政策发力引导核电复苏，2023-2025年我国核电装备市场空间或达千亿元。截至2022年9月，我国在运核电机组数量54台，2022年核电机组核准数量已达10台，是2008年以来核准数量最多的年份。“十四五”期间我国核电运行装机容量要达到7000万千瓦，按每台核电机组100万千瓦装机容量计算，核电每年市场空间或达千亿，约825-1350亿元，对应核电装备每年市场空间413-675亿元，则2023-2025年我国核电装备市场空间或超千亿元。
　　新燃料运输容器国产化发展势头良好，2023-2030市场空间约15亿元。我国核电产业起步较晚，此前新燃料储运容器主要由国外购入，近十年进口数量约480个。国外新燃料运输容器单价较高，约400万元/台。近年国内自主设计多款新燃料组件运输容器，获得了监管部门对设计、制造的批复。中广核ANT-12A型新燃料运输容器2022年国内厂商订单已超百台。需求端看，国产替代的趋势下，按目前500台保有量计算，2023-2030年新增约1000台规模，对应市场空间约15亿元。考虑存量更新情况下，新燃料运输容器2023-2030年均市场空间4.5亿元，复合增速18.7%。
　　乏燃料离堆储运需求大，所用运输容器市场空间超千亿，首台国产运输容器已于2021年下线，中性预期2023-2030年均市场空间23亿元。我国乏燃料后处理能力薄弱，目前乏燃料处理能力只有50吨/年，在建处理能力也仅为200吨/年。截至2020年底，在运压水堆核电站已累计产生乏燃料约6200tHM，其中约90%贮存在堆水池中。核电发电量的扩张促使我国乏燃料产生量逐年增长，到2030年乏燃料产出1803吨/年，累计产出23110吨。按照电站内水池屯放乏燃料10年来测算乏燃料运输容器年市场需求与我国乏燃料处理能力建设进度较为匹配，按此测算，到2040年乏燃料累计运出需求量超2万吨，对应市场空间达千亿。我国自主设计制造的首台百吨级乏燃料运输容器于2021年6月下线，国产设备前景广阔。
　　投资建议：建议重点关注已经形成新燃料运输容器批量订单的企业科新机电、受益于我国乏燃料处理能力建设进程的景业智能，建议关注兰石重装、中集安瑞科、日月股份等。
　　风险提示：核电安全风险及相关政策变动；扩产节奏低于预期；测算误差风险；技术研发及推广不及预期风险，乏燃料运输容器的研发难度较高，且核燃料运输装备的设计、生产均需要一定资质，验证周期可能较长。
　　

研究报告全文：行业深度报告机械设备TableIndustryNameTableReportDate2023年01月10日TableTitle行业深度报告模板核电装备行业深度-核电燃料储运设机械设备行业备国产化将迈入加速期推荐TableInvestRank维持评级核心观点分析师TableSummary政策发力引导核电复苏2023-2025年我国核电装备市场空间或鲁佩TableAuthors达千亿元截至2022年9月我国在运核电机组数量54台2022021-20257809年核电机组核准数量已达10台是2008年以来核准数量最多的lupeiyjchinastockcomcn分析师登记编码S0130521060001年份十四五期间我国核电运行装机容量要达到7000万千瓦按每台核电机组100万千瓦装机容量计算核电每年市场空间或达千亿约825-1350亿元对应核电装备每年市场空间413-675亿元则2023-2025年我国核电装备市场空间或超千亿元特此鸣谢贾新龙新燃料运输容器国产化发展势头良好2023-2030市场空间约15亿元我国核电产业起步较晚此前新燃料储运容器主要由国外相关研究购入近十年进口数量约480个国外新燃料运输容器单价较高TableResearch约400万元台近年国内自主设计多款新燃料组件运输容器银河机械机械设备行业点评报告核电机组获得了监管部门对设计制造的批复中广核ANT-12A型新燃核准数量超出预期关注设备端投资机会料运输容器2022年国内厂商订单已超百台需求端看国产替代的趋势下按目前500台保有量计算2023-2030年新增约1000台规模对应市场空间约15亿元考虑存量更新情况下新燃料运输容器2023-2030年均市场空间45亿元复合增速187乏燃料离堆储运需求大所用运输容器市场空间超千亿首台国产运输容器已于2021年下线中性预期2023-2030年均市场空间23亿元我国乏燃料后处理能力薄弱目前乏燃料处理能力只有50吨年在建处理能力也仅为200吨年截至2020年底在运压水堆核电站已累计产生乏燃料约6200tHM其中约90贮存在堆水池中核电发电量的扩张促使我国乏燃料产生量逐年增长到2030年乏燃料产出1803吨年累计产出23110吨按照电站内水池屯放乏燃料10年来测算乏燃料运输容器年市场需求与我国乏燃料处理能力建设进度较为匹配按此测算到2040年乏燃料累计运出需求量超2万吨对应市场空间达千亿我国自主设计制造的首台百吨级乏燃料运输容器于2021年6月下线国产设备前景广阔投资建议建议重点关注已经形成新燃料运输容器批量订单的企业科新机电受益于我国乏燃料处理能力建设进程的景业智能建议关注兰石重装中集安瑞科日月股份等风险提示核电安全风险及相关政策变动扩产节奏低于预期测算误差风险技术研发及推广不及预期风险乏燃料运输容器的研发难度较高且核燃料运输装备的设计生产均需要一定资质验证周期可能较长请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明1行业深度报告机械设备目录一核电技术发展助力双碳背景下核电复苏3一核电技术已发展至