我國絕大部分核電站都位于東南沿海地區,而核燃料制造廠則坐落于西北部地區。遠途運輸加之核燃料的特殊屬性,其安全性顯得尤為重要。核燃料組件作為反應堆中提供能量的部件,主要包括 2 種:1)將天然六氟化鈾富集或直接加工成的核燃料組件;2)通過后處理乏燃料加工成的 MOX 新燃料。
核燃料組件運輸容器是實現組件從元件制造廠到反應堆安全轉移的關鍵設備。以 ANT-12A 型新燃料運輸容器為例,從結構上看,主要由上殼體、下殼體、浮床、門組件構成,兩組內容物水平且平行放置于門組件內腔。上下殼體為雙層結構,內隙填充納米孔符合絕熱氈作為隔熱材料,上殼體兩端均裝有輕木材料的端部減震器;浮床兩側設有橡膠減震器,門組件內腔設有陶瓷硅化橡膠隔熱材料,鋁基碳化硼中子吸收材料。
國際上主要核電大國核能產業發展較早,在新燃料運輸方面經驗豐富,且部分容器在國際上應用廣泛。相比而言,美國核燃料組件運輸容器設計,在力學、臨界安全等方面的考慮更充分,而俄羅斯的運輸容器結構相對簡單,沒有進行臨界安全、減震等方面設計。但總體上,國外核燃料組件運輸容器裝載兼容性和系列化程度較高。
當前,我國引進了一部分國外進口核燃料組件運輸容器,主要來自于法國、美國、俄羅斯等國家,一般進口容器均適配于國外反應堆燃料組件,如 VVER-1000 堆燃料組件運輸容器由俄羅斯設計,M310 堆燃料組件運輸容器由法國設計等。就國內新燃料運輸容器設計和制造而言,我國國內從事新燃料組件運輸容器制造的企業主要有南通中集能源裝備有限公司、上海阿波羅機械股份有限公司、四川科新機電股份有限公司、大連寶原核設備有限公司、西安核設備有限公司,以及中國原子能科學研究院(主要用于實驗快堆燃料運輸容器)等。
從新燃料運輸容器型號看,ANT-12A 適用于絕大多數壓水堆燃料組件運輸。根據生態環境部官網《ANT-12A 型新燃料運輸容器設計批準書》,ANT-12A 型號容器可以用于運輸 STEP-12 系列,以及我國目前絕大多數壓水堆核電站主要采用的AFA 3G 系列新燃料組件。而根據中集安瑞科,首批國產的 STC-NF 1A 則用于運輸國內首條 AP1000 燃料組件。
其中,南通中集能源裝備有限公司(簡稱“南通能源”)為中集安瑞科旗下清潔能源分部重點企業。中集安瑞科核電裝備主要包括兩大部分,核電站裝備、核燃料儲運裝備。2019 年國內首條 AP1000 核燃料組件生產線為三門核電站 1 號機組生產的 64 組首次換料 AP1000 燃料組件,從內蒙古包頭運往三門核電站的運輸裝備,就是由南通中集能源裝備有限公司制造的首批國產化 STC-NF1A 新燃料運輸容器。
科新機電是國內過程裝備重型壓力容器領先企業,公司于 2018 年獲得國家核安全局頒發的《民用核安全設備制造許可證》,成為為數不多的擁有核電資質的民營壓力容器制造企業。目前,公司與中廣核聯合研制的用于核燃料組件國際運輸的新燃料運輸容器實現在該領域高端設備的國產化,公司已取得了核電產品 ANT-12A型新燃料運輸容器項目批量化生產訂單并服務于“一帶一路”。
新燃料運輸容器市場空間測算:
1)需求量:根據央視網報道,我國華龍一號反應堆芯由 177 組乏燃料組件組成,而百萬千瓦級核電站堆芯使用的是 157 組燃料組件方案。鑒于目前我國在運 53 臺機組中華龍一號較少,這里我們保守估計,仍按照百萬千瓦級核電站燃料組件數量計算。則我國在運 53 臺機組大約需要 8321 個燃料組件。一般,壓水堆每次會更換大約三分之一的燃料組件,對應實際每年需要更換組件數量為 2774 個。根據中國核工業報、深圳立木信息咨詢,一般一個乏燃料運輸容器每年最多可以運輸4 次,但由于氣候條件、路程較遠等原因,每年實際運輸僅有 2 次,這里我們假設新燃料每年也運輸 2 次。按照每個運輸容器裝 2 個組件計算,現有核電機組新燃料組件約需要 693 個運輸容器。
2)價值量方面,根據我們的產業鏈研究,目前國產運輸容器單價約為 150 萬元。總體上,預計現有核電機組新燃料組件約需要 693 個運輸容器。按照國產運輸容器單價計算,對應市場空間約為 10.4 億元。
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