電力設(shè)備及新能源行業(yè)核電深度研究報(bào)告之一:技術(shù)更新迭代安全極致優(yōu)化_第1頁
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1、 第 頁 請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、核電盈利能力強(qiáng),仍存發(fā)展空間1 HYPERLINK l _bookmark5 二、在役多為二代加,三代或?qū)⒊芍髁? HYPERLINK l _bookmark10 三、技術(shù)更新?lián)Q代,安全性逐步提升4 HYPERLINK l _bookmark12 (一)二代加:設(shè)計(jì)優(yōu)化,安全性增強(qiáng)4 HYPERLINK l _bookmark13 1、自然稟賦構(gòu)筑天然屏障4 HYPERLINK l _bookmark17 2、新技術(shù)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷5 HYPERLINK l _bookmark20 3、

2、完善核安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)7 HYPERLINK l _bookmark24 4、國企停堆棄堆執(zhí)行更徹底8 HYPERLINK l _bookmark25 (二)三代:安全兜底,在建主流機(jī)型8 HYPERLINK l _bookmark26 1、堆芯熔化概率降低一個(gè)量級8 HYPERLINK l _bookmark29 2、我國在建、籌建電站多采用三代技術(shù)9 HYPERLINK l _bookmark31 3、“華龍一號”蛟龍出海10 HYPERLINK l _bookmark33 (三)四代:開啟“零放射”時(shí)代11 HYPERLINK l _bookmark37 四、安全知識匱乏,科普宣傳尚待加強(qiáng)

3、13 HYPERLINK l _bookmark40 五、投資建議15 HYPERLINK l _bookmark41 六、風(fēng)險(xiǎn)提示16 HYPERLINK l _bookmark42 附錄17一、核電盈利能力強(qiáng),仍存發(fā)展空間人均用電量偏低,電力需求仍有提升空間。近年來隨著 GDP 增長放緩,我國用電增速下移。從人均用電量的角度來看,我國 2017 年僅達(dá)到 4537.62 千瓦時(shí)/人,遠(yuǎn)低于美國(11875.7)、韓國(10061.56)、法國(7155.47)等發(fā)達(dá)國家。中遠(yuǎn)期看,我國電力需求仍有較大提升空間。圖 1:我國全社會(huì)用電量及增速全社會(huì)用電量用電增速70000 (億千瓦時(shí))16%

4、6000014%5000012%10%400008%300006%200004%100002%00%資料來源:國家統(tǒng)計(jì)局, 圖 2:2017 年全球各國人均用電量對比12000 (千瓦時(shí)/人)1000080006000400020000美國韓國法國日本俄羅斯 意大利中國巴西資料來源:BP,wind, 核電利用率維持高位,遠(yuǎn)優(yōu)于其他能源。核電具備基荷電源屬性,高效、穩(wěn)定、環(huán)保。近 5 年我國核電機(jī)組平均利用小時(shí)數(shù)高達(dá) 7305 小時(shí)。BP 數(shù)據(jù)顯示,2017 年我國一次能源消費(fèi)中核電占比僅為 1.8%,與世界平均水平 4.4%仍存較大提升空間。圖 3:我國各發(fā)電類型機(jī)組利用率對比情況778774

5、0370427108718447064364355335904165362142093579436136131900123517241225174212221948102520951115核電火電水電風(fēng)電光伏圖 4:2017 年全球及中國一次能源消費(fèi)中各類型占比情況8400720060004800360024001200070%60.4%中國世界60%50%40%34.2%30%27.6%23.4%19.4%20%10%8.4%6.8%6.6%3.4% 3.6%0%煤炭石油水電4.4%1.8%天然氣可再生能源核電20142015201620172018請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免

6、責(zé)資料來源:中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì), 資料來源:BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒 2018, 二、在役多為二代加,三代或?qū)⒊芍髁髯?20 世紀(jì) 50 年代核電技術(shù)問世,全球核電產(chǎn)業(yè)可劃分為四個(gè)階段。安全性一直是推動(dòng)核電行業(yè)發(fā)展的核心目標(biāo)。圖 5:核電歷史發(fā)展脈絡(luò)資料來源:焦保良淺談國內(nèi)外核電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景, 目前我國在役機(jī)組多采用二代加技術(shù)。三代機(jī)組已經(jīng)開始陸續(xù)投產(chǎn),近兩年投入商運(yùn)的9 臺機(jī)組中有 7 臺選擇了三代技術(shù)路線。由于目前籌建機(jī)組均采用三代技術(shù),預(yù)計(jì)到 2030 年左右,三代核電站或?qū)⒊蔀橹髁C(jī)型。圖 6:我國核電技術(shù)路線中核二代CANDU-6引進(jìn)自加拿大CNP300中國自主設(shè)計(jì)二代加三代華龍

7、一號中國自主設(shè)計(jì)VVER1000引進(jìn)自俄羅斯VVER1200基于VVER1000創(chuàng)新CNP600/CNP1000吸收外國技術(shù)創(chuàng)新ACP1000基于CNP1000創(chuàng)新中M310引進(jìn)自法國法瑪通CPR1000基于M310創(chuàng)新ACPR1000基于CPR1000創(chuàng)新廣核EPR引進(jìn)自法國法瑪通和德國西門子國電投AP1000引進(jìn)自美國西屋CAP1400基于AP1000創(chuàng)新資料來源:中國核電信息網(wǎng), 請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)核電發(fā)展已歷經(jīng)四個(gè)階段,技術(shù)的每一次升級都是對安全性的持續(xù)優(yōu)化。從安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保的角度來看,四代核電技術(shù)將成為未來發(fā)展的主流方向。圖 7:我國核電機(jī)組技術(shù)分布

