1、本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 机械行业深度报告 “双碳”背景下，核电设备迎来千亿市场空间 2022 年 01 月 19 日 Table_Summary “十四五”期间，核电设备市场空间或达千亿。 “碳中和”背景下，核电凭借高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势，将成为未来基荷能源的重要组成部分。截至 2021 年 9 月 30 日，我国运行核电装机容量为 5349 万千瓦，据中国核能行业协会中国核能年度发展与展望(2020) ，到 2025 年我国在运核电装机达到 7000 万千瓦，在建 3000 万千瓦，到 2035 年在运和在

2、装机容量合计达到2 亿千瓦。按每台机组 100 万千瓦装机容量计算，2022-2025 年间核电建设有望按照每年 7-8 台机组推进，每年核电市场空间约为 825-1350 亿元，其中设备市场空间约为 413-675 亿元/年，2022-2025 年市场总规模为 1648-2700 亿元。 核岛核心设备仍为国企垄断，民营企业在细分领域活跃度提升。核电设备主要包括核岛、常规岛和 BOP 三部分。核岛是整个核电站的核心，投资建设成本占比最高。目前反应堆压力容器、主管道及热交换器、蒸汽发生器等三大主要部件仍由国企垄断。主管道、核级阀门、主泵、核用电机等零部件及核级密封门槛相对较低，少数民营企业可进入

3、，但仍需严格的资质审核。按每年新增 7.5 台百万千瓦机组计算，核级阀门市场规模约为 49-78 亿元/年， 建议关注核级阀门龙头江苏神通。 核用电机方面，关注佳电股份。 常规岛设备市场竞争相对激烈，综合国产化率达 85%以上。目前主要的二代改进型核电机组项目，如红沿河、福清、防城港等常规岛部分综合国产化率达 85%以上。从细分领域看，常规岛汽轮发电机组、汽水再分离器与冷凝器等重点监管设备领域由东方电气、上海电气、哈尔滨电气三家国企垄断。其他设备领域市场竞争相对激烈，阀门、凝汽器、水泵等常规岛非核心设备民营企业参与度较高。 BOP 设备领域民营企业参与程度高。核电辅助系统（BOP）是蒸汽供应系

4、统之外的部分，主要包括核电电缆、电站空冷系统、通风系统、反应堆安全壳和核电机械设备。中国政府 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，多设备领域均有表现亮眼的民营企业。 乏燃料后处理设备需求或超预期。乏燃料即高放射性核废料。目前，我国乏燃料后处理产能严重不足。目前， 每 100 万千瓦核电设备容量的乏燃料年产量约为 21吨，据华经产业研究院数据，2020 年中国乏燃料产量为 1298 吨，累积待处理乏燃料约 8718 吨，而乏燃料后处理能力仅为 50 吨。考虑到乏燃料暂存能力已接近饱和、乏燃料再利用需求巨大等因素，国内

5、乏燃料后处理产能建设有望加码。 投资建议：核岛、常规岛设备重点推荐江苏神通、应流股份、中密控股；乏燃料后处理设备领域重点推荐江苏神通。 风险提示：核电开工受阻风险；核电设备需求不及预期风险；核安全事故风险 重点公司盈利预测、估值与评级 代码 简称 股价（元） EPS（元） PE（倍） 评级 2020A 2021E 2022E 2020A 2021E 2022E 002438 江苏神通 18.85 0.44 0.60 0.86 42 31 22 推荐 603308 应流股份 20.23 0.41 0.38 0.56 49 53 36 推荐 300470 中密控股 44.68 1.09 1.46

6、1.83 41 31 24 推荐 资料来源：Wind，民生证券研究院预测; （注：股价为 2022 年 1 月 18 日收盘价；未覆盖公司数据采用 wind 一致预期） 推荐 维持评级 相关研究 1.机械行业周报 20220117：锂电池产能建设超级年，抓住锂电设备投资机会 2.民生机械周报 20220108:基荷能源不二选择，关注核电设备投资机会 3.民生机械周报 20220103:风电铸锻件投资思路及主轴轴承国产化探讨 4.行业周（月）报:VR/AR 热潮带来哪些设备需求：VR 篇 5.机械行业周报20211219： TOPCON及HJT电池技术的进展跟踪 行业深度报告/机械 本公司具备证

