2018年中国核废料处理专题市场投资分析报告

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2018年中国核废料处理专题市场投资分析报告

目录

第一节 核废料处置已到关键时刻

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一、核电站暂存乏池告急,核废料处置已刻不容缓

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二、“十三五”刚需强烈释放,后处理千亿级产业链爆发前夜

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第二节 技术路线敲定,国产化大幕拉开

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一、产业链国产化大幕拉开,龙头企业渐露峥嵘

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二、离堆中间贮存紧迫急需,牵动千亿级设备投资空间

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三、核废料处理技术多样复杂,中国确认使用“后处理”战略

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第三节 政策、资金合力助推后处理产业链崛起

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一、后处理基金累计300亿,确保核废料处理顺利开展

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二、政策频出聚焦后处理,战略地位提升纳入国家规划

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第四节 各国核废料处理路线不同,日本最值得借鉴

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二、日本:离堆贮存等待处理厂建成,与中国现状最为接近

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三、美国:在观望和一次通过战略之间摇摆

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第五节 重点公司分析

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一、台海核电:核心核电设备商,打造核电全产业链王者

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二、应流股份:中子吸收材料国产化先锋,稀缺核电后处理龙头

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三、中电远达:稀缺核废料处理运营标的

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四、通裕重工:中低放核废料处理系统供应商

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第六节 附录:核废料危害巨大,保护环境急需妥善处置

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图表目录

图表 1:“十三五”核电进入第二轮发展高峰,景气度明确向上

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图表 2:核废料放射性不同处置方法差别很大

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图表 3:中国即将突破200堆年核电后处理警戒线(单位:堆年)

9

图表 4:未来十年饱和乏燃料总量超过3000吨(单位:吨)

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图表 5:2020年国内13台机组乏池将饱和(单位:吨)

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图表 6:2025年目前在运的所有机组乏池均将饱和(单位:吨)

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图表 7:“十三五”核废料产量激增,五年增长三倍

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图表 8:中国核废料处置高端设备国产化程度较低

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图表 9:中国核废料处置技术路线确定,推动材料设备产业链爆发

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图表 10:新型中子吸收材料六大优势

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图表 11:新型中子吸收材料相比国外材料更具优势

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图表 12:乏燃料运输容器构造:制造难度大,对材料性能要求高

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图表 13:乏燃料运输容器构造

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图表 14:金属容器进口单价高达1亿元

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图表 15:混凝土容器成本较低,但安全性不如金属容器

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图表 16:美国进口的乏燃料运输容器造价高昂

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图表 17:高放乏燃料储运容器累计需求将放量增长(单位:个)

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图表 18:中低放核废料处理工艺相对简单

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图表 19:后处理燃料循环战略:难度大,投入高,废物处置高效

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图表 20:一次通过战略:难度小、费用低,但对环境存在潜在威胁

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图表 21:大型核燃料后处理主要难度大,设备要求高

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图表 22:欧洲核电站分布及核废料处置场位置

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图表 23:美国尤卡山工程全貌,现已暂停

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图表 24:核电全产业链核心设备商,应流股份、台海核电涉足范围广

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图表 25:台海核电是台海核原实现后处理业务布局的重要材料平台

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图表 26:中低放核废料示例:处置难度低投入相对较小

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图表 27:高放核废料示例:处置难度大投入高附加值高

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表格目录

表格 1:“十三五”预计开工核电机组36台,进入第二轮核电投产高峰期

8

表格 2:核电后处理市场“十三五”整体规模超千亿

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表格 3:传统中子吸收材料都存在一定的缺点

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表格 4:已用中子吸收材料国产化情况比较

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表格 5:应流股份中子吸收材料及乏燃料搁架国产化进度市场领先

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表格 6:后处理大厂首端工艺设备要求极高

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表格 7:铀钚共去污分离循环的工艺与设备需求表

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表格 8:钚纯化循环的工艺与设备需求表

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表格 9:铀纯化循环的工艺与设备需求表

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表格 10:铀、钚尾端转化过程的工艺与设备需求表

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表格 11:处置基金“十三五”末累计近300亿

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表格 12:国内核废料处置主体均为大型核电央企

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表格 13:核废料处理处置相关政策及未来政策预计

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表格 14:主流核电国家乏燃料后处理厂现状:法国技术世界领先

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表格 15:世界各国中低放废物处置场

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表格 16:国内主要核废料处置设备商比较

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表格 17:台海核原核电后处理产业链布局极具前瞻性

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表格 18:国际原子能机构对放射性废物的分类

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介绍

一、概况

启信通数据,专业从事市场调研;从1998年开始涉及市场调研工作,前期主要为科研机构和行业协会做市场调研;在2008年以后开始面向企业推广,经过这几年的努力,得到了国内外企业的充分认可,取得了一定的市场效果。

启信通数据专业调研涉及化工、汽车、互联网、人工智能、建材、钢铁、电子、农业、纺织、家电、IT、医药等行业,专业调研人员150余人;同时,启信通数据和国内主要科研机构、大专院校建立了紧密的合作关系,建立了比较完善的市场调研机构,是企业了解市场的平台。

启信通数据累计服务超过10000家企事业单位;我们的客户遍及各大行业,包括省市级的政府及机构。

代表性客户包括:

中国核工业第二四建设有限公司

河北钢铁股份有限公司

杭州士兰微电子股份有限公司

上海仪电控股(集团)公司

西安特变电工电力设计有限责任公司

中国海运(集团)总公司

长兴化学工业(中国)有限公司

阿尔斯通(武汉)工程技术有限公司

西门子(中国)有限公司

艾欧史密斯(中国)热水器有限公司

潍柴动力西港新能源发动机有限公司

松下电器(中国)有限公司

一汽轿车销售有限公司

集瑞联合卡车营销服务有限公司

固铂轮胎(中国)投资有限公司

柳州五菱柳机动力有限公司

福田雷沃国际重工股份有限公司

辽宁现代农机装备有限公司

ABB(中国)有限公司

上汽通用五菱汽车股份有限公司

深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司

株洲南车时代电气股份有限公司

中国林产工业协会地板专业委员会

河南省财政厅

西子奥的斯电梯有限公司

上海电气集团股份有限公司

成都航天模塑股份有限公司

四川帝王洁具股份有限公司

久保田农业机械(苏州)有限公司

郑州宇通客车股份有限公司

安徽奇瑞汽车销售有限公司

宝钢新日铁汽车板有限公司

雅居乐地产置业有限公司

上海医药集团股份有限公司

中国外运股份有限公司

浙江正泰电器股份有限公司

鞍钢集团矿业公司

招商局集团有限公司等

二、我们的市场调研设计方案包括

1)专业市场调研专员与业内领先企业决策者沟通,确定调查方案和测量手段

2)分布各地市场调研小组对调研目标进行全方位监测

3)业内专家及社科院专家对目标行业从多方角度作出独到见解

4)职业分析师通过各方渠道来源数据进行整理分析,对市场作出合理预测及应对策略

5)和国外多家知名调研机构合作,分类采纳多方调研结果

6)对所获信息审核并择其精髓编撰成册

三、我们的市场调研设计方案包括

1)专业市场调研专员与业内领先企业决策者沟通,确定调查方案和测量手段

2)分布各地市场调研小组对调研目标进行全方位监测

3)业内专家及社科院专家对目标行业从多方角度作出独到见解

4)职业分析师通过各方渠道来源数据进行整理分析,对市场作出合理预测及应对策略

5)和国外多家知名调研机构合作,分类采纳多方调研结果

6)对所获信息审核并择其精髓编撰成册

四、数据来源

1)相关权威机构与协会(包括国家信息中心、海关总署、统计局以及相关协会)

