我國核電工業及鈾資源供應對策

陳元初，趙聲貴，梁 毅

(1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.萬寶礦產有限公司，北京 100053)

隨著全球經濟的不斷增長與發展，世界對能源的需求與日俱增。核能作為一種清潔能源，已受到世界各國政府和人民的高度重視。鈾資源是發展核電的前提條件之一，而我國鈾礦資源相對貧乏，不能滿足我國高速發展的核電工業對鈾的需求，供需矛盾異常突出。

1 核能發電的優勢

核能與其他能源相比，具有高能量、低成本的優勢。在等量的能源條件下所產生的電能明顯不同，它們的關系是：l kg木柴=1 kWh電；1 kg煤=3 kWh電；1 kg石油= 4 kWh電；1 kg鈾=50000 kWh電。由于鈾是高濃縮的能源，因而價格波動對成本的影響要比其他能源小得多。比如，鈾價提高一倍，核電成本僅增加7%，如果是汽油提價一倍，那么電力成本就要提高70%[1]。所以在各種能源之間，核能是最經濟的潔凈能源。

全球氣候變暖是人類面臨的最嚴重的環境威脅之一。全球變暖的主要原因，是礦物能源在燃燒過程中產生大量二氧化碳氣體排入大氣中所造成的。如一座100萬kW煤電廠，一年排出的二氧化碳氣體就達680萬t。然而核電不向外部排放二氧化碳氣體與其他一切有害氣體。按目前發電規模，核電站每年給世界避免了23億t二氧化碳氣體排入大氣層。若沒有核電，二氧化碳氣體排放量在現有基礎上，每年還會以10%的速度遞增。核電站雖然使用具有放射性的裂變材料，然而對釋放出的放射性物質而言，一個100萬kW的煤電站，將是同等規模核電站的100倍。核電站也不會像水電站那樣占地龐大，造成大量人口遷移、水土流失、生態環境變化，以及發生水壩垮塌等；也不會像地熱能、生物能影響空氣質量，材料運輸也十分方便。實踐證明，核電是一種最清潔、最便利的能源。

核電還是一種安全可靠的能源。根據各種電力生產全生產鏈的實際統計，每百萬千瓦電力每年造成人員死亡數量為：核電1人，天然氣電2人，水電32人，煤電37人[2]。相比而言，核電是最安全的能源。世界各國正在積極努力推進新一代核電站的開發，使核能發電具有最大的安全保證程度。

2 全球核電工業

自20世紀50年代中期第一座商業核電站投產以來，核電發展已歷經50多年。根據國際原子能機構2005年發表的數據，全世界正在運行的核電機組共有442臺，核電總裝機容量為3.69億kW，分布在31個國家和地區。核電年發電量占世界發電總量的17%。

核電發電量超過20%的國家和地區有16個，其中包括美、法、德、日等發達國家，法國為77.6%，德國為28.1%，日本為25%，英國為23.7%，美國為20%，俄羅斯為16.5%[3]。各國核電裝機容量的多少，很大程度上反映了各國經濟、工業和科技的綜合實力和水平。核電與水電、火電一起構成世界能源的三大支柱，在世界能源結構中有著重要的地位。

3 我國核電工業現狀

我國核電工業始于20世紀70年代，經過30多年的努力，已形成比較完整的核工業體系。自1991年我國第一座核電站——秦山一期并網發電以來，我國有6座核電站共11臺機組先后投入商業運行，裝機容量910萬kW，占全國電力裝機容量比重的1.3%。根據國家發改委2009年11月發布的報告，2008年中國新核準14臺百萬千瓦級核電機組，核準在建的核電機組達24個，裝機容量約2540萬kW，是世界上核電在建規模最大的國家。另有9個核電機組正在開展建設的前期準備工作。

2009年4月19日，采用世界先進的第三代核電技術AP1000的浙江三門核電1號機組正式開工建設，該機組是全球首臺AP1000核電機組，是中國核電進入發展新階段的重要里程碑。中國內陸核電站將全部采用第三代核電技術，首批內陸核電廠址湖北大昄、湖南桃花江、江西彭澤，將在2010年得到開展前期工作的批準文件。

2009年9月，在山東榮成，20萬kW的“高溫氣冷堆”核電站示范工程項目正式開建，標志著中國自主設計的具有一定四代特征的先進核電反應堆進入工程示范階段。

中國實驗快堆于2010年7月21日實現“臨界”，這是中國自主設計的首個快中子反應堆。成為繼美、俄、法等國之后，世界上第8個擁有快堆技術的國家，快堆代表下一代先進核能技術，被稱為是“明天”的核能產業，它不僅能將天然鈾資源的利用率從現在熱中子反應堆核電站的約1%提高到60%～70%，還能使核廢物充分燃燒，減少污染物質的排放。

