核电设备行业研究：核电重回景气周期，设备投资大潮将至

（报告出品方/作者：中泰证券，冯胜）1.核电发展历史复盘全球核电发展：核电技术日趋成熟，正处于“坐三望四”发展阶段核能发电原理：核裂变和

（报告出品方/作者：中泰证券，冯胜）

1.核电发展历史复盘

全球核电发展：核电技术日趋成熟，正处于“坐三望四”发展阶段

核能发电原理：核裂变和核聚变均会产生大量的能量，目前的核电站是 利用铀核裂变所释放出的热能进行发电。在核裂变过程中，中子撞击铀 原子核，发生受控的链式反应，产生热能，生成蒸汽，从而推动汽轮机 运转，产生电力，核能发电的过程本质上是能量转换的过程。

核反应堆是装配核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装臵，是 核电站的核心。反应堆冷却剂将热量由核反应堆堆芯转移至发电机及外 部环境。中子慢化剂会降低快中子的速度，生成可维持核链式反应的热 中子。

目前各商用核电堆型的区别主要在于反应堆使用冷却剂和中子慢 化剂的不同。按照冷却剂的不同可分为轻水堆、重水堆、气冷堆等， 按照中子慢化剂的有无，可分为热中子堆、快中子堆。目前广泛使 用的堆型是压水堆，截止 2019 年世界在运核电站中 68%采用压水 堆。

核反应堆工作原理：以压水堆为例，压水堆核电站主要由核反应堆、一 回路系统、二回路系统及其他辅助系统组成。核反应堆中装有核燃料核燃料裂变过程中放出热能，由流经反应堆的水带出反应堆，送往蒸汽 发生器。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臵，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，然后由凝结器内凝结成水，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。

复盘核电技术发展 70 余年历史，核电技术经历了四代演变。整体看， 历代核电技术的更新迭代不外乎围绕安全性、经济性两个主题。

第一代：核工业早期发展阶段。1970 年前投入运行的各种原型堆 和试验堆核电站称为第一代核电站，当时尚未掌握铀浓缩工业技术， 当时开发了一批天然铀石墨反应堆核电站。核电机组附加安全设计 少，存在安全隐患。

第二代：核电开始广泛商用。是 20 世纪 60 年代后期，一些国家 意识到化石能源市场的紧张局势，希望通过发展核能，减少对能源 进口的依赖性，因而开始了批量建设。主要堆型包括压水堆、沸水 堆、重水堆和石墨水冷堆等，二代机组专门设计了能动安全装臵， 而且仅供民用，提高了核电的经济性和安全性。

第三代：安全性、经济性、使用寿命较二代显著提升。鉴于美国 三里岛、切尔诺贝利、福岛核电站等人类历史上重大核安全事故， 三代核电在结合新的安全理念、安全方法和安全要求进一步提升了 核电站的安全性能、运行性能以及经济性能。另外 3 代核电站普遍 设计寿命为 60 年，2 代普遍为 40 年。

第四代：可持续发展性更强。在反应堆和燃料循环方面有重大创新 的核电站称为第四代核电站。第四代核电站其安全性和经济性更加 优越、废物量极少、无需厂外应急、具有防核扩散能力。是在可持 续发展、安全可靠性、经济性、防扩散和实体保卫等有竞争性的目 标方面具有显著特点的新一代核能系统。

全球核电技术目前处于“坐三望四”阶段，全球三代核电技术已经较 为成熟。具备代表性的三代技术为美国西屋电气公司的 AP1000、法国 阿海珐公司 EPR、美国通用电气公司的 ABWR 和 ESBWR、日本三菱 公司的 APWR、韩国电力工程公司的 APR1400 及我国自主设计的“华 龙一号”等。

四代核电技术可能将成为大国竞争的下一重点，核电强国积极布局四 代核能系统研发应用。第四代核能系统的概念首先由美国能源部提出， 主要目标体现在可持续性、安全性、经济性、防核扩散性四个方面，代 表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。 后来，由包括中国在内的 十几个第四代核能系统国际论坛成员国一致认可，确定钠冷快堆、超高 温气冷堆、熔盐堆、铅冷快堆、气冷快堆、超临界水冷堆等六种第四 代反应堆系统。

目前我国建成及在建四代核电机站共有两座，分别是山东石岛湾 的高温气冷堆和福建霞浦钠冷快堆。2021 年 12 月，全球首座四 代核电石岛湾高温气冷堆并网发电；霞浦钠冷快堆 60 万千瓦示范 工程已于 2017 年开工，预计 2023 年建成。

钠冷快堆：目前全世界所有钠冷快堆的累计运行年数已经超过了 430 堆年，技术成熟性已通过较长时间工程验证，是四代核电技术中有望率 先实现规模化商用的堆型。

特点一：铀资源利用率高。可将天然铀资源利用率从目前的约 1% 提高至 60%以上。钠冷快堆使用的是钚 -239 作为能源，同时在钚 -239 的外围再生区里放臵铀 -238。快中子会在钚 -239 发生裂变 反应时产生，产生之后被外围的铀-238 吸收，而随着铀 -239 的不 断衰化就会有钚 -239 的不断产生，即增殖效应。

特点二：具有本征安全性。金属钠在热物性上的优点在于熔点低，易于熔解使用；沸点高，不易沸腾产生钠气泡；密度低于水，节省 泵功率等。此外，更重要的是，在反应堆运行情况下，钠的热导率 要比水高百倍以上，从而保证堆芯和燃料不易过热。

