燃汽轮机

核电装备行业研究报告核电燃料储运设备国产

发布时间:2024/12/28 15:40:37   

(报告出品方/作者:中国银河证券,鲁佩,贾新龙)

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-作为燃料,当一个铀-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-原子,这些铀-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。

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0.5MeV以上,比热中子反应堆内约0.eV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-裂变为优质燃料钚-。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。

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,中国或将于年前建造一个为10万居民提供电力的兆瓦钍核反应堆;第四代仍在发展阶段,预计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。

(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。年核电机组核准数量已达10台,是年以来的核准数量最多的年份。年日本福岛核事故以来,中国一度暂停新增核电项目审批,直至年12月才核准江苏田湾核电二期工程。截至年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。

“十四五”期间我国核电运行装机容量预计达万千瓦,核电机组装机规模持续增长。-年,全国核电装机容量从万千瓦上升至万千瓦,复合增长率达17.34%。根据《十四五规划和年愿景目标纲要》,“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()》,年在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦。

2、核电装备市场空间或达千亿元

-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万千瓦,每台核电机组万千瓦装机容量计算,-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1.1-1.8万元,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-亿元,对应核电装备每年市场空间-亿元,则-年我国核电装备市场空间或达千亿元。

(三)核电复苏趋势下建议

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