中核集团核业务探析

2022-10-09 11:49  来源:中航证券      天然铀  中核集团  核工程与核技术  华龙一号  福清核电站  核电设备  乏燃料  核燃料  核退役

作为我国核能发展与核电建设的主体,中核集团持续发展核电产业,在三十余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,努力推动从反应堆、先进核燃料、 安全系统设计到装备研制各领域由0到1的突破,实现从上游的天然铀开采、核燃料 加工、核电站运营到核技术应用的全产业链覆盖。


作为我国核能发展与核电建设的主体,中核集团持续发展核电产业,在三十余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,努力推动从反应堆、先进核燃料、 安全系统设计到装备研制各领域由0到1的突破,实现从上游的天然铀开采、核燃料 加工、核电站运营到核技术应用的全产业链覆盖。

1、核燃料业务

核燃料产业是一条上中下游环环相扣紧密结合的产业,各环节产品专有性极强, 必须将各环节技术和工业能力全面打通,有效衔接,才能构建起自主可控的产业实力。中核集团作为国内唯一拥有完整核燃料循环产业的企业,目前主要依托中国铀业有限 公司、中国原子能工业有限公司以及中核环保有限公司三个核燃料业务平台公司。其 中,中国铀业主要负责铀矿资源项目的勘查、开发、采冶等工作;原子能公司主要负 责核燃料加工制造,包括铀纯化、铀转化、铀浓缩、核燃料元件加工制造、核材料研 发等;中核四四有限公司及中核环保主要负责核设施退役、放射性废物处理、中低放 废物处置场建设运行等。

(1)天然铀业务

天然铀是国家战略性资源,作为“核电的粮食”,对于核电燃料保障及核工业发展 具有十分重要的作用,同时,由于铀资源具有军民两用的特点,我国在天然铀开采、 加工方面一直采取严格的保护与专营政策,中国铀业作为我国铀矿勘查开发的国家队 和主力军,是目前我国天然铀产品的专营供应商。

铀矿勘探方面,中国铀业旗下的核工业航测遥感中心完成对铀资源的勘察、遥感测绘,核工业208/216等大队以及核工业203/230/290等研究所可以完成对铀矿的地 面探测和深井探测。目前,我国已完成了近1/2国土面积的航空放射性调查,累计探 明350多个铀矿床,特别是2012年在内蒙古发现的特大铀矿,铀储量达到6万吨。

反应堆铀需求处于不断增长趋势,在2021年对天然铀的需求将突破1万tU, 2025/2030/2035/2040年,对天然铀需求分别达1.2万tU/1.9万tU/2.8万tU/3.7万 tU,但我国铀矿资源并不丰富,仅占全球1.3%,铀矿供应短缺的情况下,对外依存度 将随之提高,我国天然铀供需格局也将进一步变化。

基于上述情况,中国铀业除国内开采外,也通过海外开发、铀贸易通道等途径, 建立了稳定灵活的天然铀保障体系。具体来看,中国铀业于2019年7月成功收购世 界第四大产能的罗辛铀矿,在此基础上,中国铀业于2019年启动海外天然铀采购, 2019-2021年先后与全球四大天然铀供应商,即哈原工、凯米科、 欧安诺、铀壹分别签署了新的天然铀采购合同,中国铀业的天然铀产能大幅提升,进一步保障了国内“核粮仓”充实。

(2)核燃料加工制造

核燃料制造流程包括从铀矿的勘探开采、加工、精制、转化、浓缩、核反应堆元件的制造等。原子能公司是国内唯一的核燃料生产商、供应商及贸易服务商,拥有完整的铀纯化转化技术研发、工程设计与建造、生产运营管理体系,其自主化的铀浓缩、元件制造产业能够满足目前我国所有堆型和全球大多数堆型的核燃料需求。其下属的 中核北方与中核建中作为国内南北两大核电“粮仓”,通过全盘引进、消化吸收、本土 化改造,再到自主创新,已相继建成了重水堆燃料元件生产线、具有自主知识产权的世界首条具有四代核电特征的高温气冷堆燃料元件生产线、AP1000燃料元件生产线、以及我国三代核电华龙一号CF3核燃料元件生产线,实现了我国核燃料生产从“拿来” 向“引领”的蜕变。

