第四代核電技術之釷基熔鹽堆？第4代核反應堆釷基熔鹽堆？

摘要：

核電一直是我國電網承載基本電力負荷的三大基礎能源之一。今年我國的核電政策在首次使用“積極”字眼，釋放出了對核電在“十四五”發展期間的利好信號。國產三代核電型號“國核一號“的誕生，意味著在技術方面，我國三代核電技術擺脫了僅靠引進的時代。目前我國的核電站技術是以一個“二代+”為主，三代開始國產化的格局。

不過，“二代+”和三代核電技術依舊使用鈾作為燃料，我國的鈾資源儲量卻極其有限，大部分屬于非常規鈾，品位低、埋藏深，同時開采成本昂貴。我國鈾礦資源對外依存度高，2017年中國鈾礦資源對外依存度高達85.9%，遠超50%的國際警戒線。第四代核電技術中的釷基熔鹽堆核電電池反應堆技術，不僅更加安全可靠，其核心資源釷完全沒有資源卡脖子的問題。

目前A股市場上，真正的“第四代釷基熔鹽堆”概念股，只有上海建工、上海電力、杭鍋股份和寶色集團等。

鄭重聲明：

本文內容基于公開信息資料、官方網站信息，以及上海建工、上海電力、杭鍋股份和寶色集團等企業的2021年半年報。僅為基于客觀數據和信息的個人觀點分享，不構成任何直接投資建議。

中國核電市場及技術基本面

可能大家一直都比較忽視核電，在談起新能源的時候，總是認為，光伏風電就是全部了。其實核電一直是我國可再生/環保能源發電的一個重要來源，是電網承載基本電力負荷的三大基礎能源之一。我國各類地區資源稟賦差別大，風光水資源集中在西部和三北區域，東部地區可再生能源資源相對貧瘠（除了海上風電），核電將繼續作為一種重要的資源支持東部的電力系統。

中國核電發電按省份排名，2020年

我國電力市場結構：核電的重要性不容忽視

根據中國核能行業協會發布的《2021年1-6月全國核電運行情況》，2021年1-6月全國核電機組累計發電量1950.9億千瓦時，同比增長13.8%，占全國累計發電量的5.0%。累計上網電量為1830.5億千瓦時，同比增長14.1%。與燃煤發電相比，相對減少燃燒標準煤5517萬噸，減少排放二氧化碳1.4億噸。

當然，之前核電很長一段時間，陷入了發展的緩慢期，最主要的還是安全問題。在核電發展中，安全性是重中之重。2011年因日本福島核泄漏事件之后，基于安全考慮，我國核電產業暫時進入了一個緩慢增長的階段，期間不少核電站技術升級，構成了“二代+”為主，三代開始國產化發展的格局。

國和一號；來源：中國工程科技知識中心

2020年，歷經17年，中國第三代核電技術發展宣告完結，國產三代核電型號“國核一號“的誕生，意味著在技術方面，我國三代核電技術擺脫了僅靠引進的時代。隨著三門核電、田灣核電等項目的投產，第三代核電技術進入加速期。

近年來對于核電發展的政策變化歷程；來源：公開信息整理

政策面上，我國的核電政策在今年首次使用“積極”字眼，釋放出了對核電在“十四五”發展期間的利好信號。

我國核電市場規模將在未來5年內穩步持續提升

從市場的角度來看，我國的核電市場規模前景，將至少有一倍的增量。全球核能總發電量25,530億千瓦時，在電力結構中的占比約為10%，比如法國目前核電發電量占比70.6%，韓國26.2%，美國19.7%，俄羅斯19.7%。而我國目前核電發電量占總發電量的比例為5%，僅為世界平均水平（10%）的一半。

在了解第四代核電技術之前，我們首先要明白，什么是“二代半/二代+”，什么是第三代核電技術。

“二代+”指的是，在設計、建設時吸取了福島核事故經驗反饋，配備了非能動應急高位冷卻水源系統等三大非能動系統，實施了二次側臨時補水、移動式應急電源等11項技術改進，具備三代核電主要技術特征，為第三代核電技術的完全自研提供了堅實的基礎。

自1987年大亞灣引進法國M310核電技術以來，到如今中國51臺具備發電能力的核電機組中，超過80%為基于法國技術的二代或二代改進型壓水堆。基于該技術成熟的安全性，中國核電運行30多年來，至今未出現過任何一起二級或二級以上的核電安全事故。

第三代核電站的技術標準是由美國核電URD和和歐洲核電EUR率先提出的，大體上分為改進型核電站和非能動型核電站兩類。

其中改進型核電站配備有獨立的交流電源與電網并網，如果停止全部供水，燃料堆在兩小時內是沒有損壞的。如果核電站被切斷交流電源，至少在8小時內燃料堆不會損壞。而非能動型核電站的安全性要更高，它并不需要額外為安全系統配備交流電源，而且特定情況下在3天內不需要人為操作，并可以自動處理一些潛在的安全事故等。

盡管根據投產的三門核電站數據顯示，三代核電的造價明顯高于二代核電。但是，伴隨著技術的成熟，以及項目本土化經驗的積累，未來的成本將會大幅降低，大致保持與目前的“二代+”相當。

