（报告出品方/作者：东北证券，廖浩祥）

1.核能原理及发展概况

1.1.核电原理概述

1.1.1.核裂变链式反应

核反应有四种方式：核裂变、核聚变、粒子轰击和核衰变，其中核裂变链式反应为核能发电原理。质量较大的原子（如铀、钍、钚）的原子核在吸收一个中子后会分裂为多个质量较小原子核、同时放出二至三个中子和巨大能量，而新产生的中子引起新的原子核裂变，裂变反应连续不断地进行下去，同时不断产生新能量，这个过程就是核链式核裂变反应。核裂变链式反应即为核能发电的能量来源。

1.1.2.核电站组成

核能发电的本质是核能——热能——机械能——电能的能量转换。为了实现这一转换，核电站由核岛和常规岛两部分组成。核岛部分包括反应堆装置和一回路系统，主要作用为进行核裂变反应和产生蒸汽。水作为冷却剂在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U型管内，将热量传给U型管外侧的汽轮机工质（水），使其变为饱和蒸汽。被冷却后的冷却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热，如此循环往复，形成一个封闭的吸热和放热的循环过程，这个循环回路称为一回路系统。常规岛部分包括汽轮发电机系统和二回路系统，主要作用为利用蒸汽推动汽轮机组发电。汽轮机工质（水）在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽焓降放出的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能。作完功后的蒸汽（乏汽）被排入冷凝器，由循环冷却水（如海水）进行冷却，凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成了汽轮机工质的封闭循环，此回路称为二回路。

1.1.3.核反应堆分类

核反应堆的结构形式多样，根据中子能量分布形式、冷却剂种类等因素可分成各种不同类型的核反应堆。若按中子能谱分类，可分为热中子堆和快中子堆。快中子堆中，裂变是由快中子（平均能量达0.1MeV左右）引起的，因此堆内不能存有中子慢化剂材料。若按冷却剂分类，可分为气冷堆、液体冷却堆和液态金属冷却堆。气冷反应堆包括二氧化碳冷却和氦气冷却反应堆；液体冷却反应堆主要包括轻水冷却的压水堆和沸水堆，以及重水冷却的重水反应堆；液态金属冷却的反应堆主要有钠、钠-钾合金等冷却的反应堆。

1.2.世界核电发展历史

自上世纪50年代以来，核电经历了半个多世纪的历程。按照时间顺序，大体上可以分为实验示范、高速推广、滞缓发展、逐渐复苏、谨慎发展五个阶段。

1.2.1.实验示范阶段

该阶段以前苏联在年建成奥布宁斯克实验性核电机组为开端，随后美国、英国法国、加拿大等西方国家相继建成不同类型的核电机组。这一阶段的核电机组多为早期原型机，使用天然铀燃料和石墨慢化剂，证明了核能发电的技术可行性。不过核电机组在设计上比较粗糙，结构松散，机组发电容量不大，一般在30万千瓦之内，且在设计中没有系统、规范、科学的安全标准作为指导和准则，因而存在许多安全隐患，发电成本也较高。

1.2.2.高速推广阶段

上世纪六十年代，由于西方国家对能源和电力供应的需求急剧上升，核能发电作为一种经济、安全的清洁能源受到许多国家的大力追捧。随着美国大规模向西欧和亚洲出口轻水堆设备和技术，法国、日本等国的核电工业体系得以建立。到年底，全世界核电机组的总装机容量达到GWe。年到年核电装机容量的年增长率达到26%。这一阶段采用的是较为成熟的商业化反应堆，使用浓缩铀燃料，以水作为冷却剂和慢化剂，单机组的功率水平在第一代核电技术基础上大幅提高，达到百万千瓦级。目前全世界在运核电机组大多数使用第二代技术或其改进型。

1.2.3.滞缓发展阶段

上世纪八十年代以后，西方主要国家经济发展进入平稳期，全社会电力需求大幅度下降，同时受年美国三里岛核事故和年前苏联切尔诺贝利事故影响，核电建设进入滞缓发展阶段。为了振兴核电市场，美国和欧洲的核电供应商与相关机构一起先后推出了“先进轻水堆用户要求文件”（URD）和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”（EUR），提出了加强预防与缓解严重事故措施、改善人因工程等一系列新要求，第三代核技术的概念正式形成。

1.2.4.逐渐复苏阶段

进入21世纪，人们对温室气体排放等环境危机越来越

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