第五代新建电站以三代为主31核能发电是通过核燃料裂变能转化为电能的过程32核电站按照冷却剂和慢化剂分为轻水堆重水堆石墨气冷堆高温气冷堆快中子堆等33核电技术的发展从第一代到第四代甚至第五代也被提出4二核电装机筑底向上核电装备率先受益51十四五期间我国核电运行装机容量预计达7000万千瓦52核电装备市场空间或达千亿元7三核电复苏趋势下建议关注上游核电燃料环节81核燃料组件主要包括直接加工及乏燃料加工两种类型82核燃料组件一般由燃料棒和燃料组件骨架组成10四我国实行闭式核燃料循环政策对核燃料的储运及处理提出更高要求101我国铀矿资源不丰富对外依存度常年维持在70以上102中国坚定执行闭式核燃料循环政策11二新燃料运输容器实现国产批量化生产2023-2030年均市场空间45亿元12一核燃料组件运输路程较长高质量运输容器至关重要12二我国新燃料运输容器长期依赖进口近年开启国产化进程131我国核电新燃料储运容器早期主要由国外购入132我国新燃料运输容器设计主要由各核电运营商下属设计院承担143新燃料储运容器制造厂商须取得核电相关设备制造资质16三我国新燃料运输容器2023-2030年市场空间约15亿元17三首台国产乏燃料运输容器下线2023-2030年均市场空间23亿元18一什么是核电乏燃料乏燃料如何贮运181核电乏燃料不是废料经过处理还可继续利用182乏燃料贮存一般分为湿法贮存和干式贮存两者不可相互替代193我国首台乏燃料运输容器2017年设计获批2021年6月下线20二我国乏燃料离堆储运需求大运输容器市场空间超千亿221乏燃料累计产生量的90贮存于电站乏燃料水池中在堆贮存日益饱和222乏燃料产量逐年增长到2030年累计年产出达到23110吨223乏燃料组件类别的不同对乏燃料处理和储存能力提出了更个性化要求234核电站退役刺激乏燃料后处理需求245乏燃料后处理能力相对薄弱较前处理能力为50ta新建成200ta246乏燃料运输容器市场空间超千亿2572023-2030年乏燃料运输容器年均市场空间23亿元25四相关上市公司26五投资建议31六风险提示31请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明2行业深度报告机械设备一核电技术发展助力双碳背景下核电复苏一核电技术已发展至第五代新建电站以三代为主1核能发电是通过核燃料裂变能转化为电能的过程核能发电本质是能量转换过程核裂变能热能机械能电能铀作为核燃料在反应堆内发生裂变链式反应产生核裂变能目前核能发电主要是利用铀-235作为燃料当一个铀-235的原子核受到热中子轰击原子核吸收中子由于其内部结构不稳定分裂成两个或多个较小的原子核并释放出2-3个中子核裂变产生的中子将撞击周围其他铀-235原子这些铀-235原子也将以倍增效应分裂并产生额外的中子从而产生链式反应在裂变过程中中子慢化剂用于降低裂变中子的运动速度使快中子变为热中子增加与原子核碰撞的机会从而有效地进行可控链式反应核裂变能通过加热冷却剂在蒸汽发生机内产生蒸汽核裂变能转化为热能蒸汽热能转化为机械能推动汽轮机运转汽轮机带动发电机旋转最终机械能转化为电能产生电力图1链式裂变反应图2压水堆核电站工作原理示意图资料来源清华大学核能与新能源技术研究院中国银河证券研究院资料来源周全之核能发电原理及主要堆型中国银河证券研究院压水堆核电站主要由原子核反应堆一回路系统二回路系统及其他辅助系统组成一回路系统由核反应堆主泵稳压器蒸汽发生器和连接管道阀门及其他辅助设备组成高压冷却水由主泵送入反应堆吸收核燃料裂变放出的热能后达到高温的水流入蒸汽发生器通过蒸汽发生器将热能传递给在管外的二回路给水使给水变成蒸汽二回路系统是将蒸汽的热能转化成电能的装置由汽轮机发电机冷凝器二回路循环泵等设备组成二回路给水吸收了一回路的热量后变成蒸汽然后进入汽轮机做功带动发电机发电做功后的乏汽排入凝汽器内凝结成水然后送入加热器加热后重新返回蒸汽发生器构成二回路的密闭循环2核电站按照冷却剂和慢化剂分为轻水堆重水堆石墨气冷堆高温气冷堆快中子堆等核电堆型种类较多目前技术成熟且投入商运的有压水堆沸水堆重水堆等冷却剂请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明3行业深度报告机械设备和慢化剂为水的主要是轻水堆轻水堆主要包括压水堆沸水堆沸水堆主要是在压水堆基础上简单派生出来它通过降低压力使水在堆芯沸腾后直接生成蒸汽经过汽水分离直接用于推动汽轮机发电故只有一个回路重水堆是使用重水重氢和氧形成的水做冷却剂和中子慢化剂可直接采用天然铀或略浓缩的金属铀做燃料快中子堆没有慢化剂使用快中子中子平均能量约05MeV以上比热中子反应堆内约0007eV的电子能量大得多引发裂变快中子在引发裂变后还有较多的剩余可用来使不易裂变的铀-238裂变为优质燃料钚-239另外核电站按照堆型的用途可分为动力堆生产堆研发堆特殊用途堆等图3按照冷却剂和慢化剂分为轻水堆重水堆石墨气冷堆高温气冷堆快中子堆等资料来源周全之核能发电原理及主要堆型中国银河证券研究院3核电技术已从第一代发展到第四代甚至第五代也已被提出核电技术已从第一代发展至第四代甚至第五代也已被提出从核电站技术演变来看主要可划分四代核电技术第一代是实验性的核电站主要是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性目前已基本退役第二代核电技术具有标准化系列化批量化的特点安全性经济性均提高但应对严重事故的能力仍薄弱第三代核电技术是主流安全性更高建造周期缩短寿命延