核電行業(yè)分析

核電行業(yè)分析1核電：軍技民用的典范，我國(guó)核電從跟隨走向引領(lǐng)1.1軍技民用的典范，核電已成為世界主要能源核能的利用是上世紀(jì)年代初期首先在軍事領(lǐng)域開始的，核電工業(yè)是從核能的軍事利用轉(zhuǎn)移而來。最早發(fā)展核電站的國(guó)家所采用的反應(yīng)堆堆型都是在軍用生產(chǎn)堆和軍用船舶動(dòng)力堆的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1938年，德國(guó)物理化學(xué)家哈恩和施特拉斯曼在研究中子與鈾核作用所產(chǎn)生的放射性現(xiàn)象中，意外地發(fā)現(xiàn)鈾-235的裂變現(xiàn)象，裂變過程同時(shí)釋放出巨大能量；1942年，在美國(guó)芝加哥大學(xué)的一個(gè)網(wǎng)球廳，建成了世界上第一座核反應(yīng)堆，成功地實(shí)現(xiàn)了可控的核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；1951年，在美國(guó)愛達(dá)荷州首次利用核能進(jìn)行發(fā)電的嘗試；1954年，世界上第一座核電站在蘇聯(lián)建成發(fā)電，電功率5000kW?；厮輾v史，世界核電發(fā)展大體上經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)示范、高速推廣、滯緩發(fā)展、逐漸復(fù)蘇四個(gè)階段：（1）實(shí)驗(yàn)示范階段（1954-1966年）：第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，美國(guó)政府在繼續(xù)發(fā)展核武器、核潛艇、核航母的同時(shí)，開始了核能利用的軍轉(zhuǎn)民工作。1957-1960年，美國(guó)分別建成了60MW希平港壓水堆核電機(jī)組和197MW德累斯頓沸水堆核電機(jī)組，成為日后核電發(fā)展的主要類型。前蘇聯(lián)在1954年建成奧布寧斯克實(shí)驗(yàn)性核電機(jī)組（RBMK）。英國(guó)、法國(guó)分別于1959年和1962年建成天然鈾石墨氣冷堆核電廠。加拿大在1962年建成利用天然鈾發(fā)電的重水堆原型核電機(jī)組。這一階段世界核電的發(fā)展百花齊放，不同類型核電機(jī)組的成功運(yùn)行。（2）高速推廣階段（1966-1980年）：20世紀(jì)六十年代，西方國(guó)家進(jìn)入經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)階段，對(duì)能源和電力供應(yīng)的需求急劇上升。1973年和1979年的兩次世界性石油危機(jī)造成石油價(jià)格的大幅上漲，核能發(fā)電作為一種經(jīng)濟(jì)、安全的清潔能源受到許多國(guó)家的大力追捧。美國(guó)在1966-1973年簽約的核電建造合同規(guī)模達(dá)170GWe。法國(guó)、日本等國(guó)通過引進(jìn)美國(guó)技術(shù)逐步建立起本國(guó)的核電工業(yè)體系。從1974年到1983年，法國(guó)先后建成34座900MW及20座1300MW壓水堆機(jī)組，成為全球核電比例最高的國(guó)家。日本在1970-1980年間建成21臺(tái)核電機(jī)組，成為世界第三大核電國(guó)家。至1980年底，全世界核電機(jī)組的總裝機(jī)容量達(dá)到133GWe。1966年到1980年核電裝機(jī)容量的年增長(zhǎng)率達(dá)到26%。（3）滯緩發(fā)展階段（1981-2001年）：上世紀(jì)八十年代以后，西方主要國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入平穩(wěn)期，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及節(jié)能措施大量采用，全社會(huì)電力需求大幅度下降，許多已經(jīng)計(jì)劃的電力建設(shè)項(xiàng)目被擱置或者取消。1979年美國(guó)發(fā)生三里島核事故后，各國(guó)普遍加強(qiáng)了核安全監(jiān)管，提高了核電項(xiàng)目審管要求，致使核電建設(shè)工期拉長(zhǎng)，造價(jià)提高。另外，發(fā)電成本相對(duì)低廉的天然氣興起，核電建設(shè)進(jìn)入滯緩發(fā)展階段。（4）逐步復(fù)蘇階段（2001年至今）：21世紀(jì)以來，世界各國(guó)對(duì)環(huán)境問題關(guān)注加強(qiáng)，作為唯一可大規(guī)模替代化石燃料的清潔能源，核電重新受到青睞。2007年以后，包括法國(guó)、芬蘭、中國(guó)、印度、俄羅斯以及新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家的一批核電新項(xiàng)目相繼開工或者獲批，世界核電迎來了新的發(fā)展期。2011年，日本福島核事故給世界核電造成巨大沖擊。但在短暫低迷后，包括日本在內(nèi)的世界大多數(shù)國(guó)家仍然認(rèn)為，在應(yīng)對(duì)人口增長(zhǎng)、電力需求增加、氣候變化等復(fù)雜而艱難的問題面前，核能仍然是解決能源安全的重要選項(xiàng)之一。近十年，核電占全球總發(fā)電量的比例在10%左右，是世界能源結(jié)構(gòu)中的重要組成。根據(jù)BP《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2022》，2021年，核能在全球發(fā)電總量中的占比為9.84%。根據(jù)IAEA數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球運(yùn)行核電站有438個(gè)機(jī)組（包括處于暫停使用狀態(tài)的27個(gè)機(jī)組），裝機(jī)容量達(dá)394GW，在建核電58個(gè)機(jī)組，裝機(jī)容量達(dá)59GW。美國(guó)是核電機(jī)組數(shù)量和裝機(jī)容量最多的國(guó)家，截至2022年底，在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量達(dá)92座，裝機(jī)容量達(dá)95GW；法國(guó)是核電發(fā)電量占比最高的國(guó)家，2022年核能發(fā)電282TWh，占比達(dá)63%；我國(guó)是在建核電機(jī)組裝機(jī)容量最大的國(guó)家，在建反應(yīng)堆20座，合計(jì)裝機(jī)容量20GW，占全球的34%。展望未來，核電仍將保持較快增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)際能源署《2023年電力市場(chǎng)報(bào)告》，能源危機(jī)使人們重新關(guān)注核電在促進(jìn)能源安全和降低碳排放方面的作用。預(yù)計(jì)2023-2025年，全球核電年均增長(zhǎng)率將達(dá)到近4%，至2025年，核發(fā)電量每年將增加約1000億千瓦時(shí)，相當(dāng)于目前美國(guó)核電發(fā)電量的八分之一。到2025年，全球核發(fā)電增量的一半以上將主要源自中國(guó)、印度、日本和韓國(guó)四個(gè)國(guó)家，其中，中國(guó)在絕對(duì)增量方面領(lǐng)先（新增580億千瓦時(shí)）。1.2核電具有良好的清潔能源屬性，壓水堆是世界核電主要堆型核能包括裂變能和聚變能，裂變能已可以成熟應(yīng)用，聚變能的應(yīng)用技術(shù)研究加快推進(jìn)。核電利用鈾核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電。在核裂變過程中，中子撞擊鈾原子核，發(fā)生受控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生熱能，生成蒸汽，從而推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電力。與煤電、氣電相比，核電為低碳清潔能源，可減少溫室氣體的排放。核電不直接排放溫室氣體，單位千瓦時(shí)核電發(fā)電排放溫室氣體的量?jī)H相當(dāng)于煤電溫室氣體排放量的1.6%，也低于水電、光伏和風(fēng)電。因此，受全球不斷增長(zhǎng)的電力需求、不斷加強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)以及石化燃料價(jià)格及供應(yīng)波動(dòng)影響，核電是全球具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要能源選擇之一。