7、券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目 录 1 基荷能源不二选择，核电设备迎来巨大市场空间 . 3 1.1 核电是基荷能源重要组成部分，建设有望提速 . 3 1.2 三代核电全面发展，国内首台“华龙一号”已稳定商运一年 . 4 1.3 “玲珑一号”获核准，小堆技术初露锋芒. 5 1.4 “十四五”有望年均批复 7-8 台，设备市场空间或达 600 亿 . 5 2 核电产业链概述 . 8 2.1 上游：原材料及设备供应 . 8 2.2 中游：核电站建设及运营 . 9 2.3 下游：发电及后处理市场 . 10 3 新建项目带来巨大设备市场空间 . 12 3.1 核电发

8、电原理 . 12 3.2 核岛设备: 核心设备仍为国企垄断，民企在细分领域活跃度提升 . 14 3.3 常规岛设备: 市场竞争相对激烈，综合国产化率达 85%以上 . 17 3.4 BOP 设备：民营企业百花齐放 . 18 3.5 乏燃料后处理：设备需求或超预期 . 18 3.6 四代核电机组设备：高温气冷堆国产化率达 93.4%. 20 4 盈利预测与投资建议 . 22 4.1 行业投资建议 . 22 4.2 重点公司 . 23 5 风险提示 . 26 插图目录 . 30 表格目录 . 30 iWyWoYpMmMmMrR8O8Q7NsQoOpNsQkPmMnMeRnPoO8OnMpPMYpO

9、qRxNmMrQ行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 1 基荷能源不二选择，核电设备迎来巨大市场空间 1.1 核电是基荷能源重要组成部分，建设有望提速 核电，是指利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式，具有高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势。相较于风电、光电等能源，核电在一次装料后可连续稳定运行至少 1218 个月，且占地面积相对较小，是未来基荷能源的重要组成部分。 2016-2018 年间，我国几乎暂停了新增核电项目的审批，核电连续三年“零核准” ，业内普遍认为，重要原因之一在于当时在建的三门核电、台山

10、核电等三代核电项目均存在延期，迟迟未能投产，三代核电技术有待验证。然而，随着在建机组密集投产，三代核电技术得到验证，2019年我国核电机组核准数量打破“零核准“，并呈现上升趋势，2019 年、2020 年分别新增核准机组 4 台。2021 年新核准机组 5 台（4 大 1 小） ，分别是：1）海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目“玲珑一号”125MW；2）江苏田湾核电 7、8 号机组“VVER-1200/V491” ，单台机组容量 1274MW；3）辽宁徐大堡核电 3、4 号机组“VVER-1200/V491” ，单台机组容量 1274MW，合计 5.22GW。 图 1：历年国家核准核电

11、机组数量情况（台） 图 2：历年国家核准核电机组装机容量（单位：GW） 资料来源：中国核能行业协会，民生证券研究院 资料来源：中国核能行业协会，民生证券研究院 “碳中和”背景下，核电不可或缺。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。核电作为清洁、稳定的基荷能源，在全社会用电量不断提升，煤电新增项目大幅减少的背景下，是我国实现碳中和的一个重要选择。与燃煤发电相比，2020 年全年核能发电相当于减少燃烧标准煤 10474.19 万吨，减少排放二氧化碳

12、27442.38 万吨、二氧化硫 89.03 万吨、 氮氧化物 77.51 万吨， 相当于造林 77.14 万公顷。 根据欧洲核能协会公布的统计数据， 1000克标准煤、矿物油及铀分别产生约 8 千瓦时、12 千瓦时及 24 兆瓦时的电力。 0445024681012141615.5 8.5 4.8 0.0 2.7 0.0 0.0 11.0 0.0 0.0 0.0 4.8 4.8 5.2 05101520行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 图 3：各主要发电方式温室气体排放量对比（单位：克等效二氧化碳/kWh）