长目前我国新建均为三代机型正在逐步取缔二代机组成为主力2021年9月世界首个钍核反应堆在甘肃成功运行中国或将于2030年前建造一个为10万居民提供电力的373兆瓦钍核反应堆第四代仍在发展阶段预计2030年左右推出解决核能经济性安全性可持续性废物处理和防止核扩散问题的核能系统第五代核能系统是一种核能协同网络的概念具有系统性灵活性和多能性三大特点表1核电技术已较为成熟发展至第四代阶段技术特性典型的核电机组堆型机组发电容量不大但体积较大存在诸多安全隐患发电成英国和法国建造的美诺克斯天然铀石墨气冷堆第一代本较高前苏联早期建造的轻水冷却石墨慢化堆请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明4行业深度报告机械设备美国早期建造的压水堆和沸水堆美国西屋公司推出的Model212312314414系列压水堆商业化标准化技术设计依据比较完备的核安全法规和标准第二代美国通用电气日本日立以及东芝推出的BWR沸水堆以及确定论的方法并考虑设计基准事故的要求加拿大原子能有限公司和安大略水电公司研制的CANDU堆美国西屋公司非能动先进压水堆AP1000比第二代核电技术具有更好的安全性和经济性可减缓严重事第三代故的风险从而使堆芯熔化和放射性物质大量释放的概率进一欧洲先进压水堆EPR步降低华龙一号HPR1000将进一步满足经济性安全性核废物处理和防止核扩散方面第四代超高温堆超临界水堆气冷快堆铅冷快堆钠冷快堆和熔盐堆的需求资料来源中国核电招股说明书中国银河证券研究院二核电装机筑底向上核电装备率先受益1十四五期间我国核电运行装机容量预计达7000万千瓦核电机组核准数量是核电装机规模的先行指标从核准到建成平均周期约5-7年2022年核电机组核准数量已达10台是2008年以来的核准数量最多的年份2011年日本福岛核事故以来中国一度暂停新增核电项目审批直至2012年12月才核准江苏田湾核电二期工程截至2022年9月我国在运核电机组数量54台其中中广核26台中核25台国家电投2台华能2台乐观预计2030年我国在运核电机组或达96台目前我国在建核电机组23台其中中核10台中广核9台华能2台国家电投2台表2核电发展历程阶段时间重要事件在此期间全球运行机组共有38台核反应堆属于早期原型反应堆采用第一代核电技术1954年前苏联建成世界上第一座核电站5000千瓦实验性石墨沸水堆起步发展阶段1954-1965年1956年英国建成45万千瓦原型天然铀石墨气冷堆核电站1957年美国建成6万千瓦原型压水堆核电站1962年法国建成6万千瓦天然铀石墨气冷堆加拿大建成25万千瓦天然铀重水堆核电站在此期间全球运行机组共有200多台均采用第二代核电技术美国成批建造50-110万千瓦的压水堆沸水堆迅速发展阶段1966-1980年前苏联建造100万千瓦石墨堆和44万千瓦100万千瓦WWER型压水堆法国和日本等国引进并消化美国的压水堆和沸水堆技术由于经济发展减缓导致电力需求下降以及受前苏联切尔诺贝利核事故的影响世界核电事业进缓慢发展阶段1981-2000年入缓慢发展阶段请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明5行业深度报告机械设备西方国家调整核电政策发展速度明显减缓中国印度和韩国等亚洲国家仍持续发展核电鉴于世界能源紧张电力需求上升温室气体减排压力增加同时核电安全运行业绩持续改善逐渐复苏阶段21世纪以来世界各国重新积极规划核电发展核电进入逐渐复苏阶段欧美发达国家开发出先进轻水堆核电站第三代核电技术取得重大进展资料来源中国核电招股说明书中国银河证券研究院十四五期间我国核电运行装机容量预计达7000万千瓦核电机组装机规模持续增长2012-2021年全国核电装机容量从1263万千瓦上升至5328万千瓦复合增长率达1734根据十四五规划和2035年愿景目标纲要十四五期间我国核电运行装机容量预计达到7000万千瓦此外根据中国核能行业协会发布的中国核能年度发展与展望20202035年在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦图4核电机组每年新增装机容量图5核电机组装机规模持续增长到2025年7000万千瓦1000新增装机量40020000装机规模万千瓦40800300150003020060010010000204000500010200-1000-20000资料来源中国核能行业协会国际原子能机构中核智库中国银资料来源中国核能行业协会国际原子能机构中核智库中国银河证券研究院河证券研究院图6每年核准核电机组台数2022年达到新高10台每年核准核电机组数量121010888886544432000000201220132014201520162017201820192020202120222023E2024E2025E资料来源wind中国银河证券研究院请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明6行业深度报告机械设备图7核电站平均建设周期一般为60-90月核电站数量建设周期月14012112010093918582778068596040342929232020120资料来源中广核中国银河证券研究院2核电装备市场空间或达千亿元2023-2025年我国核电装备市场空间或达千亿元按十四五期间我国核电运行装机容量达7000万千瓦每台核电机组100万千瓦装机容量计算2022-2025年间核电建设有望按照平均每年7-8台机组推进核电