“人造太阳”可控核聚变发电 人造太阳核聚变发电概念股票一览

“人造太阳”可控核聚变发电 人造太阳核聚变发电概念股票一览

我们认为，我国下一代核电技术将着眼于乏燃料处理及更大范围的出口推广，终极目标是实现可控核聚变。

0可控核聚变之商业化，余生可见乎？

开篇先聊聊与读者们的互动。2月，我们在iAnalyst（分析师）平台上分享了对年初所发深度报告的导读，链接如下。

深度报告导读 | 颠覆、重生，在科技与产业变革中成长 （by 浙商·电气新能源）（2017.2.5）

之后，我们收到了一些读者（机构投资者、行业内人士居多）的反馈。不少人不约而同地感慨：预测到2070年啊！我们能活到那时候吗？

关于对能源结构图景的预测，先解释一下我们为什么要讨论到2070年的情形吧。我们认为，在我国，氢能和核能的安全与和平利用，大有可为，《导读》里已有简述，不赘述。其中，可控核聚变的商业化应用，将极大地挑战地球人的能源观。

就在数日前的2017年6月10日，以“未来能源”为主题的2017年阿斯塔纳专项世博会正式对外开放，咱们中国馆的主题是“未来能源、绿色丝路”，并以“人造太阳”核聚变能源为核心展示元素贯穿展览。封面配图源自网络，结合相关报道，我们理解，此为本届中国馆“未来能源梦”剧场展区的效果示例。

虽然业内专家预计，2050年前后可建成核聚变能商用电厂，但我们担心实际进度或低预期，或许2070年可以实现里程碑式突破。对于生于1970年、1980年、1990年的人来说，2070年TA将年满100岁、90岁、80岁，那时都已阅尽凡尘。在给晚辈们讲的故事中，或许有中国在21世纪初迎接高速铁路的全民激动；专业上有两把刷子的话，故事里或有2015年前后的磷酸铁锂电池与三元锂电池之争往事，以及，一代代科技工作者如何开发核能，善用其道，造福人类，直至可控核聚变提供的能量用于商业发电。

小伙伴们，保养好身体，咱们都要努力活到2070年啊！

自20世纪80年代以来，我国逐步加大对核电研究与产业化的投入，并且在历经切尔诺贝利、三里岛、福岛等多起核事故之后依然保持对于核电的投入力度，在高温气冷堆、快中子反应堆、钍基熔盐堆、磁约束聚变装置等领域，我国已经走到了世界的前列。我国下一代核电技术将着眼于乏燃料处理及更大范围的出口推广，终极目标是实现可控核聚变。我们预计，如果新型核电技术能够进展顺利，我国将借此契机，在21世纪国际新型核电系统发展领域，占据一席之地，而这也将有力支撑我国核电事业的长期发展。

1高温气冷堆技术再获认可，有望成为“一带一路”出口尖兵

高温气冷堆建设顺利推进，我国有望建成全球首座模块式球床高温气冷堆商用示范核电站。华能石岛湾20万千瓦（200MW）高温气冷堆示范工程于2012年12月正式开工建设，于2014年9月7日顺利完成常规岛FCD，于2015年11月完成主变压器、辅助变压器、高压厂用变压器引入工作，于2015年12月初完成首批石墨堆内构件出厂验收。2016年10月24日，示范工程主蒸汽、主给水管道焊接异地考试顺利完成，为后续主蒸汽、主给水管道施工打下了良好基础。表41为高温气冷堆示范工程建设进度。

模块式高温气冷堆（HTGR），简称“高温气冷堆”，采用耐高温的陶瓷型包覆颗粒燃料元件，用化学惰性和热工性能良好的氦气作为冷却剂，用耐高温的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，具备如下优势：

其一，具有固有的安全性。高温气冷堆的燃料外表面是耐高温、耐腐蚀的碳化硅，采取惰性气体氦气作为冷却剂，结合反应堆的巧妙设计，即使遇到类似福岛事故的海啸袭击，全厂断电，亦可保证反应堆不会熔化。

其二，发电效率高。燃料循环灵活，转换比高，铀燃料燃耗深；热效率高。

其三，未来可拓展的应用领域广泛。反应堆提供直至950℃高温工艺气体和高品质蒸汽，可用于黑色金属生产、制氢、煤化工、海水淡化等工业领域。

其四，多模块组合方式，可灵活适应市场。高温堆通过多模块组合方式，可以建设200、400、600、800、1000MW等系列装机容量的核电机组，适合建在靠近负荷中心及拥有中小电网的国家和地区，尤其适合“一带一路”沿线国家。

我国于2000年建成世界上首座球床模块式高温气冷试验堆HTR-10，其核岛设计结构如图49所示。据教育部科技发展中心网站资料，HTR-10试验堆是国家863高技术研究与发展计划项目，由清华大学负责承担，于1995年开工建设，2000年底实现首次临界状态，2003年1月完成72小时满功率并网发电。据清华大学核能与新能源技术研究院网站介绍，其建成使我国成为世界上为数不多的掌握高温气冷堆技术的国家之一。

与印尼签订高温气冷堆合作协议，高温气冷堆技术再获国际认可。2016年8月3日，中核建集团与印尼原子能机构签署了《中国核建（11.48 -0.35%，诊股）集团与印尼原子能机构关于印尼高温气冷堆发展计划的联合项目协议》，双方就印尼高温气冷实验堆项目、培训等方面的合作达成初步意向，标志着高温气冷堆技术海外推广又取得了进一步的实质性进展。该协议是中核建集团继2016年1月29日与沙特能源城签订MOU后的第二个合作项目协议，具有完整自主知识产权的高温气冷堆技术再度获得国际认可，已成为落实我国核电“走出去”战略的重要优选堆型之一。