8、情況(非內(nèi)陸)核電站狀態(tài)堆型技術(shù)容量地區(qū)秦山核電站 4#商運(yùn)CNP650二代66遼寧大連防城港核電廠 2#商運(yùn)CPR1000二代加108.6福建福清嶺澳核電廠 2#商運(yùn)M310二代加99廣東陽江方家山核電廠 2#商運(yùn)CNP1000二代加108.9廣西防城港三門核電站 2#商運(yùn)AP1000三代125山東海陽紅沿河核電廠 5#在建ACPR1000三代111.9遼寧大連福清核電廠 6#在建華龍一號三代116.1廣東陽江石島灣核電站 1#在建HTR-PM四代20山東榮成二代二代加三代四代表 1:我國具有代表性的在役及在建核電機(jī)組情況46261377002100050403020100商運(yùn)在建籌建請務(wù)必

9、閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)資料來源:中國核電信息網(wǎng), 資料來源:中國核電信息網(wǎng), (機(jī)組容量單位:萬千瓦)三、技術(shù)更新?lián)Q代,安全性逐步提升我國從未發(fā)生過二級及以上核事故。核事件分級標(biāo)準(zhǔn)由國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)制定, 共分七級,七級最嚴(yán)重。國外共發(fā)生過 3 起重大核電事故,其中三里島為五級,切爾諾貝利、福島為七級。自 1994 年秦山核電站首臺機(jī)組投產(chǎn),我國 46 座核電站已累計(jì)安全運(yùn)行 326 堆年。無論從技術(shù)設(shè)計(jì)、自然稟賦還是人為因素的角度,我國現(xiàn)役核電機(jī)組未來發(fā)生重大核事故的概率都是微乎其微的。切爾諾貝利基于經(jīng)濟(jì)性,后續(xù)停堆處置不堅(jiān)決電廠受淹停電,冷卻系統(tǒng)失效海嘯強(qiáng)度超設(shè)計(jì)

10、預(yù)期福島事故發(fā)生原因圖 8:三起重大核事故發(fā)生原因及改進(jìn)措施改進(jìn)措施優(yōu)選受地震海嘯影響小的廠址三代核電除EPR機(jī)型均引入非能動(dòng)安全系統(tǒng)遵循安全性凌駕于經(jīng)濟(jì)性之上的原則違規(guī)操作完善核安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),完善運(yùn)行規(guī)程和文件一味追求經(jīng)濟(jì)性,導(dǎo)致設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重缺陷控制棒增加中子吸收劑,降低空泡反應(yīng)性系數(shù),安裝快速響應(yīng)應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)等 嚴(yán)格把關(guān)專業(yè)水平,加強(qiáng)安全教育以及應(yīng)急訓(xùn)練;發(fā)展人因失誤評價(jià)方法三里島 機(jī)械故障、設(shè)計(jì)缺陷完善電廠設(shè)計(jì)與設(shè)備要求(單一部件可靠性等),改進(jìn)主控室人機(jī)界面設(shè)計(jì)等更新操作員培訓(xùn)與配備要求,提高應(yīng)急準(zhǔn)備水平,建立定期公開報(bào)告制度等人為誤判,造成誤操作操作人員、管理人員缺乏專業(yè)知識及經(jīng)驗(yàn)

11、資料來源:張燦世界三大核事故:不能承受之重, (一)二代加:設(shè)計(jì)優(yōu)化,安全性增強(qiáng)1、自然稟賦構(gòu)筑天然屏障請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)4福島核事故發(fā)生的直接原因是海嘯造成應(yīng)急冷卻系統(tǒng)斷電。福島核電站使用能動(dòng)型冷卻體系,在停堆后依靠柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電啟動(dòng)機(jī)組運(yùn)行。海嘯沖破了核電廠的防御設(shè)施,毀壞了應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī),最終導(dǎo)致堆芯喪失冷卻能力,堆芯融化,放射性物質(zhì)外泄。圖 9:中日所處大陸板塊對比資料來源:中國核電官網(wǎng), 圖 10:中日所處大陸架對比資料來源:中國核電官網(wǎng), 聲明。我國沿海海域發(fā)生海嘯的可能性很小。從海深條件來看,渤海、黃海平均海深不到 50 米、東海為幾百米,而海深與海嘯發(fā)

12、生幾率呈正相關(guān)關(guān)系,地震震源點(diǎn)海水深度越大,則海嘯速度越快,破壞力越強(qiáng);從地震記錄來看,中國沿海從未發(fā)生過 8 級以上的地震;從地形地貌來看, 中國近海海域內(nèi)分布著數(shù)千個(gè)島嶼礁灘,構(gòu)成了天然屏障。核電站防洪水平完全可以抵御海嘯災(zāi)害。在南海發(fā)生 9 級地震的情況下,海嘯波對我國沿海核電站廠址水位的最大影響僅約 2.7m,遠(yuǎn)低于在役及在建核電站的防洪水平。近年來我國核電防洪標(biāo)準(zhǔn)不斷提升,1991 年我國第一座核電站秦山一期落成,場坪標(biāo)高為 5 米,防波堤加擋浪墻頂標(biāo)高為 9 米,目前籌建中的海陽 2 期及廣西白龍核電站,設(shè)計(jì)標(biāo)高已提升至 8.1米和 13.47 米。圖 11:我國在運(yùn)核電站場坪標(biāo)高

