景业智能研究报告:核工业新星冉冉升起_受益后处理市场需求增长.docx
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1、景业智能研究报告:核工业新星冉冉升起_受益后处理市场需求增长1 国内领先的核工业智能制造企业,行业领军者1.1 成立以来专注核工业智能制造,自主研发铸就国内领先优势杭州景业智能科技股份有限公司成立于2015年5月20日,2019-2020年,公司经历2次增 资、3次股权转让、1次资本公积转增股本,并于2020年9月,由行之远、一米投资、智航投资、 杭实资产、杭实赛谨、来建良和秘银晓风共同作为发起人,将景业有限整体变更为股份有限公 司。公司共拥有2家全资子公司(智行远、常州嘉业),控股股东为实控人来建良个人独资的行 之远。2022年4月29日,公司成功登陆上海证券交易所科创板。公司主要从事特种机
2、器人及智能装备的研发、生产及销售,自成立以来便专注于高放射性与 酸蚀热室环境下的核工业系列机器人及智能装备的研制和开发,主营业务无变更。由于核工业领 域具有较高的技术及创新要求,自主研发能力是公司保持核心竞争力的决定因素,因此公司一直 将技术创新作为重要发展战略。公司搭建起保持技术创新的机制:建立以技术研发中心为核心, 营销部、运营中心、交付中心等各部门配合的研发组织体系,按项目制形式,组织各部门有序开 展技术研发工作;制定有效的绩效激励管理体系,激励技术人员的研究创新能力和工作积极性; 与国内核工业相关科研单位、中国核学会长期保持良好的技术交流,持续跟进行业技术创新动 向;加强研发人员团队建
3、设,积极培养、引进优秀人才,截至2021年年底,公司共有97名研发 技术人员。2019-2021年公司研发费用由1251万元增长至2859万元。截至2022年4月,公司作 为知识产权人共拥有139项专利和18项软件著作权,并被认定为2021年度浙江省“专精特新”中 小企业。公司凭借在核工业领域的独特优势,营收及归母净利润呈现快速增长态势。公司2019-2021 年分别实现营业收入1.01亿元/2.06亿元/3.49亿元,YOY依次为26.08%/105.05%/68.95%,三 年营业收入的年复合增速63.46%;实现归母净利润0.27亿元/0.53亿元/0.76亿元,YOY依次为 35.52
4、%/98.75%/44.03%,三年归母净利润的年复合增速57.13%。1.2 核工业领域佼佼者,具备稳定、优质客户资源公司在核工业领域的产品主要包括核工业系列机器人和核工业智能装备,产品应用于核燃料 循环产业链,包括乏燃料后处理、核电站反应堆退役处理等,是国内相对稀缺的深耕核工业领域 特种装备的企业之一。2019-2021年,公司核工业领域收入增长迅速,成为整体业绩增长主力。 从营收占比来看,2019-2020年,两类产品占比相当,2021年核工业智能装备收入占比大幅提 升,原因系公司前期在执行的部分核工业智能装备订单于2021年交付给客户,金额和数量增幅 较大。2021年核工业系列机器人收
5、入占比大幅降低,原因系部分核工业系列机器人订单因客户 场地等原因当年未完成交付(截至目前,核工业系列机器人在执行的订单金额合计为2.09亿 元),当年实现收入较低。从公司核工业产品的技术先进性来看,公司取得了多项突破,核工业电随动机械手等产品已 被国家核工业重大专项成功采用,同时也是国内唯一一家可以批量供货电随动机械手的公司;公 司技术成果“核工业遥操作电随动机械手关键技术及重大工程应用”填补了国内空白,技术上达 到国际先进水平;取样机器人推出也显著改善了我国核工业对于放射性料液人工取样的现状。此外,公司在核工业领域也积累了稳定、优质的客户资源。主要客户为中核集团、航天科技 集团、航天科工集团
