基于核电发展的铀资源供需趋势及对策分析

摘要：在世界核电复苏以及我国积极发展核电的背景下，铀资源供需平衡已经成为国内外关注的焦点。而我国铀资源供需前景不容乐观，铀供给的安全将是我国核电可持续发展的制约因素之一。根据对世界铀资源供需现状及前景分析，应加强我国铀资源供给能力的对策，努力完善我国闭式核燃料循环技术和充分利用国外铀市场。

关键词：铀供给； 铀需求；次生铀供给； 核燃料循环； 循环经济

中图分类号：F019 文献标识码：A

The Trends of UraniumSupply-demand Based on Nuclear Power Development

ZOU Shu-liang，SUN Mei-lan

(Center of Nuclear Energy Economics ＆ Management，Nanhua University,Hengyang 421001,China)

Abstract:

The balance of uranium supply-demand has been a focus issue under the backdrop of nuclear power"sresuscitation in the world and active development in China. In China, the future of uranium supply is not optimistic and the security of uranium supply will become one of the factors which restrict nuclear power sustainable development.

According to the current situation and prospect of the world uranium supply and demand,the paper suggests that China should strengthen the policy making for uranium resource supply capacity,pefect nuclear fuel recycling technology and fully utilize the overseas uranium resources.

Key words:uranium supply；uranium demand；secondary uranium supply；nuclear fuel cycle；cycle economy

一、世界铀资源供需趋势分析

在20世纪40年代至70年代之间，铀资源主要被用于核武器生产，目前，铀资源主要被用于核反应堆，以满足电力生产的需要。世界铀市场价格变化经过先降后升再降再升的循环过程（见图1），伴随着铀供给与需求的变化，2003年世界铀价又开始回升^[1]。铀资源供给对世界核电产业发展具有着深刻影响，因此，基于核电发展的基础上，探索加强我国铀资源供给能力的对策。

(一)世界铀资源供应分析

铀供应源主要有一次铀生产和次生铀供给源两种

来源。据此，我们将用于核电生产的世界铀资源供应渠道分为以下四种途径，并对其供应能力进行分析。

1.铀矿生产。表1表明近几年的年铀产量基本维持在3 600～40 219t^[2]，天然铀的生产量仅能满足当前需求量的55%左右。据国际经济合作与发展组织的核能机构（OECD/NEA）和国际原子能机构（IAEA）出版的2004年第18、19和20期“红皮书”报道，由于澳大利亚、加拿大、尼日尔和哈萨克斯坦等四国增加了低成本铀资源，全球已知常规铀资源（KCR）比2001年有明显的增加，据统计，2003年的已知常规铀储量中:＜130美元/kg U的有458.8万t，＜80美元/kg U的有353.7万t, ＜40美元/kg U的有252.3万t（见表2）。当前，低成本（＜80美元/kg U）已知常规铀资源主要分布于澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大、南非和纳米比亚，这些国家分别占世界相应总量的30%、17%、12%、8%和6%^[3]。按每年需求量6.5-7.0万t计算，已知常规铀资源可满足约50年的核电发展之需。此外,据IAEA-NEA估计，全球铀储量有970万t，可供现有反应堆使用140年。

2.俄罗斯核武器的高浓缩铀。俄罗斯拥有500t的高浓缩铀（highly eiched uranium HEU），约相当于152000t天然铀。根据美俄签订的协议，在2000-2013年内，俄罗斯每年稀释30tHEU，约相当于10600tU，

约占当前世界反应堆年需求量的13%，从而在一定程度上保证了核电发展对铀资源的需要。由于俄罗斯要在核武器能力上与美国保持平衡，所以可能不会进一步扩大出售HEC^[4]。

3.混合铀-钚氧化物（MOX）和后处理得到的铀。世界大部分国家采用一次通过的燃料循环方式，这种方式的铀利用率极低，据IAEA指出，反应堆乏燃料仍然含有96%以上的初始铀。法国、日本和俄罗斯等国家采用了后处理和再循环策略（闭式循环），将后处理得到的钚用于MOX燃料制造，当前法国已经在运行反应堆上使用MOX。世界上产生的乏燃料约有1/3经过了后处理，以循环利用一些剩余能量，增殖反应堆能够提取所有的能量，这将使已知铀资源提供的可用燃料增加60倍。