13、14(米)121086420場坪標(biāo)高海嘯波最大影響資料來源:中國環(huán)境報(bào), 2、新技術(shù)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷圖 12:切爾諾貝利壓力管式石墨慢化沸水反應(yīng)堆(RBMK)示意圖資料來源:切爾諾貝利核事故啟示錄, 請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)切爾諾貝利核事故的主要原因是堆型設(shè)計(jì)存在重大缺陷,從而引起的核電站功率暴走、裂變反應(yīng)失去控制,最終導(dǎo)致放射性物質(zhì)泄露。設(shè)計(jì)缺陷主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:1)石墨和輕水同時(shí)做慢化劑,輕水做冷卻劑,蒸汽化后造成正空泡系數(shù);2)控制棒末端的石墨具有慢化中子及排水效應(yīng),起始插入階段反而促進(jìn)反應(yīng)增長;3)老式的石墨堆疊式反應(yīng)堆,缺少內(nèi)層壓力安全鋼殼和外層混凝土安全殼。三里島

14、核電事故的重要誘因是穩(wěn)壓器釋放閥發(fā)生卡開故障,在緊急停堆后該閥門無法自動(dòng)關(guān)閉,導(dǎo)致冷卻劑持續(xù)流失。另外,主控室人機(jī)交互設(shè)計(jì)不合理,致使操縱員在事故處置中判斷不明、連續(xù)誤操作,切斷了堆芯裂變產(chǎn)物余熱的導(dǎo)出途徑,最終導(dǎo)致堆芯熔化。圖 13:三里島核事故發(fā)生過程示意圖資料來源:三里島事故是如何終結(jié)美國第一核紀(jì)元的 | 歷史上的今天, 現(xiàn)階段我國在運(yùn)核電站,除秦山三期重水堆和臺灣地區(qū)少量沸水堆外,全部采用壓水堆堆型。相對于福島、切爾諾貝利等沸水堆而言,壓水堆增設(shè)了二回路循壞,將一回路中的放射性冷卻劑隔離密封在安全殼內(nèi),汽輪機(jī)等設(shè)備放射性計(jì)量小,易于后期維護(hù)檢修。即便發(fā)生事故,調(diào)節(jié)兩回路間的氣壓及溫差,

15、即可實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)冷卻,核泄露的幾率大大降低。我國現(xiàn)役二代加核電站已經(jīng)徹底解決了切爾諾貝利和三里島的設(shè)計(jì)缺陷,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的提升:加裝安全殼:加裝由鋼筋混凝土和內(nèi)襯鋼板構(gòu)成的安全殼,提高收容能力,防止放射性物質(zhì)外泄。建造成本升高,但安全性明顯提升;改進(jìn)控制棒設(shè)計(jì):將冷卻水容器由管道狀改成水池狀,同時(shí)縮短控制棒插入時(shí)間至 23 秒, 減弱了控制棒的排水效應(yīng);設(shè)計(jì)負(fù)空泡反應(yīng)性系數(shù):僅以水充當(dāng)慢化劑和冷卻劑,水受熱產(chǎn)生氣泡時(shí),慢化和吸收中子的能力同時(shí)下降,總體上表現(xiàn)為對反應(yīng)的抑制作用,切斷了惡性循環(huán);請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)解決閥門卡開等機(jī)械故障:改良設(shè)計(jì),在制造過程中采

16、取更嚴(yán)格的質(zhì)量控制,在使用時(shí)采聲明。 7 取更嚴(yán)格的檢驗(yàn)保養(yǎng),機(jī)械故障是可以消除的;改進(jìn)主控室人機(jī)界面設(shè)計(jì):主控室配置數(shù)字化控制系統(tǒng),增加重要參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測指示,操縱和控制更自動(dòng)化、集中和精確,大大降低了人為判斷的失誤率;改進(jìn)的應(yīng)急系統(tǒng)可在斷電情況下使用:現(xiàn)役核電站使用的三代壓水堆采用了非能動(dòng)型安全冷卻體系,能在失去供電的情況下通過重力注入貯存的冷卻水對堆芯進(jìn)行冷卻,并排出余熱。3、完善核安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化核電法規(guī),防范事故發(fā)生。相比于三里島時(shí)期的美國、切爾諾貝利時(shí)期的蘇聯(lián)、福島時(shí)期的日本,我國從核工業(yè)發(fā)展之始就十分重視核安全,明確制定了“安全第一“的方針,并通過專項(xiàng)立法、發(fā)布部門規(guī)章和指導(dǎo)性文

17、件,建立了一個(gè)自頂向下、體制完善的法規(guī)系統(tǒng), 強(qiáng)化了監(jiān)管體系與能力建設(shè),確保國家核安全。法律環(huán)境保護(hù)法、放射性污染防治法、原子能法(核安全法)行政法規(guī)核安全管理?xiàng)l例、放射性安全防護(hù)條例、各種監(jiān)管條例等部門規(guī)章條例實(shí)施細(xì)則及其附件、國家和行業(yè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、核安全規(guī)定指導(dǎo)性文件核安全導(dǎo)則、推薦標(biāo)準(zhǔn)參考性文件核安全法規(guī)技術(shù)文件圖 14:我國核安全法規(guī)體系資料來源:趙光輝我國核安全法規(guī)探討, “五道防線”縱深防御,多重屏障強(qiáng)化核電安全。2016 年發(fā)布的中國的核應(yīng)急白皮書中強(qiáng)調(diào),通過“一案三制”預(yù)案和法制、體制、機(jī)制建設(shè),輔以“五道防線”有力抓手,建立健全國家核應(yīng)急組織管理體系:保證設(shè)計(jì)、制造、建造、運(yùn)

18、行等質(zhì)量,預(yù)防偏離正常運(yùn)行。履行強(qiáng)軍首責(zé),筑牢國家安全基石,確保軍工科研生產(chǎn)任務(wù)圓滿完成。嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程,遵守運(yùn)行技術(shù)規(guī)范,使機(jī)組運(yùn)行在限定的安全區(qū)間以內(nèi),及時(shí)檢測和糾正偏差,對非正常運(yùn)行加以控制,防止演變?yōu)槭鹿省H绻钗茨芗皶r(shí)糾正,發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí),自動(dòng)啟用電廠安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),組織應(yīng)急運(yùn)行,防止事故惡化。如果事故未能得到有效控制,啟動(dòng)事故處理規(guī)程,實(shí)施事故管理策略,保證安全殼不被破壞,防止放射性物質(zhì)外泄。請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)在極端情況下,如果以上四道防線均告失效,立即進(jìn)行場外應(yīng)急響應(yīng)行動(dòng)。同時(shí)設(shè)置多道實(shí)體屏障,防止和控制放射性物質(zhì)釋入環(huán)境。圖 15:國際核事