总体来看,原子能公司是我国仅有的获授权从事商用铀转化及浓缩业务以及核料 组件加工服务的实体,具有一定的垄断地位,国内核电机组除首炉等必须从国外进口 的核燃料以外,其余所需的国产核燃料组件只可从原子能公司下属的中核建中、中核 北方进行采购。

(3)核环保业务

集团核环保业务以放射性核废料处理为核心,具体包括废放射源治理、核设施退 役、放射性废物处理、中低放废物处置场建设运行、放射性物质运输、放射性物质包 装以及运输与处置容器研发等。

放射性核废料又称乏燃料,是经受过辐射照射、使用过的核燃料,它含有大量未 用完的可增殖材料铀-238或社-232等元素。这种燃料的铀含量降低,无法继续维持核 反应。按照比活度可以分为高、中、低放射性核废料。

目前,乏燃料的处理方式主要为以下两种:

开式燃料循环,也被称之为乏燃料“一次通过”模式,即在反应堆卸出后,将 乏燃料进行高地、海底掩埋等处置,即将乏燃料视为放射性废物;

闭式燃料循环,主要通过化学的方式将乏燃料中未被充分利用的部分分离提 取,重新加入反应堆中进行利用,而其他废物进行反应堆嬉变或玻璃固化掩埋。其中乏燃料后处理路径主要分为湿法后处理(Purex流程)及干法后处理。

依据我国核能“三步走”的战略方针,要求必须走一条闭式循环的道路,对乏燃料采取后处理的方式。20世纪50年代起,我国便开始了相关的基础研究,后于70年代开展动力堆乏燃料的后处理技术研究,1986年启动了中试厂的立项工作,21世纪以来,国内核电建设逐步进入发展快车道,乏燃料规模也随之不断增长,我国目前已正式启动乏燃料后处理可研专项。

中核四0四公司作为中核集团乃至国内乏燃料处理处置业务核心平台,先后建成了我国第一条铀转化生产线、第一座生产反应堆、第一座后处理厂、第一条核材料生产线、第一座动力堆乏燃料元件后处理中试厂,形成了完整的核科研生产基础保障体系。

公司于2006年建设完成国内第一座也是目前唯一一座乏燃料后处理中间试验厂(乏燃料处理能力50t/年),但远远无法满足我国乏燃料的处理需要。未来规划建设方面,后续主要有两个乏燃料后处理厂的建设项目,分别为:

①建设2个具有自主知识产权的年处理能力达200吨的大型商用乏燃料后处 理厂,主要由中核四。四有限公司下属子公司中核龙瑞科技有限公司承担建 设工作。建设进度方面,目前首个200吨乏燃料处理厂(单厂投资250-300 亿元)正在建设,预计于2025年正式运行,第二个200吨乏燃料处理厂项 目目前也正在推进中;

②中核集团拟与法国阿海建集团签署大型商业后处理-再循环工程项目,建成后 将具备800吨的乏燃料年处理能力以及3000吨的离堆贮存能力,目前主要由 建设进度方面,项目原预计于2020年开始建设,2030年投产,但由于处理 厂选址等问题,目前暂未启动。

2、装备制造

核电站的设备主要分为三类,核岛设备、常规岛设备、辅助系统(BOP)o核岛设 备是整个核电站的核心,是承担热核反应的主要部分,负责将核能转化成热能。核岛 的技术含量最高,对安全设计的要求也最高;常规岛利用蒸汽推动汽轮机带动发电机 发电;辅助系统的工程规模较小,主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备等 用于保障核电站安全、平稳运营的设备。