尽管目前我国研发的球床模块式高温气冷堆在堆出口温度、乏燃料后处理等方面与第四代技术仍有差距，但相关研究成果将助力我国核电机组向更为安全、高效的方向发展，助推我国核电关键技术国产化向前再迈一步。

2快中子堆技术持续突破，未来有望建设集装箱大小“核电宝”

按照冷却剂不同，通常可以将快中子反应堆分为铅冷快堆、钠冷快堆等。快堆是主要以平均中子能量0.08～0.1MeV的快中子引起链式裂变反应的反应堆，通常使用钚-239作燃料，并在堆芯燃料钚-239的外围放置铀-238，钚-239发生裂变反应时放出来的快中子，能够被装在外围再生区的铀-238吸收，铀-238吸收中子转化为钚-239，从而实现了核燃料的“增殖”。由于铀238为大型核反应堆废料中的主要产物，因此利用快中子堆发电的整个反应过程实现了对乏燃料的深度燃烧，化废为宝，大大减少放射性废物残留。快堆可将天然铀资源的利用率从目前的约1%提高至60%以上，从而大大减少放射性废物量，提高核燃料利用率。

钠冷快堆技术项目推动较早，目前中国实验快堆已经实现满功率运行，而霞浦快堆核电示范工程也有望于2017年开建。其中，中国实验快堆于1995年立项，热功率为65MW，实验发电功率20MW，已于2010年7月21日实现核临界，于2014年12月15日达到满功率运行，图50为中国实验快堆本体；福建霞浦快堆核电600MW示范工程项目正在有序推进，其由中核霞浦核电核电有限公司负责建设和运营，其中中国核电（7.89 -0.75%，诊股）持股55%、福能股份（10.56 -0.47%，诊股）持20%、华能核电持股10%、长江电力（14.50 -1.36%，诊股）持股10%、宁德国投持股5%。如建设顺利，达到预期乏燃料处理功能，后续或扩大推广。

铅基快堆获突破，未来我国有望建集装箱大小的“核电宝”。2016年10月4日，央视新闻报道，由中科院核能安全技术研究所设计研发的世界规模最大、功能最全的“铅基堆冷却剂技术综合实验回路”和“铅基堆冷却剂氧测控技术”，实验能力和运行参数达到国际领先水平，实现了核心技术自主化。沿用此项技术，未来我国有望率先推出只有集装箱大小的迷你型核电源装置“核电宝”，如图51所示。

铅冷快堆相较于钠冷快堆具有更高的安全性，而钠冷快堆的效率要高于铅冷快堆。

根据中国核动力研究设计院工作人员刘兵在《钠冷与铅冷快堆热工水力比较分析》中介绍，由于钠非常活泼且与水接触会发生剧烈反应，因此为了保障钠冷快堆安全性，钠冷快堆的主热传输系统为钠-钠-水蒸汽三回路系统，较传统压水堆与铅冷快堆多一级回路。此外为了防止钠遇空气氧化，甚至燃烧，钠冷快堆使用惰性气体氩气覆盖。

根据清华大学肖宏才在《自然安全的BREST 铅冷快堆：现代核能体系中最具发展潜力的堆型》中介绍，在铅、铅铋合金、以及液态金属钠中，液态金属钠具有最优异的热物理及流体力学性能，如表42所示，最适合用于快堆极高体积比功率堆芯的稠密栅格，实现核燃料的高速增殖，钠冷快堆的增殖比可达1.2~1.4以上。这也使得钠冷快堆在早期发展中占得先机。

目前，我国在钠冷快堆示范推广及铅冷快堆技术攻关方面都取得重要突破，从而在快堆研发领域处于世界前列。

3钍基熔盐堆研发朝既定目标稳步推进

钍基熔盐堆使用钍-232作为核燃料，钍-232在反应堆中吸收中子后会变为钍-233，钍-233为非稳定核素，其半衰期为22分钟，钍-233发生β衰变在释放1个电子后变为钚-233，而钚-233亦为非稳定核素，半衰期27天，同样会发生β衰变，衰变后变为铀-233，从而可进行裂变反应，形成闭式燃料循环。

钍基熔盐堆工作原理如图52所示。

根据首航节能（7.52 -0.66%，诊股）相关公告，钍基堆特点如下：

第一，相较于铀资源，钍资源储备更为丰富。根据美国联邦地质调查局以及世界核协会统计数据，截至2013年全球钍资源储量与铀资源储量分别为1400万吨和589万吨，而全球钍资源可开发量为铀资源可开发量的3-4倍。此外天然铀中能够直接进行核裂变的铀-235仅占天然铀的0.720%，而自然界所有的钍均可用于核裂变反应，据此测算铀资源储备可为人类提供更久的能源支撑。

第二，钍/铀的转换效率高，钍/铀燃料循环在热堆中和快堆中都能使用，使用钍做核燃料可得到更高等级的能量。就单位质量所含能量而言，钍是铀的约40倍，同样规模的电站，钍核发的电量可以是铀核发电电量的数倍。

第三，钍/铀燃料循环产生较少的高毒性放射性核素，其核废料衰减期短，只有100-300年，相对于压水堆核废料上万年的衰减期，后续核废料更容易储存、对环境影响小。