站每千瓦建造成本11-18万元设备市场空间占比约为建造成本的一半十四五期间核电每年市场空间或达千亿约825-1350亿元对应核电装备每年市场空间413-675亿元则2023-2025年我国核电装备市场空间或达千亿元图8核电产业链资料来源中国银河证券研究院请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明7行业深度报告机械设备图9核电厂全寿期执照简易流程图资料来源中广核中国银河证券研究院表3十四五期间核电每年市场空间或达千亿对应核电装备每年市场空间413-675亿元项目下限上限每千瓦建造成本万元1118每年平均核准核电机组数量台7575每台核电机组装机容量万千瓦100100核电市场空间亿元8251350核电设备市场空间亿元413675资料来源中国银河证券研究院整理三核电复苏趋势下建议关注上游核电燃料环节1核燃料组件主要包括直接加工及乏燃料加工两种类型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1千克U-235裂变时所产生的能量相当于2700吨标准煤燃烧后所产生的能量核燃料循环构成了核能工业的基础铀矿到燃料组件工艺流程如下铀矿的特点是品位低矿体分散规模小含铀量高于005就有开采价值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铀化学浓缩物这种初级产物是鲜艳的黄色被称为黄饼yellowcake黄饼经过进一步提纯制备成铀氧化物再进行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U-235仅占071也就是说每1000个铀原子请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明8行业深度报告机械设备中只有7个可以利用要作为核电厂轻水堆的燃料需要把U-235的浓度提高到25之后才能制成芯块并组装成核燃料组件核燃料组件作为核反应堆中提供能量的部件是由一组燃料棒片和定位件支撑件等构件组成的堆内释热部件它有棒束型套管型片组型等几种结构形式组体内元件数量排列和结构形式随堆型而不同图10铀矿到燃料组件工艺流程资料来源中国银河证券研究院整理图11MOX燃料组件制造工艺流程资料来源MOX燃料的特点制备工艺应用现状与研究新进展-李锐等中国银河证券研究院整理请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明9行业深度报告机械设备核燃料组件主要包括二种将天然六氟化铀进行富集或直接加工成为核燃料组件通过后处理流程将乏燃料加工成为MOX新燃料MOX是由二氧化铀UO2和二氧化钚PuO2构成的氧化铀钚燃料乏燃料到后处理厂后从乏燃料中提取出有用的铀235和钚239并制成这种燃料组件可以再次用于核电站的发电这将大大提高天然铀资源的利用率和核电站的经济效益目前法国美国日本等国大量使用了这种铀钚混合的燃料元件2核燃料组件一般由燃料棒和燃料组件骨架组成核燃料组件由燃料棒和燃料组件骨架组成控制棒导向管中子通量测量管与定位格架焊接在一起上下管座用螺钉与控制棒导向管连接起来构成可拆式骨架燃料元件棒插入定位格架内由弹簧片夹持每组核燃料组件共有264根燃料元件棒24根导向管和一根堆内测量导管它们按1717排列成正方形栅格共有289个棒位整个棒束沿高度方向设有11层定位格架264根燃料元件棒插入定位格架内由定位格架支撑并保持燃料棒的间距其中燃料元件棒由燃料芯块燃料包壳气腔弹簧上端塞和下端塞等几个部分组成图12燃料组件结构示意图图13燃料棒结构示意图资料来源中广核中国银河证券研究院整理资料来源中广核中国银河证券研究院整理四我国实行闭式核燃料循环政策对核燃料的储运及处理提出更高要求1我国铀矿资源不丰富对外依存度常年维持在70以上请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明10行业深度报告机械设备天然铀是目前普遍使用的核燃料核电装机容量的增长增加了对天然铀的需求根据世界核协会数据天然铀需求量从2013年的6711吨增长到2021年的9563吨增速达45然而我国天然铀不丰富且开采成本高2021年我国铀产量仅占全球总产量的34铀资源高度依赖进口对外依存度常年维持在70以上根据世界核协会数据我国天然铀产量在2013-2021年间仅增长385吨因此必须建立核燃料闭式循环体系这可使铀资源利用率提高5060倍从而大幅减少天然铀需求量降低铀对外依存度实现核能的可持续发展这也符合我国建设资源节约型和环境友好型社会的发展要求2中国坚定执行闭式核燃料循环政策闭式燃料循环指铀钚的再循环在热堆或快堆中再循环以期获得燃料的有效利用核能系统的核燃料循环指从铀矿开采到核废物最终处置的一系列工业生产过程它以反应堆为界分为前后两段核燃料在反应堆中使用之前的工业过程称为核燃料循环前段它包括铀矿勘查开采矿石加工冶炼铀浓缩和燃料组件加工制造核燃料从反应堆卸出后的各种处理过程称为核燃料循环后段它包括乏燃料中间储存乏燃料后处理回收燃料Pu和U再循环放射性废物处理与最终处置回收燃料可以在热中子堆热堆中循环也可以在快中子堆快堆中循环统称核燃料闭式循环表4我国核电闭式循环相关政策时间政策或事件相关内容1983年国务院科技领导小组召开论证会确立了我国发展核电必须相应发展后处理的战略明确支持我国执行闭式核燃料循环策略2021年十四五规划和2035年远景目标纲提出安全稳妥推动沿海核电建设和建设