19、故分級標(biāo)準(zhǔn)7 級特大事故:1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故6 級重大事故:1957年蘇聯(lián)Kyshtym核事故5 級場外風(fēng)險(xiǎn)事故:1979年美國三里島核泄露事故4 級無場外風(fēng)險(xiǎn)事故:1999年日本東海村JCO臨界事故3 級嚴(yán)重事件:1989年西班牙Vandellos核電站事件2 級注意事件:法國卡達(dá)哈希核電站事件1 級異常事件:2009年法國葛雷夫蘭核電站事件0 級偏差:安全上無重要意義資料來源:IAEA, 圖 16:核電站五道安全防線資料來源:中國核電, 全方位,深層次,打好保衛(wèi)核安全之仗。目前已經(jīng)落實(shí)的法規(guī)囊括核設(shè)施建設(shè)及運(yùn)行階段的安全監(jiān)督、放射性同位素與射線防護(hù)、核材料管制、放射性廢物運(yùn)輸及

20、處置、環(huán)境評價(jià)與監(jiān)測、人員資質(zhì)管理和核應(yīng)急“一案三制”(核應(yīng)急預(yù)案、法制、體制、機(jī)制),未來將要在核事故應(yīng)急及問責(zé)、核信息公開、核從業(yè)人員崗位培訓(xùn)上持續(xù)發(fā)力。4、國企停堆棄堆執(zhí)行更徹底民營企業(yè)更看重經(jīng)濟(jì)利益,事故處理時(shí)傾向于保護(hù)有價(jià)設(shè)備。三里島核電站的主運(yùn)營商為大都會(huì)愛迪生公司,隸屬于美國巴威能源集團(tuán)。巴威集團(tuán)是由斯蒂芬威爾考克斯和喬治赫爾曼巴布科克在 1867 年創(chuàng)立,為典型的民營企業(yè)。三里島核事故發(fā)生時(shí),為避免主泵汽蝕振動(dòng)發(fā)生損壞,操縱員在堆芯過熱的情況下關(guān)閉主泵,中止了冷卻劑循環(huán),從而切斷了堆芯余熱導(dǎo)出的唯一通道,最終導(dǎo)致堆芯融化。福島事故后時(shí)隔 8 年才決定徹底棄堆。抱著反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)

21、存在修復(fù)可能的僥幸心理, 在福島核電站經(jīng)歷爆炸、起火、堆芯融化等重大事故后,運(yùn)營福島核電站的東京電力公司消極應(yīng)對、封鎖信息,直到 2019 年 4 月才首次從嚴(yán)重受損的 1 號至 3 號機(jī)組燃料池中轉(zhuǎn)移出核燃料棒,善后工作進(jìn)展緩慢。8 年時(shí)間的不作為,福島核事故產(chǎn)生的 880 噸核殘?jiān)?、百萬噸污染水至今仍難處理。東京電力公司,成立于 1951 年,是日本收入最高的電力公司,也是全球最大的民營核電商。政府在核電事故的處理中發(fā)揮著無可替代的作用。對于核電安全來說,不僅要嚴(yán)格管控、從源頭上防范核事故的產(chǎn)生,還要做足危機(jī)預(yù)防、制定高效科學(xué)的應(yīng)對與善后策略,決策要堅(jiān)決果斷。在我國,核電站的主要運(yùn)營主體為

22、國企。而相對民企來說,國企承擔(dān)著更多的社會(huì)責(zé)任,安全、穩(wěn)定是其核心訴求,將人民的生命安全放到首位,在應(yīng)該停堆棄堆時(shí)會(huì)更堅(jiān)決執(zhí)行,國企更值得信賴。(二)三代:安全兜底,在建主流機(jī)型1、堆芯熔化概率降低一個(gè)量級請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)目前,國際主流核電建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要參考美國核電用戶要求文件(URD)和歐洲核電用戶要求文件(EUR)。針對應(yīng)急安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì),URD 對第三代核電站兩種類型的核電廠分別提出了嚴(yán)格要求。,至少有兩條隔離獨(dú)立的交流電源與電網(wǎng)相連發(fā)生事故后至少30分鐘時(shí)間內(nèi)不需要操縱員的干預(yù)也能保證堆芯不融化在喪失全部給水的情況下至少在2小時(shí)內(nèi)燃料沒有損壞在喪失廠內(nèi)外交流電

23、源的8小時(shí)內(nèi),燃料沒有損壞改進(jìn)型能動(dòng)核電站(EPR)要求安全系統(tǒng)不依賴交流電源發(fā)生事故后至少72小時(shí)內(nèi),不需要操縱員的干預(yù)也能保證堆芯不融化在嚴(yán)重事故條件下,安全殼有足夠的設(shè)計(jì)余量不需要廠外應(yīng)急計(jì)劃改進(jìn)型非能動(dòng)核電站(AP1000)圖 17:URD 對兩種類型核電廠的要求資料來源:美國核電用戶要求文件(URD), 三代核電發(fā)生事故的概率較二代顯著下降。經(jīng)過一系列技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化升級,二代能動(dòng)核電站進(jìn)階到三代非能動(dòng)和改進(jìn)型能動(dòng)核電站。西屋公司 AP1000 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)證書和芬蘭 OL3 核電廠建造許可證中顯示,三代技術(shù)具有代表性的 AP1000 和 EPR 的堆芯損壞頻率分別降低到 5.089410

