（报告出品方/作者：长城证券，王志杰，雷迅）

1.1核能发电原理

核裂变链式反应是核能发电的基础。自然界中不是所有原子都能发生核裂变，一些原子拥有质量非常大的原子核，比如铀、钍和钚等才能发生核裂变。发生核裂变时，这些原子核会吸收一个中子，进而分裂成多个质量较小的原子核，同时释放出2-3个中子和巨大能量，这些中子和能量促使其他原子核继续发生核裂变，使这个过程持续进行，这就是核裂变链式反应。原子核在核裂变中释放出的巨大能量就是俗称的原子能。而1千克铀-的全部核裂变将产生20,兆瓦小时的能量，与燃烧至少2吨煤释放的能量一样多，相当于一个20兆瓦的发电站运转1,小时。

核电是由核能-热能-机械能-电能进行发电的方式。在核裂变链式反应中，快中子经过慢化剂的慢化后变为慢中子，这些慢中子会撞击其他原子核，进而产生受控的链式反应。产生的热能将水变成蒸汽，推动推动汽轮机运转做工，最后带动发电机发电，形成了一个由核能-热能-机械能-电能的一个转变过程。而传统火电厂则是利用石油、煤、天然气等化石燃料的燃烧所产生的化学能将水变成蒸汽带动汽轮机运转发电的行为。可以说除了反应堆外，核能发电的其他系统的发电原理与传统火力发电相差不大。

装配核燃料进行可控裂变反应的装置是核反应堆，是核电站的核心装置。核反应堆中的中子慢化剂可以降低快中子的速度，生成热中子，热中子可以维持这种核裂变链式反应。而冷却剂的作用则是将核反应堆中的热量带出核反应堆至外部环境进行降温。所以核电堆堆型根据冷却剂和中子慢化剂的不同有所区别。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，可分为热中子堆和快中子堆。

压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂，是目前世界上最普遍的商用堆型。据中国核电招股书显示：核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量热能（产生核能），高温高压的一回路冷却水把这些热能带出反应堆，并在蒸汽发生器内把热量传给二回路的水，使它们变成蒸汽（核能到热能的转化），蒸汽推动汽轮机带动发电机发电（机械能到电能的转化）。

一回路：反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能，高温高压的冷却水由主泵泵入堆芯带走热量，然后流经蒸汽发生器内的传热U型管，通过管壁将热能传递给U型管外的二回路，释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器。水这样不断的在密闭的回路内循环，被称为一回路。

二回路：蒸汽发生器U型管外的二回路水受热变成蒸汽，蒸汽推动汽轮机发电机做功，把热能转换为电力；做完功后的蒸汽进入冷凝器冷却，凝结成水返回蒸汽发生器，重新加热成蒸汽。这个回路循环被称为二回路。

压水堆核电站主要由核岛、常规岛和电站配套设施（BOP）等组成。核岛由核反应堆厂房和核辅助厂房构成，核岛中的大型设备主要包括蒸发器、稳压器、主泵等，是核电站的核心装置；其中核反应堆厂房的安全壳是核电站的重要安全构筑物。安全壳一般为带有半圆形顶的圆柱体钢筋混凝土建筑，能够承受地震、台风等各种外部冲击，是核电站的第三道安全屏障，确保反应堆的放射性物质不释放到外部环境。常规岛主要包括汽轮机组及二回路其他辅助系统。

全球范围内大多数国家用于发电核反应堆采用压水堆技术。根据国际原子能机构最新统计。截至年12月31日，全球在运核电机组共计台，在建核电机组52台。其中使用压水堆型核电机组（包括在建）共计台，占比达70%。

1.2世界核电发展进程

世界核电发展进程主要以三个重要时间点为标志：1.年12月，美国芝加哥大学成功启动“芝加哥一号（CP-1）”核反应堆，这也是世界上第一座核反应堆，功率为0.5W。标志人类步入核能时代，但核能的主要用途为军用。2.50年代初期，美国、苏联、英国、法国等国利用已有的军用核能技术，开始将核能的应用领域部分转向民用，相继开发建造用于发电的核反应堆，此时核电步入验证示范阶段。3.年，苏联奥布宁斯克核电站发电并网，标志核能发电时代正式来临。纵观全球核电发展史，核电共经历了试验起步阶段、高速发展阶段、缓慢发展阶段和当前的复苏发展阶段。

实验起步阶段：-年。以前苏联奥布宁斯克石墨水冷核电站为起点拉开序幕，部分核能大国也开启了将核能的军用领域拓展到民用。美国在此期间持续发展核动力武器，也开始了核能民用的拓展。据上海市核电办公室统计，在此阶段，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。此时的核电技术较为成熟，发电成本也比较低，核电正处于商用推广的前夜。

高速发展阶段：~年。在此阶段各个工业发达国家经济持续向好，对电力的需求急速增长。由于化石燃料供需紧张，主要工业国家对于核电的重视度也逐渐提升。美国、苏联、英国、法国、日本、德国等都开始制定相应的核电发展规划；发展中国家如印度、巴西、阿根廷等也都开始购入设备进行本国核电建设。此时核电技术更加趋于成熟，已拥有和在建核电站的国家越来越多。在这种形势下，主要核能大国如美国、英国、法国、德国在这期间就开始着手快中子增值堆和高温气冷堆等先进核电技术的研发，且已经建成各自相应的实验堆和原型堆。-年核电装机容量的年增长率达到23%。据上海核电办公室统计，在此阶段全球共有台核电机组投入运行，均采用第二代核电技术。

缓慢发展阶段：年~2年。据中广核招股书资料。上世纪八十年代以后，西方主要国家经济发展进入平稳期，由于产业结构调整及节能措施大量采用，全社会电力需求大幅度下降，许多已经计划的电力建设项目被搁置或者取消。在此期间美国和苏联又接连发生重大核安全事故，各国普遍加强了核安全监管，提高了核电项目审管要求，致使核电建设工期拉长，造价提高。加之发电成本相对低廉的天然气兴起，高造价的核电项目成了停建和取消的重点对象，核电发展遇阻，建设陷入困难。但在滞缓发展阶段，核电发展也没有完全停止。法国、韩国仍然坚持本国的核电发展并掌握了核电技术，迅速成长为世界核电大国。中国的核电建设也在上世纪八十年代起步。URU和EUR文件的出台对于三代核电技术有了相对明确的定义。

复苏发展阶段：年~至今。进入21世纪，国际社会对温室气体排放等环境危机越来越

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