核电设备研究报告

核电设备研究报告

一、核电概况

1、基本概念

核能是原子结构发生变化时释放出的能量。核能可以分为核聚变能及核裂变能。目前能成熟商用的是控制金属元素铀、钚的原子核发生裂变释放的能量。理论上1吨铀-235在裂变反应时释放的能量是1吨标准煤所释放能量的240万倍。据估测，地球上已探明的可开采的铀储量，如果以快中子堆加以利用的话，所提供的能量将大大超过石化能源储量的总和。

核能发电就是利用U-235与中子发生的可控裂变反应所释放出的大量热能将水加热为蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机从而带动发电机发电。

与火电比，核电燃料成本不及火电的1/3，更兼CO2零排放、发电时数高、原料成本波动性小；与太阳能、风能比，成本低、容量大、电力稳定(太阳能风能都受到电网调峰瓶颈的限制)。

核电虽然拥有诸多优势，但核电的发展仍然面临许多挑战。从安全性讲，核电虽然事故率很低，但一旦发生不可预料的破坏，造成的后果也是灾难性的；从核燃料讲，中国虽然铀储量很高，但实际供应能力有限，未来大量的铀可能都需要进口，其次产生的核废料目前尚没有很好的处理办法，只能通过深处埋藏的办法，以期未来的技术可以解决；从技术设备讲，中国目前仍然处在国产化进程的初步阶段，对于更先进的三代核技术，尚需要一段时间去消化吸收，而与此同时，核电站建设中仍有部分关键部件需要进口，这些都对核电成本的持续下降产生阻碍。

2、核电技术发展

核能发电的核心装置是核反应堆。核反应堆按引起裂变反应的中子能量分为热中子堆和快中子堆。快中子是核裂变产生的中子，热中子是快中子慢化后的中子。热中子堆使用的燃料是天然铀(含量0.7%的U235)和低浓缩铀(含量3%的U235)。目前大量使用的是热中子堆。根据慢化剂、冷堆剂和燃料的不同，热中子堆又分为轻水堆(包括压水堆和沸水堆)、重水堆、石墨气冷堆、水墨水冷堆。

世界上第一座核电站是1954年前苏联建成的5MWe石墨沸水堆核电站，1957年美国建成了60MWe的压水堆核电厂。1960年代后期，美国轻水堆的核电造价仅200$/KW，且美国承诺提供相关燃料富集铀，西方国家普遍放弃原先的天然铀路线，转而采购美国的轻水堆技术。第一代核电厂功率普遍较小，建造的主要目的是为了通过试验示范来验证核电的工程实施可行性。

1973年第一次石油危机引发了欧美各国的核电建设高潮。单堆功率大幅度提高，技术上有不小进步。通常人们将从这段时期开始建设的核电厂称为第二代。第二代核电厂实现了标准化、系列化、商用化和批量化，以提高经济性，是目前世界上投运核电厂的主力。二代核电机组的设计寿命已提高到60年，今后一段相当长的时期，二代核电机组将会和第三代核电机组长期共存。

从1980年代中期开始，美国电力研究院(EPRI)根据轻水堆30多年的运行经验教训，制定并于1990年首次公布了一套使供货商、投资方、业主、核安全管理当局和公众各方面都能接受的电力公司要求文件(URD)，作为开发未来的先进轻水堆(ALWR)的明确、完整的技术准则。随后西欧亦相继制订出欧洲电力公司要求文件(EUR)。人们将按照URD、EUR等要求设计建造的核电厂称为先进核电厂，习惯上又称之为第三代核电厂。第三代核电，是在美国核电用户要求文件(URD)与欧洲核电用户要求(EUR)文件的基础上，针对主要的压水堆

提出的EPR改进型电厂和AP1000非能动型电厂两种类型。

我国的核电发展技术路线是在1980年代就已经确定了走压水堆道路。通过对当时引进的二代法国压水堆技术的消化吸收，取得了巨大的技术进步。我国自主实现了60万千瓦压水堆机组设计国产化，基本掌握了百万千瓦压水堆核电厂的设计能力。目前中国30万KW、60万KW及百万千瓦级核电站的国产化率水平分别在90%、70%和50%左右。预计2012、2013年前后，中国百万千瓦级核电的装备的自主化率将达到75%以上。

2007年，历时三年的中国第三代核电技术国际招标尘埃落定。中国决定斥资数百亿元引进美国西屋公司AP1000技术建设浙江三门、山东海阳两大核电工程。

3、全球核电发展概况

随着石油、煤炭等常规能源燃料价格波动的加剧、控制碳排放时代的到来，核能发展再次受到了各国政府的高度重视，目前全球在建项目45个，规划建设112个，提交276个，总装机容量30万MW。目前核能已经成为世界第三大能源，占全球总能源消费的17%。其中美国、法国、日本三国核消费占全球的57%。到2020 年，印度计划核电占比由目前2.6%提升至30%，日本计划由27%提升至40%，俄罗斯计划由目前的15.5%提升至23%，韩国计划达到46%，而中国规划从目前的2%达到7%。

主要国家核能消费全球占比

二、我国核电发展概况

由于种种原因，我国开发核电进展缓慢，2008年全年中国核电发电量为684亿度，装机容量为9.07GW，分别占总发电量的1.99%与总装机量的1.3%，这个比例位列全球有核电国家的倒数第一。目前市场普遍预计2020年我国核电装机容量将达到86GW，预计我国未来十年年均新增6.5GW，是2002-2007年全球年均新增装机2.6GW的2.5倍，全球增速第一。以核电每千瓦1.3万元造价保守计算，到2020年核电总投资额至少8000亿元，核电设备点总投资至少4000亿元，年均360亿元，投资机会巨大。

目前我国核电发电运营几乎主要由中国核工业集团、中国广东核电集团公司、中国电力投资集团公司三家垄断经营。

我国在核电技术及设备研发方面，有自身长远的考量。故核电行业对国外设备选型和引进方面，基本上遵循市场换技术的思路。通过消化吸收，迅速实现设备的本土化，从而降低核电站的单位造价。

同时，目前广泛成熟商用的都是热中子核反应堆，对铀的使用效率较低。对贫铀的中国来说，中期将大力发展快中子核反应堆，长期发展核聚变反应堆技术。在技术进步和行业标准方面来看，核电仍然在行业生命周期的高速发展期。任何在技术方面的中大突破都有可能改变企业的竞争地位。

三、压水堆核电站系统介绍

压水堆是核电站最广泛采用的技术，全球目前正在运行的436 座核电站中有超过70%是压水堆，在建的44 座核电站中有超过85%采用压水堆。我国所有已投运和在建的商用核电站都采用了压水堆技术。