2018年，在第九屆世界清潔能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上，明確將核電定位為清潔能源，并且倡議關(guān)注核電用于基荷電力以及用于未來新的低碳復(fù)合能源系統(tǒng)建設(shè)。核反應(yīng)堆是裝配核燃料以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？煽刂屏炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，是核電站的核心裝置。商用核電反應(yīng)堆可以根據(jù)反應(yīng)堆冷卻劑/慢化劑和中子能分類。反應(yīng)堆冷卻劑將熱量由核反應(yīng)堆堆芯轉(zhuǎn)移至發(fā)電機(jī)及外部環(huán)境；中子慢化劑降低快中子的速度，生成可維持核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的熱中子。按照冷卻劑/慢化劑的不同，反應(yīng)堆一般可分為輕水堆（包括壓水堆和沸水堆等）、重水堆及氣冷堆。按照所用的中子能量，反應(yīng)堆一般可分為熱中子堆或快中子堆。目前，世界核電站使用的主要反應(yīng)堆類型包括壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨慢化水冷堆、石墨慢化氣冷堆和快堆。壓水堆是當(dāng)前世界核電主要堆型。根據(jù)IAEA數(shù)據(jù)，當(dāng)前全球在運(yùn)的437臺(tái)核電機(jī)組中，壓水堆307臺(tái)、沸水堆60臺(tái)、重水堆48臺(tái)、石墨慢化水冷堆11臺(tái)、石墨慢化氣冷堆8臺(tái)、快堆2臺(tái)以及高溫氣冷堆1臺(tái)。我國(guó)目前商業(yè)運(yùn)行的核電機(jī)組除秦山三期外全部為壓水堆。我國(guó)秦山三期1、2號(hào)機(jī)組采用的是加拿大坎杜型（CANDU）壓力管式重水堆。除秦山三期外，我國(guó)目前商業(yè)運(yùn)行的核電機(jī)組全部為壓水堆。重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站，以重水作慢化劑，主要優(yōu)點(diǎn)是可以直接利用天然鈾作核燃料，同時(shí)采用不停堆換料方式，但也有體積比輕水堆大、建造費(fèi)用高、重水昂貴、發(fā)電成本也比較高等缺陷。壓水堆是技術(shù)十分成熟的堆型，與其他堆型相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、基建費(fèi)用低、建設(shè)周期短、輕水價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)。此外，壓水堆將有放射性的一回路與二回路分開，帶有放射性的冷卻劑不會(huì)進(jìn)入二回路污染汽輪機(jī)，機(jī)組運(yùn)行、維護(hù)方便。1.3事故造成核電發(fā)展短期停滯，核電技術(shù)不斷升級(jí)核電從20世紀(jì)中葉開始迅猛發(fā)展，但由于人因失誤、設(shè)備不可靠、設(shè)計(jì)缺陷等因素，歷史上發(fā)生了一些核電事故，4級(jí)以上核事故15起，其中，7級(jí)核事故2起，6級(jí)核事故2起，5級(jí)核事故3起。兩起7級(jí)核電事故是前蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故和日本福島核事故。1986年，切爾諾貝利核電站4號(hào)機(jī)組突然爆炸，大量強(qiáng)放射性物質(zhì)泄漏，釀成人類和平利用核能史上最嚴(yán)重的事故之一。切爾諾貝利核事故直接污染核電站周圍6萬(wàn)多平方公里土地，320多萬(wàn)人受到核輻射侵害。切爾諾貝利核電站事故之后，世界核電發(fā)展進(jìn)入停滯階段，但由于能源危機(jī)等因素，21世紀(jì)初世界核電又迎來了發(fā)展的第二個(gè)春天。2011年，日本東北發(fā)生9.0級(jí)地震和海嘯，導(dǎo)致福島核電站出現(xiàn)嚴(yán)重事故，1號(hào)反應(yīng)堆過熱，發(fā)生氫氣爆炸，2號(hào)和3號(hào)反應(yīng)堆也全部熔毀,大量放射性物質(zhì)外泄。福島核事故后，德國(guó)、瑞士等提出了“棄核”的主張，日本也一度提出“零核電”的主張。但是，在經(jīng)歷了短暫低迷后，包括日本在內(nèi)的世界大多數(shù)國(guó)家仍然認(rèn)為，在應(yīng)對(duì)人口增長(zhǎng)、電力需求增加、氣候變化等復(fù)雜而艱難的問題面前，核能仍然是解決能源安全的重要選項(xiàng)之一。對(duì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的國(guó)家而言，核電是不可或缺的選擇。核電事故造成了核電發(fā)展的短期停滯，但同時(shí)也促進(jìn)了核電技術(shù)升級(jí)，每次核電事故發(fā)生后都是核電安全提升一個(gè)新臺(tái)階的開始，最終促使核電趨向越來越安全。第三代核電技術(shù)成為全球當(dāng)前技術(shù)成熟度最高、可大規(guī)模商業(yè)部署的核電技術(shù)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量化建設(shè)，如我國(guó)的華龍一號(hào)技術(shù)、歐洲的EPR、美國(guó)的AP1000等。第三代核電已進(jìn)入批量化建設(shè)階段，2022年全球開工的核電機(jī)組全部為第三代核電機(jī)組。2022年，全球有8臺(tái)核電機(jī)組實(shí)現(xiàn)核島澆筑第一罐混凝土，正式開工建設(shè)，全部采用第三代核電技術(shù)，總裝機(jī)容量863.7萬(wàn)千瓦。2022年新開工的8臺(tái)機(jī)組分別是我國(guó)田灣8號(hào)機(jī)組、徐大堡4號(hào)機(jī)組、三門3號(hào)機(jī)組、海陽(yáng)3號(hào)機(jī)組和陸豐5號(hào)機(jī)組，土耳其阿庫(kù)尤4號(hào)機(jī)組，埃及埃爾達(dá)巴1號(hào)和2號(hào)機(jī)組。第三代核電技術(shù)將成為全球未來一段時(shí)間內(nèi)開工建設(shè)的主要技術(shù)。1.4我國(guó)核電從跟隨走向引領(lǐng)，“華龍一號(hào)”進(jìn)入批量化建造與世界核能大國(guó)相比，我國(guó)核電工業(yè)起步較晚，核能從軍事利用到民用的轉(zhuǎn)移速度也相對(duì)較慢。從第一座軍用生產(chǎn)反應(yīng)堆建成至第一座核電站運(yùn)行，美國(guó)為12年（1944-1956），蘇聯(lián)為2年（1952-1954），英國(guó)為6年（1956-1962），法國(guó)為8年（1956-1964），我國(guó)為25年（1966-1991）。我國(guó)核電站的建設(shè)始于19世紀(jì)80年代，核電站建設(shè)大致可分為三個(gè)階段：第一階段（1985-1994）：我國(guó)自1985年開始了秦山核電站的建造工作，“秦山一期”是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)的30萬(wàn)千瓦核電站；1994年，我國(guó)完成了大亞灣核電站的建設(shè)并投入運(yùn)行，大亞灣核電站建設(shè)有2臺(tái)90萬(wàn)千瓦機(jī)組，技術(shù)從法國(guó)引進(jìn)。此階段是我國(guó)完成兩座核電站、三臺(tái)機(jī)組的建設(shè)，合計(jì)具備了210萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量，是我國(guó)核電建設(shè)初期，自主研發(fā)和引進(jìn)商業(yè)堆兩種模式并行。第二階段（1995-2004）：從1996年開始“秦山二期”核電站的建設(shè)，該階段共有8臺(tái)核電機(jī)組開工建設(shè)。截至2004年底，我國(guó)新建成了秦山二期2臺(tái)自主設(shè)計(jì)壓水堆機(jī)組、嶺澳一期2臺(tái)法國(guó)壓水堆機(jī)組、秦山三期2臺(tái)加拿大壓水堆機(jī)組，共6臺(tái)機(jī)組建成并網(wǎng)發(fā)電。裝機(jī)容量為474.6萬(wàn)千瓦，初步形成廣東大亞灣、浙江秦山兩大核電基地。這一階段我國(guó)電力供應(yīng)相對(duì)充裕，核電被定位為我國(guó)能源的補(bǔ)充。第三階段（2005年至今）：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源電力供給日益成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的瓶頸，核電的重要地位逐漸凸顯。