根據我國核電中長期發展規劃(2005～2020年)，到2020年，我國核電運行裝機容量將達到4000萬kW，占全國總裝機容量的4%，核電年發電量達到2600億～2800億kWh。同時，考慮核電的后續發展，2020年末在建核電容量應保持1800萬kW左右[4]。但國家能源局電力司表示，從目前的情況看，“核電中長期發展規劃”并不能滿足核電發展需求。國家能源局醞釀對規劃進行調整，即在“到2020年中國核電裝機量要達到4000萬kW”的基礎上做一個比較大的調整，調整后的目標為，到2020年我國核電裝機容量要達到7000萬kW，占全國總裝機容量的5%。

4 世界鈾資源

鈾資源是發展核電的前提條件之一，正確了解世界鈾資源的現狀和發展趨勢，是合理利用國際鈾市場、鈾資源的前提。

鈾的供應一般分為兩大類型：第一類為主要資源，是指直接從鈾礦山和水冶廠加工回收的鈾；第二類為二次資源，二次資源包括高濃縮鈾、天然和低濃縮鈾庫存、混合氧化物燃料、再處理的鈾和從乏鈾中富集的鈾。早在1990年，鈾的生產就不能滿足市場的需求，二次資源彌補了市場的不足。在2003年，二次資源提供給市場鈾的份額占50%。但隨著庫存和高濃縮鈾的耗盡，二次資源的市場占有額也將逐漸下降，預計到2020年，其提供給市場的鈾只占市場需求的15%[3]。因此，核工業面臨巨大的挑戰，要解決主要資源以滿足市場的需求，首先就要有適度的鈾地質儲量。

根據國際原子能機構(IAEA)和國際經濟合作與發展組織的核能機構(OECD/NEA)2008年出版的“紅皮書”，截至2007年1月1日，世界已查明的鈾資源總量，按3個不同成本類別劃分，分別為：可回收資源成本<130美元/kg的為546萬t，<80美元/kg的為445萬t，<40美元/kg的為297萬t。主要分布在43個國家(歐洲14個，亞洲11個，非洲10個，北美洲3個，南美洲4個，大洋洲1個)，澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦、尼日爾、納米比亞、俄羅斯、美國、南非、烏茲別克斯坦、烏克蘭占有世界已查明鈾資源總量的90%，而且主要集中于澳大利亞、哈薩克斯坦和加拿大三個國家，分別占32%、18%和17%[5]。

目前，世界上已發現的鈾礦主要類型有不整合型、砂巖型、古礫巖型、熱液脈型、侵入巖型和角礫雜巖型等。其中，高品位的不整合型和可用地浸技術開采的低成本砂巖型礦床，是當前勘查和生產的最佳類型。不整合型鈾礦的特點是品位高，例如加拿大的McArthur River 礦床鈾平均品位在20%以上，Cigar Lake 礦床鈾平均品位在15%以上，加拿大探明此類儲量43.3萬t；澳大利亞已探明鈾礦儲量的90%屬不整合型鈾礦。砂巖型鈾礦資源占總儲量的份額最大，約40%，主要以哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦為代表。哈薩克斯坦已探明儲量的70%屬可用地浸方法開采的砂巖型鈾礦床；烏茲別克斯坦地浸砂巖型鈾礦床儲量近20萬t[6]。

5 我國鈾資源的特點

5.1 我國鈾資源的特點

中國鈾礦資源相對貧乏，據已提交的礦床地質儲量報告統計，我國現已探明的鈾金屬儲量大約為7萬t，居世界第10位之后，不能適應發展核電的長遠需求。

我國鈾資源分布廣泛，現已探明的近350個鈾礦床分布于23個省(自治區)，中東部、南部地區的贛、粵、湘、桂、浙、閩、皖、冀、豫、鄂、瓊、蘇等12個省(自治區)的鈾資源，占已查明儲量的68%；西部地區及東北地區的新、蒙、陜、遼、甘、滇、川、黔、青、黑、晉等11個省(自治區)，占己查明鈾資源儲量的32%。

礦床類型主要有花崗巖型、火山巖型、砂巖型、碳硅泥巖型鈾礦床4種，其所擁有的儲量分別占全國總儲量的34%、22%、15%、20%[7]。

礦床規模普遍偏小，以中小型為主(占總儲量的60%以上)，單個礦床儲量在萬噸(金屬量)以上的少。其中，礦床金屬量大于2000t的占礦床總數的約10%，金屬量占近一半；礦床金屬量在1000t以下的占礦床總數的50%以上，金屬量卻較小。

我國鈾礦石品位偏低，通常有磷、硫及有色、稀有金屬礦產與之共生或伴生，礦床的礦石品位多數在0.1%～0.3%之間，占總資源儲量的60%，而高于0.3%的富礦只占7%，低于0.1%的鈾礦占33%。全國礦床的平均品位為0.115%，低于世界平均值，世界已探明的鈾資源平均品位為0.15%[6]。