乏燃料后处理厂要进一步明确了我国坚定执行闭式核燃料循环的政策资料来源中国政府网中国银河证券研究院整理图14核燃料循环图15我国本土天然铀的需求量远高于对应的产量资料来源景业智能招股说明书中国银河证券研究院资料来源世界核协会中国银河证券研究院中国坚定执行闭式核燃料循环政策目前世界范围内针对燃料循环及管理主要采用三种方式第一种方式是直接进行深地层埋藏多用于美国加拿大北欧国家此法成本低简单但后患无穷自然灾害恐怖袭击等第二种方式是闭式核燃料循环多用于法国日本中国俄罗斯等国家美国也正转向此种循环政策闭式核燃料循环指将乏燃料送至后请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明11行业深度报告机械设备处理厂从中回收铀钚以实现重复利用核燃料的目的早在1983年我国就确定了发展核电必须相应发展后处理的战略2021年我国进一步明确了坚定执行闭式核燃料循环的政策第三种是乏燃料暂时贮存未来乏燃料处理政策尚未明确二新燃料运输容器实现国产批量化生产2023-2030年均市场空间45亿元一核燃料组件运输路程较长高质量运输容器至关重要核燃料组件运输容器是用于将未经辐照未发生核链式反应的核燃料组件从元件制造厂安全转移到反应堆的关键设备保障了运输过程中内容物结构完整临界安全货包屏蔽性能满足标准要求运输容器具有足够的刚度主要由外部支撑部件和包容结构减震器托架吊耳等部件构成减震器用于减缓核燃料组件在运输过程中受到的振动冲击材质通常为橡胶木材等为满足在运输过程中对核燃料组件加速度监测的需求运输容器内部还可安装加速度计图16新燃料运输容器装载2根燃料组件资料来源科新机电官网中国银河证券研究院整理我国商用核电站分布于沿海地区元件制造厂地处内陆核燃料组件运输路程较长路况复杂高质量的核燃料组件运输容器至关重要随着我国核能产业的快速发展核电装机总量不断增加新燃料运输需求增加同时也对核燃料组件运输容器性能提出了更高要求根据我国放射性物品分类和名录反应堆新燃料属于一类放射性物品装载该内容物的运输容器多属于AF型货包我国制定了放射性物品安全运输规程对运输容器的设计作出了规定压水堆核电厂新燃料组件运输容器通用技术条件从行业标准的角度对压水堆核电厂新燃料组件运输容器的设计制造等提出技术要求在我国新设计的核燃料组件运输容器须满足上述文件要求经受正常运输条件和运输事故条件下的安全验证试验获得我国核安全监管部门的设计与制造许可后方可申请运输新燃料进入核电站分为进厂厂内运输接收检查三个阶段第一阶段新燃料进厂是指新燃料集装箱从火车站或高速公路出口运至核电厂内燃料组件运输中转贮存场地第二阶段为新燃料厂内运输是将燃料集装箱从中专场地运至燃料厂房第三阶段新燃料接收检查是指燃请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明12行业深度报告机械设备料容器从燃料厂房0m层吊至14m层后开箱燃料组件在吊起过程中完成检查并移至燃料水池指定位置新燃料接收是核电厂的一项重要工作影响大涉及面广配合部门多持续时间长以福清核电站为例福清核电为新燃料接收安排了燃料接收前准备和新燃料接收检查管理等两个方面的管理燃料组件接收前准备包括核材料许可证申请乏燃料水池核清洁验收燃料厂房综合检查进场道路检查等新燃料接收检查管理包括运行控制管理倒箱次序管理贮存方位管理控制棒检查比例管理福清核电形成的这一套成熟的新燃料接收方案极大提高了新燃料接收效率和燃料集装箱贮存安全图17新燃料接收分为新燃料进厂新燃料厂内运输新燃料接收检查三个阶段资料来源福清核电新燃料接收管理实践与创新-冯杰等中国银河证券研究院整理二我国新燃料运输容器长期依赖进口近年开启国产化进程1我国核电新燃料储运容器早期主要由国外购入我国核电产业起步较晚此前新燃料储运容器主要来自国外购入近十年我国从美国法国俄罗斯进口新燃料运输容器合计约480个国际上主要的核电大国美国法国俄罗斯等核能产业发展时间长于新燃料运输方面积累了丰富的技术经验其所产容器为国际所广泛使用法国主管部门批复FCC3FCC4型运输容器满足新燃料组件安全运输需求美国按照AF或BF型货包的要求进行核燃料组件运输容器设计在力学临界安全等方面考虑充分而俄罗斯TKC5型TKC5M型等运输容器结构相对简单总体上国外核燃料组件运输容器装载兼容性和系列化程度较高国外新燃料运输容器单价较高约400万元台表5我国近10年进口新燃料组件运输容器情况初步统计480个监空容器管运输燃料组日期购买单位设计单位制造单位运输容器重量有效期使用批准书部件种类kg门未经辐照的美国哥伦山东核电美国西屋40个TravellerXL富集度低于关于颁发山东核电有限公司一类放射性国2013年1月4日比亚高科14195年有限公司公司型容器5的燃料组物品运输容器使用批准书的通知家技公司核件或燃料棒安未经辐照的美国哥伦全三门核电美国西屋40个TravellerXL富集度低于关于颁发三门核电有限公司一类放射性2013年1月4日比亚高科14195年局有限公司公司型容器5的燃料组物品运输容器使用批准书的通知技公司件或燃料棒请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明13行业深度报告机械设备17关于颁发台山核电合营有限公司125个FCC4-V12013年12月20日17EPRTM新36005年FCC4-V1新燃料运输容器使用批准书的容器燃料组件通知台山核电法国法国17关于批准台山核电合营有限公司合营有限BULTNIBULTNI6个FCC4-V1容2015