我国核电工业及铀资源供应对策

陈元初，赵声贵，梁 毅

(1.中国核电工程有限公司，北京 100840；2.万宝矿产有限公司，北京 100053)

随着全球经济的不断增长与发展，世界对能源的需求与日俱增。核能作为一种清洁能源，已受到世界各国政府和人民的高度重视。铀资源是发展核电的前提条件之一，而我国铀矿资源相对贫乏，不能满足我国高速发展的核电工业对铀的需求，供需矛盾异常突出。

1 核能发电的优势

核能与其他能源相比，具有高能量、低成本的优势。在等量的能源条件下所产生的电能明显不同，它们的关系是：l kg木柴=1 kWh电；1 kg煤=3 kWh电；1 kg石油= 4 kWh电；1 kg铀=50000 kWh电。由于铀是高浓缩的能源，因而价格波动对成本的影响要比其他能源小得多。比如，铀价提高一倍，核电成本仅增加7%，如果是汽油提价一倍，那么电力成本就要提高70%[1]。所以在各种能源之间，核能是最经济的洁净能源。

全球气候变暖是人类面临的最严重的环境威胁之一。全球变暖的主要原因，是矿物能源在燃烧过程中产生大量二氧化碳气体排入大气中所造成的。如一座100万kW煤电厂，一年排出的二氧化碳气体就达680万t。然而核电不向外部排放二氧化碳气体与其他一切有害气体。按目前发电规模，核电站每年给世界避免了23亿t二氧化碳气体排入大气层。若没有核电，二氧化碳气体排放量在现有基础上，每年还会以10%的速度递增。核电站虽然使用具有放射性的裂变材料，然而对释放出的放射性物质而言，一个100万kW的煤电站，将是同等规模核电站的100倍。核电站也不会像水电站那样占地庞大，造成大量人口迁移、水土流失、生态环境变化，以及发生水坝垮塌等；也不会像地热能、生物能影响空气质量，材料运输也十分方便。实践证明，核电是一种最清洁、最便利的能源。

核电还是一种安全可靠的能源。根据各种电力生产全生产链的实际统计，每百万千瓦电力每年造成人员死亡数量为：核电1人，天然气电2人，水电32人，煤电37人[2]。相比而言，核电是最安全的能源。世界各国正在积极努力推进新一代核电站的开发，使核能发电具有最大的安全保证程度。

2 全球核电工业

自20世纪50年代中期第一座商业核电站投产以来，核电发展已历经50多年。根据国际原子能机构2005年发表的数据，全世界正在运行的核电机组共有442台，核电总装机容量为3.69亿kW，分布在31个国家和地区。核电年发电量占世界发电总量的17%。

核电发电量超过20%的国家和地区有16个，其中包括美、法、德、日等发达国家，法国为77.6%，德国为28.1%，日本为25%，英国为23.7%，美国为20%，俄罗斯为16.5%[3]。各国核电装机容量的多少，很大程度上反映了各国经济、工业和科技的综合实力和水平。核电与水电、火电一起构成世界能源的三大支柱，在世界能源结构中有着重要的地位。

3 我国核电工业现状

我国核电工业始于20世纪70年代，经过30多年的努力，已形成比较完整的核工业体系。自1991年我国第一座核电站——秦山一期并网发电以来，我国有6座核电站共11台机组先后投入商业运行，装机容量910万kW，占全国电力装机容量比重的1.3%。根据国家发改委2009年11月发布的报告，2008年中国新核准14台百万千瓦级核电机组，核准在建的核电机组达24个，装机容量约2540万kW，是世界上核电在建规模最大的国家。另有9个核电机组正在开展建设的前期准备工作。

2009年4月19日，采用世界先进的第三代核电技术AP1000的浙江三门核电1号机组正式开工建设，该机组是全球首台AP1000核电机组，是中国核电进入发展新阶段的重要里程碑。中国内陆核电站将全部采用第三代核电技术，首批内陆核电厂址湖北大昄、湖南桃花江、江西彭泽，将在2010年得到开展前期工作的批准文件。

2009年9月，在山东荣成，20万kW的“高温气冷堆”核电站示范工程项目正式开建，标志着中国自主设计的具有一定四代特征的先进核电反应堆进入工程示范阶段。

中国实验快堆于2010年7月21日实现“临界”，这是中国自主设计的首个快中子反应堆。成为继美、俄、法等国之后，世界上第8个拥有快堆技术的国家，快堆代表下一代先进核能技术，被称为是“明天”的核能产业，它不仅能将天然铀资源的利用率从现在热中子反应堆核电站的约1%提高到60%～70%，还能使核废物充分燃烧，减少污染物质的排放。