6、等大型央企的下属企业和科研院所。其中,公司大客户中核集团是国家核科 技工业的主体企业,是我国唯一的专营核燃料生产商、供应商和服务商;2019年-2021年公司对 其销售收入占比分别为 54.73%、46.44%和18.76%。同时,公司于2020年获得中核集团二级 子公司中核浦原的增资入股,持股比例为12.50%,公司由此成为中核集团设备板块智能装备方 向的重要单位,双方达成更加深入的合作,将进一步推动公司向好发展。1.3 逐步向非核领域拓展,助力公司可持续发展除了核工业领域,公司也在积极向非核领域拓展。2016年起,公司在开展核工业智能装备 研发的同时,也进行了对新能源电池领域的智能生产线和
7、智能单机设备相关技术的研发,并承接 了部分新能源电池领域智能装备业务,实现了数字化工厂集成系统平台开发技术积累;2017 年起,公司逐步打开了新能源电池领域市场,相应智能装备得到推广应用;2019 年起,在原有非 核智能装备技术基础上,公司针对医药大健康领域市场需求,开展相应技术的研发,并开始获得 医药大健康领域智能装备订单。2020 年起公司开始进行基于数字孪生、边缘计算等数字化技 术,研制新一代核工业机器人及智能装备和智能教学装备。公司在非核领域的产品主要包括面向新能源电池与医药大健康领域的专用智能装备、职业教 育装备相关服务。2019-2021年,公司非核领域收入分别为2101.62万元
8、/3667.49万元/2665.56 万元,占比20.88%/17.90%/7.65%。未来,公司也将继续积极拓展先进制造产业板块,进一步拓展新能源电池、医药大健康行 业,服务行业领军企业,同时顺应国家职业教育改革发展趋势,根据智能制造相关“1+X”产学 合作的需要,研制高端智能教学装备。2 乏燃料后处理迫在眉睫2.1 乏燃料后处理技术及相关设备2.1.1 为什么要处理乏燃料?碳中和”背景下,核电凭借高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势, 将成为未来基荷能源的重要组成部分。而核燃料循环是发展核电过程中不可忽视的环节,在装机 容量日益增加的背景下,如何处理日益增加的核电乏燃料,
9、保障工业体系安全稳定运行,是目前 核电发展亟待解决的问题。核燃料循环产业是整个核工业产业链的一环,也是核能发展的大动脉,包括铀矿开采、冶炼、 转化纯化、燃料元件制造、乏燃料后处理、放射性废物处理处置、核电站反应堆等多个环节。从 矿产开发到最终的地质填埋,通常会经理一个完整的燃料循环。其中,随着核电运行,燃料中裂 变核素铀逐步消耗,不足以维持裂变反应,从反应堆中取出的燃料称为乏燃料,或辐照过的燃料。 把已经使用的 3%-4%的铀废料(乏燃料),以化学方法将铀和钚从裂变产物中分离出来,称为 乏燃料再溶解和后处理技术,这也是核燃料循环后段中最关键的一个环节。乏燃料闭式循环可提升铀、钚元素利用率。常规
10、的裂变反应堆将铀-235 作为燃料,然而, 一般轻水堆采用 3-4%浓缩铀 235 为原料,即真正参与核反应的原料只有 3-4%,余下的则是会 产生辐射的铀-238 废料。由于目前的反应堆技术对核燃料中的铀利用率较低,乏燃料中仍有可 观的铀和钚可以回收再利用。我国为贫铀国,国内铀资源大部分属于非常规铀,开采成本较高, 根据世界核协会,近年来我国铀资源对外依存度常年维持在 70%以上,主要供应国家有哈萨克 斯坦、乌兹别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚。因此,建立乏燃料后处理闭式循 环,对于提升我国铀资源利用率,制备钚铀混合燃料用于热堆、快堆,提升铀、钚等资源战略储 备,保障能源安全等具
