核電閥門作為控制核電站介質(zhì)的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著防止放射性物質(zhì)泄漏、保障反應(yīng)堆安全運(yùn)行的重任。全球清潔能源需求增長和國家政策支持推動了核電閥門市場的擴(kuò)大，三代核電技術(shù)及乏燃料后處理市場的發(fā)展為行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)。全球核電閥門市場規(guī)模在2022年約為15億美元，預(yù)計(jì)到2029年將增長至23億美元，年復(fù)合增長率為5.6%。中國市場規(guī)模2022年為3億美元，占全球21%，預(yù)計(jì)到2029年將增至6億美元，全球占比提升至26%。

一

性能與效率雙提升的防護(hù)新技術(shù)

核電閥門是用于控制核電站中介質(zhì)的壓力、溫度、流向和流量的關(guān)鍵設(shè)備，具備防止放射性物質(zhì)泄漏、確保反應(yīng)堆安全運(yùn)行的功能。核電閥門按其在安全系統(tǒng)中的重要性分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和非核級，其中核安全Ⅰ級閥門要求最為嚴(yán)格。

1.核電閥門的定義。核電閥門是核電站關(guān)鍵設(shè)備，廣泛用于核島(NI)、常規(guī)島(CI)和電站輔助設(shè)施(BOP)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、溫度、流向和流量，防止放射性物質(zhì)泄漏，確保電站安全運(yùn)行。常用閥門包括截止閥、隔膜閥和球閥，使用比例分別為35%、27%和13%，此外還有蝶閥、止回閥、閘閥、安全閥等，每種閥門均針對特定應(yīng)用設(shè)計(jì)。

2.核電閥門的嚴(yán)格技術(shù)要求。核電閥門的設(shè)計(jì)和制造遵循嚴(yán)格的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如核安全法規(guī)HAF、核安全導(dǎo)則HAD，以及國際標(biāo)準(zhǔn)ASME和RCC-M，以確保其強(qiáng)度、剛度、密封性、壽命和安全性。設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行有限元應(yīng)力分析和抗震計(jì)算，確保閥門能承受各種載荷而不變形。密封性要求極高，防止放射性泄漏，通常采用焊接連接。閥門的使用壽命通常為30至40年，以減少維修頻率。所有接觸介質(zhì)的部件表面需光滑，金屬表面粗糙度Ra小于6.3微米。為了保證安全，閥門必須在極端工況下保持可靠性，材料需具備良好的耐腐蝕性和抗輻射性能。

3.核電閥門的安全分級。核電閥門的安全分級是根據(jù)閥門在核電站安全系統(tǒng)中的重要性來劃分的，主要分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和非核級四個等級。核安全Ⅰ級閥門的要求最為嚴(yán)格，它們通常涉及到核電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵功能，如在事故情況下防止放射性物質(zhì)泄漏，保證反應(yīng)堆冷卻等。核安全Ⅱ級和Ⅲ級閥門的重要性相對較低，但仍對核電站的安全運(yùn)行起到輔助作用。非核級閥門則是指那些不直接參與核電站安全系統(tǒng)的閥門，它們通常用于核電站的輔助系統(tǒng)，如冷卻水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等。

截止閥、隔膜閥與球閥是核電站中關(guān)鍵的閥門類型。截止閥以其精確的流量控制和良好的密封性在輔助管線上廣泛應(yīng)用;隔膜閥以其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便和優(yōu)異的密封性能在核島系統(tǒng)中控制放射性水蒸氣和重水;球閥通過球體繞閥體中心線旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)啟閉。

1.截止閥。截止閥是核電站常見的閥門，因其精確的流量控制和優(yōu)良的密封性而廣泛應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)類型包括填料式、波紋管式和金屬膜片式，通常用于中小口徑管道。工作原理通過閥瓣上下移動控制流體流動，密封面采用帶斜度的直孔設(shè)計(jì)以減少流體阻力。在核電站中，截止閥主要用于輔助管線，介質(zhì)為中等參數(shù)的水和蒸汽，公稱通徑為DN10~350mm，公稱壓力為PN17.2MPa，工作溫度為371℃。

2.隔膜閥。隔膜閥在核電站中具有重要地位，因其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的密封性能。其工作原理通過隔膜的彈性變形來控制流體流動，結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，并能有效防止介質(zhì)泄漏。隔膜材料通常選用耐腐蝕、耐高溫的橡膠，如天然橡膠或氯丁橡膠。在核電站中，隔膜閥主要用于核島系統(tǒng)，控制放射性水蒸氣和重水，公稱通徑范圍為DN8~500mm。