13、 资料来源：中国核电网，民生证券研究院 而随着全球“碳中和”趋势的发展，核电的作用也将得到进一步认可。目前，全球共有 72个国家已经或计划发展核电，其中“一带一路”沿线国家有 41 个，随着中国“华龙一号”获得海外认可，中国核电也将实现从“引进来”到“走出去”的过程。 1.2 三代核电全面发展，国内首台“华龙一号”已稳定商运一年 核电技术的发展经历了一代、 二代、 三代到四代的演变。 一代核电站始建于上世纪 50 年代，苏联 5000 千瓦的实验性核电站和美国 9 万千瓦的原型核电站证明了利用核能发电的可行性。 二代核电站，于上世纪 60 年代后期在一代基础上陆续建成了功率在 30 万千万以上

14、的压水堆、沸水堆、 重水堆等核电机组，使核电的经济性得到证明，目前世界上运行的 400 余座机组绝大多数（包括中国大陆大部分核电站）是在这一时期建成。三代核电技术，是上世纪 90 年代，为解决三里岛和切尔诺贝利事件负面影响，美国和欧洲先后出台“先进轻水堆用户要求”文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求” ，在安全性和人因工程方面做出了更明确要求，国际上将满足这两份文件之一的核电机组成为第三代核电机组。 浙江三门核电站是我国首个采用三代核电技术的核电项目，率先采用第三代先进压水堆AP1000 技术，其 1 号机组是全球首座 AP1000 核电机组，三门核电站一期于 2009 年 4 月开工，历史

15、9 年于 2018 年 6 月首次并网发电，成为全球首台并网发电的 EPR 三代核电机组。 “华龙一号”核电技术，是中核 ACP1000 和中广核 ACPR1000+两种技术的融合，被称为“我国自主研发的三代核电技术路线” 。 2021 年 1 月 30 日， 中核集团宣布华龙一号全球首堆中核集团福建福清 5 号机组投入商业运行， 标志着我国在三代核电技术领域跻身世界全列， 成为继美国、法国、俄罗斯国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家。华龙一号首堆所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达 88%。2021 年 5 月 20 日 1 时 15 分， “华龙一号”海外首堆工程巴基斯坦卡拉奇

16、2 号机组正式投入商业运行。2022 年 1 月 1 日，中核集团福清核电 6 号机组首次并网成功，成为全球第三台、我国第二台华龙一号并网发电机组。 第四代核电技术蓄势待发。四代核电是由美国能源部发起，并联合法国、英国、日本等 9 个国家共同研究的下一代核电技术，目前仍处于开发阶段，预计可在 2030 年左右投入应用。第四代核能系统改用钚-239 作燃料，将满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、 防止核扩散等基本要求。 第四代核能的发展将进一步驱动我国核电产业的发展。 2021年 12 月 20 日并网发电的山东省荣成市的华能石岛湾核电厂就属于第四代核电技术，采用高温气

17、冷堆堆型， 这也是全球首座第四代核电机组。 石岛湾高温气冷堆包含两个 10 万千瓦的反应堆，289280010001200煤电气电水电光伏风电核电直接排放量间接排放量行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 总装机 20 万千瓦。华能集团表示，示范工程机组各项运行指标正常，反应堆、汽轮发电机及相关系统设备运行稳定，1 号反应堆正稳步向单堆满功率推进，2 号反应堆并网发电前各项试验有序开展。双堆有望于 2022 年年中全面投入商运。 1.3 “玲珑一号”获核准，小堆技术初露锋

18、芒 小堆，即小型核动力堆，指小型且简单的核能发电和产热机组。随着上个世纪 50 年代有核电生产以来，反应堆的规模已从 60MWe 增加至 1300MWe 以上。国际原子能机构（IAEA）将小型定义为 300 MWe 以下。 小堆技术是中核集团基于 60 多年核电建造、运营管理经验自主研发的新型核能综合利用技术，具有零污染、零排放、宜退役、选址灵活的特点。机组运行期间，反应堆长期处于船体吃水线以下，大海为天然热阱，采用小堆技术有利于堆芯冷却，技术上可以做到取消场外应急，固有安全性高。小型核反应堆的热功率低于 1000MW，在安全性、多用途、灵活性方面有不可替代的优势，属于典型的军民两用技术。 小