中核浦原作为集团下属装备制造与供应链协同平台,业务涵盖装备制造、招投标 与集中采购、国际国内贸易等。具体来看,中核浦原对外在“小核心、大协作”模式下,通过建立集团公司统一的招投标与集中采购平台,进一步整合集团外部装备制造资源,同时对内提升自身智 能制造实力,双向培育壮大集团装备制造配套能力。

具体来看,中核浦原装备制造产业主要依托于中核科技、西核公司、西仪公司, 目前已在核专用设备、核仪器仪表、核阀门等领域形成较好的产业基础。其中,子公 司西仪公司已成为国内最大的核辐射监测系统、火灾自动报警控制系统、实物保护系 统的制造商与集成商;西核公司实现了全球首台“华龙一号”装卸料机自主化制造“零” 的突破;授权管理的中核科技在国内工业阀门行业处于领先地位,是阀门行业唯一国 有控股上市公司。

供应链整合方面,中核浦原作为集团对外合作窗口,通过与上海电气、东方电气、 哈尔滨电气三大国内动力设备集团及部分民企合作,进行相关核电设备的集中采购。具体来看,核岛设备对技术、安全的要求很高,市场主要被上海电气、哈电机等国企 主导;常规岛设备相较于核岛设备,对技术的要求较低,且除了核电外的应用范围较 广,民企之间竞争较为充分;辅助系统主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设 备等用于保障核电站安全、平稳运营的设备,受益于国内开启核三级设备市场化,多 数民企已获得设计制造资质,该领域民企参与度高且市场竞争较为激烈。

3、核电站运营业务

由于核电行业的特殊性,核电站对安全、可靠性要求极高,也正是基于此,政府 对核电行业设置了较高的准入门槛,现阶段国内具有核电运行牌照仅有四家企业集团 ——中核集团、中广核集团、国家电投集团以及2021年拿到牌照的中国华能集团。

中国核电作为集团下属核电运营平台,截至2022年3月31日,中国核电控股在 运的核电机组共25台,总装机容量达到2371万千瓦,占全国商运核电机组的43.52%; 控股在建核电机组6台,装机容量635.3万千瓦;控股核电机组3台,装机容量337.6 万千瓦。

中国核电目前在役和在建的机组堆型较多,其中,压水堆包括CP300、CP600、 CP1000. WWER-1000. AP1000.华龙一号等,重水堆包括CANDU-6O堆型的多样 化使得公司技术、管理经验丰富,同时在一定程度上避免了单一技术可能发生的共因 故障。第三代核电“华龙一号”全球首堆示范工程福清核电5、6号机组分别于2021 年、2022年投入商运;田湾核电6号机组提前三个月投入商运,创造了百万千瓦级核 电机组装料至商运的世界最短纪录。

电力销售方面,随着电力市场化改革不断深化,竞争性环节电价加快放开,电力 竞价上网比例进一步扩大,2017年以来,公司参与了大用户直供、跨省配售等交易模 式,同时主动搭建售电平台,建立了秦山、江苏、福清三家售电公司并完成交易市场 准入注册,并于2019年完成入股北京电力交易中心。2021年,公司完成市场化销售 电量为623.89亿千瓦时,占公司全年核电总上网电量的比重为38.3%,市场化交易 电量比重同比提高1.48个百分点。

在销售客户方面,公司客户高度集中,主要客户为国家电网公司华东分部、国网 江苏省电力公司、国网浙江省电力公司、国网福建省电力有限公司和海南电网有限责 任公司。2021年,公司前五大客户销售收入占公司同期核电销售收入总额的90.7%,客户集中度高,但由于核电供给的特殊性,地方电力公司需全部接收并优先上网,客户集中风险小。

海外核电运营方面,近些年来,我国核工业发展迅速,中核集团目前拥有多种类型的自主知识产权核电技术,目前已逐步实现了核电站的“自主设计、自主制造、自主建设、自主运营”,同时集团在役机组覆盖了 CNP300、CNP600. CNP1000.华龙 一号等多堆型,具备丰富的运维经验,以上种种优势为集团海外市场开发创造了良好 的基础和条件。