2006年，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議通過了《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）》，明確指出“積極推進(jìn)核電建設(shè)”，確立了核電在我國(guó)經(jīng)濟(jì)與能源可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位。根據(jù)《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告（2021）》，到2030年，我國(guó)核電規(guī)模將達(dá)到105-117GW。經(jīng)過近40年的發(fā)展，特別是2005年以來的發(fā)展，我國(guó)核電裝機(jī)容量及發(fā)電量實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。2022年，全國(guó)核電裝機(jī)容量達(dá)56GW，2013-2022年復(fù)合增速為16%；全國(guó)核電發(fā)電量4178億千瓦時(shí)，2013-2022年復(fù)合增速為16%，約占全國(guó)發(fā)電量的5%。根據(jù)《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告（2023）》，預(yù)計(jì)2035年我國(guó)核能發(fā)電量占比總發(fā)電量將達(dá)10%左右，核電在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的重要性持續(xù)提升。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)三代核電技術(shù)包括“華龍一號(hào)”和“國(guó)和一號(hào)”，“華龍一號(hào)”進(jìn)入批量化建造。2013年，在國(guó)家能源局組織協(xié)調(diào)下，中廣核和中核就第三代核電技術(shù)融合達(dá)成一致，雙方同意在ACPR1000+和ACP1000基礎(chǔ)上，聯(lián)合開發(fā)“華龍一號(hào)”核電技術(shù)。2019年，福建漳州和廣東太平嶺核電項(xiàng)目核準(zhǔn)開工，標(biāo)志著三年“零核準(zhǔn)”后國(guó)內(nèi)新建核電已重啟，自主三代核電“華龍一號(hào)”進(jìn)入批量化建設(shè)階段。除“華龍一號(hào)”外，國(guó)電投自主研發(fā)的“國(guó)和一號(hào)”也已正式發(fā)布，例如，山東榮城石島灣的CAP1400示范項(xiàng)目采用了“國(guó)和一號(hào)”技術(shù)。高溫氣冷堆成功并網(wǎng)，四代核電中國(guó)引領(lǐng)。2021年，華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程1號(hào)反應(yīng)堆首次并網(wǎng)成功，標(biāo)志著全球首座具有第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆實(shí)現(xiàn)了從“實(shí)驗(yàn)室”到“工程應(yīng)用”的飛躍，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了高溫氣冷堆核電技術(shù)的“中國(guó)引領(lǐng)”。此外，我國(guó)四代核電鈉冷快堆發(fā)展迅速，霞浦示范快堆600MW項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組有望于2023年臨界。展望未來，壓水堆是2030年我國(guó)前核電發(fā)展的主力，第四代堆是核能下一步的發(fā)展方向，聚變能是未來理想的戰(zhàn)略能源之一。1）壓水堆是2030年前我國(guó)核電發(fā)展的主力，總體發(fā)展方向是圍繞核能利用的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定及效能最大化。安全性仍然是核電發(fā)展的前提，實(shí)現(xiàn)安全性與經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化平衡是第三代核電發(fā)展面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。此外，壓水堆乏燃料的干式儲(chǔ)存、運(yùn)輸、后處理、高水平放射性廢物處置進(jìn)展較為迅速。2）第四代堆是核能下一步的發(fā)展方向。預(yù)計(jì)2030年前后將有部分成熟第四代堆推向市場(chǎng)，之后逐漸擴(kuò)大規(guī)模。第四代堆包含多種堆型，高溫氣冷堆和鈉冷快堆發(fā)展相對(duì)成熟。3）聚變能是未來理想的戰(zhàn)略能源之一。在磁約束聚變領(lǐng)域，托卡馬克的研究目前處于領(lǐng)先地位。我國(guó)正式參加了ITER項(xiàng)目的建設(shè)和研究；同時(shí)正在自主設(shè)計(jì)、研發(fā)中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆（CFETR）。實(shí)現(xiàn)聚變能的應(yīng)用目前尚未有任何捷徑，但國(guó)際關(guān)注度持續(xù)提升。根據(jù)國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)引杜祥琬院士等《核能技術(shù)方向研究及發(fā)展路線圖》，在2020-2030年間，處于產(chǎn)業(yè)化階段的仍然是“輕水堆核電持續(xù)改進(jìn)和批量建設(shè)”，處于示范推廣階段的包括“模塊化小型壓水堆多用途利用”，鈉冷快堆的“60萬(wàn)千瓦M(jìn)OX示范快堆”“嬗變堆適當(dāng)推廣”，高溫氣冷堆的“20萬(wàn)千瓦示范堆、60萬(wàn)千瓦群堆示范，小規(guī)模推廣”，燃料循環(huán)中的“濕法后處理廠”、“高放射性廢物處理”等。2三代核電：現(xiàn)階段主要產(chǎn)業(yè)化核電技術(shù)，“華龍一號(hào)”為國(guó)內(nèi)主要批建類型2.1三代核電具有更高的安全性和經(jīng)濟(jì)性，我國(guó)自主研發(fā)三代核電“華龍一號(hào)”技術(shù)20世紀(jì)90年代開始，人們逐漸加大了對(duì)化學(xué)燃料發(fā)電引起的環(huán)境污染，特別是對(duì)溫室效應(yīng)引起的全球變暖的關(guān)注，使得核能發(fā)電重新提上儀事日程。同時(shí)，各核工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從80年代末到90年代初陸續(xù)開始積極為核電的復(fù)蘇而努力，著手制訂以更安全、更經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，理順核電廠的安全審批程序。其中，美國(guó)率先制訂了先進(jìn)輕水堆核電廠的電力公司要求文件（URD），西歐國(guó)家相繼制訂了歐洲電力公司要求文件(EUR)。URD和EUR提出了加強(qiáng)預(yù)防于緩解嚴(yán)重事故措施、改善人因工程等一系列新要求，以進(jìn)一步提高核電廠的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。國(guó)際上將滿足URD、EUR要求的核電技術(shù)稱為第三代核電技術(shù)，而把在此前建設(shè)的、以及繼續(xù)用原有技術(shù)建造的核電站稱為第二代核電技術(shù)核電站。統(tǒng)觀各國(guó)已提出的設(shè)計(jì)方案，有下列特點(diǎn)：（1）在安全性上，滿足URD文件的要求，主要包括：堆芯熔化事故概率≤1.0×10-5堆·年；大量放射性釋放到環(huán)境的事故概率≤1.0×10-6堆·年；應(yīng)有預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故的設(shè)施；核燃料熱工安全余量≥15%。（2）在經(jīng)濟(jì)性上，要求能與聯(lián)合循環(huán)的天然氣電廠相競(jìng)爭(zhēng)：機(jī)組可利用率≥87%；設(shè)計(jì)壽命為60年；建設(shè)周期不大于54個(gè)月。（3）采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)：即利用物質(zhì)的重力，流體的對(duì)流，擴(kuò)散等天然原理，設(shè)計(jì)不需要專設(shè)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的安全系統(tǒng)，以適應(yīng)在應(yīng)急情況下冷卻和帶走堆芯余熱的需要。這樣，既使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，設(shè)備減少，又提高了安全度和經(jīng)濟(jì)性。