4.世界铀库存。天然铀和低浓缩铀的库存量主要存在于国家的商业库存和俄罗斯。西方国家核工业目前的商业库存可满足西方国家约2.8年的需求。美国核电厂商掌握的铀数量通常仅能满足燃料循环加工的需求，几乎没有任何战略库存，在2004年初，美国公司的库存量为4570万lb，相当于约1年的需求；美国能源部（DOE）存有约5000万lb的天然铀库存预期会在今后12 年里进入市场，此外美国浓缩公司（USEC）的铀库存量有3800万lb，但约有1340万lb受到锝污染。此外，据估计俄罗斯可能有相当于约1.6亿lb的铀库存^[5]。

（二）世界铀资源供需前景

进入21世纪以来，由于核电安全技术的快速发展、高涨的天然气和煤炭价格以及全球变暖的现实，许多国家都将核能列入本国中长期能源政策中，世界核电又将迈入新一轮增长阶段，因此，铀需求量必然会随着核电发展而增加。截至2006年1月全球共有37个国家拥有在役、在建或拟建的反应堆，其中有31个国家或地区运行着441座核反应堆、总净装机容量达368386MWe，预计全球2006年的铀需求量将达到65478tU^[6]。

应用系统分析国际协会/世界能源委员会（IIASA/WEC）预测了2000-2050满足世界反应堆的铀总需求量的低、中、高三种方案（见表3）。这三种方案在2000-2050年累计的铀总需求量分别为3390000 t、5394100 t和7577300 t，且在2050年的年铀需求量分别为52000 t、177000 t和283000 t^[7]。IIASA/WEC把一次铀生产来源分为独联体、国民计划量、中国和市场生产商，次生铀供给分为HEC、商业库存、俄罗斯库存、MOX、乏燃料再处理铀（RepU）和尾料的再富集铀。由于中等方案比较接近实际，并对中等方案在2000-2050间的年铀供需情况进行了预测（见表4）。方案表明了到2025年次生铀供给量由目前的45%左右下降至6%，并且这种百分比仍将继续下降，在2000-2050中，次生铀供给仅提供了占总需求量的11%；为了满足市场需求，随着次生铀供给的枯竭，需要在2010年以后扩大铀生产能力。而铀生产能力的扩大取决于铀勘探、开采和生产能力的扩大与投资，实际上，低铀价已经给铀供应商以沉重打击，导致铀供应商合并、关闭矿山以及延缓投资项目。

因此，从近期来看，预期在2010年铀供给能够满足需求^[8-9]。目前，尽管世界铀生产只能供给全球反应堆需求的55%左右，但是由于次生铀供给相对充足，铀需求缺口可由次生铀供给来弥补。从长期来看，以库存满足铀需求是不可行的，要满足核电发展的铀需求必将依靠铀生产能力以及铀的循环再利用能力的扩大。由于发现新的铀资源和开发新的生产能力

都需要较长的准备时间，而次生铀供给正逐渐枯竭，如商业库存和俄罗斯库存到2010年左右就消耗殆尽了，HEC也只能供应到2023年左右，这必然会导致铀供给与需求之间将会进一步失衡，如何满足世界铀需求将成为全球核电产业持续发展面临的挑战。

二、我国铀资源供需分析

（一）我国核电发展前景

目前，我国大陆运行的核电机组有9座、装机容量为6600MWe，2006年需求量约为1 294tU。为了满足我国经济建设、调整电源结构和保障国家能源安全的需要，我国对在建、拟建的核电装机容量进行了规划。(1)我国在建的核电项目有：岭澳二期工程为2座核电机组、装机容量为2 000MWe，堆型为压水堆，开工日期为2005年12月；秦山二期扩建工程为2座核电机组、装机容量为1 300MWe，堆型为压水堆，开工日期为2006年3月。(2)根据规划预测，到2020年，中国核电总装机容量，高方案将达40GWe，当年天然铀需求量达6 540t^[10]。也就是说，为了达到高方案建设要求，到2015年前，必须有28座百万千瓦级的核电机组开工建设。据此估算，到2025年，将有58GWe核电机组运行。因此，在2015-2020期间，还有可能再开工建设18座百万千瓦级核电机组^[11]。