高温气冷堆：高温气冷反应堆是由普通的石墨气冷堆发展而来的反应堆， 该堆型用石墨作为慢化剂，用气体氦作为冷却剂，氦气的温度高达 800 度左右。

特点一：高温气冷堆利用了氦气冷却、石墨减速剂的固有安全特 性，可建在远离冷却水的区域。压水式和沸水式反应炉最大的危险 在于若是冷却水主环路失灵，裂变产生的放射性元素仍然会继续裂 变产生过多的热量，最终会把整个炉心熔化掉，因此需要大量冷却 水。在控制装臵都失效的状态下，球床反应堆也很难导致堆芯熔化。 此设计允许高燃烧深度（接近 200 GWd/t）并能较好的防止裂变产 物逸出。

特点二：有望与多种工业技术耦合，用于供热、制氢。反应堆温 度可达 800 度以上，打破传统的核能技术在 200 度以下的限制， 可大幅提高热效率，从而提高能量利用率。其高温、高效的特性使 其适合用于产生热能和电能，同时其灵活性也能满足各种不同的能 源需求，例如工业生产中的高温加热、燃料制氢、燃料电池等领域， 目前石岛湾核电站已用于区域内核能供热。

我国核电发展：政策重迎上行周期，有望后发先至

我国核电行业具有政策驱动性强、发展时间较短的特征。由于核电建 设投资金额大、建设难度大、需持牌运营的特征，国家政策对核电审批、 建设的影响十分显著。复盘我国核电历史，我国第一台核电站秦山核电 站于 1991 年投产，迄今仅有 30 余年历史，发展时间较欧美国家 50- 70 年的时间相对较短。

适度发展阶段（1994-2005 年）：“九五”计划期间共开工 4 项重 点核电建设工程、8 台机组，经过“九五”重点工程的建设，我国 具备了自主设计 30 万千瓦和 60 万千瓦压水堆核电站的能力，以及具备“以我为主、中外合作”设计建设百万千瓦级压水堆商用核 电站的能力，但是不具备独立设计、制造百万千瓦级先进压水堆的 能力。

积极发展核电阶段（2006-2011 年）：2006-2011 年间，共有 30 台 核电机组陆续投入建设。在《核电中长期发展规划 2005-2020 年》 中，明确核电运行装机容量将由目前 700 万千瓦争取提高到 2020 年的 4000 万千瓦，在未来 10 年中，我国每年要开工建设 3 台以 上核电机组。2006-2011 年间，共有 30 台核电机组投入建设。

核电发展停滞阶段（2011-2018 年）：2011 年 5 月 11 日，日本福 岛核电站发生重大核安全事故。2012 年 10 月，国务院发布《核电 中长期发展规划（2011-2020）》［10］明确规定至 2015 年，在运 机组达 4000 万千瓦、在建机组容量 2000 万千瓦，2020 年在运机 组 5800 万千瓦、在建 3000 万千瓦的建设目标。但期间由于核安 全担忧，国务院提出要对核设备、所有在建项目进行安全审查，仅 田湾二期项目在 2012 年 12 月获批。

核电审批重启（2019 年-至今）：国家重新开启新增核电机组的审 批。2019-2021 年，我国新增核准核电机组数量分别为 4、4、5 台，2022 年 ，国务院共核准 10 台核电机组项目，核准数量创 10 年来新高。

核电行业政策呈现明确上行拐点。我国对核电政策从早期的“适度发展” 至现今的“确保安全前提下积极有序发展”经历近 20 年时间。 “十四 五”期间，政策表述、装机规划、审批数量等线索均反映我国对核电发 展态度逐渐转变，预计国内核电发展有望加速。

“十四五”期间政策文件表述更为积极。在 2021 年初政府工作报 告中提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”的表述，是我 国多年来首次对核电使用“积极”二字，,较“十二五”和“十三五”的 “安全高效发展核电”更为正面鼓励。

政策文件中再次明确未来装机容量目标。在《“十四五”规划和 2035 远景目标纲要》明确要求在 2025 年我国核电运行装机容量 达到 7000 万千瓦，折算 2021-2025 年期间 CAGR 为 7.2%。

本轮政策执行更为细化，多省在地方《“十四五”能源发展规划》 中对核电建设提出具体要求。随着“碳中和”战略的提出，核电在 能源领域的战略地位又有进一步提高。2021 年 10 月 26 日，国务 院印发 2030 年前碳达峰行动方案。提出到 2025 年，非化石能源 消费比重达到 20%左右，到 2030 年，非化石能源消费比重达到 25%左右。国内各个省份均对核电产业做出相关规划，我国核电有 望进入快速发展阶段。

我国核电发展现状：截止 2023 年 3 月，我国运行核电机组 55 台，装 机量 5676 万千瓦；根据我们统计，我国目前在建及待建核电机组共计 24 台，装机容量约为 2825.1 万千瓦，所有核电站均规划在沿海地区。

我国核电建设正处于“坐二望三”的发展阶段，近年新建机组均为三 代机组。除 M310、EPR 等直接海外引进的机组之外，目前在运多数机 组均为中国吸收国外技术并加以研发改进后，包括 CNP650、 CPR1000 等。2019 年后，新建设的核电机组均为三代核电机组。

2. 为什么我国要选择发展核能？

核电是电网基荷的重要选项，亦是实现“碳中和”的重要方式

我国社会用电量逐年增加，清洁能源发电占比逐年提升。2012-2021 年我国社会总用电量持续增长，期间 CAGR 为 5.9%。2021 年，用电 量增速创近十年新高，同比增速达到 10.6%。结构上看，随着我国新 能源装机建设加速，新能源贡献发电量比例逐年提升。2021 年，火电、 水电、风电、光伏、核电装机结构占比分别为 54.6%、16.5%、 13.82%、12.9%、2.2%，较 2012 年，火电发电占比显著降低 16.9 个 百分点，其中光伏和风电占比显著增加 12.6 和 8.5 个百分点。