（4）單機(jī)容量進(jìn)一步大型化：輕水堆核電站的單位千瓦比投資是隨單機(jī)容量（千瓦數(shù)）的加大而減少的。歐洲法馬通、德國(guó)電站聯(lián)盟聯(lián)合設(shè)計(jì)的EPR機(jī)組的電功率為160萬(wàn)-170萬(wàn)千瓦，美國(guó)西屋公司和燃燒公司也在原單機(jī)容量為65萬(wàn)千瓦的AP-600型的基礎(chǔ)上改進(jìn)，設(shè)計(jì)出單機(jī)電功率為110－120萬(wàn)千瓦的AP1000型機(jī)組。（5）采用整體數(shù)字化控制系統(tǒng)：采用數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)可顯著提高可靠性，改善人因工程，避免誤操作。世界各國(guó)核電設(shè)計(jì)和機(jī)組供應(yīng)商提出的第三代核電機(jī)組無一例外地均采用整體數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)。（6）施工建設(shè)模塊化以縮短工期：以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備制造模塊化的方式盡可能在制造廠內(nèi)（條件較工地好）組裝好，減少現(xiàn)場(chǎng)施工量以縮短工期。第三代核電技術(shù)以壓水堆核電為主，例如美國(guó)的AP-1000、歐洲的ERP和我國(guó)自主研發(fā)的“華龍一號(hào)”。“華龍一號(hào)”設(shè)計(jì)全面平衡地貫徹了核安全縱深防御原則和設(shè)計(jì)可靠性原則，設(shè)置多道屏障增加安全系數(shù)，以確保生產(chǎn)活動(dòng)均置于防御措施的保護(hù)之下，創(chuàng)新性地采用“能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合”的安全設(shè)計(jì)理念，使得核電站能夠在極端情況下維持系統(tǒng)運(yùn)行，大幅提升抗震能力，更好地保證安全?！叭A龍一號(hào)”在安全性、經(jīng)濟(jì)性和性能指標(biāo)上達(dá)到或超過了國(guó)際三代核電用戶需求?！叭A龍一號(hào)”特有多重安全保障：雙層安全殼可以抵御大飛機(jī)撞擊；在設(shè)計(jì)上提高抗震標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步增強(qiáng)電廠固有安全能力；專設(shè)安全系統(tǒng)主要包括安全注入系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)和大氣排放系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)各類不同嚴(yán)重程度的事故都有充分可靠的安全措施。多重安全手段結(jié)合在一起，極大地提高了核電站運(yùn)行的安全性和事故預(yù)防的可靠性。此外，電站設(shè)計(jì)壽期從40年提高到60年，堆芯換料期從通常的12個(gè)月延長(zhǎng)到18個(gè)月，提高了電廠可用率。2015年5月，“華龍一號(hào)”落地福建福清；2021年1月，“華龍一號(hào)”全球首堆示范工程福清5號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，從核島澆灌第一罐混凝土到商業(yè)運(yùn)行僅用了68.7個(gè)月，是唯一按期完成的全球三代核電首堆。2023年5月，“華龍一號(hào)”全球首堆示范工程福清核電5、6號(hào)機(jī)組正式通過竣工驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣?！叭A龍一號(hào)”成為當(dāng)前核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機(jī)型之一。2.2“華龍一號(hào)”單個(gè)機(jī)組投建金額150-200億元，設(shè)備支出約65億元“華龍一號(hào)”具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，且仍有提升空間。根據(jù)《“華龍一號(hào)”經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化路徑研究》，“華龍一號(hào)”核電機(jī)組單位千瓦造價(jià)約為1.6萬(wàn)元-1.7萬(wàn)元，“國(guó)和一號(hào)”核電機(jī)組單位千瓦造價(jià)約為1.5萬(wàn)元-1.6萬(wàn)元，引進(jìn)俄羅斯VVER技術(shù)的核電機(jī)組單位千瓦造價(jià)約為1.8萬(wàn)元-1.9萬(wàn)元?！叭A龍一號(hào)”機(jī)組國(guó)內(nèi)單位千瓦造價(jià)相較于進(jìn)口機(jī)組存在明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，但受制于規(guī)模效應(yīng)，相較于“國(guó)和一號(hào)”，“華龍一號(hào)”的經(jīng)濟(jì)性方面仍有提升的空間。“華龍一號(hào)”單個(gè)機(jī)組投建金額150-200億元，設(shè)備支出約65億元。根據(jù)中國(guó)廣核招股書，采用“華龍一號(hào)”技術(shù)的防城港3號(hào)、4號(hào)機(jī)組的項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)概算（建成價(jià)）為375億元，單個(gè)機(jī)組造價(jià)約188億元。兩臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組合計(jì)設(shè)備采購(gòu)支出預(yù)算129.90億元，平均單個(gè)機(jī)組的設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用64.95億元。壓水堆核電站由核島和常規(guī)島組成，核島中的大型設(shè)備主要包括蒸發(fā)器、穩(wěn)壓器、主泵等，是核電站的核心裝置；常規(guī)島主要包括汽輪機(jī)組及二回路其他輔助系統(tǒng)，與常規(guī)火電廠類似。一般情況下，壓水堆核電站核島、常規(guī)島和輔助設(shè)備三部分分別占設(shè)備投資的52%、28%和20%。2.3“十四五”三代核電核準(zhǔn)投建加速，國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提升當(dāng)前國(guó)內(nèi)核電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出積極安全有序發(fā)展的態(tài)勢(shì)。從2019年至目前，我國(guó)陸續(xù)核準(zhǔn)16個(gè)核電項(xiàng)目，合計(jì)31臺(tái)核電機(jī)組。2019年，福建漳州和廣東太平嶺核電項(xiàng)目核準(zhǔn)開工，標(biāo)志著三年“零核準(zhǔn)”后國(guó)內(nèi)新建核電已重啟，而自主三代核電“華龍一號(hào)”也進(jìn)入了批量化建設(shè)階段。2022年，全國(guó)核準(zhǔn)核電項(xiàng)目機(jī)組達(dá)10臺(tái)，創(chuàng)歷史新高；2023年7月，山東石島灣核電廠擴(kuò)建一期工程項(xiàng)目1、2號(hào)機(jī)組，福建寧德核電項(xiàng)目5、6號(hào)機(jī)組及遼寧徐大堡核電項(xiàng)目1、2號(hào)機(jī)組共3個(gè)核電項(xiàng)目的6臺(tái)機(jī)組獲得核準(zhǔn)。隨著核電重啟，新項(xiàng)目機(jī)組開工建設(shè)，國(guó)內(nèi)在建機(jī)組數(shù)量和裝機(jī)容量快速提升。2018年，我國(guó)在建核電機(jī)組13臺(tái)，裝機(jī)容量1403萬(wàn)千瓦；2022年，我國(guó)在建機(jī)組23臺(tái)，裝機(jī)容量2549萬(wàn)千瓦，較2018年增長(zhǎng)82%。近幾年，新開工機(jī)組以“華龍一號(hào)”為主。2019-2022年，我國(guó)新開工核電機(jī)組數(shù)量分別為2臺(tái)、4臺(tái)、6臺(tái)和5臺(tái)，新開工核電機(jī)組以“華龍一號(hào)”為主，包括福建漳州1號(hào)/2號(hào)機(jī)組、廣東太平嶺1號(hào)/2號(hào)機(jī)組、浙江三澳1號(hào)/2號(hào)機(jī)組、昌江核電廠3號(hào)/4號(hào)機(jī)組、陸豐核電廠5號(hào)機(jī)組等。我國(guó)核電國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提升，“華龍一號(hào)”批量化建造后國(guó)產(chǎn)化率有望達(dá)到95%以上。