19、型核反应堆最早在 20 世纪 50 年代首先由美国用于军事领域，民用领域商业化运行规模较大的仅有俄罗斯一个国家，我国随着“玲龙一号”示范工程的启动运行，可能是下一个商业化推广取得实质性进展的国家。在民用领域，小堆可用作城市供暖、偏远地区供电、海水淡化、深海开发、破冰船能源供给等。目前小堆在全球范围内已广泛用于破冰船、浮动核能平台等民用领域。 2010 年，中核集团正式启动“玲珑一号”专项科研工作， 2016 年通过 IAEA 通用安全审查，2017 年，海南昌江“玲龙一号”示范工程正式开始前期工作，并于 2019 年正式启动该示范工程。 2021年6月3日获国务院核准， 海南小堆示范项目中核集

20、团的 “玲龙一号”（ACP1000）小型堆核电机组技术，单台机组容量为 12.5 万千瓦。 “玲龙一号”在现有成熟压水堆核电技术基础上，采用“一体化”反应堆设计和“非能动”安全系统，其安全性能达到第三代核能系统技术水平。国际原子能机构审查认为， “玲龙一号”是个创新的小型压水堆设计，采用的“固有安全+非能动”的安全设计，能够处理极端环境条件和多种故障，达到国际和国内先进水平。 1.4 “十四五”有望年均批复 7-8 台，设备市场空间或达 600 亿 根据中国核能发展报告 2021 ，2020 年，我国商运核电机组达到 48 台，总装机容量为4988 万千瓦，装机量仅次于美国、法国，位列全球第三

21、，核电总装机容量占全国电力装机总量的 2.27%。截至 2021 年 9 月 30 日，我国运行核电机组共 52 台（不含台湾地区） ，比 2020 年新增 4 台，装机容量为 5349 万千瓦（额定装机容量） 。 随着 2022 年 1 月 1 日国内第二台华龙一号机组福清核电站 6 号机组并网发电，我国并网发电机组达到 53 台，总装机容量 5463.695 万千瓦，仅次于美国的 93 台 9552.3 万千瓦和法国的 56 台 6137 万千瓦，继续位居世界第三位。据中核智库预测，如果法国按照电力结构 PPE计划每年关闭同等数量的核电机组，我国在运核电装机容量将在 2024 年超过法国，

22、达到世界第二位。 行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 图 4：在运机组数量（台） 图 5：商运核电机组装机规模增长情况（单位：万千瓦） 资料来源：中国核能行业协会，民生证券研究院 资料来源：中国核能行业协会，民生证券研究院 目前，我国核电机组均分布于广东、浙江、福建、江苏等沿海省份。一方面，核裂变过程中会产生巨大热量，需稳定的冷却水源，海洋比河或者湖水更具优势。另一方面，东部沿海地区经济发展速度快，电力需求旺盛，靠近市场建设核电站有利于减少电力长距离传输过程中的损耗。除此之外， 核电站所需大件设备更适合通过海运运输， 因此形成了当前

23、核电机组沿海建设的格局。但目前沿海适合新建核电站的厂址已经越来越少，加上内陆电力需求增加，未来在内陆启动核电站是大势所趋。 图 6：中国大陆在运、在建机组装机容量分布 资料来源：国际原子能机构，中国核能行业协会，中核智库，民生证券研究院 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(2020)中的预测数据显示，到 2025 年，我国在运核电装机达到 7000 万千瓦，在建 3000 万千瓦，而到 2035年，在运和在建核电装机容量合计将达到 2 亿千瓦。按照每台核电机组 100

24、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。 2835374447495200200028320388853490.00%17.42%36.95%30.13%27.24%6.48%24.69%9.18%2.32%7.24%0%10%20%30%40%0040005000600020000202021装机规模增长速度16149101

25、25345305000广东浙江福建江苏辽宁山东广西海南在运机组装机容量（万千瓦）在建机组装机容量（万千瓦）行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 表 1：2025-2035 年中国核电装机容量发展目标（单位：万千瓦） 指标指标 20212021 2025E2025E 2035E2035E 运行装机容量 5349 7000 在建装机容量 1651 3000 合计 7000 10000 20000 复合增长率 9% 7% 平均每年新增台数（按每台 100