24、-7/堆年和 1.1810-6/堆年,大量放射性釋放概率降低至 5.9410-8/堆年和 9.6 10-8/堆年,相較二代核電降低了一至二個(gè)數(shù)量級。表 2:三代核電技術(shù)特點(diǎn)參數(shù)三代相對于二代所改進(jìn)幅度堆芯熱工安全裕量15%維持較高安全裕量堆芯損壞概率10-5/堆年相對二代的 10-4/堆年 提高了一個(gè)數(shù)量級大量放射性向外釋放概率10-6/堆年相對二代的 87%二代僅為 80%換料周期1824 個(gè)月相對二代的 12-18 個(gè)月大幅延長,減少換料大修停機(jī)次數(shù)電廠壽命60 年相對二代的 40 年大幅延長建設(shè)周期4852 個(gè)月應(yīng)用模塊化施工技術(shù),現(xiàn)場施工工期縮短(大概 6 個(gè)月),減少投資成本資料來源

25、:非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù), (備注:安全裕量即最大破壞載荷超過設(shè)計(jì)載荷的部分與設(shè)計(jì)載荷的比值)2、我國在建、籌建電站多采用三代技術(shù)我國目前籌建電站全部使用三代技術(shù),在建占比高達(dá) 80%。與二代相比,除了安全性更強(qiáng),三代核電還具備經(jīng)濟(jì)性更高的明顯優(yōu)勢:1)單機(jī)功率從 60-100 提升至 100-150 萬千瓦;2)換料周期由 12-18 個(gè)月延長至 18-24 個(gè)月;3)建造周期縮短了 6 個(gè)月;4)設(shè)計(jì)壽命延長了 20 年。因此,三代核電已經(jīng)成為我國在建籌建核電站的首選。目前我國 10 臺在建機(jī)組中有請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)97 臺采用三代技術(shù),46 臺籌建機(jī)組全部

26、采用三代技術(shù)。聲明。表 3:三代核電主要堆型特點(diǎn)技術(shù)來源堆型系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念特點(diǎn)AP1000美國西屋公司壓水堆非能動(dòng)簡化成熟的非能動(dòng)設(shè)計(jì),建造中大量采用模塊化建造技術(shù)安全性提升,嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施到位,儀控系統(tǒng)和主控室設(shè)計(jì)更科學(xué)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng),閥門、泵、安全級管道、電纜、抗震廠房相比在役電站容積減少采用模塊化施工建設(shè),可縮短建設(shè)周期,降低核電機(jī)組建設(shè)及長期運(yùn)營成本CAP1400國核技消化和吸收創(chuàng)新 AP1000壓水堆非能動(dòng)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、功率更大的非能動(dòng)大型先進(jìn)壓水堆核電機(jī)組基于 AP1000 的模塊化技術(shù),優(yōu)化了模塊設(shè)計(jì),縮短了建造周期簡化設(shè)計(jì),系統(tǒng)和部件數(shù)量大幅減少,降低了建造成本和運(yùn)

27、維成本維修檢查的壓力減少,故障幾率大幅降低安全性百倍提升,組合設(shè)計(jì)非能動(dòng)堆芯+安全殼冷卻系統(tǒng),擴(kuò)大了安全殼尺寸,獲得了較大的自由容積、更大的安全殼內(nèi)壓分析裕量華龍一號自 主 研 發(fā) , ACP1000 和ACPR1000+融合壓水堆能動(dòng)+ 非能動(dòng)能動(dòng)和非能動(dòng)相結(jié)合設(shè)計(jì)理念,采用多重冗余的安全系統(tǒng)采用中核 ACP1000 技術(shù) 177 堆芯和中核 CF 自主品牌核燃料單堆布置、雙層安全殼.可根據(jù)客戶需求,配置個(gè)性化的專設(shè)安全系統(tǒng)全面平衡貫徹縱深防御的設(shè)計(jì)原則,設(shè)置了完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施EPR法馬通和西門子聯(lián)合開發(fā)壓水堆能動(dòng)壓 水 堆 技 術(shù) 采用“加”的設(shè)計(jì)理念, 即用增加冗余度來提高安

28、全性經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能更高,單堆四環(huán)路機(jī)組降低發(fā)電成本,運(yùn)行靈活,檢修便利電功率約為 1600 兆瓦,適宜有大規(guī)模電網(wǎng)、人口密度大、場址少的地區(qū)可使用各類壓水堆燃料,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定乃至減少钚存量目標(biāo),核燃料充分利用(UO2 或 MOX),減少長壽廢物的產(chǎn)量.VVER1200AES-91/92 衍生的 AES-2006 三代加機(jī)型壓水堆能動(dòng)+ 非能動(dòng)2 種具體堆型:能動(dòng)為主的 V491、非能動(dòng)占主導(dǎo)的 V392M臥式蒸汽發(fā)生器六角燃料組件沒有壓力容器底部的縫隙高容量增壓器提供一個(gè)大型反應(yīng)堆冷卻劑庫存.資料來源:三代核電技術(shù)簡析及主要堆型對比分析,我國第三代核電技術(shù)一覽, 3、“華龍一號”蛟龍出海“華龍一號