根据我国核电中长期发展规划(2005～2020年)，到2020年，我国核电运行装机容量将达到4000万kW，占全国总装机容量的4%，核电年发电量达到2600亿～2800亿kWh。同时，考虑核电的后续发展，2020年末在建核电容量应保持1800万kW左右[4]。但国家能源局电力司表示，从目前的情况看，“核电中长期发展规划”并不能满足核电发展需求。国家能源局酝酿对规划进行调整，即在“到2020年中国核电装机量要达到4000万kW”的基础上做一个比较大的调整，调整后的目标为，到2020年我国核电装机容量要达到7000万kW，占全国总装机容量的5%。

4 世界铀资源

铀资源是发展核电的前提条件之一，正确了解世界铀资源的现状和发展趋势，是合理利用国际铀市场、铀资源的前提。

铀的供应一般分为两大类型：第一类为主要资源，是指直接从铀矿山和水冶厂加工回收的铀；第二类为二次资源，二次资源包括高浓缩铀、天然和低浓缩铀库存、混合氧化物燃料、再处理的铀和从乏铀中富集的铀。早在1990年，铀的生产就不能满足市场的需求，二次资源弥补了市场的不足。在2003年，二次资源提供给市场铀的份额占50%。但随着库存和高浓缩铀的耗尽，二次资源的市场占有额也将逐渐下降，预计到2020年，其提供给市场的铀只占市场需求的15%[3]。因此，核工业面临巨大的挑战，要解决主要资源以满足市场的需求，首先就要有适度的铀地质储量。

根据国际原子能机构(IAEA)和国际经济合作与发展组织的核能机构(OECD/NEA)2008年出版的“红皮书”，截至2007年1月1日，世界已查明的铀资源总量，按3个不同成本类别划分，分别为：可回收资源成本<130美元/kg的为546万t，<80美元/kg的为445万t，<40美元/kg的为297万t。主要分布在43个国家(欧洲14个，亚洲11个，非洲10个，北美洲3个，南美洲4个，大洋洲1个)，澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦、尼日尔、纳米比亚、俄罗斯、美国、南非、乌兹别克斯坦、乌克兰占有世界已查明铀资源总量的90%，而且主要集中于澳大利亚、哈萨克斯坦和加拿大三个国家，分别占32%、18%和17%[5]。

目前，世界上已发现的铀矿主要类型有不整合型、砂岩型、古砾岩型、热液脉型、侵入岩型和角砾杂岩型等。其中，高品位的不整合型和可用地浸技术开采的低成本砂岩型矿床，是当前勘查和生产的最佳类型。不整合型铀矿的特点是品位高，例如加拿大的McArthur River 矿床铀平均品位在20%以上，Cigar Lake 矿床铀平均品位在15%以上，加拿大探明此类储量43.3万t；澳大利亚已探明铀矿储量的90%属不整合型铀矿。砂岩型铀矿资源占总储量的份额最大，约40%，主要以哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦为代表。哈萨克斯坦已探明储量的70%属可用地浸方法开采的砂岩型铀矿床；乌兹别克斯坦地浸砂岩型铀矿床储量近20万t[6]。

5 我国铀资源的特点

5.1 我国铀资源的特点

中国铀矿资源相对贫乏，据已提交的矿床地质储量报告统计，我国现已探明的铀金属储量大约为7万t，居世界第10位之后，不能适应发展核电的长远需求。

我国铀资源分布广泛，现已探明的近350个铀矿床分布于23个省(自治区)，中东部、南部地区的赣、粤、湘、桂、浙、闽、皖、冀、豫、鄂、琼、苏等12个省(自治区)的铀资源，占已查明储量的68%；西部地区及东北地区的新、蒙、陕、辽、甘、滇、川、黔、青、黑、晋等11个省(自治区)，占己查明铀资源储量的32%。

矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种，其所拥有的储量分别占全国总储量的34%、22%、15%、20%[7]。

矿床规模普遍偏小，以中小型为主(占总储量的60%以上)，单个矿床储量在万吨(金属量)以上的少。其中，矿床金属量大于2000t的占矿床总数的约10%，金属量占近一半；矿床金属量在1000t以下的占矿床总数的50%以上，金属量却较小。

我国铀矿石品位偏低，通常有磷、硫及有色、稀有金属矿产与之共生或伴生，矿床的矿石品位多数在0.1%～0.3%之间，占总资源储量的60%，而高于0.3%的富矿只占7%，低于0.1%的铀矿占33%。全国矿床的平均品位为0.115%，低于世界平均值，世界已探明的铀资源平均品位为0.15%[6]。