26、 万千瓦计算） 7.50 10.00 资料来源：“十四五”规划和 2035 远景目标纲要，中国核能行业协会，前瞻产业研究院，民生证券研究院 设备市场市场空间或达千亿。参考头豹研究院数据，核电站每千瓦建造成本 1.1-1.8 万元，而设备市场空间占比约为建造成本的一半，根据此前预计平均每年以 7-8 台机组推进，那么2022-2025 年平均每年核电市场空间约为 825-1350 亿元，其中核电设备市场空间约为 413-675 亿元。 表 2：2022-2025 年中国核电设备市场空间测算 指标 按每千瓦价值量 1.1 万计算 按每千瓦价值量 1.8 万计算 2025 年装机容量（运行+在建）

27、10000 10000 2021 年装机容量（运行+在建） 7000 7000 4 年新增装机容量（万千瓦） 3000 3000 每千瓦建造成本（万元） 1.1 1.8 4 年新增机组建造成本（亿元） 3300 5400 平均每年新增机组建造成本（亿元） 825 1350 设备占比 50% 50% 平均每年核电设备市场空间（亿元） 412.5 675.0 核岛设备市场空间（*58%） 239.3 391.5 常规岛设备市场空间（*22%） 90.8 148.5 BOP 市场空间（*20%） 82.5 135.0 资料来源：北极星电力网，头豹研究院，民生证券研究院 行业深度报告/机械 本公司具备

28、证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 2 核电产业链概述 核电产业链包括上游原料及设备供应、 中游核电站的建设于运营， 以及下游的发电及后处理。 图 7：核电产业链 资料来源：前瞻研究院，民生证券研究院 2.1 上游：原材料及设备供应 2.1.1 核燃料供应 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、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%。然而我国铀矿资源并不丰富，主要依赖进口，仅占全球

29、1.3%。 从行业壁垒来看，一方面，该行业具有国家安全意义，我国仅中核集团及中广核有资格从事铀矿开采和进出口业务；另一方面，核燃料元件研制技术难度极高，因此当前中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。 图 8：核燃料成本结构图 图 9：中国铀矿进口量及对外依存度 资料来源：前瞻研究院，民生证券研究院 资料来源：WNA,中核集团,海关总署,立鼎产业研究中心, 民生证券研究院 49%33%17%1%天然铀铀转化及浓缩燃料组件加工其他72%78%77%78%76%80%84%86%88%60%70%80%90%020004

30、000600080004000需求量（t）进口量（t）对外依存度行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 2.1.2 核电设备 核电设备即核电站的组成设备，在核电站固定资产投资中核电设备投资占 50%左右，是核电投资最主要的环节， 核电自主化程度主要取决于核电设备自主化程度。 核电设备包括核岛 （NI） 、常规岛（CI）和辅助设备（BOP）三部分，按照三部分分别占核电设备投资的 58%、22%、20%计算，则三部分分别占电站总投资的 29%、11%和 10%。 图 10：核电站投资成本结构 图 11：核电设备投资成本

31、结构 资料来源：头豹研究院，民生证券研究院 资料来源：头豹研究院，民生证券研究院 核岛是整个核电站的核心，是承担热核反应的主要部分，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。核岛主设备主要包括核反应堆（包括堆芯、压力容器、堆内构件） 、反应堆冷却剂泵、蒸汽发生器、控制棒及驱动机构、稳压器、主管道等。 常规岛利用蒸汽推动汽轮机带动发动机发电，负责将机械能转化为电能。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。由于火电、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。

32、因此，除部分核心设备外，其余设备的成本相对较低。 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。 2.2 中游：核电站建设及运营 核电产业的中游是核电站的建设及运营。 核电站建设是包括前期策划、 初步可行性研究、 可行性研究、 设计、 采购、 设备监造、 施工、安装、调试、移交运营等一系列过程的总集成，流程包括核电站设计、土建施工与设备安装、调试等流程。 核电站设计：核电站设计是指根据建设工程的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件的活动；核电设备制造包括核岛设备、常规岛设备和辅助设备系统（B