2)合作单位(包括国内与国外的专业第三方咨询机构)

3)中心调研数据:中心自己监测所获取的第一手数据。

4)报告中所涉及到的数据都会注明数据的来源。

国内核电从福岛核事故的伤痛中逐渐复苏并恢复正常发展节奏,根据国务院发布的《核电中长期发展规划》,到2020年中国核电装机规模将达到5800万千瓦,在建规模达到3000万千瓦以上,在“十三五”期间我国预计每年将有5至6台左右核电机组开工建设。

目前,中国在建核电规模世界第一,从2015年开始,中国将迈入第二轮核电建设高峰,沿海核电机组陆续开建,布局也有由沿海拓展到内陆的趋势。由于目前中国政府尚未放开内陆核电站的审批,因此“十三五”期间建设的核电项目依然将以沿海核电及扩建厂址为主、新建厂址为辅,在“十三五”中后期部分内陆厂址也将获得放行。

“十三五”期间,预计总计开工的36台核电装机量共计4608万千瓦,至2020年,中国核电在运、在建机组总数将达到82台,合计装机总量为11496万千瓦,为完成《核电中长期规划》所设定的目标,在此期间国内年均新开工机组达到6至8台,行业周期发展高度景气,明确向上。

图表

1

:“十三五”核电进入第二轮发展高峰,景气度明确向上

资料来源:国家能源局、启信通数据

从2015年开始,核电将进入第二轮发展高峰。从2005年之2010年,中国大陆地区共有29台核电机组开工,装机共计3500万千瓦。2015年至2020年新一轮核电发展高峰将迎来36台核电机组开工,装机量约为4158万千瓦,平均每年建设5至6台核电机组,呈现前高后低的趋势。第二轮核电发展高峰在新建机组数量与容量上都将超过上一轮。

表格

1

:“十三五”预计开工核电机组36台,进入第二轮核电投产高峰期

资料来源:启信通数据

本轮核电发展高峰与上一轮有所区别。首先,核电安全被置于前所未有的高度;其次,核电的可持续发展的重要性更加凸显。

核电发展的高峰期到来以及以上两点变化将确保核废料处理产业链在“十三五”期间进入快速发展阶段。“十三五”期间大部分暂存在国内核电站的乏燃料及核废料将面临离堆储存问题,核废料的处理将成为刚性需求。而且进入“十三五”之后,核废料处理已经成为刻不容缓的问题。我们判断,目前核废料处理投资尚处空白,有潜力将成为继设备投资之后,第二轮核电发展高峰中的重点投资领域,在市场需求、政策驱动、技术支撑和资金保障四大因素的影响下,核废料处理产业链将迎来需求爆发期。第一节 核废料处置已到关键时刻 一、核电站暂存乏池告急,核废料处置已刻不容缓

核废料是核电站运行过程中产生的放射性废物,本身会对人体和环境产生严重危害,必须妥善处置,中国核电站运行至今已超过20年,核废料对于核废料的处置刻不容缓。目前核废料处理根据核废料放射性程度分为两种,放射性较低的中低放核废料处置方法简单,附加值较低,而高放射性核废料处置难度大,技术门槛高,国产化程度低,产品附加值高。

图表

2

:核废料放射性不同处置方法差别很大

资料来源:启信通数据

根据世界核电强国的普遍经验和国际原子能机构的测算,当一个核电国家本国核电运行达到200堆年(1台核电机组运行1年=“1堆年”)时,就必须着手对核废料进行妥善处置,否则将存在对环境和全产业链发展的潜在威胁。2016年3月底,中国核电运行已达到197.88堆年,目前在运核电机组26台,2016年底将肯定超过200堆年,进入“十三五”后,对乏燃料进行处置已到关键时刻。

图表

3

:中国即将突破200堆年核电后处理警戒线(单位:堆年)

资料来源:启信通数据

中国目前核电机组逐年增多,乏燃料产生量巨大,乏燃料处理已经刻不容缓。目前国内对乏燃料的处理均采用核电站乏燃料池暂存的办法,核电站内单个水池一般能储存该机组运行10年所卸载的乏燃料。根据中国政府规划,2020年核电达到5,800万千瓦在运,3,000万千瓦在建规模。据此测算,未来十年,中国核电机组运行累计产生的压水堆乏燃料总量将达到15800吨。

与此同时,中国目前核放射废料处理产能则明显不足。中国正在和法国谈判进行商用后处理大厂建设,但耗资巨大,建设周期漫长,预计2030年能够投入商用。在此期间,所有饱和乏燃料都将从核电站中卸出,进行统一贮存、统一管理,目前全部在运核电机组乏燃料水池共能贮存11,900吨乏燃料,而将有3,900吨乏燃料需要离堆外运。中国在甘肃建设的高放核废料处理中试厂计划产能为900吨(原水池500吨,扩建工程设计贮存容量800吨,实际只能贮存400吨)容量的贮存水池将全部存满,到2025年时,保守预计至少仍将有3,000吨乏燃料需要以其他方式进行离堆贮存。

现阶段中国绝大多数机组产生的乏燃料都暂存在场内乏燃料水池中,只有少部分核废料得到处理。大亚湾核电站和秦山核电站的乏燃料分别于2003年和2010年开始外运到中核四〇四公司(中试厂)进行贮存并等待后处理。中试厂位于甘肃矿区,是中核集团下属的专注于核化工、乏燃料后处理的公司,乏燃料年处理能力设计为50吨,虽然已于2010年底热试成功,但还未投入运营。中试厂两期共900吨容量的乏池已于2015年底饱和,剩余的离堆乏燃料亟需新的贮存设施。

图表

4

:未来十年饱和乏燃料总量超过3000吨(单位:吨)

资料来源:启信通数据

中国目前核电站乏燃料贮存的现状也显示,乏燃料处置已到紧迫时刻,是“十三五”期间必须解决的重大问题。目前中国上世纪八九十年代投运的第一批核电站乏燃料池已经接近饱和,秦山、大亚湾和田湾核电站均面临乏燃料过剩继续外运的问题。其中,大亚湾核电站乏池已满,过剩乏燃料部分运至甘肃中试厂处置,部分乏燃料借用岭澳核电站乏池暂存。田湾核电站则预计到2016年,1、2号两台机组第9次换料大修后,将达到乏燃料水池存放上限。为此,必须在第9次换料大修前将部分乏燃料从乏燃料贮存水池运出,以确保核电站的连续运行。