年1月22日17EPRTM新367355年FCC4-V1新燃料运输容器在中国境内使公司公司公司器燃料组件用数量及限值变更的通知1719个FCC4-V1容关于批准增加FCC4-V1新燃料运输容器2016年12月14日17EPRTM新367355年器在中华人民共和国境内使用数量的通知燃料组件俄罗斯新俄罗斯新VVER-1000江苏核电西伯利亚西伯利亚35个TK-C5-M新型反应堆至2020年3关于颁发江苏核电有限公司TK-C5-M新2015年3月4日1700有限公司化学浓缩化学浓缩燃料运输容器TVS-2M新燃月31日燃料运输容器使用批准书的通知物厂物厂料组件运输俄罗斯开俄罗斯开中国原子放式股份放式股份108个TK-C57新实验快堆燃至2024年5关于颁发中国原子能科学研究院TK-C572019年6月11日能科学研公司机器公司机器燃料运输容器料组件月31日新燃料运输容器使用批准书的通知究院制造厂制造厂关于批准俄罗斯国营核燃料公司一类放33个TK-C5-M型至2018年52013年6月13日射性物品运输容器在中华人民共和国境新燃料运输容器月31日内使用的通知关于批准俄罗斯国营核燃料公司新增一35个TK-C5-M型2013年10月14日-类放射性物品运输容器在中华人民共和新燃料运输容器国境内使用的通知俄罗斯国俄罗斯国VVER燃料组营核燃料营核燃料件公司公司关于批准俄罗斯国营核燃料公司增加一28个TK-C5-M新2014年7月29日类放射性物品运输容器在中华人民共和燃料运输容器国境内使用的通知关于批准俄罗斯国营核燃料公司再次增11个TK-C5-M新2015年10月28日加一类放射性物品运输容器在中国境内燃料运输容器使用的通知资料来源中华人民共和国生态环境部官网中国银河证券研究所整理2我国新燃料运输容器设计主要由各核电运营商下属设计院承担近年为满足不断增加的新燃料组件运输需求国内自主设计了多款新燃料组件运输容器获得了监管部门对设计制造的批复针对应用较多的压水堆中国核电工程与中核建中核燃料元件有限公司共同设计研发CNFC3G燃料组件运输容器能装载2组AFA3GCF或STEP12型新燃料组件中国核电工程设计了用于装载FA300新燃料组件的CNFC300燃料组件运输容器适用于装运高温气冷堆燃料组件的CNFCHTR燃料组件运输容器中广核研究院有限公司自主研发了用于装载压水堆STEP12和AFA3G系列新燃料组件的ANT12A型燃料组件运输容器上海核工程研究设计院于2017年完成了AP1000燃料组件装运容器STCNF1A燃料组件运输容器的国产化设计针对中国实验快堆CEFR使用的混合氧化物MOX新燃料组件原子能院设计开发了CEFRMOX新燃料组件运输容器我国自主研究的核燃料运输容器需根据放射性物品运输安全管理条例经过国家核安全局的严格监督审查设计单位应当按照国家放射性物品运输安全标准进行设计并通过试验验证或者分析论证等方式评价安全性能设计应当在首次用于制造前报国务院核安全监管部门审请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明14行业深度报告机械设备查批准设计单位应当向国务院核安全监管部门提出书面申请并提交相关材料应当自受理申请之日起45个工作日内完成审查放射性物品运输容器制造活动的单位应当提出书面申请领取一类放射性物品运输容器制造许可证由国务院核安全监管部门在45个工作日内审查图18上海工程研究设计院有限公司新燃料储运容器设计图19中国核电工程有限公司新燃料储运容器设计于2017-12于2017-12获批装载1组燃料组件获批装载2组燃料组件资料来源国家核安全局中国银河证券研究院整理资料来源国家核安全局中国银河证券研究院整理表6我国国产设计批准核燃料运输容器监管运输燃料组空容器重装载容批准日期有效期设计单位运输容器名称设计批准书部件种类量量门2组中国核电工程有限公CNFC3G燃2011年10月至2016年10AFA3GCNFC3G新燃料运输容器司中核建中核燃料元料组件运输容压水堆约2221kg31日月31日新燃料设计批准书EBOL件有限公司器组件国4盒关于颁发中国原子能科学研家2017年11月CEFRMOX混合氧化物至2022年10CEFR-M究院CEFRMOXN01型核8日中国原子能科学研究院新燃料组件运MOX新燃23768kg月31日OX燃料运输容器设计批准书的通知安输容器料组件组件EBOL全1组改进局关于颁发上海核工程研究设STCNF1A型2017年12至2022年12上海核工程研究设计院AP1000燃计院有限公司STCNF1A燃料组件运输1420kgRFA-XL月8日月31日有限公司料组件新燃料运输容器设计批准书容器型新燃的通知EBOL料组件请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明15行业深度报告机械设备2组关于颁发中国核电工程有限CNFC3002017年12至2022年11FA300新FA300新公司CNFC300新燃料运中国核电工程公司燃料组件运输2362kg月18日月30日燃料组件燃料组输容器设计批准书的通知容器件EBOL2组12压水堆英尺STEP12关于颁发中广核研究院有限ANT12A型STEP-122020年11月至2025年系列和公司ANT12A型新燃料中广核研究院有限公司燃料组件运输3200kg系列与26日11月AFA3G系运输容器设计批准书的通知容器AFA3G列新燃料组系列新EBOL件燃料高温气冷堆新燃料元CNFCHTR关于批准CNFCHTR新燃2021年2