33、OP）等设备的制造。 土建施工与设备安装：土建施工与设备安装是根据工程所确定的标准、设计文件、图纸，经过现场土建和安装施工的集成，最终把设计蓝图转换成系统完整、功能齐全的核电站，主要包括核岛、常规岛及 BOP 厂房的施工和建设。 调试：调试是核电站设计、制造、施工、安装完成后，用调整试验的手段进行质量和性能符合性的检验，检查缺陷和消除缺陷的过程。 50%40%10%设备基建其他58%22%20%核岛常规岛辅助系统行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 核电站运营是指核电站发电及日常维护管理工作。核电站的运营成本主要由折旧、维护和燃料成

34、本构成。核电项目前期投入昂贵，导致折旧成本较高。一般而言，项目投产后，折旧在运营商的营业成本中占比接近 40%，而火电仅达 15%左右。因此，核电运营商具备现金流充沛的特点。 核电产业链中游主要为核电站建设及运营方，其中核电站运营的代表企业有中国广核、中国核电、大唐发电等。 2.3 下游：发电及后处理市场 核电产业的下游是发电和后处理市场。 核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电， 它是实现低碳发电的一种重要方式。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍） ，而所需要的燃料体积与火力电厂

35、相比少很多。 近年来，中国核能发电量持续上涨。2016 年中国核能发电量 2105.2 亿千瓦时，2020 年中国核能发电量 3662.4 亿千瓦时，复合增长率 14.8%。2021 年 1-11 月，中国核能发电量 3702亿千瓦时，同比增长 11.9%。 从区域占比来看，核能发电主要集中华东地区、华南地区、东北地区。2020 年华东地区核能发电量最高，占比 52.2%，华南地区紧随其后，核能发电量占比 38.9%。东北地区核能发电量占比 8.9%。这主要是由于我国核电站主要分布于东部沿海地区，目前建有核电站的省份包括辽宁、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南等 8 个省份，在运在建核电

36、机组分布在 21 个核电站。 图 12：2012-2021 年 11 月核电发电量情况 图 13：2020 年中国核能发电量区域占比 资料来源：国家统计局，民生证券研究院 资料来源：国家统计局，民生证券研究院 核废料处理主要是对核废料短期存放、后期处理、运输、永久掩埋等工作。核废料泛指在核燃料生产、 加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料。 按照比活度可以分为高、 中、低放射性核废料。代表性企业包括通裕重工、中广核技、远达环保等。 高放废料又称乏燃料，在核废料中占比小约 3%，辐射量却占总量的 95%，其处置方式分两种：一是开放式核燃料循环，将乏燃料作为放射性废物直接最终处理；二是闭

37、式核燃料循环：从乏燃料中回收的铀、环等易裂变材料加工制成核燃料组件，提高燃料使用率，其他废物做深地质处理。 9835234873662370213.4%19.5%27.3%25.8%16.5%18.8%18.2%5.0%11.9%0%5%10%15%20%25%30%050002500300035004000发电量（亿千瓦时）累计同比52.20%38.90%8.90%华东地区华南地区东北地区行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 11 中低废料由于产生量巨大， 在其处理的过程

38、中最关心的问题就是如何在安全处理的前提下实现废物最小化。我国对中低放废料采取“区域处置”策略，使得处置场靠近废料生产地。 行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 12 3 新建项目带来巨大设备市场空间 3.1 核电发电原理 3.1.1 三代核电发电原理 轻原子核的融合和重原子核的分裂的过程可以释放大量能量， 分别成为核聚变能和核裂变能。而核电就是利用铀裂变所释放的热能进行发电。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。如图 14 所示，沸水堆核电站冷却轻水直接在压力容器内形成蒸汽

39、， 压水堆与重水堆还需添加稳压器与蒸发器形成二回路。二回路由汽轮机、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，机械能传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。 图 14：通用核电设备工作原理 资料来源：雪球网，民生证券研究院 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，是承担热核反应的主要部分，负责将核能转换为热能。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。核岛设备的技术含量最高，同样也是也是投入成本最

40、高的部分。常规岛利用蒸汽推动汽轮带动发动机发电。辅助系统（BOP）主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备与卸料机，用于保障核电站平稳运行。 为防止反应内热量过高，通常使用轻水或重水作为冷却剂降低反应堆内温度。因此，根据冷却剂，又可将反应堆分为轻水堆、重水堆及快中子堆，其中轻水堆根据轻水形态又可分为压水堆与沸水堆。目前，我国绝大多数商运机组使用的堆型都是压水堆。 表 3：反应堆形式分类 反应堆形式 特征 优/劣势 代表核电站 描述 轻水堆 压水堆 使轻水处于高压下达成液 相状态以获得高热能转换 效率；以轻水为慢化剂和 冷却剂 结构紧凑 建设周期短 安全性较高 中国大亚湾核电站、中国田湾核电站

