增长，同时随着新能源汽车的推广与充电桩的大范围建设，未来社会用电需求将大幅增长，可能出现供电紧张问题。因此，新建发电站以应对庞大的用电需求是我国亟待解决的问题。

核电的发电成本相比光伏、风电、生物质等清洁能源更低，且核能发电的利用率高达80%，在未来用电需求大幅增加的情况下核电将成为我国的优先选择。

我国核电设备行业相关政策分析——国家政策规范并促进行业发展

我国陆续出台多个政策规范核电运营，以保证其安全性，同时政府对于低碳排放及推广清洁能源的 要求将促进核电产业发展。

三 我国‍核电设备行业发展趋势‍

国际化与第四代核电技术

我国核电设备行业将呈现国际化趋势，由于我国核电技术的先进性及“一带一路”的建设，我国核电设备“走出去”步伐不断加快。第四代核电技术也在研发推广中。

我国核电设备自主化目标已基本完成，例如华龙一号自主化程度达85%。我国已拥有核电设备的自主知识产权，这意味着我国核电设备发展方向将由自主化向国际化转 变。

我国核电设备在经济上具有比较优势，出口造价仅为同类机组的60%左右，已经具备了参与国际商业市场竞争的实力。我国可依托“一带一路”与沿线国家建立紧密合作 关系。

2012年底，国家电投、中国华能以清华大学研制的高温气冷堆为基础建设的20万兆瓦高温气冷堆核电站示范工程项目在山东荣成石岛湾正式开工。

2017年底，中核集团、中国华能、福建省能源集团合资建设的60万兆瓦钠冷快堆项目（CFR600）在福建霞浦正式开工。

2017年，中核集团与比尔盖茨创立的泰拉能源合作，进行波堆的技术研发。第四代核电技术已成为我国核电行业积极探索的重要领域。

四 我国核电设备行业竞争格局‍

核电设备市场以国企为主导，而民营企业活跃于部分细分领域。原因为核级设备护城河深，民营企业难以获得设计制造资质。

核电设备市场以国企为主导，而民营企业活跃于部分细分领域。

原因为核级设备护城河深：核级设备相比普通设备，技术门槛相对较高。其核级设备需有耐辐射、耐高温的特性，并具备优异的安全性及可靠性；获取核级设备设计制造资质难度高。

由于核级设备涉及公共安全问题，我国对于核级设备资质发放管控力度大，导致普通民营企业获取资质难度较大；核电设备供货周期长，且回款时间多为2-3年，对企业现金流造成较大压力，阻碍中小企业资金流良性循环运转。

核岛设备市场中，堆内构件、蒸汽发生器、压力容器三类核岛核心设备均被国企垄断，并以东方电气、中国一重与上海电气为主导。

其原因为此类设备技术工艺要求高，且属于重型机械，需要企业具备较高的大型机械生产能力与资产能力，民营企业难以达到要求，因此核心设备均由国企垄断。

核岛中的主管道、核级阀门与主泵门槛相对较低，少部分民营企业可进入该领域，但政府对于核一级资质审查标准高，因此可进入核岛设备领域的民营企业数量稀少。

常规岛中的汽轮发电机组、汽水再分离器与冷凝器也属于重点监管设备领域，市场由东方电气、上海电气、哈尔滨电气三家国企垄断。

阀门、凝汽器、水泵等常规岛非核心设备民营企业参与度高。

核电辅助设备属于短周期设备，且我国2015年开启核三级设备市场化，多数民营企业获得设计制造资质，因此辅助设备领域民营企业参与度高且市场竞争较为激烈。

———————————————————

请您关注，了解每日最新的行业分析报告！

报告属于原作者，我们不做任何投资建议！

作者：头豹研究院 彭昕

更多相关行业报告请登录【远瞻智库】或点击下方链接：