鈾礦床礦體的埋藏深度較淺，一般小于300m，個別礦體向地下延伸到800m。礦體厚度較小，厚度為1～5m的礦體占總資源儲量的73.6%。

綜上所訴，我國鈾資源量的特點是：儲量少、分布廣、類型多、規模小、品位低、埋藏淺。

5.2 我國鈾礦工業

中國鈾礦冶工業創建于1958年，其業務范圍包括鈾礦開采、鈾礦選冶、鈾純化、鈾氧化物的生產以及機械加工、放射性輻射防護、放射性環境評價、礦山退役治理等。

在中國鈾礦冶創建的初期，一般采用常規的礦石破磨-攪拌浸出-固液分離-濃縮純化的工藝進行鈾的提取加工，浸出的選擇性不好，工藝流程比較復雜，致使鈾礦資源回收率較低、提鈾成本偏高、生產的經濟性較差，再加上資源逐漸枯竭等多方面的原因，到20世紀90年代初期，中國陸續關停了一批鈾礦冶生產企業。

針對我國鈾礦資源的基本特點，中國鈾礦冶科技人員自20世紀60至70年代開始進行投資小、成本低的地浸、堆浸(地表堆浸、井下爆破堆浸及滲濾浸出)等提鈾新技術的開發研究，經過幾十年的不懈努力，取得了多方面的技術成果，許多實用提鈾新技術已經在工業生產中得到了應用。到目前為止，中國鈾礦冶生產形成了以地浸、堆浸等加工工藝為主，常規攪拌浸出、井下爆破堆浸工藝為輔的新格局，滲濾浸出提鈾亦即將達到工業化應用[8]。但與加拿大、澳大利亞等鈾礦業發達國家相比，我國鈾礦企業存在規模小、資源品質差、生產成本高等問題。

6 中國核電工業發展的鈾資源對策

鈾資源是發展核電的基礎，但與我國快速發展的核電工業相對應的卻是鈾資源的貧乏和鈾礦工業的相對落后。目前，我國天然鈾的年需求量約為1500t，鈾的生產能力為750t，需求量遠遠大于供應量。隨著我國核電工業的發展，國內鈾供需將會更加失衡。按核電中長期發展規劃，到2020年，我國對天然鈾的年需求量將達到7000t，如果調整核電發展規劃加快核電發展，則對鈾的需求量將超過7000t。而據國際原子能機構預測，屆時我國的鈾生產能力僅為1380t，鈾供需將嚴重失衡。在世界鈾供給趨于短缺的情況下，建議從以下幾個方面加強我國鈾的供給能力。

(1)我國鈾礦勘查程度低，勘探程度不均，具有很大的找礦前景。應加大鈾礦勘查力度，加快摸清和查明我國潛在的鈾資源，努力變資源潛力為現實，為我國核電工業的可持續發展提供資源保障。

(2)開發新的鈾礦提取技術，提高資源回收率，降低生產成本。加大新工藝、新設備的研究、開發與運用，使大量組成和賦存狀態復雜的鈾礦石得到最大限度的回收與利用。

(3)充分利用國家“走出去”政策，借金融危機價格降低時提供的機遇，加大海外鈾資源的投資力度，到澳大利亞、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦及非洲等國家購買礦權。在進行海外鈾礦資源投資時，可有效結合國內鈾礦公司在鈾資源勘探及開發方面的優勢和國內非核礦業公司在海外資源開發領域的品牌優勢和運作模式，共同開拓海外鈾資源。

(4)加快研究先進的核電技術。如果快中子反應堆在核電工業推廣應用，將裂變堆采用鈾钚循環技術路線，則世界鈾資源可供人類使用數千年。

(5)建立和完善國家、核電企業兩級儲備體系，以減少對國外鈾資源的依賴，對我國能源安全具有重要意義。

[1] 吳仁貴,陳少華. 新世紀全球核電及鈾生產態勢分析[J]. 華東地質學院學報,2001,24(2): 109-113.

[2] 李開文. 論我國鈾資源優勢及其發展核電工業的對策[J]. 中國礦業,2001,10(5): 1-4.

[3] 張建國,孟晉. 世界鈾資源、生產、供應與需求的新動態[J]. 鈾礦冶,2006,25(1): 21-28.

[4] 國家發展和改革委員會. 核電中長期發展規劃(2005～2020年). 2007，10.

[5] 張書成. 2007鈾資源與鈾勘查[J]. 世界核地質科學,2008,25(3): 161-166.

[6] 胡凱光,丁得馨,譚凱旋,等. 鈾資源發展形勢分析與發展對策探討[J]. 金屬礦山,2005,354(12): 5-9.

[7] 鄧佐卿. 新世紀展望——中國鈾資源、生產和需求[J]. 鈾礦冶,2000,19(1): 1-7.

[8] 曾毅君,牛玉清,張飛鳳,等. 中國鈾礦冶生產技術進展綜述[J]. 鈾礦冶,2003,22(1): 24-27.