3.球閥。球閥是一種通過球體繞閥體中心旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的閥門，優(yōu)點(diǎn)包括流體阻力小、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，操作方便且開閉迅速。球閥的密封面在全開或全閉時(shí)與介質(zhì)隔離，避免了介質(zhì)對密封面的侵蝕，且易于維護(hù)。球閥主要用于低壓、小口徑管道中，適合截?cái)唷⒄{(diào)節(jié)水流或需要快速啟閉的場所。球閥的公稱通徑為DN6350mm，公稱壓力為PN1.014.5MPa，工作溫度范圍為-196℃至500℃。

二

“十四五”規(guī)劃助力市場擴(kuò)展

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，核電閥門集成了更多傳感器和智能控制系統(tǒng)。同時(shí)，新一代核電站對閥門的耐高溫高壓性能要求更為嚴(yán)格。此外，核電閥門在抗輻射性能方面也實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵突破。

1.智能化與數(shù)字化。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及，核電閥門逐步集成了更多的傳感器和智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。這種技術(shù)革新提高了閥門的操作精度和可靠性，減少了人工干預(yù)和維護(hù)成本。例如，紐威股份重點(diǎn)研發(fā)的17個項(xiàng)目中，有7個為核電閥門，包括用于CAP1000的核一級止回閥、核二級密封球閥等，體現(xiàn)了智能化與數(shù)字化的趨勢。

2.高溫高壓耐受技術(shù)。新一代核電站對閥門在極端條件下(如更高溫度和更高壓力)的性能要求更加嚴(yán)格，耐高溫高壓的材料和密封技術(shù)成為研發(fā)的重點(diǎn)。現(xiàn)代核電閥門采用高性能耐高溫、耐高壓的材料，如合金鋼和特殊陶瓷材料，并通過精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化制造工藝，確保閥門在極端工況下仍能保持良好的密封性、強(qiáng)度和可靠性。例如，大功率石墨慢化反應(yīng)堆核電廠使用的電動楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN10.0MPa，工作溫度290℃，展示了高溫高壓技術(shù)的應(yīng)用。

3.抗輻射性能。隨著核電站運(yùn)行環(huán)境的逐步嚴(yán)苛，核電閥門的抗輻射性能要求日益提高。未來幾年，針對輻射屏蔽和抗輻射老化的新材料和新工藝將得到更多的關(guān)注。例如，中核科技成功研制出了DN1050主蒸汽隔離閥氣液聯(lián)動驅(qū)動裝置，攻克了主蒸汽隔離閥最為復(fù)雜的核心技術(shù)難關(guān)，為中國核電事業(yè)的自主發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮脑黾樱穗娮鳛榉€(wěn)定低碳能源的重要性日益凸顯。國家政策的積極推動，預(yù)計(jì)2025年核電裝機(jī)容量將達(dá)到70GW，推動了閥門需求的增長。三代核電技術(shù)的發(fā)展帶來了新的市場空間，單臺機(jī)組核島閥門價(jià)值量巨大。乏燃料后處理市場的需求擴(kuò)大，預(yù)計(jì)將為核電閥門行業(yè)帶來新的增長機(jī)遇。

1.能源需求增長。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾樱穗娮鳛榍鍧嵞茉吹闹匾M成部分，其閥門市場也將持續(xù)增長。按照我國國家能源局的要求，為達(dá)成2060年電力系統(tǒng)碳中和的目標(biāo)，非化石能源在電力生產(chǎn)中的占比將超過90%，其中核電作為非化石能源的重要組成部分，預(yù)計(jì)將接近總發(fā)電量的20%。據(jù)IAEA數(shù)據(jù)顯示， 2024年我國在運(yùn)和在建的核電機(jī)組總數(shù)達(dá)到102臺，總裝機(jī)容量為11,313萬千瓦。其中，已核準(zhǔn)并在建的核電機(jī)組數(shù)量達(dá)到46臺，裝機(jī)容量為5,505萬千瓦;在運(yùn)核電機(jī)組56臺，總裝機(jī)容量為5,808萬千瓦，與法國并列世界第二。

2.政策支持裝機(jī)量增長。國家政策的積極推動和對清潔能源的重視為核電閥門行業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇。“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃明確提出，到2025年，中國核電裝機(jī)容量將達(dá)到70GW，且核準(zhǔn)機(jī)組數(shù)量連續(xù)三年超過10臺，核電項(xiàng)目加速推進(jìn)。這一發(fā)展趨勢促進(jìn)了核電站建設(shè)和維護(hù)需求的增長，從而推動了核電閥門需求的提升。中國核能行業(yè)協(xié)會預(yù)計(jì)，2025年核電產(chǎn)業(yè)的新開工項(xiàng)目投資規(guī)模將達(dá)到2,310億元，為核電閥門行業(yè)帶來廣闊的市場前景。