我们判断,到2020年国内目前在运26台核电机组中,将有13台机组乏池饱和,到2025年,目前在运所有机组乏燃料池均将饱和。因此,“十三五”将成为乏燃料的中间贮存和处理的关键时期,产业链将出现对乏燃料贮存和处置的旺盛刚需。

图表

5

:2020年国内13台机组乏池将饱和(单位:吨)

资料来源:启信通数据

图表

6

:2025年目前在运的所有机组乏池均将饱和(单位:吨)

资料来源:启信通数据二、“十三五”刚需强烈释放,后处理千亿级产业链爆发前夜

后处理产业链的快速发展和大力投入将成为第二轮核电发展高峰的显著特征,其中高放核废料处理难度大,技术含量高,附加值高,将成为核废料处置的重头戏。而中低放核废料处置虽然附加值较低,但随着中国核电站运行数量的大幅提升,中低放废物总量增长加速,未来新建核电站中低放废物处置中心已成为标配。“十三五”期间后处理产业链整体市场空间总计达到千亿级。

高放乏燃料后处理:截止2015年底,我国在运核电机组30台,总功率2,761万千瓦,在建机组23台,装机容量2,524万千瓦,按照国务院颁发的《核电中长期发展规划(2011-2020年)》,2020年我国核电要达到在运5800万千瓦,在建3000万千瓦规模。

每座100万千瓦的核电机组每年要产生25吨左右乏燃料,到2014年底,我国核电机组运行了177堆年,共产生了约3600吨存量的乏燃料,根据现行新增核电机组情况测算,到2020年我国乏燃料累计存量将达到9,000吨左右,且当年乏燃料的产量将达到1100余吨。按照国际上后处理费用800-1000美元/公斤的标准,预计我国2020年乏燃料后处理市场空间总计将达到500-700亿元。

中低放废物处置:一座100万千瓦的核电站一年产生20立方米中放废物、140立方米低放废物和200立方米非放射性废料。我国核电机组运行以来产生的中低放废物累计约1.3万立方米,预计到2020年累计将达到3万余立方米。参照美国每单位体积征收3-5万美元的放射性废物处理费用标准,中国在2020年中低放废物处置市场规模可达60-100亿元,在2025年可达120-200亿元。

由于国内已有处置场的省份都不愿意接受其他省份的中低放废物,核电站自建中低放处置场成为新的趋势,例如辽宁徐大堡核电站已经着手中低放处置场的工作,新建一个中低放处置场所需投资约2亿元,随着新开工核电机组不断增加,未来中国沿海核电省份将会迎来核电站建设与中低放废物处置的双高峰。

图表

7

:“十三五”核废料产量激增,五年增长三倍

资料来源:启信通数据第二节 技术路线敲定,国产化大幕拉开 一、产业链国产化大幕拉开,龙头企业渐露峥嵘

受技术壁垒较高和此前国内市场需求较小双重原因的影响,核电后处理产业链长期为外资厂商所垄断,也在一定程度上抑制了国内需求的产生。

随着“十三五”期间核电后处理刚需释放,国内核电设备公司已经意识到了这一领域高成长性,投入力度明显增加,先行取得突破的公司将充分受益于先发优势,目前中子吸收材料已经基本完成国产化替代,应流股份等行业先锋,有望树立行业壁垒,实现对市场的垄断,未来市场空间和附加值更大的乏燃料储罐将成为国产化重点攻关的下一个目标。

我们判断,“十三五”核电后处理产业链国产化程度将大幅提升,进一步刺激国内千亿市场形成。我们测算中子吸收材料市场空间80亿,乏燃料储存、运输容器超过200亿,核废料处置超过800亿,全产业链整体市场空间达到1000亿以上。

表格

2

:核电后处理市场“十三五”整体规模超千亿

资料来源:启信通数据

图表

8

:中国核废料处置高端设备国产化程度较低

资料来源:启信通数据(仅代表产业趋势)二、离堆中间贮存紧迫急需,牵动千亿级设备投资空间

中国目前已经确定采用后处理燃料循环战略,但目前距离后处理大厂正式投产尚有较长时间,但乏燃料池饱和已经近在眼前。因此在后处理大厂投产之前,必须将饱和的乏燃料卸出,运至统一地点管理,待大厂建成后,再进行后处理。在此期间需将高放乏燃料进行装罐,运输和贮存,由此将牵动对于乏燃料储罐等设备和中子吸收/屏蔽材料等后处理设备的需求巨大需求。

目前乏燃料的离堆贮存技术主要分为干法贮存和湿式贮存。湿法贮存是目前核电站乏燃料池普遍采用的方法,将乏燃料贮存在水池中,依靠池水来对乏燃料进行冷却和屏蔽辐射。

干法贮存将乏燃料贮存金属或混凝土容器中,容器里充满空气或惰性气体,依靠气体对流来对乏燃料进行冷却,依靠容器外壳来屏蔽辐射。依据容器材质不同,干法贮存又分为贮存室贮存、金属容器贮存、混凝土容器贮存3种方式。干法贮存目前已经确定成为中国未来十年离堆贮存的主要方案,干法贮存虽然前期投入较大,但安全性高,储运方便,特别是福岛核事故乏燃料池出现重大安全威胁之后,干法贮存为世界大多数国家认可,将成为未来乏燃料贮存的主流方案,干法贮存的普及将大幅拉动对乏燃料储运容器和中子吸收屏蔽材料的需求。

图表

9

:中国核废料处置技术路线确定,推动材料设备产业链爆发

资料来源:启信通数据(仅代表产业趋势)

中子/屏蔽吸收材料:百亿空间待启动

无论是将乏燃料暂存在乏池中还是制造干法中普遍使用的乏燃料储运容器,都需要大量使用中子吸收/屏蔽材料。

在乏燃料湿法贮存中,采用含有中子吸收材料的贮存格架,既可提高乏燃料水池的贮存密度,又能有效控制和保障贮存过程中的核安全,还可有效降低核电运营商的运行成本。

乏燃料干法贮存以及运输过程中更离不开中子吸收材料,中子吸收材料做成的格架有稳固乏燃料和屏蔽辐射的重要功能,考虑到其制备难度及安全性要求,产品毛利润率可达50%左右。

现有的含硼聚乙烯、含硼不锈钢等材料无法满足核电运营商提出的使用寿命长达60年以及大幅度提高贮存密度的要求。中子吸收材料具有更高的中子吸收能力、更强的力学性能、更长的使用寿命,能够满足核电发展提出的新要求,保障乏燃料贮存水池的运行安全。

表格

3

:传统中子吸收材料都存在一定的缺点

资金来源:公开信息整理、启信通数据

新型中子吸收材料是一种新型B4C-Al 复合材料,该种材料B4C 颗粒在金属基体中均匀分布,大幅度提高乏燃料水池的贮存密度,可以有效控制和保障贮存过程中的核安全、降低核电运营商的运行成本。该技术最先由中广核和中国工程物理研究所共同研发,并已申请国家发明专利(《B4C-Al 复合材料制备方法》。主要应用领域为核能环境下的热中子屏蔽领域,如乏燃料的贮存水池-离堆贮存-暂存容器-运输。

