核电行业研究政策催化下游建设加速核电设备迎来发展机遇

核电行业研究-政策催化下游建设加速核电设备迎来发展机遇七十余年变迁，四次技术迭代，成就当代核电站核裂变链式反应释放大量能量核裂变反应，即铀235原子核吸收中子后，原子核由于内部不稳定而分裂成两个或多个质量较小的原子核。当中子撞击原子核引起原子核裂变，裂变的过程释放出能量，同时又产生了新的中子，继续引起新的裂变，就会形成链式反应。若1千克铀235的原子核全部分裂成碎片(裂变)，可以释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧所放出的能量。核电站发电的核心原理是将裂变产生的能量转化为电能：铀制成的核燃料在反应堆设备内发生裂变产生大量热能，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，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，再用高压下的水将热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，产生电能。以压水堆为例，核电站通常由核岛、常规岛以及辅助系统三部分构成，核岛中包含反应堆、控制棒、压力容器等发生核裂变反应的装置。其中，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置，是核电站的核心部位。各种核电堆型的区别主要在于反应堆的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。目前世界上核电站采用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆以及快中子增殖堆等，但比较广泛使用的是压水堆。压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂，结构和运行较为简单、尺寸较小、建造成本较低、燃料经济安全，是目前世界上最普遍的商用堆型，超过60%的核电反应堆均为压水堆；沸水堆数量排名第二接近20%。石墨气冷堆与石墨水冷堆由于功率、安全性等原因，现已基本停用；重水堆主要在加拿大进行应用；高温气冷堆与快中子增殖堆由于技术难度高、对燃料后处理要求较高，至今未能广泛普及。2021年12月20日，全球首座第四代核电机组——华能石岛湾核电站示范工程1号反应堆成功并网发电，标志着我国第四代商业化高温气冷堆正式投运。从20世纪50年代至今，核能利用技术持续发展，从技术指标上来看，一般可以划分为4代。第一代为原型堆和试验堆；第二代核能系统对一代中具备可行性的机型实施了标准化、进行了系列化批量建设；上世纪90年代，为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电界集中力量在第二代系统上派生出第三代核能系统，提高了其安全性；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，当前处在原型堆技术研发阶段。目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站。历经四个发展阶段，核能发电终成主要发电模式一员核能发电：效益与风险并存作为缓和世界能源危机的一种有效的措施，核能发电兼具环保性、经济性、稳定性与高效性四大优势：环保性：与传统的煤电、天然气发电模式相比，清洁能源发电的温室气体排放量显著降低；而核电的温室气体排放量在清洁能源发电模式中也具有明显优势。根据中国广核招股说明书中披露的数据，核能发电的温室气体直接排放量为0，间接排放量仅为21g·eCO₂/kWh，不足水力发电与光伏发电排放量的1/10。经济性：核电站燃料生产成本低廉不易受能源价格波动影响，且由于核电站建成后能运行相当长的时间，长期发电成本在主要发电模式中最低。根据IEA提供的数据，主要发电模式中，光伏发电（民用）的均衡发电成本最高，达到126美元/MWh；

核能发电的均衡发电成本约为70美元/MWh；而随着核电站运营时间不断累积，均衡发电成本逐渐降低，长期运营的核能发电成本仅为约33美元/MWh。稳定性：与水电、风电、太阳能发电等方式相比，核电站很少受天气、季节或其他环境条件的影响，因此使其成为基荷电站的可行选择。高效性：根据欧洲核能协会公布的统计数据，1,000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，在同等利用率的条件下，核能发电的效率远超火力发电。然而，核能发电同样存在不足之处：1）核废料难以处理问题：从铀矿开采、铀浓缩、反应堆运转、再处理乃至于反应炉除役，核燃料循环的整个过程都会制造具有危害的核废料。危险性最高的核废料即是从核反应堆中移出的高阶核废料或用后燃料棒，其放射性可维持达数万年之久。目前全世界约有25万吨的大量高放射性用过燃料棒，每一年，全球商用核电反应堆的运转制造约1.2万吨的额外用过燃料棒。2）核能发电安全问题：