月至2026年2件中国核电工程公司燃料组件运输高温气冷堆约1805kg料运输容器设计批准书有效9日月28最多装容器期延续的通知EBOL载燃料球2180个资料来源中华人民共和国生态环境部官网中国银河证券研究所整理图20中广核研究院有限公司新燃料储运容器于2020-11获得国家安全局批准装载2组燃料组件资料来源国家核安全局中国银河证券研究院整理3新燃料储运容器制造厂商须取得核电相关设备制造资质请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明16行业深度报告机械设备中广核ANT-12A型新燃料运输容器2022年国内厂商订单已超百台标志我国新燃料运输容器正式迈入国产加速期国内从事新燃料组件运输容器制造的企业主要有南通中集能源装备有限公司四川科新机电股份有限公司西安核设备有限公司大连宝原核设备有限公司等西安核设备取得了CNFC3G燃料组件运输容器制造方法的发明专利实现了该设备的自主制造2018年南通中集能源装备取得了STCNF1A燃料组件运输容器的制造许可2019年完成了首批运输容器的制造将为三门核电站1号机组生产的64组首次换料AP1000燃料组件从内蒙古包头运往三门核电站2022年11月29日由大连宝原核设备承制的首批ANT-12A型新燃料运输容器设备顺利完成出厂验收将交付中广核铀业发展有限公司科新机电于2018年获得民用核安全设备制造许可证成为为数不多的拥有核电资质的民营压力容器制造企业目前已取得核电产品ANT-12A型新燃料运输容器项目批量化生产订单并服务于一带一路三我国新燃料运输容器2023-2030年市场空间约15亿元需求端来看新燃料组件运输需求来自当年新建成和在运核电机组年运输需求从2023年的3000组增长到2030年的6046组年复合增速约10当年新建成核机组的燃料组件运输需求为当年新建成核电机组数与单台核电机组对应组件数量的乘积在运核电机组的燃料组件运输需求为当年在运核电机组数与单台核电机组对应组件数量乘积的三分之一由于我国商用核电站分布于沿海地区元件制造厂地处内陆核燃料组件运输路程较长路况复杂考虑元件制造周期和厂内存放周期一年周转2次此外一台容器可以装两个燃料组件因此每年新燃料容器市场需求为当年新建成和在运核电机组的燃料组件运输需求的四分之一目前在运行的54台核电机组堆芯可装载燃料组件个数多为157少数为241177在建23台机组堆芯可装载组件数多数为177考虑核电机组从核准到建成的周期预计5年以此可测算2023-2030年每年的新建成核电机组数量及对应核电燃料组件数量表7新燃料容器年市场需求到2030年约有1512个2022-2030年复合增速约10项目年份20222023202420252030新建成核电机组的组件运输需求1575115316881256在运核电机组的组件运输需求27682820299031674790总运输需求组29253331352138556046新燃料容器当年对应保有量个7328338819641512资料来源Wind中国银河证券研究院整理新燃料运输容器生产商逐渐实现国产替代2023-2030年市场空间约15亿元不考虑存量更新我国新燃料容器保有量起点低预计400-500台总运输需求保持稳健增长两点因素推动运输容器制造高增长按目前500台保有量计算2023-2030年新增约1000台规模对应市场空间约15亿元在保有量达到一定规模后存量更新换代需求将逐步提升新燃料组件运输容器的设计寿命一般为30-40年在实际使用过程中需要定期向国家相关部门申请审核及延期考虑核电设备安全性等因素年更新比例按照20计算即2030年的年更新台数约300台对应市场空间45亿元表8新燃料容器年均市场空间45亿元含存量更新2023-2030复合增速187项目年份202220232024202520262027202820292030请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明17行业深度报告机械设备当年保有量个400475564669794942111913281576存量更新需求个8095113134159188224266增量需求个7589105125148176209248需求合计个155184218259307365433514年市场空间亿元232276327388461547649771按照2030年保有量达到1576个测算单价为150万元个资料来源中国银河证券研究院整理新燃料容器年均市场空间为45亿元含存量更新2023-2030复合增速187我国近十年进口新燃料组件容器个数为400-500个其中仅能装载一组燃料组件的容器较多保守测算目前新燃料容器存量规模为400个每个容器装载2组燃料组件按照2030年保有量达到1576个测算2023年年需求合计为184台对应市场空间为232亿2030年达到771亿元复合增速为187三首台国产乏燃料运输容器下线2023-2030年均市场空间23亿元一什么是核电乏燃料乏燃料如何贮运1核电乏燃料不是废料经过处理还可继续利用乏燃料不是废料乏燃料是指随着核电站运行燃料中裂变核素逐步消耗不足以维持裂变反应从反应堆去除的燃料乏燃料含有大量有用核素经适当工艺处理可继续利用乏燃料含有的核素中铀钚可以重新制成燃料元件另外一些元素如氪锶锝铯钷镎镅等在国防宇宙能源医疗卫生工业和科学研究等领域具有重要作用核电厂反应堆中卸载出的乏燃料一般会持续反应一定时间需暂时将其放置在核电厂贮水池中一般3-5年待乏燃料的衰变热和辐射强度降低到适当水平