中国中原对外工程有限公司作为集团海外业务拓展的主要平台,通过“前端核电 技术配套服务+后端核电业务运维服务”,双向发力,具有丰富海外项目经验,目前已 建成阿尔及利亚核研究中心一期、二期工程项目和巴基斯坦恰希玛30万千瓦核电站

一期工程4台机组。正在建设的巴基斯坦卡拉奇2号和3号机组,是我国三代核电技 术“华龙一号,,海外首堆示范工程,工程进度和质量获得了国际原子能机构的高度评价, 2017年11月,中核集团与巴基斯坦又签署恰希玛核电5号机组商务合同,将以华龙 一号技术在巴基斯坦恰希玛建造1台百万千瓦级核电机组,至此,国内外华龙一号都 实现了小批量化建设。

4、核技术应用

核技术应用作为综合性战略产业以其知识密集性、交叉渗透性、不可取代性、应 用广泛性和高效益性受到各国高度重视。目前我国核技术应用产业初具规模,广泛应 用于工业、农业、医学、环保等领域。

目前中核集团下属的核技术应用板块业务主要依托于中国宝原投资有限公司,公 司聚焦核技术应用产业,同时兼顾现代服务、资产管理,其中核技术应用基本形成从 技术、产品、到服务应用的全产业链。

核特色医疗作为核应用产业板块重要细分领域之一,集团以综合性医院为支撑, 通过建立核医学研究中心、市场化运营管理机制和核医疗产业投融资平台三大举措进 一步打造集团的核特色医疗产业集群。

在核医学研究中心的建设方面,中国宝原与成都医学院于2019年5月签订共建 中核集团的首个核应激医学中心,即“成都医学院第二附属医院核应激医学研究中心”。其中,核工业四一六医院已发展成为三级甲等综合性医院,在放射性损伤诊治、同位 素治疗技术等医疗领域有着较逐步完善区域布局,通过对医疗资源的产业化整合。截 至目前,公司下属分别针对综合医疗、放射诊疗、健康管理、药械产业四个子板块进 行投资与布局。

资产管理方面主要有中国宝原下属的中核华建资产管理有限公司负责,经营主要 分为存量资产盘活和增量资产管理两部分。增量资产的管理包括新增资产投资、资产 经营和退出,存量资产的管理主要是将经集团公司批复划至的非经营性、非主业、有 瑕疵的剥离资产向资产处置转移。

中国同辐股份有限公司集核技术应用研发、生产、销售及服务于一体,业务基本 覆盖药品、放射源、辐照、独立医学实验实验室服务四大板块。

药品业务板块主要指诊断及治疗用放射性药品,具体包括从事各种显像诊断和治 疗用放射性药品、尿素呼气试验药盒和测试仪、体外放射免疫诊断药盒的研发、生产 与销售,现阶段中国同辐已成为该领域国内领先的制造商;

放射源业务板块主要指医用及工业用放射源产品,完成了国产医用钻[60Co]放射 源生产技术开发,成功实现第一套伽马刀国产钻[60Co]放射源生产,改善了国内依靠 进口[60Co]局面,弥补了国内空白,目前中国同辐是国内放射源产品品种最齐全生产 商;

辐照业务板块主要针对国内医疗器械、食品、中药及化妆品提供辐照灭菌服务及 辐照装置设计、制作、安装为一体的EPC服务,在该领域中国同福是国内目前第三大 辐照服务提供商、国内唯一一家提供辐照装置上游生产及下游设计安装的服务商;

独立医学检验实验室服务主要面向医院及其他医疗机构,针对肝炎、内分泌、骨 代谢、心血管疾病、糖尿病等疾病提供独立医学实验实验室服务。(来源:中航证券)

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