基荷是电力系统稳定运行的保障，任何一个国家的电力系统中都需要 基荷电源，这对电源系统的稳定、电力调峰、调度都是必要的。由于 电力需求是不稳定的，且目前还无法大量储存大量电力，相同容量间接 性的电力来源无法替代发电厂。尽管我国光伏、风电装机量快速增长， 但对发电量贡献较为有限。2022 年，光伏、风电装机容量分别占我国 电力装机容量中的 15.3%、14.3%；但实际贡献发电量仅为 5%、9%。 由于风电、光伏发电均有较强的不稳定性，当地电网无法消纳，大量地 区存在 “弃风弃光”现象。

核电可作为基荷能源的重要补充，具备碳排放低、经济性高、稳定性 强、利用率高的优势。联合国欧洲经济委员会（UNECE）日前报告， 核电是全生命周期度电碳排放量（二氧化碳当量与发电量比值）最低的 发电方式，核电度电碳排放不足火电碳排放的百分之一。

核电不受环境、季节等因素制约，发电具有稳定性。水力、风力、 光伏发电受到环境制约，具有不稳定的特性。由于不稳定性，大量 电力无法并入电网使用，需要配套大量储能系统方可提升其利用率。

核电具有利用率高的优势。发电设备利用小时数是用来衡量发电设 备利用率的重要指标。2021 年我国核电设备利用小时数为 7802 小时，水电设备利用小时数为 3622 小时，风电设备利用小时数为 2232 小时，光伏设备利用小时数为 1281 小时。

核电具备发电成本低的优势。根据 IEA2020 年发布的《发电成本 测算》，核电全生命周期低于其它所有发电方式。

全球主流国家转变态度，开始重新拥抱核电。2022 年，在俄乌冲突的 大背景下，传统化石能源价格暴涨，能源安全、能源独立受重视程度达 到前所未有的水平。核电作为兼顾低碳、安全、经济、可承担基荷重任 的典型能源，重新受到全球多国关注，陆续出台利好政策，主要包括： 欧盟、韩国将核能列入可持续投资的能源类别，美英法日等国推动现有 核电站延寿，日、法等国鼓励重启现在停运的核电站，中国、伊朗、印 度、英国陆续核准新增核电机组。在全球多国重新拥抱核电背景之下， 2022 年第三季度国际原子能机构（IAEA）也上调核电增长预测：IAEA 提高全球核电容量预测，预计到 2050 年达到 873 万千瓦，较原预测值提高 10%。

我国具备发展核电的能力和意愿

我国自研的三代机组“华龙一号”的成功运行标志着我国核电行业具 备大规模发展的技术能力。2021 年，全球第一台“华龙一号”核电机 组福建福清核电 5 号机组已完成满功率连续运行考核，投入商业运行， 这标志我国在第三代核电技术领域跻身世界前列，成为全球少数自主掌 握三代核电技术的国家之一。

自主性：“华龙一号”机组的所有设备国产化率高达 88%，核心设备 均已实现国产，完全具备批量化建设能力。

安全性：三代核电机组较二代机组安全性上有大幅提升。第三代 核电技术把设臵预防和缓解严重事故作为了设计核电厂必须要满足 的要求，大大提高了安全性，在安全问题上做到“设计兜底”。切 尔诺贝利和福岛核电站事故均是在特定条件下，能动系统不受控制， 导致原本设计的安全措施无法执行。因此第三代机组添加大量非能 动设计，确保反应堆在出现事故时将危害降低，例如堆芯顶部的巨 大水箱、自动泄压阀门等。

领先性：我国加速研发第四代核电技术及新堆型，部分技术逐渐 从“追赶”到“引领”。四代核能系统拥有更高的安全性和经济性， 我国积极开展相关领域研究，技术具备一定领先性。2021 年 12 月， 全球首座四代核电石岛湾高温气冷堆并网发电，根据人民网，此示 范工程设备国产化率达到 93.4%，象征着我国已成为世界核电技 术的领跑者。此外，各类堆型加速研究推进。钠冷实验快堆已完成 实验验证，并推广应用；熔盐实验堆已在甘肃武威开工建设；铅基 快堆等新型反应堆关键技术攻关和工程验证也在全面铺开。

我国核电行业可提升空间较大。由于我国核电起步较晚，发展中又经历 福岛核电站事故后较长的“停滞期”，因此我国核电发展水平仍然偏低。

我国核电发展速度远低于其它新能源发展速度。2012 年，我国核 电装机容量 1257 万千瓦，占比为 1.07%；2022 年，核电装机容 量为 5553 万千瓦，占比为 2.17%，十年时间仅提升 1.1%。反观 风电和光伏装机容量占比，十年时间分别提升 8.92%和 15.04%。这一数据表明我国核电发展速度显著低于其它两种新能源发展速度。

尽管我国核电发电量逐年上升趋势，我国核电占总发电量比重仍 低于全球平均水平。2013 年，我国核电发电量仅为 1115 亿千瓦时， 仅占总发电量的 2.1%；2022 年，核电发电量提升至 4177.8 亿千 瓦时，年化增速为 18.07%，发电量占总发电量占比提升至 4.98%, 增加近 3 个百分点。对比欧美等发达国家，我国核电发电量占比仍 有差距，2020 年美国核电发电量占总发电量占比为 19.7%，加拿 大为 14.6%，部分欧洲国家该比例可达 20%-50%。

核电出海有望撬动万亿市场空间，产业核心竞争力显著提升。随着 “一带一路”全面推进，核电“走出去”迎来了重要历史机遇。“一带 一路”沿线国家核能需求大，市场空间广阔，有 28 个国家计划发展核 电，规划机组 126 台,总规模约 1.5 亿千瓦。以三代机组平均造价 1.6 万元/千瓦预估，市场总量约 2.4 万亿元。