41、 考虑到安全性与经济性中国正在运行的核电站中 70%为压水堆核电站，压水堆核电站为近期发展方向。 沸水堆 以沸水堆为热源，在反应 建造费用低 日本福岛核电站 沸水堆核电站在中国的应用范行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 13 堆压力容器内直接产生蒸 汽动力堆；以沸腾轻水为 慢化剂和冷却剂 辐射防护和废物处理 复杂 围较小，以福岛核电站爆炸事故为先例，沸水堆核电站维修过于复杂，已不在核电站建设考虑范围之内。 重水堆 以重水堆为热源，利用天 然铀作燃料；以重水作慢 化剂，重水?轻水做冷却剂 可实现不停堆换料 基础投资比重大 堆芯体积大 中国

42、秦山三期核电站、加拿大布鲁斯核电站 快中子堆 由快中子引起链式裂变反 应所释放出来的热能转换 为电能；冷却剂为液态金 属或氦气，无慢化剂 资源利用率高 实现核裂变材料增殖 技术要求高 中国霞浦快堆核电站、俄罗斯别洛亚尔斯克核电站 随着核技术的进步，未来发展趋势为快堆核电站，快堆核电站可实现核裂变材料增殖具有可持续发展的特性，更利于能源利用。 资料来源：头豹研究院，民生证券研究院 3.1.2 四代核电发电原理 相比三代核电，第四代核能系统是一种具有更好的安全性、经济竞争力、核废物量少，可有效防止核扩散的先进核能系统，目前处于原型堆技术研发阶段。目前，国际上公认有六种第四代裂变核反应堆型： 超高温

43、气冷堆、 超临界水堆、 气冷快堆、 铅冷快堆、 钠冷快堆和熔盐堆。 例如，2021 年 12 月 20 日并网发电的山东省荣成市的华能石岛湾核电厂就属于第四代核电技术， 采用高温气冷堆堆型，这也是全球首座第四代核电机组。除此之外，福建霞浦核电厂址目前正在投资建设分别有 60 万千瓦高温气冷堆核电机组，以及 60 万千瓦的快堆示范项目，其中快堆示范项目就是采用钠冷快堆。 图 15：高温气冷堆工作原理 图 16：钠冷快堆工作原理 资料来源：昵图网，民生证券研究院 资料来源：东方电气，民生证券研究院 1.高温气冷堆 以高温气冷堆为例，相比三代技术，其在燃料和反应堆方面都进行了优化。一方面，相比三代技

44、术中的燃料棒，高温气冷堆将燃料做成直径只有 0.5 毫米的颗粒，再分散于高温石墨做成的燃料球中， 只要温度不超过 1600 度， 反应就就会在球内进行， 不会发生反射性物质外泄。 另外，燃料颗粒中还会添加铀 238 这种与铀 235 特性差别很大的原子，当铀 235 反应剧烈时，铀 238可以利用其不活跃的特性抑制铀 235 过快裂变，增加了天然的安全防护。 另一方面，高温气冷堆产生的热量是由氦气作为冷却剂带走，氦气从反应堆顶部进入堆芯，行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 14 入口温度薇 250 度，通过堆芯后，氦气温度达到 700

45、度，相比之下，压水堆的入口、出口温度分别为 290 度、325 度。由于氦气性质稳定，且始终为气态，因此可以降低一回路冷却剂的放射性，并避免了冷却水沸腾的风险。另外，从功率上看，压水堆的功率密度解禁额 100MW/立方米， 而高温气冷堆的功率密度通常在 3MW/立方米一下， 在如此低的功率密度下，即使出现紧急停堆等事故，衰变热也可以通过自然气冷却循环带走，杜绝了堆熔的风险，因此，高温气冷堆也被成为“不会熔毁的反应堆” ，高温气冷堆核电站也被誉为“最安全的核电站” 。未来，高温气冷堆有望为钢铁、 燃料、 化工等部门提供热能， 实现制氢、 石油、 天然气里欸额、 煤气化邓新工艺，开辟核能利用的新途