时再运到后处理厂进行最终处理随着装机量和运行年限的增加核电厂用于贮存乏燃料的水池日渐饱和图21乏燃料组成图22干式贮存容器资料来源中国银河证券研究院整理资料来源中广核中国银河证券研究院请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明18行业深度报告机械设备2乏燃料贮存一般分为湿法贮存和干式贮存两者不可相互替代乏燃料贮存共有两种方法分别为湿法贮存和干式贮存两者不可相互替代但湿法贮存是必需的贮存阶段湿法贮存是把乏燃料放在乏燃料水池中进行贮存干式贮存是指乏燃料组件在乏池中冷却后转移到干式贮存设施中进行贮存相比于湿法贮存干式贮存具有运行费用低退役简单扩建灵活度高等优点但是湿法贮存必不可少乏燃料必须经湿法贮存冷却后才能干法贮存因此湿法贮存和干式贮存都具有必要性两者不是相互替代的关系表9湿法贮存和干式贮存对比湿法贮存是必需的贮存阶段对比项目湿法贮存干法贮存冷却必要性乏燃料卸出堆芯后必不可少的环节必须经湿法贮存冷却后才能干法贮存技术可行性技术成熟技术成熟厂房设计标准要求高需要配套系统设施设计要求安全可靠性依靠自然对流冷却具备非能动的固有安全性安全可靠高事故冷却应急措施与核电厂相当运行费用很高很低灵活性不能随意扩建场地受限非常灵活可根据场地随意调整布置和容量退役难易退役复杂退役简单厂址可改做其他用途密封性水池中的水水池结构及厂房以内外盖容器本身进行密封辐射屏蔽以水池中的水进行屏蔽金属容器混凝土容器本身提供屏蔽临界安全溶解于冷却剂的足够浓度的硼酸溶液贮存格架间距及容器内设置的吊篮格架间距及中子毒物中子毒物保证次临界衰变热释出池水传热专设防失水应急装置自然对流传热放射性废物产生固体液体废物无废物产生辐射监测水质和放射性流出物场所剂量率乏燃料回取操作技术国内已经成熟技术成熟可以一次性整体外运或分步直接回取操作与处置关系需要再次处理才能处置根据容器情况直接处置处置难易及成本处置难度大成本高二次废物多处置较简单二次废物少乏燃料行为监视目视或取样不监测与燃耗关系根据燃耗确定水池贮存能力根据设计散热能力确定燃耗限制及布置与后处理厂同址建设在现有后处理技术条件下的必须与后处理关系与后处理厂之间需要湿法贮存过渡衔接贮存方式技术上便于安全操作进入后处理环节资料来源国外核电厂乏燃料贮存方式对比研究-徐健等中国银河证券研究院整理乏燃料池是用于湿法贮存乏燃料的设施它主要用于存放从堆芯中卸出的乏燃料或在反应堆检修时存放临时卸出的燃料乏燃料仍会产生衰变余热且具有放射性所以乏燃料需要放入水中进行冷却和屏蔽乏燃料水池一般用添加硼酸的去离子水作为中子吸收剂增大中子吸收强度预防临界事故发生经过贮存衰变后乏燃料的放射性和衰变热均有大幅降低然后再用专用乏燃料运输容器将其转运到后处理厂的乏燃料贮存水池内存放等待后处理乏燃料贮存容器是专用于干式贮存乏燃料组件的容器目前国际上大型乏燃料贮运容器有四大类球墨铸铁容器不锈钢铅屏容器碳钢多层包扎容器和锻钢容器乏燃料干式贮请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明19行业深度报告机械设备存容器结构分为筒体和吊篮两部分根据使用材料不同可分为金属贮存容器与混凝土贮存容器德国以球墨铸铁容器为主法国以锻钢容器为主美国主要采用不锈钢铅屏容器和碳钢多层包扎容器作为运输容器混凝土容器作为贮存容器其中不锈钢铅屏容器锻钢容器都存在制造过程复杂制造周期长制造成本高价格昂贵等问题均主要用作运输容器相比而言球墨铸铁容器具有高完整性和明显的经济性且制造和加工周期短是目前国际上金属运输容器的一条重要技术路线图23乏燃料水池图24乏燃料运输容器一般发展历程梳理资料来源中广核中国银河证券研究院整理资料来源乏燃料运输容器研究进展-汪海等中国银河证券研究院3我国首台乏燃料运输容器2017年设计获批2021年6月下线乏燃料运输容器是专用于管理运输乏燃料组件的容器乏燃料运输容器由兼有结构支撑中子屏蔽屏蔽导出衰变热及防火隔热功能的容器本体限制燃料组件移动的组件格架确保次临界安全的中子吸收体屏蔽密封盖和缓冲减振器等组成乏燃料运输容器的发展历程可分为5个阶段第一阶段为研究堆用小型乏燃料运输容器10t左右第二阶段为商用堆用小型乏燃料运输容器20t左右第三阶段为商用堆用大型乏燃料运输容器100t左右第四阶段为商用堆用系列化大型乏燃料运输容器第五阶段为大型多用途乏燃料容器研究堆商用堆存储运输几个主要核电大国均有了技术成熟的已经形成系列化的乏燃料运输容器多数已处于第四阶段并逐步向第五阶段发展如法国的TN系列容器美国的NAC系列容器德国的Castor系列容器日本的MSF系列容器俄罗斯的TK系列容器等乏燃料运输容器研究进展-汪海等对比国内与国外发展现状我国目前已逐步进入第三阶段我国首台乏燃料运输容器2017年设计获批2021年6月首台样机下线1994年核二院研制的RY-I型研究堆用小型运输容器在大连523厂进行小批量生产这标志着我国完成了第一个阶段后续核电工程有限公司还进一步研发了RY-IA型乏燃料运输容器能够装载7组49-3乏燃料组件齐齐哈尔重型铸造有限责任公司致力于研制球墨铸铁核乏燃料运输容器成功研制了BQH-20型球墨铸铁乏燃料运输容器目前该厂可以生产20t级的球墨铸铁乏燃料运输容器2017年12月中核的龙舟-CNSC乏燃料运输容器研制项目中原型样机通过验收并具备了批量化生产能力这标志着我国成功自主研制了大型乏燃料运输容器请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明20