“华龙一号”海外首堆在巴基斯坦卡拉奇顺利运营,标志我国具备 核电出口能力。巴基斯坦卡拉奇 2、3 号机组采用“华龙一号”技 术，由中核集团中国中原对外工程有限公司承建。K-2 机组于 2015 年 8 月 20 日开工建设，2021 年 3 月完成首次并网；K-3 机 组于 2016 年 5 月开工，2022 年投入商业运行。每台机组建成后 年发电量约 90 亿千瓦时，能够满足巴基斯坦当地超过 400 万户家 庭全年用电需求。

3.核电产业链条长、环节多，有望充分受益于核电大发展

核电产业链可按照产业链中的位臵分为上游、中游和下游。上游环节 包括核燃料、原材料生产;中游环节包括核反应堆、核电核心设备制造 及核电辅助设备制造;下游环节主要包括核电站建设、运营维护、乏燃 料处理、废料处理等。

核电行业具有产业链条长、涉及环节多的行业特征。每个环节又由众 多其他环节组成，以上游核燃料为例，需要铀矿勘察、采矿、冶炼、纯 化、转化、铀浓缩、元件制造等环节。

核电设备行业具有资质壁垒和技术壁垒，竞争格局相对稳定。核电设 备行业生产商必须取得国家核安全局颁布的相应领域资质，根据设备类 型和使用场景，对生产企业的技术水平、生产规模、人员配臵要求均有 不同。但总体看，由于资质壁垒，涉足核电设备的企业数量相对较少， 行业竞争格局偏向稳定，这也是核电设备整体毛利水平相对较高的重要 原因。

上游核燃料：核燃料需求有望增加，运输容器国产替代大潮逐步开启

核燃料是核电站运营的基础。核燃料是指含有易裂变核素，能够在反应 堆内实现自持链式核裂变反应的物质。核燃料棒最核心的材料是二氧化 铀，由天然铀提炼而成，铀矿需经过勘探开采、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。

核燃料加工流程：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”。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。后将铀 进行富集，提升 U-235 浓度并制作燃料组件。

我国铀资源进口依赖度高。我国铀矿资源并不丰富，2020 年仅占 全球铀储量 3%，大部分均依赖进口。随我国核电进入大发展时代，机组数量逐年提升，铀资源的需求量同比增长。

目前中国核燃料行业为专营模式。中国的核燃料制造和供应为专营模式， 目前仅中核下属中核原子能公司、广核下属中广核铀业和国电投下属国 核铀业具备核燃料进口专营资质。其中，中核具备加工核燃料组件的资 质及能力的公司为旗下的中核建中和中核北方；广核具备加工核燃料组 件资质的公司为旗下中广核铀业。

我国核燃料元件加工能力保持稳定，积极提升数字化、智能化水平。 目前我国具备压水堆核燃料元件产能 1400tU/a，重水堆核燃料元件 260tU/a,高温气冷堆核燃料元件产能 30 万个/年。同时中广核集团在哈 萨克斯坦与哈萨克斯坦国家原子能工业公司建设的 200tU/a 组件厂已经 与 2021 年开始投产。核燃料加工产业数字化升级显著，将机器人应用、 3D 视觉、智能仓储、大数据分析等技术融入核燃料生产线。在此基础 上，完成重水堆核燃料棒束制造设备适应性改造。

下游需求释放叠加国产替代，运输容器百亿市场逐步打开。运输容器 主要用来运输核燃料，根据运送燃料种类的不同，储运容器可分为六氟 化铀运输容器、新燃料运输容器、乏燃料运输容器。产品价值量与制造 难度呈正比，从价值量看，乏燃料运输容器>新燃料运输容器>六氟化 铀运输容器。随着投运核电项目逐年增加，核燃料运输需求将随之增长。

六氟化铀运输容器：常温常压下，六氟化铀为无色或淡黄色晶体，俗称 “黄饼”。目前运输容器已实现国产化，主要型号有 3m³、4m³、740L 容器等，740L 容器为近年实现国产替代的产品。

主要生产企业：中集安瑞科、中核西核、中核嘉华（兰石重装子公 司）。

新燃料运输容器： 核燃料组件运输容器用于装载未经辐照、未发生核 链式反应的燃料组件，能够满足放射性危险货物安全运输的要求。运输 容器应确保具有足够的刚度，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。我国早期依赖法国、美国进口，近年实现国产 替代。目前广核研制的 ANT-12A 型号已实现国产替代，单个售价在 150 万元左右。

市场空间测算：预计 2030 年新燃料运输容器市场空间约为 20.17 亿元。 1）假设条件一：核电机组数量按“十四五”期间装机容量目标为 7000 万千瓦，折合“十四五”期间每年新增 5 台机组，假设 后续维持此增速； 2）假设条件二：目前多数反应堆堆芯燃料组件为 157 组，假设平 均每年 1/3 燃料组件需要替换，即单台机组每年需替换 32 组 燃料组件 ；3）假设条件三：一般一个乏燃料运输容器每年最多可以运输 4 次， 但由于气候条件、路程较远等原因，每年实际运输仅有 2 次， 假设新燃料运输容器同样一年仅运输两次； 4）假设条件四：新燃料运输容器单次运输组件数量为两组；单价 约为 150 万元 。

主要生产企业：中核西核、科新机电、大连宝原等。

乏燃料运输容器：由于乏燃料强放射性和衰变释放热量的特性，乏燃料 运输容器需具备能屏蔽辐射、散热好、可吸收冲击等特性。由于该类容 器制造难度较高，早期进口的大型百吨级乏燃料运输容器价值量在 3000 万美金左右。近年我国逐步实现乏燃料运输容器的国产替代，主 要生产型号有 RY-1A 和 1B、CNSC，分别由大连宝原和中核西核生产。 CNSC 为我国近年国产化的大型百吨级乏燃料运输容器，目前尚未量产。 同时，科新机电正在加紧投入乏燃料运输容器的研发。