3.核電技術(shù)的發(fā)展。三代核電技術(shù)的發(fā)展為核電閥門行業(yè)開辟了新的市場空間。根據(jù)國元證券的分析，中國華龍一號、美國AP1000和俄羅斯VVER1200等先進(jìn)核電機(jī)組的核島閥門單臺價(jià)值約為2~3億元。這些技術(shù)進(jìn)步不僅提升了核電閥門的性能，還為企業(yè)帶來了新的市場機(jī)遇與挑戰(zhàn)，推動了核電閥門市場的快速增長。

4.乏燃料后處理市場潛力。中國目前面臨乏燃料管理壓力，亟需發(fā)展乏燃料循環(huán)后段技術(shù)。全球商用乏燃料后處理能力有限，而中國已制定三步走計(jì)劃以提高后處理產(chǎn)能。根據(jù)國元證券的預(yù)測，根據(jù)在運(yùn)核電機(jī)組產(chǎn)生乏燃料情況以及在建機(jī)組數(shù)量，預(yù)計(jì)乏燃料后處理閥門的市場空間可達(dá) 84 億元，對應(yīng)每年 8.4 億元的市場規(guī)模。隨著在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量的增加，乏燃料水池和貯存格架等核心設(shè)備的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，為核電閥門行業(yè)帶來新的增長機(jī)會。

三

增長與挑戰(zhàn)并存

全球核電閥門市場規(guī)模在2022年約為15億美元，預(yù)計(jì)到2029年將增長至23億美元，年復(fù)合增長率為5.6%。中國市場規(guī)模2022年為3億美元，占全球21%，預(yù)計(jì)到2029年將增至6億美元，全球占比提升至26%。

1.全球核電閥門市場。據(jù)QYR的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，2022年全球核電閥門市場規(guī)模約為15億美元，預(yù)計(jì)到2029年將增長至23億美元，年復(fù)合增長率(CAGR)為5.6%。全球核電閥門的主要產(chǎn)地分布在北美、歐洲、中國和日本，其中北美是最大的生產(chǎn)地區(qū)，占有約30%的市場份額。產(chǎn)品類型方面，球閥占有重要地位，預(yù)計(jì)2029年份額將達(dá)到18%。同時(shí)就應(yīng)用來看，常規(guī)島在2022年份額大約是50%，未來幾年CAGR大約為6%。

2.中國核電閥門市場。據(jù)QYR數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場規(guī)模為3億美元，約占全球的21%，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到6億美元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到26%。

3.核電閥門國產(chǎn)化進(jìn)程。核電閥門的國產(chǎn)化進(jìn)程逐步推進(jìn)。根據(jù)中國核工業(yè)集團(tuán)公司數(shù)據(jù)，嶺澳二期兩臺機(jī)組國產(chǎn)化率已達(dá)到64%，紅沿河3號機(jī)組為80%，而三門和海陽核電站計(jì)劃分別實(shí)現(xiàn)70%和80%的國產(chǎn)化。技術(shù)方面，國內(nèi)已成功研發(fā)核I級電動閘閥等高等級核電閥門。盡管如此，國內(nèi)與國際先進(jìn)水平仍存在差距，尤其是在智能核電閥門的應(yīng)用上，國內(nèi)仍處于起步階段。主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括精準(zhǔn)控制壓力定值、快速響應(yīng)和高精度動作，這些技術(shù)問題涉及多個領(lǐng)域的交叉融合，同時(shí)還面臨制造管理和國際競爭的壓力。

四

國內(nèi)外領(lǐng)軍企業(yè)

Emerson擁有世界最大的流量測試實(shí)驗(yàn)室，模擬核電站管路系統(tǒng)，測試新一代控制閥性能。IMI CCI以其DRAG®流速控制技術(shù)解決了高壓降等挑戰(zhàn)，提升了核電閥門的耐用性和穩(wěn)定性，其產(chǎn)品在全球第三代動力反應(yīng)堆建設(shè)中發(fā)揮重要作用。KSB集團(tuán)提供全面的核電泵閥解決方案，已在多個國內(nèi)外核電項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

1.Emerson。Emerson是全球核電閥門市場的重要參與者，尤其在核電截止閥領(lǐng)域具有專業(yè)優(yōu)勢。其子公司Emerson-Fisher專注于為核能行業(yè)提供高質(zhì)量的控制閥解決方案，憑借高可靠性和先進(jìn)設(shè)計(jì)，Emerson的核電截止閥產(chǎn)品在市場中廣受認(rèn)可。其位于美國愛荷華州馬歇爾敦的創(chuàng)新中心擁有世界上最大的流量測試實(shí)驗(yàn)室，能夠精確模擬大型核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)，并在測試管路系統(tǒng)中測量新一代核電控制閥的性能。