46、径。 2.钠冷快堆 常规的裂变反应堆将铀-235 作为燃料，需要水等物质将反应中产生的高速的快中子减速成慢中子，从而加强铀 235 的裂变效率。然而，一般轻水堆采用 3-4%浓缩铀 235 为原料，即真正参与核反应的原料只有 3-4%，余下的则是会产生辐射的铀-238 废料，铀-238 不能由中子直接激发裂变产生能量，这也是造成当前核废料处理难题的一大原因。 相比之下，快中子反应堆使用钚-239 作为燃料，反应产生的快中子不经减速处理直接与外围堆放的铀-238 反应， 将铀-238 变成钚-239， 继续参与裂变。 这既解决了核废料处理的问题，又解决了铀-235 燃料不足的问题。另外，与常规裂

47、变反应不同的是，在快堆中，水的散热速度不足，因此使用铅或钠作为冷却剂。 不过， 使用铅或纯钠， 在实际反应器中使用的其他的材料需要持续加热冷却剂使之保持液态，而使用钠钾合金（NaK）就可以克服这一问题。由于钠钾合金呈液态中的粒子可以对流，而且内部有大量的自由电子，因此具备对流导热、传导导热两种高效率的导热方式，导热能力较强。 3.2 核岛设备: 核心设备仍为国企垄断，民企在细分领域活跃度提升 核岛是整个核电站的核心，承担热核反应的主要部分，也是核电站投资建设中成本占比最高的一环，占设备投资成本 58%。核岛的作用是将核能转化为热能，是核电站中工艺最复杂，主设备包括核反应堆（包括堆芯、压力容器、

48、堆内构件） 、主管道及热交换器、蒸汽发生器、核级阀门、反应堆冷却剂泵、控制棒及驱动机构、核级线缆、稳压器、安全箱和硼注箱等。由于核岛设备技术壁垒较高，毛利率也相对较高，部分关键设备毛利率在 45%以上。 其中，反应堆压力容器、主管道及热交换器、蒸汽发生器为核岛三大主要部件。 图 17：核岛设备成本结构 图 18：核岛设备毛利率 资料来源：头豹研究院，民生证券研究院 资料来源：头豹研究院，民生证券研究院 反应堆压力容器、堆内构件、蒸汽发生器三类核岛设备目前均由国企垄断，包括东方电气、23%20%17%12%8%6%4%3%3%2%2%压力容器主管道及热交换器蒸汽发生器核级阀门冷却主泵堆内结构控制

49、棒驱动核燃料传送核级线缆稳压器安注箱和硼注箱15%28%29%33%38%48%60%0%10%20%30%40%50%60%70%行业深度报告/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 15 上海电气、中国一重、哈电集团。其原因在于，反应堆为核岛中的核心部分，压力容器承担着极其重要的安全屏障作用， 堆内构件起到支承及定位燃料组件作用， 蒸汽发生器为一二回路的枢纽，此类设备质量标准严苛，制造成本也极高，且属于重型机械，对企业的生产能力和资金实力都有较高要求，因此为国企垄断。 主管道、核级阀门、主泵门等零部件门槛相对较低，少数民营企业可进入该领域，但仍需严格

50、的资质审查标准。 3.2.1 主管道 主管道的功能是连接反应堆一次冷却剂系统主要设备的管道，由直管段、弯头和主管道上的接管组成。反应堆至蒸汽发生器之间的管道称为热段，蒸汽发生器至主泵之间的称为过渡段，主泵至反应堆之间的称为冷段。主管道是防止核反应裂变产物外泄至安全壳的重要屏障，属于核安全一级、抗震 I 类设备。在该领域布局的国有企业主要有中国一重、东方电气，民营企业主要有台海核电。 3.2.2 核级阀门 核级阀门主要是指在核电站中核岛N1、 常规岛CI和电站辅助设施BOP系统中使用的阀门，从安全级别上分为核安全级、级、级、非核级。核级阀门在核电设备中属于关键附件，连接了核电站的 300 多个子