市场空间测算：预计 2030 年乏燃料运输容器市场空间约为 103.44 亿元。 1）假设条件：主要假设条件同上，百吨级乏燃料运输容器单次可 运输 26 组组件；由于尚未量产，假设单台售价 1 亿元，为同类型 进口设备价格的 50%左右。

中游核电站设备：核电高增背景下，设备需求释放在即

核电设备投资在核电站投资占比过半。单台核电机组投资约 200 亿元， 通常核电站投资中设备、基建和其他投资的比例分别为 50%、40%及 10%，单台机组设备达百亿元，是核电项目最重要的资本开支项。

核电站内的设备主要分为三类：核岛设备、常规岛设备、辅助系统， 其投资比例分别为 58%、22%及 20%。核岛设备由于工艺最复杂，因 此设备投入最高。核岛设备是承担热核反应的主要部分，其技术含量最 高，对安全设计的要求也最高，具备主要设备生产能力的公司相对较少; 常规岛设备与传统火电站用设备类似，技术水平相近，且壁垒较低，涉 及的公司数量较多; 辅助系统的工程规模相对小、种类多。

从设备投资价值量看，核岛中主要设备投资占比较高，压力容器、蒸汽 发送、主管道三项合计占核岛设备的63%，其次价值量较高的产品为核 级阀门，占比约12%；常规岛中，汽轮机、冷凝器、阀门三项投资占比 分别为24%、21%、19%。

核岛主要设备生产商以国企为主。核岛设备主要包括压力容器、蒸汽发 生器及主管道等，以上三类设备合称三大主设备。核岛作用是将核能转 化为热能，是核电机组的核心，该类设备具有技术壁垒高、审批严格、 资金投入大的特点，目前核心设备制造商多为国企，主要生产商包括东 方电气、上海电气、中国一重及哈尔滨电气。

压力容器：国内已实现批量化生产，生产商以中国一重为首。压 力容器是安臵核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，也称反 应堆压力壳，对核安全至关重要。该类设备具有制造技术标准高、 难度大和使用周期长等特点，因此其综合制造成本较高。根据中国 一重 2020 年报显示，国内大部分反应堆压力容器由中国一重制造。

主管道：目前国内主要生产商为中国一重、中国二重、台海核电。 被称为核电站的“主动脉”，它连接反应堆一次冷却剂系统的压力 容器、蒸汽发生器、主泵等关键部件，在整个核电站的能量传输过 程中起着至关重要的作用，主管道是核岛组件的重要部分之一。

蒸汽发生器：主要生产商为东方电气、上海电气、哈尔滨电气、 中国一重。蒸汽发生器是连接压水堆核电厂一回路、二回路的边界， 它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧，产生的蒸汽经一、 二级汽水分离器干燥后推动汽轮发电机发电。

核级阀门生产商以民企为主，生产商包含江苏神通、中核科技、纽威 股份等。核电阀门是核电站中使用数量较多的介质输送控制设备，它连 接整个核电站的众多系统，具有截止、调节、导流、防逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，是核电站可靠运行的基本保障。阀门从安全级别 上分为核安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、非核级。其中核安全Ⅰ级要求最高。 同时阀门种类较多，包含闸阀、蝶阀、截止阀、隔膜阀、球阀、止回阀、 安全阀、调节阀、其他阀。

单台百万千瓦机组阀门价值量约 12 亿元。 单台核电机组平均投资 约 200 亿元，核级阀门投资占核岛投资 12%左右，单台机组阀门 价值量在 12 亿元左右。根据江苏神通招股说明书，一座两台 100 万千瓦机组核电站中，核岛蝶阀、球阀约 1700 台，按照目前招投 标价格计算约 6500 万元；常规岛及电站辅助设施蝶阀、球阀约 2100 多台，约 3500 万元。合计球阀、蝶阀价值量为 1 亿元。

核电阀门市场空间测算：核电阀门需求主要由新增和维修替换构成， 预计“十四五”期间阀门市场空间每年在 80 亿元左右。 1）新增：按“十四五”期间 7000 万千瓦装机目标，假设新增 15 台 100 万千瓦机组，折合单年新增 5 台机组。单台机组核电阀门 价值量 12 亿元，2023 年新增机组带动阀门市场空间为 60 亿元。 2）维修替换：阀门是需要维护的主要设备，核电站花在阀门上的 维修费一般占核电站维修总额的 50%以上，单个百万千瓦机组年 阀门维修费用为 3350 万元，按现有装机容量计算，2023 年维修 阀门市场空间接近 20 亿元。

下游电站运营：中核广核为主导，华能国电为后期之秀

我国核电站运营目前呈现寡头格局，国电投、华能集团为后期之秀。 我国核电运营需持牌照，早期仅有中核集团和中广核持有核电运营牌照。 继2015年国电投与国家核电技术公司重组获得第三张牌照后，华能集 团于2020年获得第四张牌照。目前我国持有核电运营牌照的公司增加 至4家。

在运行核电项目中，中核与广核装机容量占比达96%。截至 2023 年 3 月，我国投入商业运行的核电机组共 55 台（不含实验快堆），装机容 量为 5676 万千瓦。目前，中国广核在运的核电机组共 27台，装机容 量为 3062.6 万千瓦，占全国在运总装机容量的 54%；中国核电公司控 股在运的核电机组共 25 台，总装机容量达到 2375万千瓦，占全国在 运总装机容量的 42%。

在建核电项目中，国电投和华能集团装机容量占比显著提升。截至 2023年 3 月 ，我国共有在建核电机组 19 台，在建核电总装机容量 2221.5万千瓦。中国核电、中广核、国电投、华能集团分别拥有9台、 6台、2台、2台，占比分别为 46%、32%、11%、11%。