图表

10

:新型中子吸收材料六大优势

资料来源:启信通数据

商用核电站相继建成之后,乏燃料贮存格架用中子吸收材料自上世纪60年代开始,已获得广泛应用。随着第三代核电站和新型第三代核电站的需求,B4C-Al 新型中子吸收材料已经逐渐替代传统含硼聚乙烯、含硼不锈钢等中子吸收材料。其以优异的机械性能、耐辐照性能和耐腐蚀性能而被广泛应用,成为压水堆贮存格架首选的功能材料。

根据国内目前核电站规划,考虑到中国核电发展水平,中子吸收材料市场超过480 亿,市场空间巨大,国产替代性强。在未来10 年内占领国内50%~80%市场份额,并逐渐向国外拓展。

同类新型中子吸收材料的主要商家分布于美国、奥地利等,仅有美国的产品经过核安全考核并被证实材料可靠。将国内该新型中子吸收材料与美国产品性能对比,均优于美国产品,极大促进国产化。

图表

11

:新型中子吸收材料相比国外材料更具优势

资料来源:启信通数据

根据前期所作的生产线设备国内调研情况来看,虽然国内尚没有建成铝基复合材料生产线,但新型中子吸收材料所需的生产设备国内均有现成的生产厂家,生产线的建立和完善具有可靠的产业化基础。在国内现有条件下可以完成产品生产线的建立,实现该材料的工业化生产。

表格

4

:已用中子吸收材料国产化情况比较

资料来源:公开资料,启信通数据

目前中子吸收材料的国产化处于起步阶段,预计研发进度较快的应流股份和台海核原将在今年开始实现供货,其中应流股份中子吸收材料进度最快,有望年内取得订单。

表格

5

:应流股份中子吸收材料及乏燃料搁架国产化进度市场领先

资料来源:启信通数据

乏燃料储运容器:“十三五”需求量急速增长,国产化起步

从核反应堆卸载出乏燃料组件先存放在场内乏燃料水池中,待冷却完毕后,通过特制运输容器运送到后处理厂中贮存、后处理。乏燃料需要由专业的公司负责储存和运输,国内仅有中核清原环境技术工程公司被授权专业从事放射性物质(含放射源、放射性废物、乏燃料等)运输、处置等业务。我国从2003年起首次开始乏燃料运输,综合采用海路、铁路、公路运输相结合的方式,整个运输过程中需要严格控制核辐射量,这就要求运输容器有足够的安全性和屏蔽辐射能力。乏燃料储运容器主要分为金属容器和混凝土容器:

金属容器:金属容器依靠厚壁金属来屏蔽乏燃料的辐射,依靠惰性气体对流自然循环冷却,最初是用于乏燃料的运输。现在可以用于乏燃料贮存的金属容器分三类,一类是容器专为贮存目的设计的;第二类,容器是运输和贮存兼用的;第三类,容器是运输、贮存和最终处置三用的。金属容器贮存年限长达50-100年,且具有较好的安全性能.

该容器是一种圆筒形夹层结构。主要由内、中、外壳,伽马、中子屏蔽层,顶盖、底板,吊耳轴、翻转耳轴,顶法兰(顶环)、“O”型密封圈组成。其筒体材质主要为低合金钢,伽马屏蔽材质主要为铅,中子屏蔽材质主要为水。

图表

12

:乏燃料运输容器构造:制造难度大,对材料性能要求高

资料来源:启信通数据

图表

13

:乏燃料运输容器构造

资料来源:启信通数据

美国核管会针对乏燃料运输容器的设计和制造制定了相关的规范和标准,并且对乏燃料运输过程中公众的安全标准做出了相关规定。为保障乏燃料容器在严重的运输事故中保存完好,美国联邦法规10 CFR 71.73条规定乏燃料容器在研发过程中,必须要通过一系列模拟的事故测试:

第一,9米跌落: 将乏燃料运输容器以产生最大预期伤害的位置自9米高处自由跌落于坚固的水平面,以测试乏燃料容器承受跌落事故的能力。

第二,1米贯穿: 将乏燃料运输容器自1米高处自由跌落于垂直固定在坚固表面直径约20cm、高约15 cm 的钢筋上,以测试乏燃料运输容器对预期的最严重的贯穿事故的承受力。

第三,800℃下30 分钟火烧:将乏燃料运输容器完全暴露于最低温度为800 ℃的碳氢燃料产生的火焰中约30 分钟,以测试容器对高温火灾事故的承受力;

第四,水浸: 将乏燃料运输容器完全置于至少0.9米深的水中,测试其在落水事故中的密封性能。

从技术难度而言,干式乏燃料储存容器难度极大,对于其锻铸件材料抗腐蚀、抗高压、抗高温能力有极高要求,国产化难度数倍于中子吸收材料,不亚于航空发动机叶片,且价格昂贵,进口价格高达1亿元/个。目前国内三代核电工程设计院正在进行国产化研发工作,但尚需时间,最现实的选择仍是让出部分市场空间,引进国外先进技术,目前台海核原正在进行相关工作。

图表

14

:金属容器进口单价高达1亿元

资料来源:启信通数据

混凝土容器:混凝土容器与金属容器相比,成本大大降低、但安全性不如金属容器。国际上混凝土容器贮存技术典型代表主要有NUHMOS和HI-STORM两家公司。NUHMOS系统由钢筋混凝土水平贮存模块和不锈钢干式屏蔽罐组成,运作时由转运设备将干式屏蔽罐从核电站厂房运到水平贮存模块贮存。转运系统包括转运容器、容器吊具、液压缸系统、牵引车、转运拖车、容器支撑滑架和滑架定位系统等。

图表

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:混凝土容器成本较低,但安全性不如金属容器

资料来源:《科技与工业》杂志、启信通数据

中国目前还没有生产乏燃料运输容器的能力,“十三五”规划中已经列入,这一领域是未来重点攻关方向,现在采用的为从美国采购的NAC-STC 型(两台,单台价格3,000万美元)和Hi-star 60 型商业压水堆乏燃料运输容器,单台容量分别为26 组、12 组。

图表

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:美国进口的乏燃料运输容器造价高昂

资料来源:《科技与工业》杂志、启信通数据

2020年,中国累计需离堆储存的乏燃料达到3000吨,单个储罐按照设计标准不同可储存乏燃料约为20吨左右,以此计算,“十三五”期间共需要150台乏燃料贮存容器,市场空间超过300亿。国内上海电气、应流股份、台海核电等均有规划对乏燃料储罐的国产化进行攻关。

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:高放乏燃料储运容器累计需求将放量增长(单位:个)