11、有重要意义。乏燃料后处理可降低对环节的威胁。乏燃料的半衰期可达数万年,其放射性对环境有很大的 威胁,因此必须妥善处理。随着我国核电站运营规模不断扩大,乏燃料数量逐步增加。据头豹研 究院数据,每 100 万千瓦核电设备容量的乏燃料年产量约为 21 吨,另据华经产业研究院数据,2020 年中国乏燃料产量为 1298 吨,累积待处理乏燃料 8718 吨,而目前我国乏燃料处理能力 仅为 50 吨/年,在建处理能力也仅为 200 吨/年,未形成规模化乏燃料后处理能力,离堆贮存 能力也已基本饱和,无法满足未来乏燃料的处理需求。乏燃料后处理后,高放废物的体积将被压 缩到原来的四分之一,其长期放射性毒性将被降
12、低一个数量级以上。2.1.2 后处理工艺及相关设备发展现状世界上运营核电的国家主要有两种乏燃料处理方式。一种是开放式燃料循环路线:通过简单 的剪切、封装后,运往合适地点,直接深埋,目前瑞典、加拿大、西班牙、美国采取的是这种方 式;另一种方法是闭式燃料循环,即分离乏燃料中的铀、钚等元素进行再利用,降低其活性和放 射性,将高放废物进行填埋。目前法国、英国、俄罗斯、日本、印度、中国均采取该技术路线。实际上,在进行最终填埋,或者乏燃料处理前,还有一种临时的处理方式,即在反应堆内临 时储存。一般核电站都配有乏燃料贮存水池,用于临时存放从堆芯中卸出的乏燃料,换料时要装 入的新燃料也暂存在其中。由于乏燃料仍
13、会产生衰变热,且具有放射性,因此需要放入水中进行 冷却和屏蔽。乏燃料在核电站存放一定时间后,定期从电厂装船运至乏燃料后处理厂,进行再回 收利用。除反应堆厂房内的乏燃料水池外,电厂有一个乏燃料集中存放点,以扩展电厂的乏燃料 存储能力。不过,随着机组运行周期增加,水池的负荷也会达到上限。据前瞻产业研究院,一般核电站 的服役年限为 40-60 年,在堆贮存水池的设计容量为 10-20 年乏燃料卸出量,而乏燃料在堆贮 存 3-5 年后可以进行外运、离堆贮存、后处理。值得注意的是,目前我国核电站大多集中于东部 沿海地区,而乏燃料后处理体系则位于我国西北地区,因此,随着核废料的累积,乏燃料离堆储 运是重要
14、的发展方向。根据法国阿海珐建设经验,大型乏燃料转运枢纽的建设设计基础设施建设、 特种车辆、指挥应急等多个层面,涉及面广,周期近 10 年。我国选择乏燃料后处理技术路线已成定局。目前,包括我国在内的大多数国家,尚未形成规 模化乏燃料后处理能力,只能先采取在堆贮存、离堆贮存的暂存方式作为缓冲。不过,当前我国 在堆贮存和离堆贮存能力均已趋于饱和,乏燃料处理将成为制约核电发展的重要因素。在核电 中长期发展规划(2005-2020 年)中,我国再次重申了核燃料闭式循环和乏燃料后处理的政 策。PUREX 是目前乏燃料后处理的主流技术路线。乏燃料后处理厂具有较高的技术难度,处理 技术又可以分为干法、湿法两种
15、。其中以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂的是法处理 PUREX(萃取 回收 Pu 和 U 的英文缩写)是目前最成熟的主流技术,也是位移实现商业化的技术路线,法国、日本均采用这种方法。根据乏燃料后处理产业的市场前景及发展路径,PUREX 的工艺流程主要包括对乏燃料 的剪切、剪切片的硝酸溶解、溶剂萃取分离裂变产物、溶剂萃取分离提纯 U 和 Pu、脱硝、送往 燃料制造厂制造新燃料整个闭式循环。萃取后的高放废物需要进行贮存和玻璃固化,被分离的核 裂变产物作为高放废液进行处理。乏燃料后处理按照工序可以分为首端处理、萃取分离与尾端处理。1)首端处理主要供需包 括乏燃料组件的切割、去包壳、燃料芯块溶解、过滤、调
16、料、尾气处理。涉及到的设备主要有剪 切机、溶解器、离心澄清机、脉冲过滤器、洗涤器、气液分离器、高效过滤器等;2)萃取分离 工序的目的,主要在于铀、钚与放射性裂变产物的分离和净化。涉及到的设备主要包括混合澄清 槽、离心萃取器、脉冲萃取柱等;3)尾端处理,即从铀或钚中间品进行补充净化、浓缩以及转 化为最终产品形态。经溶剂萃取分离和净化得到的铀、钚中间产品,不论在纯度和形态上,都无 法满足应用的要求。因此,在铀、钚主体萃取净化后,仍需纯化,以进一步除去钚中的杂质,转 化成金属钚或稳定的化合物,涉及到的设备主要包括硅胶吸附塔、硅胶吸附床、搅拌床、硫化床 等。总体上看,目前我国后处理产业已实现部分设备国