我國(guó)第二代核電福清核電1號(hào)/2號(hào)機(jī)組綜合國(guó)產(chǎn)化率在75%左右。我國(guó)自主研發(fā)的“華龍一號(hào)”國(guó)產(chǎn)化率顯著提升，“華龍一號(hào)”全球首堆工程帶動(dòng)上下游5300多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了411臺(tái)核心設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，福清核電5號(hào)機(jī)組設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)85％，批量化建設(shè)后的目標(biāo)是設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不低于95%。以核電站閥門為例，福清一期工程中，進(jìn)口閥門金額占比仍較高。2014年建成的福清核電一期1號(hào)和2號(hào)機(jī)組采用的是法國(guó)M310堆型，2個(gè)百萬(wàn)千瓦壓水堆核電機(jī)組，所需閥門約2.8萬(wàn)臺(tái)，其中核島閥門1.2萬(wàn)臺(tái)，常規(guī)島閥門1.3萬(wàn)臺(tái)，電站輔助設(shè)施閥門0.3萬(wàn)臺(tái)。在福清一期兩個(gè)機(jī)組建設(shè)中，采用進(jìn)口閥門的數(shù)量?jī)H占閥門總數(shù)的4.3%，而金額占比達(dá)58%。在一些高端的核一、核二級(jí)閥門如核一級(jí)電動(dòng)閘閥、核一級(jí)調(diào)節(jié)閥、主蒸汽隔離閥、主蒸汽安全閥及主給水調(diào)節(jié)閥等附加值極高的關(guān)鍵閥門，在福清一期建設(shè)中，國(guó)內(nèi)廠商還不具備國(guó)產(chǎn)化的能力，被國(guó)外廠家壟斷。中核科技完成的“華龍一號(hào)（ACP1000）核電站關(guān)鍵閥門研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”科技成果，關(guān)鍵閥門研制包括了安全殼延伸功能地坑閥、主給水隔離閥、穩(wěn)壓器快速卸壓閘閥、主蒸汽隔離閥、核二級(jí)直流電動(dòng)平行座閘閥、核一級(jí)快速啟閉隔離閥、核二級(jí)氣動(dòng)閘閥和核三級(jí)氣動(dòng)閘閥等一系列樣機(jī)，用于ACP1000堆型1:1工程樣機(jī)，可直接用于ACP1000機(jī)組，打破了國(guó)外在該核電站關(guān)鍵閥門設(shè)備上的技術(shù)壟斷、提高了核電站關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率。國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵閥門價(jià)格按引進(jìn)國(guó)外閥門價(jià)格的60%計(jì)算,每個(gè)機(jī)組可減少約6000萬(wàn)元人民幣。3四代核電：中國(guó)引領(lǐng)，高溫氣冷堆和鈉冷快堆先行第三代核電技術(shù)在安全性上得到了提升，在此基礎(chǔ)之上，為了強(qiáng)化戒備核擴(kuò)散的要求、進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性，由此提出了第四代核電技術(shù)。2000年，美國(guó)能源部發(fā)起了“第四代國(guó)際論壇”(GIF)，目的是開發(fā)技術(shù)上新一代的反應(yīng)堆，我國(guó)于2006年加入GIF。來自工業(yè)、大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)際專家組成的GIF小組，討論了第四代的概念。最初，大約有100個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案被確定為候選方案并進(jìn)行了評(píng)估，包括從屬于第三代+的概念，以及一些前所未有的概念。最后，專家們推薦了六個(gè)概念方案來進(jìn)一步建構(gòu)GIF框架，包括三種快中子堆和三種熱中子堆。國(guó)內(nèi)對(duì)于四代堆“高溫氣冷堆”和四代堆“鈉冷快堆”分別建設(shè)了實(shí)驗(yàn)堆和示范工程，是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展最快的第四代核電技術(shù)。3.1高溫氣冷堆：示范工程成功并網(wǎng)，寬用性拓展核能應(yīng)用領(lǐng)域高溫氣冷堆以“高溫”和“氣冷”兩個(gè)主要特點(diǎn)區(qū)別于壓水堆。與壓水堆發(fā)電的原理一樣，高溫氣冷堆也是通過核能-熱能-機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)發(fā)電。不同的是，高溫氣冷堆不是通過“水冷”而是通過“氣冷”的方式進(jìn)行堆芯冷卻和熱傳導(dǎo)，我國(guó)高溫氣冷堆的冷卻劑是氦氣。不同于壓水堆以水作為慢化劑，高溫氣冷堆采用石墨作為慢化劑。以氦氣為冷卻劑、以石墨為慢化劑，加上堆內(nèi)核燃料和其它材料均采用耐高溫材料，使得高溫氣冷堆的工作溫度和冷卻劑的堆芯出口溫度可以達(dá)到其它堆型難以企及的高度——900~1000℃。高溫氣冷堆按堆芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以分為球床堆和棱柱堆。我國(guó)高溫氣冷堆為球床堆，采用TRISO球形燃料元件，即由耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件。在石島灣高溫氣冷堆示范工程，采用的燃料球直徑6厘米，最外層是石墨層，里面是彌散在基體石墨粉中的大約12000個(gè)四層全陶瓷材料包覆的、直徑0.9毫米的核燃料顆粒。我國(guó)石島灣高溫氣冷堆示范工程中，反應(yīng)堆堆芯直徑3m，高11m，反應(yīng)堆堆芯中大約有4.2×105個(gè)燃料球。堆芯周邊的反射層是耐高溫的石墨。冷卻劑氦氣從反應(yīng)堆頂部流過堆芯，進(jìn)入和反應(yīng)堆肩并肩布置的蒸汽發(fā)生器。冷卻后的氦氣由布置在蒸汽發(fā)生器殼頂部的氦氣循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后流回反應(yīng)堆。相比三代核電技術(shù)，高溫氣冷堆具有固有安全性高、效率高、用途廣泛的優(yōu)勢(shì)：（1）固有安全性高：高溫氣冷堆采用球形燃料元件，燃料包殼熔點(diǎn)高，燃料球破損率在10-6以下。高溫氣冷堆的堆芯結(jié)構(gòu)材料由石墨和碳?jí)K組成，不會(huì)發(fā)生堆芯熔毀事故。（2）發(fā)電效率高：傳統(tǒng)壓水堆的冷卻劑熱端平均溫度約為320℃，發(fā)電效率約33%。高溫氣冷堆氦氣出口平均溫度達(dá)750℃，并可提至950℃以上，發(fā)電效率可達(dá)40%-47%。（3）用途廣泛：高溫氣冷堆核電站示范工程出口溫度為750℃，后續(xù)商用機(jī)組出口溫度可達(dá)900℃甚至上千攝氏度。石島灣高溫氣冷堆示范電站的氦氣出口溫度能達(dá)到750℃，產(chǎn)生566℃的過熱蒸汽，在高效發(fā)電之外，高溫蒸汽還能用于熱電聯(lián)產(chǎn)、稠油熱采、化工、冶金等。10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆超高溫運(yùn)行實(shí)驗(yàn)證明，高溫氣冷堆有望進(jìn)一步提高運(yùn)行溫度,目前技術(shù)水平的高溫氣冷堆具備運(yùn)行在950℃的能力，可用于核能大規(guī)模綠色制氫，有望對(duì)解決石化、冶金、交通等行業(yè)的二氧化碳排放問題發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。2021年，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站石島灣高溫氣冷堆示范工程首次并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)成為世界少數(shù)幾個(gè)掌握第四代核能技術(shù)的國(guó)家之一。石島灣高溫氣冷堆示范工程（HTR-PM）由中國(guó)華能牽頭建設(shè),裝機(jī)容量20萬(wàn)千瓦,從2004年開始籌備到2021年實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，建設(shè)過程中，攻克了核燃料元件、壓力容器、主氦風(fēng)機(jī)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出2200多套世界首臺(tái)設(shè)備，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了93.4%。