资料来源:启信通数据(以单个储罐容量10吨计算)三、核废料处理技术多样复杂,中国确认使用“后处理”战略

中低放核废料处理工艺相对于高放核废料而言,处理简单,技术路线确定,工艺成熟,危害性低。目前中低放液体核废料一般采用喷淋、清洗、过滤、浓缩的办法,使放射性降低到一定的标准后,通过高烟囱排放到大气中去。中低放射性的废液一般采用净化的方法,即通过化学沉淀、蒸发、离子交换等三道工序进行处理,使其达到排放标准,然后排放掉或循环重复使用。

中国对中低放废物的处理,按国家标准和国际原子能机构的要求,不论是固体放射性废物还是液体放射性废物,都要进行固化处理,然后装入200升的不锈钢桶,放在浅地层的处置库里。

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:中低放核废料处理工艺相对简单

资料来源:启信通数据

我国现在有已建成两个中低放废物处置场,分别位于甘肃矿区和广东北龙,在建的为四川广元的飞凤山处置场,华东处置场厂址还未选定。

中低放处置场一般只愿意接收本省内核电站或其他设施产生的放射性废物。甘肃矿区的西北处置场位于原核工业404厂厂区内,是我国最早的核工业基地之一,目前只接受了部分军工设施产生的中低放废物,并没有接受来自核电站的中低放废物。深圳北龙处置场主要接收大亚湾核电站产生的中低放废物,距大亚湾核电站5公里,占地近21公顷,设计总处置容量为8万立方米,工程造价约8000万元。在建的四川飞凤山处置场,计划也只接受本省内已有和以后可能发展起来的核电站所产生的中低放废物。

而我国多座核电机组的中低放废物存量早已超过了5年的暂存期,囿于没有接收场所,只能继续暂存在核电站内。要破解这一难题,需要国家的统一规划和推动。2014年10月下旬,由国防科工局科技委组织,能源局、核安全局、核辐射安全中心、中核清原公司、中广核环保公司的有关专家召开了讨论中低放处置的专家研讨会。会议明确提出“各省建设自己的中低放处置场,特别是核电大省必须建设处置场”的方针。可以预期,随着新开工机组数的增加,中低放处置场的建设速度也会迅速提高起来

高放核废料的处理仍是世界性难题,目前尚未有一种方法能够完全分解高放乏燃料的放射性,彻底消除其对环境的威胁。核燃料在反应堆中经过中子轰击后,利用率仅仅达到了百分之几,因此乏燃料中含有大量未裂变的铀和新生成的钚等,具有很大的回收价值。同时,乏燃料具有很高的放射性,是危害最大、半衰期最长的放射性废物。

也就是说,乏燃料是燃烧不充分的核燃料,还可回收有价值的铀等元素,经后处理回收后的乏燃料就成为了不再回收的放射性废物。

对于乏燃料的处理,目前国际上主要有三种战略考虑:

第一,后处理战略。以法国、日本、英国为代表的国家采用此种战略。

乏燃料的后处理是指出去乏燃料中的裂变产物,并回收易裂变材料钚和可转换材料铀的过程。具体操作上,乏燃料先在核电站水池中冷却,然后运到处理厂,对其中所含的96%的有用核燃料进行分离并回收利用,对无用部分固化后进行深地质层处置或分离嬗变,这是一种闭式核燃料循环。

从上可知,后处理战略具有很多优点:其一,通过后处理可从乏燃料中回收有用的铀和钚(目前回收率可达99.75%),回收后再制成UO2或MOX燃料返回热堆或快堆使用,大大提高铀资源的利用率,保障核电可持续发展;其二,后处理可以使放射性废物减容和降低毒性。按现在国际上运行的后处理厂的水平,乏燃料经过后处理后产生的高放废物量仅为“一次通过战略”的1/4,同时使最终处置废物的放射性降低一个数量级以上。

但是后处理战略的缺点是费用较高,同时因可生产出高纯度的钚,有核扩散的风险。

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:后处理燃料循环战略:难度大,投入高,废物处置高效

资料来源:启信通数据

第二,一次通过战略,又称直接处置方案(Direct Disposal Option)。以加拿大、德国、芬兰、瑞典为代表的国家主要采用此战略。在这种循环方案中,从反应堆卸出的乏燃料被当做放射性废物不再利用。这些乏燃料首先在反应堆冷却池中冷却一段时间(一般为7年),然后被转移到临时存储厂存放。这些乏燃料至少需要在临时存储厂存放50年,然后经过固化、封装等处理过程,最后进行地质深埋。

一次通过战略有许多优点:其一,费用较低,据法国和德国的统计,乏燃料直接处置较后处理可节省30%的费用;其二,无高纯钚产生,核扩散风险低。但缺点是废物放射性及毒性高,延续时间可长达几百万年。

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:一次通过战略:难度小、费用低,但对环境存在潜在威胁

资料来源:启信通数据

第三,观望战略。即将乏燃料进行离堆暂时贮存(50年),等技术成熟以后再作决策,以奥巴马执政后的美国为代表国家。其在建设乏燃料最终处置库时要求可回取。

中国目前已经确认采用后处理燃料循环技术路线,并在今年3月20日发布的《十三五规划纲要》中有明确表述。目前中核集团正牵头与法国阿海珐公司协商采用该公司技术,以法国阿格中心的UP3厂为参考,建设年产能800吨的后处理大厂,实现核燃料的循环利用。2010年年底中国自主建设的中试厂热调试取得成功,预计2025年前后才会正式投入运行,但中试厂规模有限,年处理能力仅为50吨。此次同阿海珐公司合作,就是为了借鉴法国乏燃料后处理的大规模商业运行经验,在甘肃省境内建立年处理规模达800tHM的乏燃料处理厂。按照目前计划,该处理厂将于2021年实现第一罐混凝土浇筑,2029年后处理设施进行热试,2030年实现投运,总造价将超过1000亿。

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:大型核燃料后处理主要难度大,设备要求高

资料来源:中核集团、启信通数据

首端过程

首端的功能是通过机械和化学过程将乏燃料元件中的铀和钚转化为硝酸溶液。主要包括燃料组件剪切、燃料溶解、溶解尾气处理、溶液的澄清等工艺过程,首先采用剪切装置将乏燃料剪切成20~50毫米短段,促使硝酸与二氧化铀芯块接触进行溶解,通过卧式送料剪切机来实现。

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:后处理大厂首端工艺设备要求极高

资料来源:中核集团、启信通数据

铀钚共去污分离循环(铀钚第一循环)

铀钚共去污循环的功能是实现铀、钚等与绝大部分超铀元素、裂变产物间的分离,同时实现铀、钚等产品之间的初分离。主要包括铀钚共去污、洗氚和洗锝、铀钚分离、铀反萃等工艺过程。

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:铀钚共去污分离循环的工艺与设备需求表

资料来源:中核集团、启信通数据

钚纯化循环(钚线第二循环)

钚纯化循环的功能是对钚粗产品液进一步纯化和浓缩,得到符合质量要求的钚产品溶液。主要包括粗产品液的调价调料、钚的萃取和反萃等工艺过程。

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:钚纯化循环的工艺与设备需求表

资料来源:中核集团、启信通数据

钚纯化循环首先对来自共去污循环的钚粗产品液进行调价及调料处理,然后进行钚的萃取,对残留的裂片元素等杂质作进一步的去除;萃入有机相的钚采用无盐还原剂将其反萃入水相。设备选择离心萃取器的原因是由于其具有料液存留体积小和停留时间短的优点,解决了临界安全和溶剂辐解问题。