29、” 是中國核電“技術(shù)崛起、海外輸出”的主打品牌,是中廣核集團(tuán)及中核集團(tuán)在 ACPR1000 和 ACP1000+的基礎(chǔ)上聯(lián)合開發(fā)的三代加堆型,具有完整自主知識產(chǎn)權(quán),在設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面優(yōu)勢明顯。采用“能動(dòng)和非能動(dòng)相結(jié)合”的安全設(shè)計(jì)理念,反應(yīng)堆堆芯配備 177 個(gè)燃料組件、單堆布置、采用多重冗余的安全系統(tǒng)。非能動(dòng)以高位冷卻水箱為主體,事故后依靠重力快速向堆芯注入大量含硼水,可有效應(yīng)對能動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源喪失的情況,防止堆芯裸露。全面平衡貫徹了“縱深防御”的設(shè)計(jì)原則,設(shè)置了完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施,滿足事故后 72 小時(shí)不干預(yù)原則,安全指標(biāo)和技術(shù)性能達(dá)到了國際三代核電技術(shù)的先進(jìn)水平??筛鶕?jù)客戶需求,定制個(gè)

30、性化的專設(shè)安全系統(tǒng)。基于實(shí)際情況,可選擇性在余熱排出、一回路完整性和安全殼完整性等重要環(huán)節(jié)上設(shè)置非能動(dòng)系統(tǒng),次臨界、一路水裝量可繼續(xù)沿用傳統(tǒng)能動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)資金和資源的有效配置。請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)實(shí)現(xiàn)了安全性和經(jīng)濟(jì)性的平衡,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上,電廠設(shè)計(jì)壽命 60 年,采用 18 個(gè)月?lián)Q料方案, 設(shè)計(jì)可利用率大于 90%,市場競爭力突出。聲明。 11 圖 18:“華龍一號”能動(dòng)與非能動(dòng)結(jié)合的安全系統(tǒng)資料來源:中國核電, “一帶一路”延伸新觸角,華龍一號出海勢頭強(qiáng)勁。“一帶一路”沿線中,有 28 個(gè)國家計(jì)劃發(fā)展核電,規(guī)劃機(jī)組 126 臺總規(guī)模約 1.5 億千瓦,市場總量約 2.4

31、萬億元。受政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等因素影響,中國核電企業(yè)在“一帶一路”所占的市場份額難以估計(jì)。核電出口的必要條件是擁有自主知識產(chǎn)權(quán),由中核與中廣核自主研發(fā)的華龍一號成為“走出去”明星。截至目前, 中核集團(tuán)已簽署兩筆華龍一號出口訂單巴基斯坦的卡拉奇 2、3 號機(jī)組以及阿根廷阿圖查4 號機(jī)組。同時(shí),中廣核集團(tuán)也與英國達(dá)成合作協(xié)議,幫助布拉德維爾核電站引進(jìn)華龍一號。(三)四代:開啟“零放射”時(shí)代目前核電存在兩種發(fā)展更安全的反應(yīng)堆的途徑。一是采用“縱深防御”策略,在反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)、建造和操縱方面做進(jìn)一步的改進(jìn)。在核事故發(fā)生后,被損壞的反應(yīng)堆中氫積累的可能性、嚴(yán)重的蒸汽爆炸被列為重點(diǎn)研究課題,安全殼被設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)

32、行嚴(yán)重事故下的驗(yàn)證。工程師們已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)年時(shí)間設(shè)計(jì)各種專用安全系統(tǒng),結(jié)果使核動(dòng)力系統(tǒng)過于復(fù)雜冗余,造價(jià)高昂。二是進(jìn)行技術(shù)革新,發(fā)展新一代核能系統(tǒng), 充分利用其固有安全的特點(diǎn), 這樣容易向公眾說明并為他們所理解和接受。如今壓水堆已不能再通過無限制復(fù)雜化縱深防御來解決安全問題,革新型反應(yīng)堆技術(shù)才是最終出路。積極開展四代研究。第四代核能系統(tǒng)由美國能源部在 1999 年提出。2002 年美國聯(lián)合 10 余個(gè)國家、機(jī)構(gòu)提出將鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆 6 種堆型確認(rèn)為重點(diǎn)研發(fā)對象,并預(yù)計(jì)將于 2030 年開啟商業(yè)化進(jìn)程。中核旗下的原子能科請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河

33、證券股份公司免責(zé)學(xué)研究院于 2011 年實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首座鈉冷快堆實(shí)驗(yàn)堆的滿功率穩(wěn)定運(yùn)行。國際合作積極推動(dòng)核電技術(shù)發(fā)展,2015 年 9 月,比爾蓋茨投資的泰拉能源公司就與中核集團(tuán)簽署行波堆(四代核電,屬于鈉冷快堆的一種)合作協(xié)議,致力于行波堆技術(shù)的研發(fā)、落地和投產(chǎn)。表 4:第四代核電技術(shù)部分目標(biāo)經(jīng)濟(jì)性安全性核電機(jī)組比投資不大于 1000 美元/kw堆芯融化概率低于 10-6/堆年發(fā)電成本不大于 3 美分/kwh完全無場外放射性釋放建設(shè)周期不超過 3 年人為錯(cuò)誤不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故, 不需要廠外應(yīng)急措施不依賴鈾資源的先進(jìn)燃料循環(huán)防擴(kuò)散能力強(qiáng)資料來源:世界核電主要堆型技術(shù)沿革, 大幅降低堆芯熔化概率,開

34、啟“零放射”時(shí)代。美國核電用戶要求文件(URD)與歐洲核電用戶要求文件(EUR)聯(lián)合提出了四代核電堆芯融化概率低于 10-6/年、完全無場外放射性釋放、人為錯(cuò)誤不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故, 不需要廠外應(yīng)急措施等要求。通過加強(qiáng)專設(shè)安全系統(tǒng),設(shè)置堅(jiān)固而大容積的安全殼,收嚴(yán)安全裕量基準(zhǔn),提高新一代核電的抗事故能力。表 5:幾代核電技術(shù)主要參數(shù)對比參數(shù)二代二代加三代四代堆芯熔化概率(/堆年)1.010 -41.010 -4小于 1.010 -5小于 10-6大量放射性向環(huán)境釋放概率(/堆年)1.010 -51.010 -5小于 1.010 -60資料來源:非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù), 提高燃料循環(huán)利用率。目前