高溫氣冷堆寬用性特征優(yōu)勢(shì)顯著，國(guó)家“十四五”規(guī)劃提出推動(dòng)60萬(wàn)千瓦級(jí)商用高溫氣冷堆示范?！案邷亍睅淼膶捰眯允歉邷貧饫涠严鄬?duì)其他四代核電技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)陸續(xù)推進(jìn)高溫氣冷堆的供汽、制氫等領(lǐng)域的用途。例如，江蘇徐圩核能供熱廠項(xiàng)目為連云港石化產(chǎn)業(yè)基地供應(yīng)工業(yè)蒸汽，一期工程建設(shè)2臺(tái)“華龍一號(hào)”壓水堆機(jī)組及1組高溫氣冷堆機(jī)組及其配套輔助設(shè)施；2022年，東華能源與中核集團(tuán)簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，雙方將共同推進(jìn)高溫氣冷堆項(xiàng)目，未來五年內(nèi)預(yù)計(jì)投資超千億元，共同打造零碳產(chǎn)業(yè)園。通過對(duì)高溫蒸汽的梯次利用，保障“東華茂名輕烴產(chǎn)業(yè)園”蒸汽、電力、制冷乃至氫能的清潔化供應(yīng)。3.2鈉冷快堆：我國(guó)核能發(fā)展三步走戰(zhàn)略重要環(huán)節(jié)，與壓水堆匹配發(fā)展構(gòu)成閉式燃料循環(huán)體系鈉冷快堆，全稱鈉冷快中子反應(yīng)堆，以液態(tài)鈉為冷卻劑，由快中子引起核裂變反應(yīng)，是公認(rèn)的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)備選堆型之一，具有良好經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性、安全和可靠性，高燃料利用率、廢物產(chǎn)生量小，以及擁有防擴(kuò)散和外部侵犯的能力。鈉冷快堆具有固有安全性、燃料增殖、高鈾利用率等優(yōu)勢(shì)：（1）固有安全性：金屬鈉的熔點(diǎn)低，易于熔解；沸點(diǎn)高，不易沸騰產(chǎn)生鈉氣泡；密度低于水，節(jié)省泵功率等；熱導(dǎo)率要比水高百倍以上，從而保證堆芯和燃料不易過熱。（2）燃料增殖：鈉冷快堆中由快中子轟擊钚239產(chǎn)生核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)輸出熱能，同時(shí)，鈾238不斷生產(chǎn)核燃料钚239，電站運(yùn)行過程中，鈾238不斷形成钚239實(shí)現(xiàn)燃料增殖。（3）高鈾利用率：自然界天然鈾中,不能夠與中子作用發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的鈾238占99%以上，鈾235可以與熱中子作用發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，然而含量?jī)H占0.71%。利用快堆可以將天然鈾資源的利用率由熱中子堆的1%-2%提高到60%-70%，實(shí)現(xiàn)放射性廢物最小化，能同時(shí)解決鈾礦資源枯竭、核材料利用率低和核廢料難以處理等棘手難題。核能大規(guī)模發(fā)展將不可避免遇到鈾資源問題。目前，我國(guó)的鈾對(duì)外依存度已超過石油。全球可經(jīng)濟(jì)開采的鈾資源僅在700萬(wàn)噸左右，按一座百萬(wàn)千瓦壓水堆60年壽期需１萬(wàn)噸天然鈾計(jì)算，截至2022年底，全球總裝機(jī)容量約394GW，全部鈾資源僅可供約100年使用?？紤]到新增核電容量，該時(shí)間還會(huì)更短。另外，如果采用一次通過模式，對(duì)乏燃料不加處置，大量乏燃料還會(huì)在幾十萬(wàn)年的尺度上對(duì)環(huán)境形成威脅。閉式核燃料循環(huán)體系是解決鈾資源問題的有效途徑。當(dāng)前世界上建設(shè)的核反應(yīng)堆所選用的裂變核燃料通常為钚-239及鈾-235，但是在鈾礦中能夠維持核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾-235數(shù)量稀少僅占0.71%，99.27%是鈾-238。由于快堆具有燃料增殖的能力，發(fā)展基于快堆的先進(jìn)核燃料循環(huán)系統(tǒng)，將天然鈾中大量的鈾-238進(jìn)行利用，并將乏燃料中的長(zhǎng)壽命次錒系元素嬗變掉，將核能改造成可大規(guī)模、可持續(xù)、環(huán)境友好的能源，是我國(guó)核能發(fā)展的不二選擇。鈉冷快堆與壓水堆匹配發(fā)展構(gòu)成閉式核燃料循環(huán)體系。目前，中國(guó)已形成世界上少數(shù)國(guó)家才有的完整的核燃料循環(huán)體系，建立壓水堆、快堆匹配發(fā)展，與先進(jìn)后處理技術(shù)形成閉式燃料循環(huán)體系，是中國(guó)核能可持續(xù)發(fā)展的保障。鈉冷快堆是我國(guó)核能發(fā)展“熱堆—快堆—聚變堆”三步走戰(zhàn)略體系的重要組成部分。按照我國(guó)快堆核能系統(tǒng)發(fā)展總體目標(biāo)設(shè)想，預(yù)計(jì)2025年前實(shí)現(xiàn)以CFR600、200噸后處理廠、20噸MOX廠為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程規(guī)模循環(huán)；預(yù)計(jì)2035年前實(shí)現(xiàn)以CFR1000、大型商用后處理廠、大型商用金屬燃料廠為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)規(guī)模循環(huán)。2017年12月，中國(guó)首個(gè)快堆示范工程土建在福建省霞浦縣開工。霞浦示范快堆工程采用單機(jī)容量60萬(wàn)千瓦的快中子反應(yīng)堆，計(jì)劃于2023年建成投產(chǎn)。霞浦示范快堆的建成對(duì)我國(guó)掌握快中子增值堆技術(shù)、形成閉式核燃料循環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)我國(guó)核能發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。4核聚變發(fā)電：國(guó)內(nèi)核聚變?cè)囼?yàn)穩(wěn)步推進(jìn)，人類終極能源的利用漸行漸近4.1核聚變：人類終極能源，以托卡馬克裝置最成熟核聚變，又稱核融合、融合反應(yīng)、聚變反應(yīng)或熱核反應(yīng)。核聚變由質(zhì)量小的原子（主要是指氘或氚），在一定條件下（如超高溫和高壓）發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核（如氦核），并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應(yīng)形式。因此，核聚變被視為幾乎無限的能量來源，潔凈、安全而自持，為解決人類未來的能源展示了最好的前景。核聚變能是人類未來更理想的新能源。核聚變產(chǎn)生的能量是核裂變的3-4倍，其副產(chǎn)品是惰性、無毒的氦氣，不會(huì)影響環(huán)境安全。在燃料上，核聚變?nèi)剂现坏碾畯V泛地分布在海水中，1升海水中含的氘全部聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量與300升汽油完全燃燒所釋放的能量相當(dāng)，海水中氘的儲(chǔ)量可供人類使用幾十億年。此外，核聚變反應(yīng)需要在高溫等離子體和外部磁場(chǎng)限制的環(huán)境下才可以進(jìn)行，同時(shí)它可以在幾秒鐘內(nèi)得到控制或停止，本質(zhì)上是安全的。20世紀(jì)四五十年代，世界各國(guó)開始了和平且商業(yè)化利用可控核聚變能的研究征程。由于沒有物質(zhì)可以承載核聚變所產(chǎn)生的高溫，科學(xué)家采用兩種不同的策略來限制和控制不同的溫度，即：磁約束（又稱托卡馬克約束）和慣性激光約束，可行方案包括托卡馬克、環(huán)形箍縮、仿星器及磁鏡等。在托卡馬克中，先向裝置輸入足夠能量，建立包裹等離子體和沿等離子環(huán)向運(yùn)行的磁場(chǎng)，再利用強(qiáng)縱向磁場(chǎng)和等離子體電流產(chǎn)生的極向磁場(chǎng)形成螺旋型磁場(chǎng)，控制約束等離子體運(yùn)行。經(jīng)過多年的探索，托卡馬克（磁約束核聚變）成為可控核聚變的主要途徑。根據(jù)IAEA數(shù)據(jù)，截至2022年年底，全世界約有130個(gè)國(guó)有或私營(yíng)實(shí)驗(yàn)性聚變裝置，其中90個(gè)正在運(yùn)行，12個(gè)在建，28個(gè)計(jì)劃中。其中約76個(gè)托卡馬克、13個(gè)仿星器、9個(gè)激光點(diǎn)火設(shè)施以及32個(gè)所謂新概念裝置。