我國(guó)絕大部分核電站都位于東南沿海地區(qū),而核燃料制造廠則坐落于西北部地區(qū)。遠(yuǎn)途運(yùn)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(yīng)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(yùn)輸容器是實(shí)現(xiàn)組件從元件制造廠到反應(yīng)堆安全轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵設(shè)備。以 ANT-12A 型新燃料運(yùn)輸容器為例,從結(jié)構(gòu)上看,主要由上殼體、下殼體、浮床、門組件構(gòu)成,兩組內(nèi)容物水平且平行放置于門組件內(nèi)腔。上下殼體為雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)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(cè)設(shè)有橡膠減震器,門組件內(nèi)腔設(shè)有陶瓷硅化橡膠隔熱材料,鋁基碳化硼中子吸收材料。
國(guó)際上主要核電大國(guó)核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早,在新燃料運(yùn)輸方面經(jīng)驗(yàn)豐富,且部分容器在國(guó)際上應(yīng)用廣泛。相比而言,美國(guó)核燃料組件運(yùn)輸容器設(shè)計(jì),在力學(xué)、臨界安全等方面的考慮更充分,而俄羅斯的運(yùn)輸容器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,沒有進(jìn)行臨界安全、減震等方面設(shè)計(jì)。但總體上,國(guó)外核燃料組件運(yùn)輸容器裝載兼容性和系列化程度較高。
當(dāng)前,我國(guó)引進(jìn)了一部分國(guó)外進(jìn)口核燃料組件運(yùn)輸容器,主要來自于法國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家,一般進(jìn)口容器均適配于國(guó)外反應(yīng)堆燃料組件,如 VVER-1000 堆燃料組件運(yùn)輸容器由俄羅斯設(shè)計(jì),M310 堆燃料組件運(yùn)輸容器由法國(guó)設(shè)計(jì)等。就國(guó)內(nèi)新燃料運(yùn)輸容器設(shè)計(jì)和制造而言,我國(guó)國(guó)內(nèi)從事新燃料組件運(yùn)輸容器制造的企業(yè)主要有南通中集能源裝備有限公司、上海阿波羅機(jī)械股份有限公司、四川科新機(jī)電股份有限公司、大連寶原核設(shè)備有限公司、西安核設(shè)備有限公司,以及中國(guó)原子能科學(xué)研究院(主要用于實(shí)驗(yàn)快堆燃料運(yùn)輸容器)等。
從新燃料運(yùn)輸容器型號(hào)看,ANT-12A 適用于絕大多數(shù)壓水堆燃料組件運(yùn)輸。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部官網(wǎng)《ANT-12A 型新燃料運(yùn)輸容器設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書》,ANT-12A 型號(hào)容器可以用于運(yùn)輸 STEP-12 系列,以及我國(guó)目前絕大多數(shù)壓水堆核電站主要采用的AFA 3G 系列新燃料組件。而根據(jù)中集安瑞科,首批國(guó)產(chǎn)的 STC-NF 1A 則用于運(yùn)輸國(guó)內(nèi)首條 AP1000 燃料組件。
其中,南通中集能源裝備有限公司(簡(jiǎn)稱“南通能源”)為中集安瑞科旗下清潔能源分部重點(diǎn)企業(yè)。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(chǔ)運(yùn)裝備。2019 年國(guó)內(nèi)首條 AP1000 核燃料組件生產(chǎn)線為三門核電站 1 號(hào)機(jī)組生產(chǎn)的 64 組首次換料 AP1000 燃料組件,從內(nèi)蒙古包頭運(yùn)往三門核電站的運(yùn)輸裝備,就是由南通中集能源裝備有限公司制造的首批國(guó)產(chǎn)化 STC-NF1A 新燃料運(yùn)輸容器。
科新機(jī)電是國(guó)內(nèi)過程裝備重型壓力容器領(lǐng)先企業(yè),公司于 2018 年獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的《民用核安全設(shè)備制造許可證》,成為為數(shù)不多的擁有核電資質(zhì)的民營(yíng)壓力容器制造企業(yè)。目前,公司與中廣核聯(lián)合研制的用于核燃料組件國(guó)際運(yùn)輸?shù)男氯剂线\(yùn)輸容器實(shí)現(xiàn)在該領(lǐng)域高端設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,公司已取得了核電產(chǎn)品 ANT-12A型新燃料運(yùn)輸容器項(xiàng)目批量化生產(chǎn)訂單并服務(wù)于“一帶一路”。
新燃料運(yùn)輸容器市場(chǎng)空間測(cè)算:
1)需求量:根據(jù)央視網(wǎng)報(bào)道,我國(guó)華龍一號(hào)反應(yīng)堆芯由 177 組乏燃料組件組成,而百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站堆芯使用的是 157 組燃料組件方案。鑒于目前我國(guó)在運(yùn) 53 臺(tái)機(jī)組中華龍一號(hào)較少,這里我們保守估計(jì),仍按照百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站燃料組件數(shù)量計(jì)算。則我國(guó)在運(yùn) 53 臺(tái)機(jī)組大約需要 8321 個(gè)燃料組件。一般,壓水堆每次會(huì)更換大約三分之一的燃料組件,對(duì)應(yīng)實(shí)際每年需要更換組件數(shù)量為 2774 個(gè)。根據(jù)中國(guó)核工業(yè)報(bào)、深圳立木信息咨詢,一般一個(gè)乏燃料運(yùn)輸容器每年最多可以運(yùn)輸4 次,但由于氣候條件、路程較遠(yuǎn)等原因,每年實(shí)際運(yùn)輸僅有 2 次,這里我們假設(shè)新燃料每年也運(yùn)輸 2 次。按照每個(gè)運(yùn)輸容器裝 2 個(gè)組件計(jì)算,現(xiàn)有核電機(jī)組新燃料組件約需要 693 個(gè)運(yùn)輸容器。
2)價(jià)值量方面,根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)鏈研究,目前國(guó)產(chǎn)運(yùn)輸容器單價(jià)約為 150 萬(wàn)元。總體上,預(yù)計(jì)現(xiàn)有核電機(jī)組新燃料組件約需要 693 個(gè)運(yùn)輸容器。按照國(guó)產(chǎn)運(yùn)輸容器單價(jià)計(jì)算,對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間約為 10.4 億元。
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