35、,四代快堆利用熱堆乏燃料后處理分離出的钚制成 MOX 燃料, 在快堆內(nèi)進(jìn)行多輪閉式循環(huán),鈾資源利用率可由近 0.6%提升至 30%,同熱堆一次通過模式相比提升了 50 倍。2015 年,中核集團(tuán)與比爾蓋茨主導(dǎo)投資的美國泰拉能源簽約,合作開發(fā)“行波堆”。美國核能專家預(yù)計(jì)未來以行波堆為代表的鈉冷快堆可將鈾資源的利用率進(jìn)一步提升至60%,且能以貧鈾、乏燃料回收鈾或者天然鈾為燃料,換料周期有望延長至 10 年以上。表 6:世界燃料循環(huán)模式對比循環(huán)模式適用堆型鈾資源利用率采用國家技術(shù)特點(diǎn)一次通過熱堆0.58%瑞典、芬蘭、加拿大、美國熱堆乏燃料暫存數(shù)十年后作為廢物進(jìn)行地質(zhì)深埋一次循環(huán)熱堆0.98%熱堆乏燃

36、料后處理提純鈾和钚,返回?zé)岫阎性俅问褂瞄]式循環(huán)快堆30%法國、英國、美國、俄羅斯、韓國、日本、印度、中國熱堆乏燃料后處理分離钚制成快堆燃料(MOX 燃料或金屬燃料),燃料在快堆內(nèi)燃燒并增殖,快堆乏燃料再進(jìn)行后處理/再循環(huán)資料來源:原子能工業(yè),第 8 個(gè)擁有快堆技術(shù)的國家中國, 請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)首次對經(jīng)濟(jì)性提出要求。第四代核能論壇(GIF)首次針對四代核電設(shè)置經(jīng)濟(jì)指標(biāo),要求核電機(jī)組單位投資不大于 1000 美元/千瓦(二代加約 1100014000 元)、發(fā)電成本不大于 3 美分/千瓦時(shí)(二代加約 0.3 元),同時(shí)建設(shè)周期從三代核電的 54 個(gè)月降低至 36 個(gè)月以

37、下。無論從安全性還是經(jīng)濟(jì)性角度來看,四代核電有望帶領(lǐng)核電產(chǎn)業(yè)邁入新紀(jì)元。四、安全知識匱乏,科普宣傳尚待加強(qiáng)圖 19:輻射在大自然中的存在形式資料來源:中國核電, “鄰避效應(yīng)”客觀存在,需要科學(xué)、理性地看待核電。核電進(jìn)入公眾科普領(lǐng)域的時(shí)間較晚,目前公眾對核電基礎(chǔ)知識的了解還比較匱乏,存在一定的誤解,其危害性被渲染夸大,導(dǎo)致“鄰避效應(yīng)”較強(qiáng)。破解誤解的正確出路在于公開透明,用科學(xué)數(shù)據(jù)說話。事實(shí)上,輻射在生活中隨處可見,常人一年內(nèi)允許接受的最大輻射量為 1000 微西弗。在事故等級為五級的三里島核事故中,方圓 80 公里以內(nèi)的居民平均接受到的輻射量為 10 微西弗,對健康產(chǎn)生的影響非常有限。圖 20

38、:我國近年來涉核輿情信息數(shù)量統(tǒng)計(jì)新聞微博微信YOY(萬次)70230%60180%5040130%3080%2030%10020142015201620172018-20%請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)13資料來源:SMAS 社會(huì)化媒體數(shù)據(jù)庫, 聲明。請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)科普宣傳、公眾溝通仍待加強(qiáng)。目前,我國核電公眾宣傳的主體力量是核電運(yùn)營企業(yè)和全國性協(xié)會(huì),宣傳手段主要包括向公眾開放中國核聚變博物館,定期舉辦核電工業(yè)及裝備展覽會(huì)以及核電企業(yè)官網(wǎng)開設(shè)科普宣傳專欄。近年來公眾科普宣傳力度已明顯增強(qiáng),但仍與美國、日本、法國等發(fā)達(dá)國家仍存在不小差距。請務(wù)必閱讀正文

39、最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)五、投資建議雖然近年我國用電增速隨著 GDP 增長放緩而有所下移,但從人均用電量的角度來看,我國電力需求仍有較大提升空間。憑借基荷電源屬性,且高效、穩(wěn)定、環(huán)保,核電機(jī)組利用率常年維持高位,盈利水平得到保障。全球核電技術(shù)已迭代升級至第四代。安全性一直是推動(dòng)核電行業(yè)發(fā)展的核心目標(biāo)。目前我國在役機(jī)組多采用二代加技術(shù),三代機(jī)組已經(jīng)開始陸續(xù)投產(chǎn),預(yù)計(jì)到 2030 年左右,三代核電站或?qū)⒊蔀橹髁C(jī)型。從安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保的角度來看,四代核電技術(shù)將成為未來發(fā)展的主流方向。自 1994 年秦山核電站首臺機(jī)組投產(chǎn),我國 45 座核電站已累計(jì)安全運(yùn)行 326 堆年,我國從未發(fā)生過