铀纯化循环(铀线第二循环)

铀纯化循化是对来自共去污循环的铀粗产品液进一步纯化,得到符合质量要求的铀产品溶液。主要包括铀粗产品液预处理、铀的萃取和铀的反萃等工艺过程,其过程、工艺和设备需求如表4所示。

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:铀纯化循环的工艺与设备需求表

资料来源:中核集团、启信通数据

铀纯化循环首先对来自一循环的铀粗产品液进行预处理,以调节钌的状态和控制镎的价态。然后对其进行铀的萃取,进一步去除铀中残留的钌等裂片元素和镎、钚。为有效提高净化,采用含无盐还原剂的洗涤液对负载铀的有机相进行洗涤。由于铀纯化循环放射性水平较低,因此该循环萃取设备采用混合澄清槽。

铀、钚尾端

铀、钚尾端转化过程的功能是对从钚纯化循环或铀纯化循环得到的产品溶液进行处理,分别转化成PuO2、UO3产品并进行封装。铀尾端包括铀产品溶液浓缩、脱硝、还原和尾气处理等过程,最终制备出合格的UO3产品。钚尾端包括产品溶液调价调酸、草酸盐沉淀、过滤、煅烧和尾气处理等工序制备PuO2产品。

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:铀、钚尾端转化过程的工艺与设备需求表

资料来源:中核集团、启信通数据第三节 政策、资金合力助推后处理产业链崛起

核废料处置难度高、在政策倾斜的前提下,仍需要投入大量资金。在2016年发布的《“十三五”规划纲要》中,核电后处理首次被列入,战略地位大幅提升。此外,国内核电站商运五年后,都会在电价中提取后处理基金,确保未来核电站的后处理及退役工作顺利展开,对后处理市场提供了比较稳定的资金支持。一、后处理基金累计300亿,确保核废料处理顺利开展

核电站乏燃料处理处置基金是为保障核电站在履行未来核责任(乏燃料后处理、高放废物处置)时有足够的资金而预先征收的准备金。我国从2010年开始实施《核电站乏燃料处理处置基金征收使用管理暂行办法》(财综[2010]年58号),对投入商业运行5年以上的压水堆核电站分年度按照实际上网销售电量,以0.026元/(kW·h)的征收标准缴纳乏燃料处置基金。

截止2014年底,处置基金共收入90.27亿元,支出5.38亿元,结余84.89亿元,预计到2020年,处置基金收入累计近300亿元。

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:处置基金“十三五”末累计近300亿

资料来源:财政部预算司、启信通数据

按管理办法,处置基金应优先安排乏燃料运输、离堆贮存、后处理及高放废物处理处置等支出,再安排乏燃料后处理厂建设、运行、改造和退役等支出。截止到2014年底,乏燃料处置基金支出仅用在运输、贮存等方面,结余资金闲置浪费现象严重,今后将加大在后处理方面支出力度。二、政策频出聚焦后处理,战略地位提升纳入国家规划

在政策层面,核电后处理已经明确写入“十三五”规划纲要,上升至战略地位,目前乏燃料管理体制上尚不清晰,根据《放射性废物安全管理条例》及相关文件,中国只有中核下属中核清原环境技术有限公司拥有运营中低放核废物及运输高放核废物许可证,中广核目前也实质运行北龙中低放处置场,国家电投下属中电远达(600292.SH)正在进行山东等地的中低放核废物处置场规划。

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:国内核废料处置主体均为大型核电央企

资料来源:国防科工局、启信通数据

自福岛核事故之后,政府和公众对核电安全发展的认识空前提升,核废料的妥善和安全处置的重要性亦被反复强调,从2012年《核电发展中长期》规划至今,多份文件在多个场合反复强调了推进核废料处置的问题,未来将发布的《核安全法》和《核电“十三五”规划中》也将再次强调核废料处理问题,目前关于核电发展的各项政策已经锁定核废料处理处置内容,助力产业链崛起。

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:核废料处理处置相关政策及未来政策预计

资料来源:启信通数据第四节 各国核废料处理路线不同,日本最值得借鉴

对于乏燃料的处理方式,从世界范围来看,大部分国家都是走的闭式循环后处理路线,特别是一些将来准备大力发展核电的国家,如中国、韩国、印度、俄罗斯、法国等;一些核电占比较小,暂时没有建立后处理厂意愿的国家,则是通过购买其他国家的后处理服务来处置乏燃料,如意大利、比利时、瑞士等。还有一些新发展核电的国家,如阿联酋、沙特、越南,虽然还没有建立起正式运行的反应堆,但他们仍需要论证并向公众解释将来如何处置乏燃料的问题。

美国、加拿大、芬兰、瑞典等国实施的是“一次通过”方案,美国最早着手实施这个方案,但由于遭到尤卡山深层地质处置库所在州的反对,此方案在2009年被中止,现在陷入僵局中。芬兰是世界上第一个将此方案落实的国家,2015年11月,芬兰政府允许波西瓦(Posiva)公司在埃乌拉约基场址建设一座乏燃料地质处置库。

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:主流核电国家乏燃料后处理厂现状:法国技术世界领先

资料来源:启信通数据

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:世界各国中低放废物处置场

资料来源:启信通数据

4.1法国:后处理技术路线典范

乏燃料闭式循环法后处理模式上,法国走在世界前列。当前法国拥有世界上最完善的后处理产业,以及最大的乏燃料处理能力。法国现在的商业后处理厂集中在阿格中心,该处理中心位于法国西北部港口城市瑟堡以西25公里处,毗邻英吉利海峡,海峡中的洋流从南向北流动,使该处理中心具有较高的风险分散能力。阿格中心目前有UP2-800和UP3两个后处理车间,两个厂的年处理能力均为800吨,总处理能力达1600tU/年,每年仅乏燃料处理就创造13-17亿美元收入。

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:欧洲核电站分布及核废料处置场位置

资料来源:启信通数据

阿格中心对乏燃料的处理分为三步:第一步是接收。从反应堆卸载出来的乏燃料仍具有较高的温度和放射性,需要存在厂房水池中冷却几年,之后通过特殊容器和运输路线,运送到阿格处理中心接收场地。

第二步是贮存。接收的乏燃料元件还需要存在处理厂专用水池中再存放几年。第三步是处理。即把乏燃料元件切成碎段扔进酸液里溶解,分离出铀、钚和其他裂变性产物,再按照放射性高低依次对不同产物进行分离。铀、钚用于回收利用,其他裂变产物等高放废物通过玻璃固化的方式封存,而对于放射性水平较低的元件包壳、端塞以及其他结构材料,则采取压实法进行处理。