截止 2023 年 3 月，我国运行核电机组 55 台，装机容量 5699.33 万千 瓦。

下游乏燃料处理：有望进入长景气周期，智能装备市场需求广阔

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。

我国实行乏燃料后处理实行基金制，近年在乏燃料领域收入开支显著 增加。国家委派政府相关部门和机构，以电价的形式向发电企业征收乏 燃料处理费用，根据《核电站乏燃料处理处臵基金征收使用管理暂行办 法》（财综 [2010]58 号）规定，以核电厂已投入商业运行五年以上压水 堆核电机组的实际上网销售电量作为征收基数，征收标准为 0.026 元 / 千瓦时。近年，随着我国存量核电机组逐渐增多，乏燃料处理问题迫在 眉睫，相应收入、支出均呈上升态势。

我国对于乏燃料的处理方式为贮存后回收利用。由于我国采用“闭式 核燃料循环 ”，将乏燃料送入后处理厂后再进行深层填埋处理。“闭式 核燃料循环 ”相比欧美等国所采用“开放式燃料回收”的优点在于资源 利用率更高，同时可以减小放射性废物 体积并降低毒性。

贮存：目前贮存采用湿法贮存和干式贮存两种方式。目前全球多 数乏燃料存放于在堆贮存燃料水池中，但随着时间积累，多数堆内 水池接近满负荷，因此必须由在堆贮存转为离堆贮存。目前有干法 和湿法两种贮存方式，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。

运输：乏燃料在运输过程中必须使用特制容器，目前已经实现国 产化。乏燃料运输容器由兼有结构支撑、中子屏蔽、γ 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。早期我国主要使用美国设计、西班牙制造的 NAC-STC 型乏燃 料运输专用容器及俄罗斯生产的 TUK-153 型乏燃料运输容器。目 前我国大型乏燃料运输容器已经实现突破，中核集团子公司中核清 原自主设计生产的百吨级乏燃料运输容器 CNSC 已于 2021 年下线。

处理：后处理设施主工艺流程由机械和化学首段、化学分离和铀 钚转化尾端这三部分构成。首端流程是将乏燃料组件剪切成短段， 将芯块溶解，并对溶解液进行处理；化学分离流程采用目前世界上 主流的 PUREX 水法改进工艺，即以磷酸三丁酯（TBP）作萃取剂， 以正十二烷等作稀释剂，用四价铀和羟胺为还原剂，利用铀、钚、 裂片元素在硝酸水相和有机相中不同的分配系数，通过多次的萃取 —反萃过程达到去污、铀钚分离及进一步纯化的目的。铀钚尾端是 将硝酸铀酰和硝酸钚料液转化为粉末状的铀钚产品，贮存在产品容 器中，加工为 MOX 新燃料。

由于起步较晚，预计我国乏燃料处理能力将处于长期不足阶段。根据 测算，预计 2025 年我国年乏燃料产生量约为 1679 吨，累计量达 15983 吨；2030 年乏燃料产生量将达到 2467 吨，累计量将达到 26620 吨。根据景业智能招股说明书估算，2035 年前我国需要新建 3- 4 个 800t/年处理能力的乏燃料处理厂方能达到平衡，我们认为该测算 与实际情况基本符合。

乏燃料产生量测算假设一：根据《我国压水堆核电站乏燃料离堆贮 存的规划研究》，我国每 100 万 kw 压水堆核电站年产生乏燃料 21t， AP1000 机组年产生乏燃料 26.5t。假设我国单个 100kw 压水堆平 均年产生乏燃料为 24t。

乏燃料产生量测算假设二：根据我国《“十四五”规划和 2035 远 景目标纲要》，2025 年我国核电运行装机容量 7000 万千瓦目标， 对应 2022-2025 年新增装机容量年化复合增速折算为 8%，假设 2025-2030 年仍维持此增速。

我国乏燃料后处理能力与产生乏燃料数量严重不匹配。目前乏燃料处 理能力只有 50 吨/年，在建处理能力仅 200 吨/年，后续项目处于招标 建设阶段。中核集团曾于 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，最终因造价、选址等问题未开工。 预计我国乏燃料产出和处理能力将在未来较长时间处于不匹配状态，乏 燃料处理产建设将持续较长时间。

早期我国乏燃料年处理能力仅为 50t。2010 年，中核四零四所的 首个乏燃料后处理中间实验工厂热调成功，处理产能为 50t/年，标 志我国乏燃料后处理工艺流程的打通，但规模化建设能力不足。后 续中国试图与法国合作建设大型乏燃料处理厂，但由于价格、选址、 技术不共享等问题持续搁浅。因此，我国早期乏燃料处理厂建设长 期处于发展停滞阶段。

近年我国乏燃料处理技术取得突破，对应处理产能开始建设。经 过多年研究持续推动，我国乏燃料处理技术取得突破。中核龙瑞已 开始乏燃料处理厂一期示范工程建设（R1 项目），该项目年处理乏燃料产能为 200t。

我国乏燃料贮存量趋于饱和，处理问题亟待解决。由于缺乏对应 处理能力，当前核电站产生的乏燃料的贮存方式主要是在堆贮存。 截至 2020 年底，全国约 90%累计产生量贮存于电站内乏燃料水池 中，目前，我国早期投入运行的秦山第二核电厂一、二号机组、大 亚湾核电厂和岭澳核电厂在堆贮存水池已饱和或即将饱和，大亚湾 核电站乏燃料已开始向岭澳二期倒运。另外秦山核电厂、岭澳核电 厂 （二期）的核电机组在堆贮存水池在 2021-2025 年期间将陆续 达到饱和。

用于乏燃料处理环节的核环境装备需具备耐辐照、高可靠性、长寿命 等特性。核环境下，常规半导体元器件无法正常工作。射线中带电粒子 和中子穿过机器后，分别对半导体产生电离效应和位移效应，导致原本 半导体元器件中的物质结构发生变化，进而使半导体器件的性能下降、 甚至失效，最终整个机器将无法正常运作。为确保核环境装备能在高辐 射环境下长时间可靠工作，尽量减少后续人与之接触的可能性，对装备 的设计、材料、结构都提出了更高的要求。