17、产化,进入核电市场推广阶段,如中子吸 收材料、常规机械电气设备。部分产品需要在现有核电基础上进行适应性开发或改进,如远距离 操作阀门、机械手、热室等。然而,PUREX 技术的工艺流程主设备技术难度较高,国产化仍然 任重道远。例如,剪切机、溶解反应器、离心澄清器、脉冲过滤器、萃取分离器、玻璃固化装置 等。2.2 我国乏燃料后处理现状已有处理产能:我国于 2006 年,在甘肃兰州建造了第一座乏燃料后处理中间试验厂,中核 四零四厂,该厂拥有一座容量为 500t 的乏燃料贮存水池,目前正在建设一座容量为 800t 的乏 燃料贮存水池,拥有年处理 50t 的乏燃料处理能力,2011 年该中试厂热调成功,
18、2013-2015 年 间对约 50 吨的乏燃料进行了再处理。这标志着我国初步掌握了后处理核心技术,也是我国目前 仅有的已建成乏燃料后处理厂。后期规划:后续乏燃料处理厂的规划主要有两个项目,一是建设 2 个具有国内自主知识产 权,年处理能力达 200 吨的大型商用乏燃料后处理厂。另一个是中法合作建设的 800 吨后处理 厂。2012 年 12 月,中核集团在第二次科技工作会议上发布“龙腾 2020”科技创新计划,首批 入选的 8 个示范工程就包括具有自主知识产权的 200 吨大型商用乏燃料后处理示范工程。截至 目前,第一座 200 吨处理厂正处于建设中,预计于 2025 年开始运营。而第二座
19、200 吨乏燃料 处理厂也在 2020 年底开始建设。甘肃省政府与中国核工 业集团公司在兰州签署战略合作协议,中核集团将投资 5000 亿元,与甘肃省在核技术产业园、 装备制造等领域开展合作。甘肃核技术产业园主要聚焦核循环产业,按照 800 万吨处理厂耗资 约 1500 亿元计算,5000 亿元投资约对应 2600 吨左右处理能力。由此可见,未来乏燃料处理 领域仍有较大成长空间。2013 年 4 月,中核集团与法国阿海珐签署了年处理能力 800 吨,储存能力 600 吨的乏燃 料商业处理-在循环工厂合作项目,该项目从设计、施工到调试约需要 10 年时间,原预计于 2020 年开始建设,2030
20、 年投产。但由于处理厂选址问题,以及当地民众协调问题,项目一直被搁置。2.3 乏燃料后处理市场空间测算中国核电站自 1994 年第一座秦山核电站开始运营,至今已积累了较大规模的乏燃料。随 着中国“双碳”目标的公布,核能作为清洁能源备受关注和重视。这里,我们对未来乏燃料后处 理的市场规模做如下测算:装机容量的测算:根据“十四五”规划和 2035 远景目标纲要,至 2025 年,我国核电运行装机容量达到 7000 万千瓦,在建装机规模接近 4000 万千瓦。到 2035 年,我国核电在运和在建装机容量将达到 2 亿千瓦左右。则按照 2021 年年底 5349 万千瓦装机容量计算,2022-2025
21、 年装机容量 CAGR 为 6.96%,假设“十四五”期间,我国核电装机容量按照该增速保持匀速增长,可以分别测算出 2022- 2025 年每年装机容量。由于纲要中并未明确给出 2035 年在运装机容量的目标,这里保守估计,假设 2025-2035 年 核电运行装机容量 CAGR 为 5%。乏燃料产量测算:据华经产业研究院数据,截至 2020 年中国乏燃料累积待处理乏燃料 8718 吨,另据头豹研究院数据,每 100 万千瓦核电设备容量的乏燃料年产量约为 21 吨,据此,可以 大致测算出,到 2025、2030、2035 年,乏燃料年产量将分别达到 1470 吨、1876 吨、2394 吨,累
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