最后,处理过的废物经过短期储存后,发送至存放厂进行最终处置。高放废料采取深层地质处置方法,运送至人工岩洞中进行贮存(500-1000米);中低放废物则采取陆地浅埋方法处理(小于100米),

目前中国正在和法国阿海珐公司谈判,计划在2030年在中国境内运营以法国技术为基础的核电后处理商用大厂。二、日本:离堆贮存等待处理厂建成,与中国现状最为接近

截止福岛核事故之前,日本在运核电机组有43台,共4048万千瓦,每年产生上千吨乏燃料。而日本的乏燃料处理能力较弱,只有一个试点能进行乏燃料处理,该试点-日本核燃料循环开发机构(即现在的日本原子能机构)每年仅能处理90吨乏燃料,且今后可能会因面临高额升级费用而选择关闭。日本大量乏燃料的处理方式主要分两个阶段:第一阶段是1998年之前,日本主要是花钱请法国和英国进行处理,到1998年为止,英国核燃料公司和法国阿海珐公司分别累计为日本处理了4193吨、2944吨乏燃料,处理完产生的放射性废物则陆续装船运回日本国内暂存。第二阶段是1998年以后,日本核电站运营产生的乏燃料不再外运,都是存储在电厂内水池中,还有少部分运送到东海的乏燃料贮存中心贮存。

2013年底,日本的18个核电站厂房乏燃料水池中一共存有13,236吨乏燃料,占水池容量的55%。日本核燃料公司在六所村的乏燃料储存容量是3000吨,到2014年5月已达到2951吨,目前预计已经饱和。

而日本正在建造的青森县六所村后处理厂年处理能力为800吨铀,其水池贮存能力为3000 吨,并能贮存从英国和法国后处理厂返回日本的放射性废物。六所村后处理厂包括乏燃料接收与贮存(正在运行)、首端、主工艺和废物处置与贮存车间。其工艺厂房的设计主要引进法国的技术,也采用了英国和西德的一些技术,并尽可能地使用本国技术。全部辅助设施都使用国内技术,而且全部厂房的设备包括主工艺线也都采用本国制造的设备,以利于建立日本自己的后处理技术体系。

从世界各国对比来看,目前中国乏燃料后处理所面临的境况和日本有三大相似点。一是虽然中国和日本都具有一定的乏燃料后处理技术,但都是小规模试点厂,并没有大规模商业化运行经验。二是两国都选择了和法国阿海珐公司合作建厂,两国新厂年处理能力均设计为800t吨,与法国阿格中心的UP3厂相当,可以看出两国后处理都是复制阿海珐公司成熟的技术和经验。三是中日两国都面临着乏燃料离堆贮存的急迫情形。日本自1998年之后乏燃料没有再委托其他国家处理过,都是运到六所村后处理厂接收,等待处理。然而由于后处理厂投运时间延期,六所村接收的乏燃料已经快达到其容量上限,日本已大规模采用干式离堆贮存方式。到2025年,中国有3,000吨乏燃料需要新的方式进行离堆贮存。日本的乏燃料暂存、处置方式将为中国提供经验借鉴。三、美国:在观望和一次通过战略之间摇摆

美国也是核电大国,现运行着世界上最多的核电机组,共99台,装机容量9899万千瓦,2014年美国核电占全国发电总量的19.5%,每年产生约2500吨乏燃料。

在处理路线选择上,2009年以前,美国采取的是“一次通过”战略,乏燃料从反应堆卸载出来,在电站水池中冷却一段时间后,计划直接运送到位于尤卡山的永久放射性废物处置场进行处置。2009年尤卡山计划中止后,美国对乏燃料处理的方案陷入分歧和僵局,是否重启该计划还处于争论中,截至目前尤卡山还未投入运行,大量的乏燃料仍处于在堆或离堆暂存状态,美国在“一次通过”战略和观望战略之间摇摆。对于中低放废物,美国采用的是相对廉价的陆地浅埋等处理技术,目前美国有9个中低放废物地表处置库在运行,分布于田纳西、新墨西哥、华盛顿和乔治亚等州。

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:美国尤卡山工程全貌,现已暂停

资料来源:启信通数据第五节 重点公司分析

核电后处理市场的爆发,将对于乏燃料设备厂商以及核电后处理运营商产生正面影响,尤其是处理产业链中高放核废料处理附加值最高,对上市公司业绩弹性影响大,目前这一领域市场空间大,国产化标的稀缺,具有较大投资价值。

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:核电全产业链核心设备商,应流股份、台海核电涉足范围广

资料来源:启信通数据

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:国内主要核废料处置设备商比较

资料来源:国防科工局、启信通数据一、台海核电:核心核电设备商,打造核电全产业链王者

公司是A股稀缺的核电设备标的,核电业务占比70%以上。目前公司主营业务为二、三代核电主管道,市占率、毛利率和成品率分别为50%、70%以及100%,均大幅领先于竞争对手。优质的材料工艺使得公司外延拓展性极强,公司在核电设备领域极具竞争力。

根据发展规划,台海核电未来将成为母公司台海集团的能源资产上市平台。核电后端处理是台海集团重点发展方向之一,目前母公司已经开始布局后端相关业务,台海集团下属子公司台海核原已经和安泰科技成立合资公司进行中子吸收材料研发工作,并取得阶段性的进展,同时母公司亦布局核电乏燃料储罐生产等业务领域,未来台海核电有望成为核电后处理产业链“材料-设备-运营”全产业链核心公司。

凭借核心材料优势,背靠台海集团强大资源实力,台海核电已在核废料后处理领域进行率先布局。台海集团旗下全资子公司台海核原是集团进行核电后处理产业布局的平台,目前主要业务包含中子吸收材料、乏燃料贮存和运输容器、乏燃料水池、中低放核废料压缩机、三废处理等,主要方式均为引进或收购国外先进技术及优质标的,与国内工程公司合作在国内推广,实现产能变现。

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:台海核电是台海核原实现后处理业务布局的重要材料平台

资料来源:启信通数据

目前来看,台海核原的核电后处理产业链布局基本完成,公司在国内外引进先进技术,依靠台海核电强大的材料供应能力和在核电领域独特的销售优势,打开市场空间,受益于台海核原的前瞻性布局,台海核电将成为集团后处理产品的材料供应基地,鉴于后处理设备对于原材料更苛刻的要求,台海核电的核心材料优势将进一步凸显。

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:台海核原核电后处理产业链布局极具前瞻性

资料来源:启信通数据

台海核电通过集团在后处理领域的深度布局,率先介入国产化程度较低、市场空间巨大的高放乏燃料处理领域,极具先发优势,树立起高竞争壁垒。相较于核电设备领域,公司的材料优势将体现得更加明显。由于乏燃料储运容器等设备技术门槛高,国产化程度低,且需求急迫,预计公司在五年内基本没有竞争对手出现,千亿蓝海市场将任遨游,市值向上空间全面打开。二、应流股份:中子吸收材料国产化先锋,稀缺核电后处理龙头