位移效应：中子在与辐照材料原子核发生弹性碰撞后，晶格的原子 在碰撞获得能量后离开原本点阵位臵。当大量晶格原子移位后，破 坏了原本半导体晶格的势能，进而引起载流子浓度、电导率等下降， 直接影响半导体性能。

电离效应：带电粒子穿透物质与辐照材料的电子相互作用后，带电 的辐射粒子把能量传递给电子，电子吸收能量后将离开原有轨道， 原子缺少电子后变成带电荷的离子，产生电子空穴对。

辐照加固是一项综合技术，需通过材料、设计、结构等多方面实 现。材料方面，通常采用铅和高分子材料以提高辐射屏蔽能力；设 计方面，采用抗辐射电路设计、易损电路集中布局设计和冗余设计 等设计方案针对元器件物理特性和工作特性制定加固方案；结构上， 优化结构提高屏蔽效率。

乏燃料处理厂建设将带动智能装备需求，预计 2035 年乏燃料厂对应智 能装备投资额达 358.6 亿元，直线折算 2022-2035 年间每年平均新增 智能装备投资额 27 亿元。

根据景业智能招股书，一座乏燃料后处理厂的设备投资占总投资比例约为 39.84%，一座 800t 年处理能力乏燃料厂投资额为 1500 亿 元。假设 2035 年我国将建设三家 800t 级处理厂，则其中设备投 资金额将为 1792.8 亿元。

根据德勤《从中国制造到中国智造—中国智能制造与应用企业调 查》，2009 年我国智能设备应用在机床、仪器仪表、通用基础件、 施工机械、印刷机械和石化装备等市场的比例平均数约为 20%， 该报告认为“当前中国智能制造处于初级发展阶段”。考虑我国核 工业智能装备发展阶段，与上述发展阶段类似，因此假设其中智能 装备在总设备投资中占比为 20%。按此比例估算，2035 年乏燃料 后处理厂智能装备投资规模或将达到 358.6 亿元；折合单吨乏燃料 产能对应智能装备投资强度约为 1500 万/吨。

4.核电行业重点公司分析

景业智能：核工业智能装备龙头，受益核工业数字化、智能化

公司是上市公司中“含核量”最高标的之一。公司产品为核工业领域 智能装备及机器人，下游应用领域目前集中在核燃料循环及后端乏燃料 处理领域。公司凭借自身技术积累，目标为核工业全产业链提供自动化、 智能化、数字化解决方案。根据公司 2022 年报，公司核业务占比达到 90%，是上市公司中核业务纯度最高的标的之一。

核工业智能装备行业仍处于产业初期阶段，公司有望充分享受行业红 利。我国核工业智能装备领域起步较晚，由于其行业特殊性，早期较少 公司涉足该领域研究，迄今发展不足十年时间。“十三五”期间，中核 集团提出“数字中核”战略，致力将核工业全产业链进行数字化、智能 化升级。随着我国核电审批机组加速，势必带动全产业链装备需求放量， 因此我们认为核工业智能装备行业有望享受下游需求增长和产业发展加 速所带来的双重红利，未来成长空间巨大。

受益乏燃料处理产能建设加速。根据公司招股说明书，公司 2021 年订单 65%来自乏燃料处理领域，公司为乏燃料处理环节中智能 装备、机器人的核心供应商。乏燃料处理空间巨大，前文已做过相 应测算，此处不再赘述。

公司近年收入利润维持高速增长，是行业处于快速发展阶段的最 好证明。公司 2018-2022 年净利润 CAGR 为 55%，持续高速增长； 2023 年一季度，公司净利润同比增长 157.6%，利润增速显著高 于收入增速，表明公司经营效益持续提升。公司业绩持续高速增长， 充分验证行业需求正在蓬勃释放中。

公司为核工业智能领域稀缺标的，市场综合竞争力凸显。产品方面， 公司核工业智能装备及机器人产品在国内市场具备较强竞争力，部分机 器人产品实现国产替代和国内独家供应，其性能指标媲美国外竞品。对 比中核集团其它智能装备供应商，景业智能订单数量及金额均远超国内 同行。产能方面，公司通过 IPO 募投项目扩张产能，预计 2025 年达产 后，有望实现产能翻番。

主业护城河已形成，挖潜核产业链大有可为。中核集团子公司中核浦 原为景业智能第二大股东，产业和资本协同效应显著，公司已成为中核 集团体系内重要的智能装备供应商，具备卡位优势。公司持续挖潜核工 业和智能制造产业链，在研项目主要围绕核药、核电数字化运营、核电 站退役等核工业新兴领域，未来前景值得期待。

科新机电：受益核燃料运输容器市场打开，竞争格局持续向好

公司主业为压力容器，积极布局核燃料运输容器行业。公司于 2018 年 获得国家核安全局颁发的《民用核安全设备制造许可证》，成为少数拥 有核电资质的民营压力容器制造企业。近年公司凭借自身技术积累，布 局核电行业产品，目前公司与中广核联合研制的 ANT-12A 型新燃料运 输容器已经实现批量化生产。

核燃料运输容器国产化时间较短，竞争格局预计向好。长期以来，承 担特定条件的核燃料运输容器一直依赖进口，中美贸易摩擦后，该类产 品被列入禁运行列，近年我国核燃料运输容器逐步实现国产化。由于时 间较短，国内具备生产能力的公司相对较少。根据公开资料，目前仅科 新机电、上海阿波罗、西安核设备公司、中集安瑞科、大连宝原具有新 燃料容器生产能力。该类设备的生产企业通常为高端压力容器制造企业， 同时具备相关锻铸件的加工生产能力，壁垒相对较高，行业竞争格局较 优。