4.2從ITER項(xiàng)目到HelionEnergy核聚變發(fā)電廠，國(guó)際核聚變發(fā)電熱度不減國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一，建造周期20年，計(jì)劃投資200億美元。ITER裝置是個(gè)能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托卡馬克裝置，俗稱“人造太陽(yáng)”。建成后，ITER將是全世界最大的核聚變裝置，預(yù)計(jì)在2036年開始進(jìn)行全功率核聚變實(shí)驗(yàn)，計(jì)劃能夠?qū)崿F(xiàn)5-10分鐘能量增益值超過10的運(yùn)轉(zhuǎn)。2006年中國(guó)正式加入ITER項(xiàng)目，承擔(dān)了18個(gè)部件研制項(xiàng)目的制造任務(wù)，涵蓋了ITER裝置重要關(guān)鍵部件。目前，我國(guó)按時(shí)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量交付了ITER計(jì)劃有關(guān)任務(wù)，關(guān)鍵部件研制項(xiàng)目完成質(zhì)量與進(jìn)度均走在ITER參建各方前列。多因素影響下，ITER項(xiàng)目面臨工期推遲和成本超出。供應(yīng)鏈問題等造成了ITER項(xiàng)目延誤，例如，2020年發(fā)現(xiàn)在韓國(guó)制造的四個(gè)真空室部件的焊接表面錯(cuò)位問題；2022年發(fā)現(xiàn)在ITER的23千米長(zhǎng)的管道的某些區(qū)域有裂紋等。在2022年發(fā)現(xiàn)組件缺陷前，ITER項(xiàng)目已面臨多年的推遲和成本增加。2020年，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人首次警告，2025年的啟動(dòng)日期無法實(shí)現(xiàn)。在ITER項(xiàng)目拖期的同時(shí)，美國(guó)“國(guó)家點(diǎn)火裝置”實(shí)現(xiàn)人類歷史上第一次核聚變凈能量增益。2022年12月，利用美國(guó)加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的核聚變裝置“國(guó)家點(diǎn)火裝置”，美國(guó)科研團(tuán)隊(duì)利用脈沖激光向?qū)嶒?yàn)氘氚靶丸輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量，能量增益達(dá)到1.5倍。2023年8月，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室宣布,“國(guó)家點(diǎn)火裝置”在7月30日的實(shí)驗(yàn)中第二次在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。核聚變產(chǎn)業(yè)投資顯著提升。根據(jù)美國(guó)核聚變產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)2022年發(fā)布的調(diào)查數(shù)據(jù)，全球私營(yíng)核聚變公司獲得超過48億美元的投資，比2021年增長(zhǎng)139%，私人投資對(duì)核聚變的投資額首次超過政府資助。截至2022年底，全球參與核聚變研究的公司超過30家，其中近一半公司在過去5年間成立。2023年5月，美國(guó)HelionEnergy宣布將在2028年之前建成世界上第一座聚變發(fā)電廠。HelionEnergy成立于2013年，總部位于華盛頓州埃弗雷特，擁有約150名員工。到目前為止，Helion已經(jīng)籌集了超過5.7億美元的私人資本。ChatGPT母公司OpenAI首席執(zhí)行官SamAltman在2021年11月曾對(duì)HelionEnergy投資3.75億美元。微軟已與HelionEnergy簽訂了電力購(gòu)買協(xié)議。HelionEnergy預(yù)計(jì)核聚變電廠投產(chǎn)后將在1年內(nèi)實(shí)現(xiàn)至少50MW的發(fā)電能力。此外，美國(guó)初創(chuàng)核聚變公司CommonwealthFusionSystems已募集20億美元，計(jì)劃在美國(guó)建立一座聚變反應(yīng)堆SPARC，預(yù)期在2030年代初期實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電。4.3國(guó)內(nèi)核聚變?cè)囼?yàn)穩(wěn)步推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)裝置陸續(xù)開建我國(guó)可控核聚變研究幾乎與國(guó)際同步，參加ITER計(jì)劃以來，我國(guó)核聚變相關(guān)科研實(shí)力得到極大提升。我國(guó)自20世紀(jì)90年代開始托卡馬克研究，先后建成運(yùn)行合肥超環(huán)（HT-7）、中國(guó)環(huán)流器二號(hào)（HL-2A）及東方超環(huán)（EAST）等裝置。2006年中國(guó)正式加入ITER項(xiàng)目，負(fù)責(zé)完成了ITER裝置多個(gè)重要部件的設(shè)計(jì)、制造與裝配任務(wù)。根據(jù)中國(guó)磁約束聚變能發(fā)展路線圖的規(guī)劃，中國(guó)磁約束聚變能的開發(fā)將分為3個(gè)階段：（1）力爭(zhēng)在2021年推動(dòng)中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆（CFETR）立項(xiàng)并開始裝置建設(shè)；（2）到2035年建成中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆，調(diào)試運(yùn)行并開展物理實(shí)驗(yàn)；（3）到2050年開始建設(shè)商業(yè)聚變示范電站。根據(jù)國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)引杜祥琬院士等《核能技術(shù)方向研究及發(fā)展路線圖》，聚變能源開發(fā)難度非常大，需要長(zhǎng)期持續(xù)攻關(guān)，樂觀預(yù)計(jì)在2050年前后可以建成示范堆，之后再發(fā)展商用堆。我國(guó)擁有核聚變實(shí)驗(yàn)裝置的單位或企業(yè)包括西南物理研究院、中科院等離子體物理研究所、能量奇點(diǎn)和星環(huán)聚能等。中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院是我國(guó)最早從事可控核聚變能源開發(fā)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，也是我國(guó)參與ITER計(jì)劃的主要技術(shù)支撐單位。2022年，由該院自主設(shè)計(jì)、建造的新一代HL-2M等離子體電流突破100萬(wàn)安培，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)等離子體運(yùn)行新紀(jì)錄。中科院等離子體物理研究所成立于1978年9月，前身為合肥受控?zé)岷朔磻?yīng)研究實(shí)驗(yàn)站，是中國(guó)熱核聚變研究的重要基地，先后建成常規(guī)磁體托卡馬克HT6B、HT-6M，我國(guó)第一個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“合肥超環(huán)”（HT7），世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”（EAST），正在建設(shè)國(guó)家“十三五”大科學(xué)工程聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施CRAFT等。2023年4月12日,EAST實(shí)現(xiàn)溫態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒,創(chuàng)造了新的記錄。從ITER到示范堆（DEMO）還有較大差距，CFETR是我國(guó)聚變能研發(fā)必不可少的一環(huán)。CFETR項(xiàng)目由我國(guó)自主設(shè)計(jì)研制并聯(lián)合國(guó)際合作開展。該項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)借鑒了EAST、ITER以及我國(guó)多年托卡馬克聚變裝置主機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。