公司是国际知名的精密铸造企业,为能源、矿产、工程等各领域设备商提供专用设备零部件产品。2014年起,公司受宏观经济影响,传统业务收入有所下滑,增长乏力。自2014年开始,公司凭借自身在高端制造及材料研发方面的技术优势,开始积极布局核电、航空、燃机等高端制造行业,致力于填补国内空白。从目前情况来看,这些前瞻性布局已经初见成效,将于2016年开始陆续公司贡献业绩,特别是核电与航空业务未来有望取代传统业务,成为公司重要业绩支撑。

公司积极布局核电后端处理产业链已有多年,是市场稀缺核电后处理标的。目前与核九院合作的中子吸收材料已经进入量产阶段,是国内为数不多已经实现中子吸收材料国产化的公司,堪称核电后处理产业链的龙头标的,我们预计中子吸收材料业务今年开始为公司业绩,2017年这一领域的营收有望达到2亿,成为公司业绩重要增长点。三、中电远达:稀缺核废料处理运营标的

公司是国内唯一一家核后处理平台上市公司,受益于本轮核电大发展,公司作为核电中低放废料后处理运营商,其重要地位将更加凸显。目前公司在山东海阳核电站正在着手开始进行核电后处理相关业务,“十三五”期间随着核电后处理重要性逐步凸显,公司将成为A股最受益标的之一,并且有望在核电、民用、军用核废物处理领域实现重大突破。四、通裕重工:中低放核废料处理系统供应商

公司的主业是风机主轴制造,具备领先的锻铸件生产基础能力,公司已明确提出“尽快形成以新能源装备、海工装备、通用航空装备、军工装备为核心的产业结构”的发展目标,并且从去年开始通过收购和定增全面加码核电后处理产业。

2015年公司收购了具有核废料处理设备工程经验的东方机电,同时定增加码核废料智能化处理设备及配套服务项目。东方机电还与中核工程公司合作推动公司在“核三废”处理设备领域的研发、制造和产业化,目前公司在中低放核废料处理领域具备较强竞争力。第六节 附录:核废料危害巨大,保护环境急需妥善处置

核废料是放射性废料的一种,是核电站运行产生的附属产品。核电能量密度高,发电利用小时数长,污染物排放量少,是世界主流能源形式之一。但核电站运行期间会产生中低放和高放核废料,对环境有潜在威胁。放射性废料还包含军用、医用及其他商用放射性废物。

在国务院颁布的《放射性废物安全管理条例》以及国际原子能机构的分类标准中,根据放射性废物的比活度或浓度及其对人体健康和环境的潜在危害程度,将放射性废物分为高水平放射性废物、中水平放射性废物和低水平放射性废物。

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:国际原子能机构对放射性废物的分类

资料来源:国际原子能机构、启信通数据

对人体而言,核废料具有很大的危害。短时间的照射会造成人体急性损伤,长时间照射很可能会导致患白血病、恶性肿瘤等疾病甚至导致下一代的智力障碍等。如果辐射剂量超过2Sv时,则很可能会致人死亡。对于环境而言,核废料释放的衰变热会改变地下介质场的温度分布甚至改变物质的化学性质,另外温度变化很可能造成地质裂隙的张开与闭合现状,影响到地下应力场。

由于核废料具有以上影响,要对其进行处理。具体而言是指为了能够安全和经济地运输、贮存、处置放射性废物,通过净化、浓缩、固化、压缩和包装等手段,改变核废料的属性、形态和体积的活动。其中核废料的贮存,是指将废旧放射源和其他放射性固体废物临时放置于专门建造的设施内进行保管的活动。核废料的处置,是指将废旧放射源和其他放射性固体废物最终放置于专门建造的设施内并不再回取的活动。

中国《放射性废物安全管理条例》规定,放射性废物的安全管理,应当坚持减量化、无害化和妥善处置、永久安全的原则。

针对不同的形态或核素的高低需选择不同的方法进行处理,半衰周期短的中低放核废料危害时间相对来说较短,处置较易;半衰周期长的高放核废料造成的危害持续时间久,处理困难,投资巨大。因此根据放射性的高低,核废料处置通常采用不同的方式。

中低放核废料一般来源于核电站的污染设备、检测设备、运行时的水化系统、交换树脂、废水废液和手套等劳保用品。

中国对中低放废物的处理,按国家标准和国际原子能机构的要求,不论是固体放射性废物还是液体放射性废物,都采取固化处理,然后装入200升的不锈钢桶里,放在浅地层的处置库里,进行覆盖掩埋。这种处置方式操作起来较为简单,投入也相对较小。

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:中低放核废料示例:处置难度低投入相对较小

资料来源:启信通数据

高放核废料也就是通常指的就是核电站的乏燃料,辐射性强对环境危害大,目前世界范围内没有彻底解决高放核废料的办法。无论是美国为代表的一次通过战略(不处理、直接掩埋)、还是以法国为代表的后处理战略(核燃料循环再利用),都需要对乏燃料进行运输和贮存,这期间需要对相关材料和储运容器进行大量投资,耗资巨大。这两种处理方式,从根本上而言最终都将采用深地质处置法,即将高放废物进行玻璃固化后埋入不渗水的岩石中的地下井内(深度达500~1000m),同时周围要用特制的土回填固封。

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:高放核废料示例:处置难度大投入高附加值高

资料来源:启信通数据

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2018年中国核废料处理专题市场投资分析报告 目录 第一节 核废料处置已到关键时刻 ................................................................................ 8 一、核电站暂存乏池告急,核废料处置已刻不容缓 .......................................... 8 二、“十三五”刚需强烈释放,后处理千亿级产业链爆发前夜......................... 12 第二节 技术路线敲定,国产化大幕拉开 .................................................................. 13 一、产业链国产化大幕拉开,龙头企业渐露峥嵘 ............................................ 13 二、离堆中间贮存紧迫急需,牵动千亿级设备投资空间 ................................ 15 三、核废料处理技术多样复杂,中国确认使用“后处理”战略......................... 23 第三节 政策、资金合力助推后处理产业链崛起 ...................................................... 29 一、后处理基金累计 300 亿,确保核废料处理顺利开展 ................................ 30 二、政策频出聚焦后处理,战略地位提升纳入国家规划 ................................ 30 第四节 各国核废料处理路线不同,日本最值得借鉴 .............................................. 32 二、日本:离堆贮存等待处理厂建成,与中国现状最为接近 ........................ 34 三、美国:在观望和一次通过战略之间摇摆 .................................................... 35 第五节 重点公司分析 .................................................................................................. 36 一、台海核电:核心核电设备商,打造核电全产业链王者 ............................ 37 二、应流股份:中子吸收材料国产化先锋,稀缺核电后处理龙头 ................ 39 三、中电远达:稀缺核废料处理运营标的 ........................................................ 39 四、通裕重工:中低放核废料处理系统供应商 ................................................ 40 第六节 附录:核废料危害巨大,保护环境急需妥善处置 ...................................... 40 图表目录 图表 1:“十三五”核电进入第二轮发展高峰,景气度明确向上............................... 7 图表 2:核废料放射性不同处置方法差别很大 ...............................


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