公司积极布局核电领域其它产品。除核燃料运输容器外，公司目前核电 领域产品包括高温气冷堆有关的装臵及其他核化工及军工等设备。随核 电下游需求释放，公司核电产品的业务占比有望持续提升，增厚公司利 润。

中核科技：中核体系内老牌核电阀门龙头

公司历史悠久，是中核集团旗下唯一装备板块上市标的。公司前身为 苏州阀门厂，最早建厂历史可追溯至 1952 年，具备几十年阀门领域生 产经验，为中国核工业、化工行业阀门领域研发突破做出巨大贡献，目 前已成为国内阀门行业的标杆企业之一。公司于 1997 年在深交所上市， 是全国阀门行业首家上市企业，亦是中核集团旗下首家上市公司和唯一 的装备板块上市公司。

公司核电阀门供货历史较长，具备成熟供货能力。核电阀门领域，公 司具备二代、三代核电机组阀门成套供货能力，四代核电机组关键阀门 供货能力；核燃料真空阀及浓缩铀生产四大类国产化关键阀门总体性能 达到或超过进口产品水平，具备成套供货能力。

股权激励彰显公司作为国企具备灵活激励机制。公司于 2020 年对高管 及核心技术人员实施股权激励，彰显公司作为国企激励制度的灵活性。 本次预留授予的限制性股票解除限售期公司业绩考核目标对 2022-2024 年公司净利润做出要求，2022-2024 年净利润分别不低于 1.81 亿元、 2.03 亿元、2.3 亿元。

江苏神通：核级阀门龙头企业，受益核电及乏燃料处理建设加速

公司为核级阀门领域龙头。江苏神通是国内首批进军核电领域的企业之 一，公司于 2004 年取得《民用核承压设备设计许可证》和《民用核承 压设备制造许可证》。公司核电领域产品可用于核电站和乏燃料处理厂。

核电站中产品为球阀、蝶阀、地坑过滤器、仪表阀等。根据公司投 资者交流，公司单台核电机组平均公司可获得订单价值量在 7000 万以上。

乏燃料处理领域产品为阀门、贮存井、气动送样设备等。公司 2019 年开始为乏燃料处理领域持续供货，公司乏燃料处理二期产 能有望在 2023 年底投入生产，进一步扩大公司现有产能。

核电业务具有高毛利特征，有望带动公司收入利润双增。2022 年，公 司核电板块收入 6.29 亿元，营收占比达 34%，多年来首次超过化工板 块成为公司第一大收入板块。核电产品平均毛利率在 40%左右，随新 增审批机组和乏燃料处理产能建设加速，公司核电业务收入、利润增长 可期。

兰石重装：老牌核电设备国企，加速核电全产业设备布局

老牌核电设备国企，确定“一中心三基地”核能产业布局。兰石重装 是我国最早涉及核电等新能源设备的企业之一，于 2006 取得中国第一 张民用核安全设备（热交换器）核三级产品设计及制造许可证，随后相 继自主研发了 BR1.9 系列、BR2.8 系列、H500 系列大型板式换热器。 公司围绕兰州核能装备研发销售中心和青岛兰石核能装备制造基地、兰 州核能产业配套及装备制造基地、嘉峪关中核嘉华核能装备制造基地建 立核能产业布局。

公司具备核电相关资质，通过收购拓展核电版图。2013 年 5 月全 资子公司青岛公司取得中国民用核安全设备（压力容器、储罐、热 交换器）制造许可证。2021 年 11 月，公司通过现金 1.29 亿元收 购中核嘉华 55%股权，股权转让方为秦皇岛金核投资有限公司。 收购中核嘉华股权后，公司在核能领域产品覆盖从上游核化工设备、 核燃料贮运容器，中游核电站压力容器、板式换热器，下游核燃料 循环后处理设备，核电领域版图进一步扩大。

中核嘉华经营情况有望改善，带动公司核电业务逐步加速。中核嘉华 为中核 404 厂改制而来，在中核系统中具有重要地位。公司在核燃料 贮运容器细分领域占有绝对高的市场份额，制造了中国首座核电乏燃料 后处理中间试验厂的绝大多数非标设备。

公司有望与中核嘉华实现资源共享、优势互补，促进公司在相关 领域产品研发布局。随着中核甘肃核技术产业园区的持续建设及核 乏燃料循环基地的运营，兰石重装将借助中核嘉华的民营企业机制 优势、资质优势、区位优势及长期积累的核装备生产能力，加深核 领域市场参与度，将核装备产业发展成为兰石重装的支柱性产业。 公司于 2021 年从交易对象金核投资处收购中核嘉华 55%股权，金 核投资作为交易对方，对中核嘉华做出业绩承诺，承诺中核嘉华 2022 至 2024 年，净利润不低于 650、1550、2500 万元；合计净 利润不低于 4700 万元。

应流股份：核电设备锻件龙头，形成核能设备、材料两主线

公司是我国专用零部件生产加工领域的龙头公司，主要产品为泵、阀门零件、机械构件等，公司在各领域的高端装备及零部件得到下游客户的 广泛认可。下游应用领域覆盖航天航空、军工、核电、油气等多领域。

公司核电领域产品包含核电设备及核能材料。公司可生产核岛设备支 承件，下游客户为阿海珐、上海电气、东方电气；核级泵、阀零件供给 苏尔寿、沈鼓集团、中核科技；另外公司目前在核能材料领域具备中子 吸收材料及金属保温材料的生产能力。未来有望在核能领域形成装备、 材料两条产品线，进一步开拓下游应用领域。

2022 年公司核能领域订单增幅显著。根据公司 2022 年报，公司核能 新材料及零部件业务实现重点订单突破，当年实现营业收入 3.25 亿元。 其中包括其核能材料子公司应流久源实现营业收入 1.11 亿元，同比增 长 102.43%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。