目前核电站一般声称在核反应堆运作一百万年才会发生一次炉芯溶毁，但由于核电站系统自身的复杂性和人类认识的局限性，1950年代至今，历史上已发生三次重大的核事故，均因为人类无法维持完美的外部环境而酿成。1979年3月28日发生的美国三哩岛事故最终导致至少15万居民被迫撤离。1986年4月26日发生的切尔诺贝利事故中，有237名职业人员受到有临床效应的超剂量辐照，其中134人呈现急性辐照病症兆，28人在3个月内死亡。事故后，从半径30公里的禁区撤离的116000名居民中约有10%的人受到的辐照剂量大于50毫西弗，少于5%的居民受到大于100毫西弗的辐照剂量。2011年3月11日，日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震，继发生海啸，该地震导致福岛第一核电站、福岛第二核电站受到严重的影响。3月12日，日本经济产业省原子能安全和保安院宣布，受地震影响，福岛第一核电厂的放射性物质泄漏到外部。2011年4月12日，日本原子力安全保安院将福岛核事故等级定为核事故最高分级7级（特大事故）与切尔诺贝利核事故同级。福岛县在事故后对县内约38万儿童实施了甲状腺检查。截至2018年2月，已诊断159人患癌，34人疑似患癌。全球核电发展：历经4个阶段，进入稳步发展时期由于核能发电效益与风险并存的特质，全球核电发展历经了起步、快速发展、缓慢发展以及逐渐复苏4个阶段：1954-1965年，起步发展阶段。1954年苏联建成世界上第一座核电站—5MW实验性石墨沸水堆，由此证明了核能利用军转民的可行性。在此期间，世界共有38个机组投入运行，核反应堆属于早期原型反应堆，归为第一代核电技术。966-1980年，快速发展阶段。上世纪60年代，西方国家进入经济快速发展阶段，对于能源和电力的需求急剧提升。由于1973年与1979年两次全球石油危机爆发，核能发电的经济性受到广泛关注，1966-1980年全球装机量CAGR高达22.8%。其中，美国自1966-1973年新签核电站建造合同规模高达170GWe；法国自1974-1983年合计建成54座压水堆机组，成为全球核能发电占比最高的国家；日本自1970-1980年合计建成21台核电机组，成为全球第三大核能发电国家。在此期间，共有242台机组投入运行，均采用第二代核电技术。1981-2000年，缓慢发展阶段。经济发展减缓导致电力需求下降，且1979年美国三哩岛以及1986年苏联切尔诺贝利核事故的发生，直接改变了各国对于核能发电的态度，人们开始重新评估核能发电的可行性。西方国家调整核电政策，设立了更为严格的安全要求及审批制度，使得核电站建造成本不断提升，核能发电发展速度明显减缓。21世纪以来，逐渐复苏阶段。鉴于世界能源紧张、电力需求上升、温室气体减排压力增加，核电进入逐渐复苏阶段。在美国、欧洲各国的引领下，第三代核电站不断取得突破，有的已处于筹建或者正式并网的状态。2011年的福岛核事故曾使装机一度陷入停滞，德国、瑞士等国提出“弃核”，日本也曾表示“零核电”发展，但因核电对世界能源供应的不可或缺性，包含日本在内的大部分国家仍选择继续发展核电。根据IAEA年度报告，2020年核能发电量2553.2TWh，约占世界总发电量的10%，占世界低碳发电量的1/3。IAEAPRIS（国际原子能机构动力堆信息系统）最新数据显示，截至2022年3月，全球共34个国家拥有核电反应堆，在运核电反应堆438个，总装机容量为390.7GW；在建核反应堆54个，总装机容量63.4GW。中国拥有最多的在建核电反应堆，共计12个，在建装机容量达到20.9GW。综合核电站发展历史、核电站技术掌握等各方面因素进行考量，英国、美国、法国、德国、日本与俄罗斯是6个核电站大国。然而，由于各国之间能源结构、对核能发电的态度不同，导致各国当前核能发电情况存在较大差异。法国：核能发电大国，大力推进核电发展。由于化石能源匮乏，法国自1960s开始大力发展核电，是全球核能发电占比最高的国家。2022年2月，法国总统马克龙宣布在2050年前新建6个第二代欧洲压水反应堆（EPR），同时研究兴建另外8个核反应堆。俄罗斯：核能发电占比不断提升，财政拨款数额可观。2010-2020年，俄罗斯核能发电量占比由15.4%提升至18.6%。2016年8月，俄罗斯一项政府法令制定了2030年以前在库尔斯克以外建造11座新反应堆的计划，作为俄罗斯统一能源系统的一部分。2022年2月11日，俄罗斯政府宣布拨款约1000亿卢布用于建造小型核电厂、建立基于闭式燃料循环技术的无废物能源技术平台、开拓核技术市场以及研发新型核燃料。英国：俄乌冲突下政策加码。2022年，在俄罗斯对乌克兰发动军事攻势之后，英国政府宣布到2050年将核电装机容量提高到24GWe，以提供约25%的电力。英国政府将成立一个新的政府机构GreatBritishNuclear，以“推进新项目”。美国：注重核能发电科技创新。2020年5月，美国能源部启动了32亿美元的先进反应堆示范计划(ARDP)，以分摊成本的方式提供资