CFETR將著力解決一系列存在于ITER和聚變商業(yè)示范堆（DEMO）之間的科學(xué)與技術(shù)挑戰(zhàn)，包括實(shí)現(xiàn)氘氚聚變等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，公斤級(jí)氚的增殖、循環(huán)與自持技術(shù)，可長(zhǎng)時(shí)間承受高熱負(fù)荷、高中子輻照的第一壁和先進(jìn)偏濾器材料技術(shù)等。5重點(diǎn)公司分析5.1中核科技：國(guó)內(nèi)核電閥門領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，受益于高端閥門國(guó)產(chǎn)替代中核科技前身為1952年成立的蘇州鐵工廠，是一家集工業(yè)閥門研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的科技型制造企業(yè)，于1997年在深交所掛牌上市，成為中國(guó)閥門行業(yè)和中核集團(tuán)所屬的首家上市企業(yè)。中核科技以“核工程、石油石化、公用工程”為三大主流目標(biāo)市場(chǎng)，是國(guó)內(nèi)核電閥門領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，國(guó)內(nèi)三大核電集團(tuán)核電閥門主力供應(yīng)商，與“三桶油”保持良好的戰(zhàn)略合作關(guān)系，并為恒力石化、浙江石化等大型民營(yíng)石化企業(yè)提供閥門產(chǎn)品，企業(yè)技術(shù)研發(fā)實(shí)力居于中國(guó)閥門行業(yè)前列。公司持續(xù)推進(jìn)關(guān)鍵閥門國(guó)產(chǎn)化的自主創(chuàng)新，推動(dòng)公司核工程、石油石化、電力、水務(wù)等市場(chǎng)閥門業(yè)務(wù)向高端領(lǐng)域邁進(jìn)，提高閥門產(chǎn)品附加值，成功研制主蒸汽隔離閥等一批填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白、具有國(guó)際先進(jìn)水平的關(guān)鍵閥門，推動(dòng)核電關(guān)鍵閥門“以國(guó)代進(jìn)”。公司自主技術(shù)研發(fā)的核級(jí)閥門產(chǎn)品獲得了國(guó)家科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家商務(wù)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局等四個(gè)部委聯(lián)合簽發(fā)的《國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書》，首批整機(jī)國(guó)產(chǎn)化主蒸汽隔離閥驗(yàn)收合格、服務(wù)于漳州核電1號(hào)機(jī)組，“國(guó)和一號(hào)”示范項(xiàng)目PV70爆破閥成功發(fā)運(yùn)。2023H1，中核科技營(yíng)收、利潤(rùn)增長(zhǎng)顯著。2023H1，中核科技實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入7.93億元，同比增長(zhǎng)43%，毛利率21.82%，同比提升4.44pcts，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)0.69億元，同比增長(zhǎng)331%。5.2江蘇神通：受益于核電建設(shè)加速，乏燃料后處理廠配套產(chǎn)品貢獻(xiàn)新增量江蘇神通從事新型特種閥門研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，主要包括蝶閥、球閥、閘閥、截止閥、止回閥、調(diào)節(jié)閥、非標(biāo)閥等七個(gè)大類145個(gè)系列2000多個(gè)規(guī)格，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、核電、火電、煤化工、石油和天然氣集輸及石油煉化等領(lǐng)域。公司冶金特種閥門主要應(yīng)用于冶金行業(yè)的高爐煤氣干法除塵與煤氣回收等節(jié)能減排系統(tǒng)，產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率70%以上。公司是核級(jí)蝶閥、球閥產(chǎn)品國(guó)內(nèi)主要供應(yīng)商，根據(jù)招投標(biāo)數(shù)據(jù)，在核級(jí)蝶閥和球閥的市場(chǎng)占有率90%以上。單臺(tái)核電機(jī)組上，江蘇神通的訂單金額在7000萬(wàn)左右。除核電配套外，公司向乏燃料后處理廠提供閥門產(chǎn)品，為公司帶來新增量。2023H1，江蘇神通業(yè)績(jī)穩(wěn)步增長(zhǎng)。2023H1，江蘇神通實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入9.99億元，同比增長(zhǎng)8%，毛利率30.48%，同比提升2.15pcts，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)1.25億元，同比增長(zhǎng)20%。5.3佳電股份：特種電機(jī)供應(yīng)商，受益于高溫氣冷堆商運(yùn)推廣佳電股份是哈爾濱電氣集團(tuán)控股的上市公司，繼承了原佳木斯電機(jī)廠全部?jī)?yōu)質(zhì)資產(chǎn)，延續(xù)了80余年電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)歷史，是我國(guó)防爆電機(jī)、起重及冶金用電機(jī)、屏蔽電機(jī)（電泵）及局部扇風(fēng)機(jī)的創(chuàng)始廠和主導(dǎo)廠，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)械煤炭、石油化工、起重冶金、航空航天等行業(yè)以及核電站、衛(wèi)星發(fā)射、三峽工程、南極長(zhǎng)城站等。在核電領(lǐng)域，公司主要產(chǎn)品為電壓等級(jí)380～10000V，功率等級(jí)0.37～12000kW區(qū)間的各個(gè)規(guī)格的核級(jí)、非核級(jí)電動(dòng)機(jī)，在核電領(lǐng)域可供產(chǎn)品市場(chǎng)占有主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。公司主氦風(fēng)機(jī)產(chǎn)品取得了國(guó)內(nèi)“重點(diǎn)領(lǐng)域首臺(tái)套創(chuàng)新產(chǎn)品”認(rèn)證，受益于高溫氣冷堆商運(yùn)推廣。主氦風(fēng)機(jī)是高溫氣冷堆核電站核反應(yīng)堆一回路唯一的動(dòng)力設(shè)備，其功能是驅(qū)動(dòng)一回路內(nèi)的冷卻劑—7.0MPa氦氣，流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯，在反應(yīng)堆正常啟動(dòng)、功率運(yùn)行和停堆等工況時(shí)，提供足夠流量的氦氣通過一回路系統(tǒng)，將反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的熱量帶走。2023H1，佳電股份業(yè)績(jī)保持較快增。2023H1，佳電股份實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入21.03億元，同比增長(zhǎng)23%，毛利率22.74%，同比降低1.20pcts，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)2.00億元，同比增長(zhǎng)31%。5.4久立特材：蒸發(fā)器U型管核心供應(yīng)商，海外石油領(lǐng)域新簽大訂單久立特材創(chuàng)建于1987年，致力于工業(yè)用不銹鋼及特種合金管材、棒材、線材、雙金屬?gòu)?fù)合管材、管配件等管道系列產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)。公司建有世界先進(jìn)水平的無縫管（熱擠壓/穿孔+冷軋/冷拔）生產(chǎn)線和FFX成型、JCO成型等焊接管生產(chǎn)線，為石油、天然氣、電力、核電、化工、船舶制造、新能源等領(lǐng)域提供安全可靠的產(chǎn)品，管道產(chǎn)銷量多年居國(guó)內(nèi)首位。其中，在核電領(lǐng)域，公司是國(guó)內(nèi)蒸發(fā)器U型管核心供應(yīng)商。公司海外石油領(lǐng)域新簽大訂單。2023年9月，公司公告，公司下屬境外全資孫公司EisenbauKr?merGmbH（EBK）與阿布扎比國(guó)家石油公司簽訂總長(zhǎng)度約92公里的管線鋼管供應(yīng)合同，合同總價(jià)（含稅）約5.92億歐元