铀矿床矿体的埋藏深度较浅，一般小于300m，个别矿体向地下延伸到800m。矿体厚度较小，厚度为1～5m的矿体占总资源储量的73.6%。

综上所诉，我国铀资源量的特点是：储量少、分布广、类型多、规模小、品位低、埋藏浅。

5.2 我国铀矿工业

中国铀矿冶工业创建于1958年，其业务范围包括铀矿开采、铀矿选冶、铀纯化、铀氧化物的生产以及机械加工、放射性辐射防护、放射性环境评价、矿山退役治理等。

在中国铀矿冶创建的初期，一般采用常规的矿石破磨-搅拌浸出-固液分离-浓缩纯化的工艺进行铀的提取加工，浸出的选择性不好，工艺流程比较复杂，致使铀矿资源回收率较低、提铀成本偏高、生产的经济性较差，再加上资源逐渐枯竭等多方面的原因，到20世纪90年代初期，中国陆续关停了一批铀矿冶生产企业。

针对我国铀矿资源的基本特点，中国铀矿冶科技人员自20世纪60至70年代开始进行投资小、成本低的地浸、堆浸(地表堆浸、井下爆破堆浸及渗滤浸出)等提铀新技术的开发研究，经过几十年的不懈努力，取得了多方面的技术成果，许多实用提铀新技术已经在工业生产中得到了应用。到目前为止，中国铀矿冶生产形成了以地浸、堆浸等加工工艺为主，常规搅拌浸出、井下爆破堆浸工艺为辅的新格局，渗滤浸出提铀亦即将达到工业化应用[8]。但与加拿大、澳大利亚等铀矿业发达国家相比，我国铀矿企业存在规模小、资源品质差、生产成本高等问题。

6 中国核电工业发展的铀资源对策

铀资源是发展核电的基础，但与我国快速发展的核电工业相对应的却是铀资源的贫乏和铀矿工业的相对落后。目前，我国天然铀的年需求量约为1500t，铀的生产能力为750t，需求量远远大于供应量。随着我国核电工业的发展，国内铀供需将会更加失衡。按核电中长期发展规划，到2020年，我国对天然铀的年需求量将达到7000t，如果调整核电发展规划加快核电发展，则对铀的需求量将超过7000t。而据国际原子能机构预测，届时我国的铀生产能力仅为1380t，铀供需将严重失衡。在世界铀供给趋于短缺的情况下，建议从以下几个方面加强我国铀的供给能力。

(1)我国铀矿勘查程度低，勘探程度不均，具有很大的找矿前景。应加大铀矿勘查力度，加快摸清和查明我国潜在的铀资源，努力变资源潜力为现实，为我国核电工业的可持续发展提供资源保障。

(2)开发新的铀矿提取技术，提高资源回收率，降低生产成本。加大新工艺、新设备的研究、开发与运用，使大量组成和赋存状态复杂的铀矿石得到最大限度的回收与利用。

(3)充分利用国家“走出去”政策，借金融危机价格降低时提供的机遇，加大海外铀资源的投资力度，到澳大利亚、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦及非洲等国家购买矿权。在进行海外铀矿资源投资时，可有效结合国内铀矿公司在铀资源勘探及开发方面的优势和国内非核矿业公司在海外资源开发领域的品牌优势和运作模式，共同开拓海外铀资源。

(4)加快研究先进的核电技术。如果快中子反应堆在核电工业推广应用，将裂变堆采用铀钚循环技术路线，则世界铀资源可供人类使用数千年。

(5)建立和完善国家、核电企业两级储备体系，以减少对国外铀资源的依赖，对我国能源安全具有重要意义。

[1] 吴仁贵,陈少华. 新世纪全球核电及铀生产态势分析[J]. 华东地质学院学报,2001,24(2): 109-113.

[2] 李开文. 论我国铀资源优势及其发展核电工业的对策[J]. 中国矿业,2001,10(5): 1-4.

[3] 张建国,孟晋. 世界铀资源、生产、供应与需求的新动态[J]. 铀矿冶,2006,25(1): 21-28.

[4] 国家发展和改革委员会. 核电中长期发展规划(2005～2020年). 2007，10.

[5] 张书成. 2007铀资源与铀勘查[J]. 世界核地质科学,2008,25(3): 161-166.

[6] 胡凯光,丁得馨,谭凯旋,等. 铀资源发展形势分析与发展对策探讨[J]. 金属矿山,2005,354(12): 5-9.

[7] 邓佐卿. 新世纪展望——中国铀资源、生产和需求[J]. 铀矿冶,2000,19(1): 1-7.

[8] 曾毅君,牛玉清,张飞凤,等. 中国铀矿冶生产技术进展综述[J]. 铀矿冶,2003,22(1): 24-27.