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海洋将成为新核燃料供应商!新研究:从海水中提取铀用于核能的新技术【附核电技术赛道观察图谱】

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 研选快讯 • 2024-02-12 09:08:48 来源:前瞻网 E4864G1
100大行业全景图谱

瞻观前沿

地球表面的大部分被海洋覆盖,海洋中孕育着各种各样的生物。有趣的是,这些巨大的水体还含有稀分布的铀离子。提取这些离子有可能为核能发电提供可再生燃料来源。ACS Central Science最近的一项新研究揭示了一种使用特殊设计的电极材料从海水中提取铀离子的有效方法。这种方法为传统铀矿开采提供了可持续的替代方案,有可能将海洋变成巨大的核燃料来源。

在实验中,研究人员将涂层布作为阴极放置在天然海水或掺铀海水中,添加石墨阳极,并在电极之间运行循环电流。随着时间的推移,亮黄色的铀基沉淀物积聚在阴极布上。

在使用从渤海收集的海水进行的测试中,电极在24天内从每克涂层活性材料中提取了12.6毫克铀。这种涂层材料的容量高于该团队测试的大多数其他铀提取材料。此外,使用电化学捕获离子的速度比简单地让离子自然积聚在布料上快约三倍。研究人员表示,这项工作提供了一种从海水中捕获铀的有效方法,这可以开辟海洋作为新的核燃料供应商。

核电

图片来源:摄图网

技术价值观察

核电是我国能源供应体系的重要分支,也是新能源的重要组成部分。核电产业的上游包括核电设备、核燃料核材料的供应等;中游包括核电站的建设、运营;下游主要涉及发电、维修和后处理市场。

新研究揭示从海水中提取铀离子的有效技术,有可能将海洋变成巨大的核燃料来源。因此,从核电产业链上看,此技术处于产业链的上游环节,对原材料供应产生较大影响。

图表1:核电行业产业链结构

宏观市场观察

——全球核电技术周期:处于成长期

2002-2011年,全球核电行业专利申请人数量及专利申请量均呈现增长态势,虽然2011年,由于日本福岛第一核电站事故的影响,全球核电行业专利申请人数量出现持续下降,但是专利申请数量仍在上升,直到2015年,世界核电工业重新兴起,2021年专利申请人和申请数量有所下降,但这两大指标数量仍较多。整体来看,全球核电技术处于成长期。

图表1:全球核电行业技术周期

——全球核电行业专利申请量及专利授权量:2019年开始专利数量及授权量均有所下降

2010-2013年全球核电行业专利申请数量呈现逐年增长态势,2013-2020年全球核电行业专利申请数量波动不大,2021年申请量有所下降,为17966项。

在专利授权方面,2010-2016年全球核电行业专利授权数量逐年增长,2017年开始出现下降趋势,2021年全球核电行业专利授权数量为8334项,授权比重仅为46.39%。

2022年1-10月,全球核电行业专利申请数量和专利授权数量分别为6094项和1706项,授权比重为27.99%。截止2022年10月28日,全球核电行业专利申请数量为45.05万项。

图表2:2010-2022年全球核电行业专利申请量及授权量情况(单位:项,%)

——中国核电机组运行数量居世界第三

目前世界上已有30多个国家或地区建有核电站。根据国际原子能机构(IAEA)统计,截至2022年6月底,全球在运机组440台,总装机容量约3.94亿千瓦。装机规模居前3位的分别是美国、法国、中国。

图表2:截至2022年H1世界各国核电机组运行数量(单位:台)

——核电占全国发电量比重不足6%,仍有较大发展空间

根据IAEA发布的2021年核能发电占比数据显示,世界各国电力结构中,核电占比超过10%的有22个国家,超过25%的有13个国家,超过50%的有4个国家。中国核电发电量占比不足6%,处于第9位,仍有较大提升空间。

图表3:2021年世界主要核电国家核电发电量占比(单位:%)

——核电行业前景:迎来更大发展空间

在碳达峰碳中和的战略目标下,我国经济社会迎来一场广泛而深刻的系统性变革,构建清洁低碳安全高效的能源体系,成为推动能源革命的重要要求,也是我国经济社会转型发展的迫切需要。各级政府也加大了对核能的关注和投入。在广东、福建、海南、江苏、浙江、山东等省份今年的《政府工作报告》中,核电均被列为2022年工作重点,我国核能发展将迎来更大的发展空间。

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。此外,根据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望(2020)》中的预测数据显示,到2025年,我国在运核电装机达到7000万千瓦,在建3000万千瓦;到2035年,在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦;核电建设有望按照每年6至8台机组稳步推进。

图表6:2025-2035年中国核电装机容量发展目标(单位:万千瓦)

中国核电技术赛道热力图

中国核电技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与核电关键技术强关联的城市集群主要集中在西北和华东地区,并且以陕西、安徽省为重点发展区域,未来布局核电技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于西北、华东地区优先导入,其中可重点关注陕西省西安市未央区、雁塔区、灞桥区所处核电的相关企业,以及该地方对于核电的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国核电行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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