2.IMI CCI。IMI CCI是全球領(lǐng)先的核能產(chǎn)品及服務(wù)供應(yīng)商，以其創(chuàng)新的流程控制技術(shù)在高能嚴(yán)苛工況中的應(yīng)用享有盛譽(yù)。公司獨(dú)特的DRAG®流速控制技術(shù)，通過迷宮式疊片設(shè)計(jì)有效解決了控制閥中的高壓降問題，克服了氣蝕、沖刷、噪音和振動等挑戰(zhàn)，顯著提升了閥門的耐用性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適合核電等高要求工況。IMI CCI在核能領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在其高性能的隔離閥、安全釋放閥、回流保護(hù)閥、流程控制閥及閥體驅(qū)動系統(tǒng)上，這些產(chǎn)品不僅提高了在役核電廠的運(yùn)行效率，還在全球第三代動力反應(yīng)堆建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

3.KSB。KSB集團(tuán)是全球知名的泵和閥門制造商，在核電閥門領(lǐng)域具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢和市場影響力。公司提供包括核島和常規(guī)島用泵和閥門在內(nèi)的多種核電產(chǎn)品，如核級I級泵和核級II、III級泵及閥門， ZTN 系列核應(yīng)用排出閘閥，采用全焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具備高強(qiáng)度、耐腐蝕、高密封性、耐高溫及抗震等特性，配套的橡膠避震喉能有效減少震動危害，延長系統(tǒng)使用壽命，該組合產(chǎn)品已在多個國內(nèi)外核電項(xiàng)目中成功應(yīng)用，為核電站的水處理系統(tǒng)提供了穩(wěn)定與安全的性能支持。KSB在中國的合資企業(yè)SEC-KSB專注于核電站泵和閥門的設(shè)計(jì)、制造及售后服務(wù)，已成功交付200多套核級和非核級泵閥產(chǎn)品。

中核科技、江蘇神通和紐威股份是中國核電閥門行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。中核科技攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，填補(bǔ)國際空白;江蘇神通實(shí)現(xiàn)核級球閥和蝶閥進(jìn)口替代，占據(jù)核電閥門市場主導(dǎo)地位;紐威股份開發(fā)高端核級閥門產(chǎn)品并成功出口國際市場。

1.中核科技。中核科技是中國核級閥門領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，擁有強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和完善的研發(fā)體系。作為國內(nèi)首批獲得核級閥門設(shè)計(jì)生產(chǎn)資質(zhì)的公司之一，中核科技的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于核電站建設(shè)，涵蓋核I級閥門及二代、三代(華龍一號、AP1000)核電機(jī)組的閥門成套供貨，并能滿足四代核電機(jī)組關(guān)鍵閥門的需求。公司成功攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，成為全球唯一能夠同時(shí)制造主蒸汽隔離閥、爆破閥和穩(wěn)壓器先導(dǎo)式安全閥的企業(yè)，打破了國際市場的技術(shù)壟斷。2023年第三季度，公司營收同比增長23%，達(dá)到3億元，毛利潤5,449萬元，毛利率16%。

2.江蘇神通。江蘇神通是冶金特種閥門和核電閥門領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，成功打破了國外企業(yè)在國內(nèi)核電關(guān)鍵設(shè)備的壟斷，實(shí)現(xiàn)了核級球閥和蝶閥的進(jìn)口替代。自2008年以來，公司已獲得國內(nèi)核級蝶閥和球閥招標(biāo)訂單的90%以上，展現(xiàn)了強(qiáng)大的市場競爭力。隨著核電行業(yè)的快速發(fā)展，江蘇神通預(yù)計(jì)將持續(xù)受益，年產(chǎn)能可供應(yīng)6至8個新建核電機(jī)組所需的閥門，并滿足更多核電項(xiàng)目需求。2023年和2024年第一季度，公司營業(yè)收入分別為21億元和6億元，同比增長9%和14%。

3.紐威股份。紐威股份是中國工業(yè)閥門領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，產(chǎn)品涵蓋閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥等多種核電閥門，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外三代、四代核電站及試驗(yàn)堆項(xiàng)目。024年，紐威股份成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“核一級電動截止止回閥”和“核級無閥蓋截止閥”，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，主要性能指標(biāo)達(dá)國際先進(jìn)水平，可應(yīng)用于華龍一號、國和一號等先進(jìn)堆型核電站，展示了其高端核級閥門的生產(chǎn)和檢測能力。公司產(chǎn)品不僅在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，還成功出口至國際市場，包括英國HPC項(xiàng)目和法國ITER核聚變項(xiàng)目。2023年第三季度，公司營收同比增長67%至18億元，毛利潤6億元，毛利率32%，扣非凈利潤同比增長84%至2.8億元。