40、二級及以上核事故。國外共發(fā)生過 3 起重大核電事故,其中三里島為五級,切爾諾貝利、福島為七級。無論從技術(shù)設(shè)計(jì)、自然稟賦還是人為因素的角度,我國現(xiàn)役核電機(jī)組未來發(fā)生重大核事故的概率是微乎其微的。目前核電存在兩種發(fā)展更安全的反應(yīng)堆的途徑。一是采用“縱深防御”策略,在反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)、建造和操縱方面做進(jìn)一步的改進(jìn)。在核事故發(fā)生后,被損壞的反應(yīng)堆中氫積累的可能性、嚴(yán)重的蒸汽爆炸被列為重點(diǎn)研究課題,安全殼被設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)重事故下的驗(yàn)證。工程師們已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)十年時(shí)間設(shè)計(jì)各種專用安全系統(tǒng),結(jié)果使核動(dòng)力系統(tǒng)過于復(fù)雜冗余,造價(jià)高昂。二是進(jìn)行技術(shù)革新,發(fā)展新一代核能系統(tǒng), 充分利用其固有安全的特點(diǎn), 這樣容易向公眾說

41、明并為他們所理解和接受。在投資策略方面,國內(nèi)籌建項(xiàng)目充足,海外“走出去”進(jìn)展順利,核電市場空間廣闊, 對設(shè)備供應(yīng)商的長期業(yè)績貢獻(xiàn)形成有力支撐。憑借裝機(jī)增長以及逆周期防御屬性,核電運(yùn)營商具備中長期配置價(jià)值。我們推薦久立特材(002318.SZ)、江蘇神通(002438.SZ)、中國核電( 601985.SH ), 建議關(guān)注應(yīng)流股份( 603308.SH )、中廣核電力( 1816.HK )、中核科技(000777.SZ)、臺海核電(002366.SZ)、紐威股份(603699.SH)等。請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)六、風(fēng)險(xiǎn)提示1、全社會(huì)電力需求增速下滑過快的風(fēng)險(xiǎn);2、核電審批項(xiàng)目

42、、在建項(xiàng)目的推進(jìn)情況不達(dá)預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn);3、核電三代機(jī)組尚未經(jīng)過至少一個(gè)換料周期驗(yàn)證的風(fēng)險(xiǎn);4、核電三代技術(shù)造價(jià)過高、上網(wǎng)電價(jià)不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。附錄圖 21:三代主要機(jī)型-AP1000 堆型內(nèi)部構(gòu)造圖資料來源:中國核電, 圖 22:三代主要機(jī)型-ACPR1000+堆型內(nèi)部構(gòu)造圖請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)資料來源:北極星電力新聞網(wǎng), 圖 23:三代主要機(jī)型-EPR 堆型內(nèi)部構(gòu)造圖資料來源:EDF 官網(wǎng), 表 7:全球核電站主要堆型參數(shù)對比堆型名稱堆型分類燃料冷卻劑慢化劑原理及技術(shù)特點(diǎn)壓水堆(PWR)輕水堆濃縮 UO2水水把輕水(普通水)加壓后能降低沸點(diǎn),加壓水在 325的高溫下仍能保

43、持液體狀態(tài)。PWR 在其一回路系統(tǒng)中使用加壓水吸收熱量,之后在二回路系統(tǒng)中降低氣壓釋放熱量。沸水堆(BWR)輕水堆濃縮 UO2水水沸騰輕水在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動(dòng)力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆,都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費(fèi)用低和負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。重水堆(HWR)重水堆天然 UO2重水重水重水堆能高效、充分的利用核燃料,但體積比輕水堆大,建造費(fèi)用高,重水昂貴,發(fā)電成本比較高。石墨氣冷堆(GCR)石墨堆天然 UO2CO2 或氦氣石墨用石墨慢化,二氧化碳或氦氣冷卻的反應(yīng)堆。近期的研究集中在氦氣冷卻的高溫氣冷堆(HTGR)上。石墨水冷堆(LWGR)石墨堆濃縮 UO2水石墨堆芯和循

44、環(huán)回路龐大,難以設(shè)置安全屏障,運(yùn)行比較復(fù)雜??熘凶釉鲋扯眩‵BR)快堆濃縮 UO2、PuO2&UO2液態(tài)鈉無由快中子引起鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的反應(yīng)堆??於言诜磻?yīng)中既消耗裂變材料,又生產(chǎn)新裂變材料,而且所產(chǎn)可多于所耗,能實(shí)現(xiàn)核裂變材料的增殖。請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)資料來源:中廣核招股說明書, 請務(wù)必閱讀正文最后的中國銀河證券股份公司免責(zé)表 8:我國核電站采用的技術(shù)路線及技術(shù)來源堆型技術(shù)路線反應(yīng)堆類型設(shè)計(jì)容量 (萬千瓦)技術(shù)來源M310二代壓水堆98.7中廣核集團(tuán)引進(jìn)自法國阿?,m公司CANDU-6二代重水堆72.8中核集團(tuán)引進(jìn)自加拿大坎杜公司CNP300二代

45、加壓水堆31中核集團(tuán)設(shè)計(jì)CNP600/1000二代加壓水堆60中核集團(tuán)吸收國際先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)VVER-1000二代加壓水堆106中核集團(tuán)引進(jìn)自俄羅斯國家原子能公司CPR1000二代加壓水堆108中廣核集團(tuán)在 M310 基礎(chǔ)上改進(jìn)CPR1000+二代加壓水堆108中廣核集團(tuán)在 CPR1000 基礎(chǔ)上改進(jìn)AP1000三代壓水堆125國電投集團(tuán)引進(jìn)自美國西屋公司EPR三代壓水堆175中廣核集團(tuán)引進(jìn)自法國阿海法公司、德國西門子公司ACP1000三代壓水堆100中核集團(tuán)在 CNP1000 基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)ACPR1000三代壓水堆100中廣核集團(tuán)基于 CPR1000 和 CPR1000+設(shè)計(jì)CAP1400三代壓水堆140國電投集團(tuán)在 AP1000 基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)VVER-1200三代壓水堆120中核集團(tuán)基于 VVER-1000 創(chuàng)新華龍一號三代壓水堆108中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)融合 ACP1000 與 ACPR1000+設(shè)計(jì)BN800三代

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