我國的鈾資源對外依賴度

至于第四代核電技術，目前市場上關注的是釷基熔鹽堆核電電池反應堆技術。第四代核反應堆主要包括六種。

6中第四代核電技術路線

理由也很簡單，防止未來資源上被卡脖子。第二代和第三代核電技術依舊使用鈾作為燃料（電池棒），然而我國的鈾資源儲量極其有限，大部分屬于非常規鈾，品位低、埋藏深，同時開采成本昂貴。因此，我國的鈾資源產量較低，無法滿足自身核電發展需求，在供需不平衡的情況下，只能依靠進口。中國鈾礦資源對外依存度高，2017年中國鈾礦資源對外依存度高達85.9%，遠超50%的國際警戒線。

早期國際上認為，我國有四種解決方案/路徑：1）利用新技術尋找鈾礦床；2）與鈾礦資源豐富的國家建立合作項目；3）投資收購海外鈾礦；4）大力發展第四代核電技術，減少鈾資源需求量。

釷基熔鹽堆核電站大致示意圖

因為釷基熔鹽堆技術具有以下幾個強勢優點，目前市場看好第四代核電技術以及該分支在我國的發展前景：

第一，更安全。當反應堆內溫度超過預設值，攜帶核廢料的熔鹽將全部流入應急存儲罐，核反應也就隨即終止。這樣既不會泄露，也不會污染地下水。從理論上來講，釷基熔鹽堆能穩定運行幾十年，核廢料僅為鈾反應堆技術的0.1%。

第二，對設施所處的環境要求更低。傳統的核電站需要大量的水進行冷卻，一般建在沿海地區或者水資源豐富的地方。而釷基熔鹽堆采用的是復合型氟化鹽冷卻劑，不再依賴大量的水資源，可以避開沿海地區，建立在內陸，甚至偏遠的沙漠。

第三，更易小型化。鈾反應堆因其超高溫以及熱管理的繁瑣，一般體積規模比較大，安全系數比較低，很難做到小型化。而釷基熔鹽反應堆溫度低、用水少、安全性高、輻射小，可以做到小型化，微型化。

第四，核心釷資源更豐富。自然界中釷的儲量，遠比鈾豐富，據估算世界上已知的釷儲量是軸的3倍，可以為世界提供1萬年的能源支持。相關業內專家表示，100噸的釷可以等同于2.5億噸的煤。我國的儲量遠高于世界其他地方（目前位列第二，僅次于印度），并且釷的提煉可達到99.9%的純度，技術上已經完全成熟，沒有卡脖子的問題。

（注：熔鹽堆是唯一使用液態核燃料的核反應堆，具有高溫輸出、常壓工作、無水冷卻、核廢料少和本征防擴散等特點，以及沒有堆芯熔毀的風險的優勢，是國際公認唯一有可能實現釷燃料高效利用的堆型）

2021年9月中旬，中科院宣布，其位于中國甘肅武威的實驗性釷反應堆，暨世界首個第四代核能技術的釷基熔鹽堆將于9月底啟動試運行。如果實驗性釷反應堆運轉成功，國內或將啟動同類反應堆建造計劃，為成千上萬居民提供電力，成為首個嘗試將其商業化的國家（首批產能計劃是給十萬戶居民供電）。釷核電池下一步或將用于新能源汽車領域，為新能源汽車提供更加綠色和持久的續航體驗。

A股市場上的相關公司：

目前A股市場上，釷基第四代核電的核心關鍵標的不多，只要去認真的看一下企業業務描述，20201年半年報，以及部分券商的深度研報（企業基本面剖析），就可以知道那些是“真李逵”，哪些是“假李鬼”。

上海建工：與中科院共同開展“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆（TMSR）”的實驗堆安裝技術研發，就是前文提到的，世界上首個商業化運作的釷基熔鹽堆第四代核電反應堆。該團隊目前已經掌握第四代核電釷基熔鹽堆（TMSR）的材料生產與加工、設備設計與制造、反應堆設計與系統集成等熔鹽堆相關技術，并在若干關鍵技術上實現創新突破。

上海電力：與中科院上海應用物理研究所簽訂了釷基熔鹽堆（TMSR）2MW試驗項目合同，承制堆容器、堆容器支承、金屬堆內構件、燃料鹽排放罐、屏蔽層鋼板、燃料鹽收集裝置、套管設備、堆頂設備輔助支架、核熱側主熔鹽、二次熔鹽換熱裝置等關鍵設備，截至目前，堆容器、堆容器支承、金屬堆內構件及堆頂設備輔助支架已經運抵項目現場開始現場安裝工作，剩余配套燃料鹽排放罐、屏蔽層鋼板、燃料鹽收集裝置、套管設備預計在年內發運。

杭鍋股份：是國內規模最大、品種最全的余熱鍋爐研究、開發、設計和制造基地。余熱鍋爐能回收工業余熱，是實現能源高效利用的重要手段，被認為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第五大常規能源。公司主要核電產品為核電站輔機，自主研發設計制造的50MW熔鹽儲能系統應用于青海德令哈50MW塔式熔鹽儲能光熱發電項目，目前該光熱儲能發電站已正式并網發電，平均發電量達成率為全球同類型電站投運后同期的最高紀錄。

寶色股份：是國內涉及特種材料品種最全、應用面最廣的高端特材非標裝備制造優勢企業，屬于國內特材非標裝備制造業的頭部企業。公司生產的多項大型特材化工設備均為國內首制，實現了我國在特材裝備制造領域多項“零的突破”。于2017年7月至11月陸續承接了上海電氣（601727）核電設備有限公司關于中科院上海應物所“釷基熔鹽堆綜合仿真實驗平臺項目”關鍵設備主容器和堆內支撐裝置的制作合同，并于2017年10月與中國科學院先進核能創新研究院簽訂了《戰略合作框架協議》。