核准逐渐常态化叠加中国技术领先，核电设备有望显著受益

2019 年中国重启核电审批，随后三年每年核准机组数量稳定在 4-5 台。2022年和 2023 年我国均核准 10 台，较 2021 年数量翻倍，审批显著提速，常态化审批渐行渐近。安全是核电发展的前提，而第四代核电技术大幅革新，不仅显著提高了安全性，还能有效缓解 U-235 短缺的问题。2023 年，世界首座第四代核电站在中国投运。通过对裂变核电技术详细的分析，我们认为，得益于中国技术领先和常态化审批逐渐恢复，核电有望被大力推广，核电设备将显著受益，关注核岛中压力容器/蒸汽发生器/阀门等设备的投资机会。

走向高能级文明，核电能量密度高/发电稳定/碳排放量低人类对核能的运用将让能量来源不再局限于太阳聚变，走向卡尔达肖夫笔下的高能级文明。以木柴、煤、石油为代表的生物能源和化石能源的能量密度，远低于核能。裂变核能发电是利用铀核裂变所释放出的热量驱动汽轮机做功，具有能量密度高、发电稳定等优点，核电年均利用小时数为平均值的 2倍。其发电过程中不排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘和二氧化碳，是一种经济高效、绿色清洁的能源。自 1954 年前苏联建成世界上第一座核电站以来，经过 70 年的发展，核电技术已经发展到了第四代，安全性不断提高。

第二代核电突破商业化应用，第三代核电提高安全冗余第一代核电技术是上世纪五六十年代美苏英法等国建造的原型堆，功率普遍较小、建设成本高，主要目的是为了验证核能发电的可行性。第二代核电技术在第一代的基础上进行商业化、标准化、系列化、批量化建设，经济性大幅提高，包括压水堆、沸水堆和重水堆。目前世界上仍在商业运行的核电站，绝大部分属于第二代核电技术。第三代核电技术在第二代基础上进一步提高安全性，主要通过设计非能动安全系统或先进的能动安全系统实现核电站的安全运行，但经济性较第二代有所降低，主要包括先进压水堆和先进沸水堆，代表堆型为 AP1000、EPR、华龙一号、国和一号等。

第四代核电缓解燃料短缺问题，技术原理革新提高安全性 第四代核电技术目标是解决核能经济性、安全性、废物处理和防核扩散问题，提出了 6 种最有发展潜力的堆型，包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆 3 种快中子堆以及超临界水冷堆、高温气冷堆、熔盐堆 3 种热中子堆。其中快中子堆能够有效利用铀资源，解决核燃料短缺问题，并且嬗变长寿命放射性废物，解决长寿命核废物的处置问题。第四代核电具有较高的安全性，钠冷快堆和铅冷快堆使用金属冷却剂，导热性能好，能将热量快速导出，气冷快堆、高温气冷堆和超临界水堆采用单相冷却剂，不会发生相变，导热稳定；熔盐堆采用液态燃料，不存在堆芯熔毁风险。

2024 年核电设备市场有望达 672 亿元，关注压力容器/蒸汽发生器/阀门等核电站建设过程以第一罐混凝土浇筑日为分界点可划分为前期准备和施工两个阶段，其中施工阶段又可按照穹顶吊装日和一回路水压试验日划分为土建施工、设备安装和系统调试三个阶段，完整的核电站建设周期需要 5 年以上。核电项目工程造价其中设备购置费占核电工程建成价 30%以上，占比最高。不同堆型的关键设备基本类似，增量设备各有不同。随着核电核准常态化，核电设备将显著受益，我们预计 2024 年核电设备市场空间将达 672亿元，关注核岛中压力容器/蒸汽发生器/阀门等设备的投资机会。

风险提示：核燃料泄漏风险；机组核准数量不及预期风险；技术进步不及预期风险。

正文目录

核心观点 .......... 6

与市场不同的观点 .......... 6

高能级文明的野望，裂变核电站已发展至第四代 .......... 7

核电站：可依据慢化剂和冷却剂分类，反应系数对安全至关重要 .......... 10

为什么需要慢化剂？ .......... 10

为什么需要冷却剂？ .......... 11

什么是反应性系数？ .......... 12

第一代核电：小功率原型堆为主，验证核电可行性 .......... 14

第二代核电：可分为轻水堆和重水堆，经济性大幅提高 .......... 15

轻水堆（LWR）：轻水同时作为慢化剂和冷却剂，可分为压水堆和沸水堆 .......... 15

压水堆（PWR）：高压下轻水维持液态相，多采用双回路系统 .......... 15

沸水堆（BWR）：轻水沸腾直接做功，单一回路结构简单 .......... 23

重水堆（PHWR）：重水同时作为慢化剂和冷却剂，可采用天然铀作为燃料 .......... 26

小结：第二代核电实现商业化/标准化，沸水堆安全隐患高于压水堆 .......... 28

第三代核电：配备多重安全冗余，造价较二代上升较多 .......... 29

先进压水堆（APWR）：呈现革新、改良以及两者结合的三种发展方向.......... 30

非能动先进压水堆（AP1000）：简化一回路管道，增加非能动安全系统 .......... 30

欧洲先进压水堆（EPR）：沿用传统能动安全系统，配备多重冗余度 .......... 33

华龙一号（HPR1000）：能动与非能动安全系统相结合，中国自主产权已实现出口验收 .......... 35

先进沸水堆（ABWR）：优化回路系统，内循环替代外循环提高安全性.......... 36

小结：第三代核电技术采用能动或非能动安全系统进一步提高安全性 .......... 38

第四代核电：解决核燃料短缺问题，机理革新提高安全性 .......... 39

快中子堆：解决核燃料短缺问题，减少长半衰期核废物 .......... 39

钠冷快堆（SFR）：液态钠作为冷却剂，但存在钠火/钠水问题 .......... 41

铅冷快堆（LFR）：铅或铅铋合金作冷却剂，但对反应堆结构具有腐蚀性..........43

气冷快堆（GFR）：氦气作为冷却剂，采用布雷顿循环 .......... 45

热中子堆：温度远高于传统水冷堆，热电联产提高核能经济性 .......... 46

超临界水冷堆（SCWR）：超临界水不发生相变，导热性能强但腐蚀材料 ..........46

高温气冷堆（HTGR）：气体作为冷却剂，未来有望使用氦透平提高热效率 .......... 48

熔盐堆（MSR）：利用丰富的钍基燃料，对材料腐蚀性较强 .......... 54

小结：第四代核电采用创新性技术，中国高温气冷堆已实现商业化运行 .......... 56

总结：核岛设备基本通用，常规岛设备跟随热力循环变化 .......... 58

核电站建造：建设周期 5 年以上，2024 年设备市场或达 672 亿 .......... 61

建设流程：可分为土建施工、设备安装、系统调试三个阶段 .......... 61

2024 年核电设备市场有望达 672 亿，关注压力容器/蒸汽发生器/阀门等设备 .......... 62

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