（二）我国铀需求量预测

1.铀需求量的计算方法，如图2所示：

2.规划核电机组的铀需求量。由于压水堆是我国核电的主流堆型，可能采用“翻版加改进”、“引进第三代核电技术”或“中国特色的压水堆”批量建设反应堆的方式，根据上述计算方法，可以预测出规划目标的铀年需求量（见图3）。40GWe全寿期铀总需求量59 645t， 58GWe全寿期铀总需求量64 1867t；如2020-2040再建25GWe或62GWe，全寿期内铀总需求量将为926 715t 或1 348 289t。

（三）我国铀资源供应分析

我国已经探明的铀矿资源，经逐个矿床按投资项目技术经济评价的方法和参数估算生产成本，并完全按IAEA的经济分类评价指标，重新评价结果表明：我国铀资源总量和经济储量分别占世界当量的4%-7%，且勘探程度不够高，其中约1/3为RAR可靠资源。已经探明的铀资源经济储量，不能满足到2020年的高方案的铀需求量。目前，我国铀资源年产量约为750t，随着我国大规模发展核电，在国内外铀供给与需求进一步失衡的环境下，铀供给的安全将是我国核电可持续发展的制约因素之一。

三、保障我国铀资源供给的措施

按我国核电规划目标，2025年天然铀年需求量为10 616t，而据国际原子能机构预测届时我国铀生产能力为1 380t，铀需求量远远大于供给量，我国的国内铀供需将会严重失衡。在世界铀供给趋于短缺的情况下，笔者建议我国从以下几个方面加强的铀供给能力：

（一）扩大国内铀生产能力

一是要加强铀成矿理论和规律的研究，尽快掌握世界先进的勘查理论、技术和方法，以便迅速地探明新的铀资源。二是要制定大量的勘查计划，寻求新的铀资源。增加勘探投入，加强对铀资源的勘察工作，特别是加强对西北、华北和东北地区铀资源的勘探工作，如在我国北部地区寻找大型可地浸砂岩型铀矿，在华南现有一些矿田深部寻找大型富矿。三是要加强技术创新，开发新的铀生产能力。运用地浸、堆浸、原地爆破浸出等新技术、新工艺，合理有效地利用铀资源，提高铀资源利用率。通过技术创新，探索新的采铀技术如非常规铀资源的研究开发、煤渣提铀技术和海水提铀技术等。

（二）增加战略铀库存量

在世界铀资源市场趋于需求大于供给的背景下，我国核电企业可借鉴日本拥有核电的各大电力公司使用的战略库存方式，即通过提前签订铀供应合同方式来保证其贮存的铀比其他国家的电力公司贮存得多。

（三）完善我国闭式核燃料循环技术

闭式核燃料循环技术是指为了充分利用铀资源，通过后处理将乏燃料中的铀、钚提取出来再制成燃料返回到反应堆的闭路循环。从循环经济角度来看，核电产业可通过“资源-产品-废弃物-再生资源”的反馈式循环过程，遵循着“4R”原则，即减量（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）、再思考（Rethink）的行为原则，从而实现铀资源的低开采、高利用以及废物的低排放，获得尽可能大的经济效益和社会效益^[12]。20世纪80年代初，我国就制定了民用乏燃料须经后处理的国家政策。目前，我国已建成从铀矿地质勘探、采冶、转换、铀同位素分离、核燃料元件制造直至堆后乏燃料处理的一整套完整的核燃料循环体系，但是我国核燃料循环技术与国外相比仍存在一定差距。在核燃料循环的前段，铀资源勘查和铀采冶技术、铀浓缩、高性能燃料制造等方面的技术水平和经济竞争力有待提高和完善，如在铀浓缩技术开发方面，除了开发碳纤维亚临界离心技术之外，还应积极开展激光同位素分离技术。在核燃料循环的后段，一是要加快世界先进后处理流程的研究，以经济、安全、废物最少化等为目标，提出兼顾铀、钚和次锕系元素分离的一体化流程，应在国际上成熟的PUREX流程的基础上，提出改进型的PUREX主流程和高放废液分离辅流程；二是要以建设商用后处理厂为目标的研究开发，应充分利用我国多年来积累的研究成果和后处理厂的运行经验，注意借鉴和引进国外先进和成熟的技术和装备，如关键工艺设备、远距离维修设备、自控系统等，通过消化吸收，形成我国的自主技术；三是MOX燃料制备必须与后处理紧密衔接。因此，通过完善和提高我国闭式核燃料循环技术，能体现我国核电产业在循环经济上的两个层次，即一是以节约铀资源为导向的浅层循环经济，通过闭式核燃料循环，能够实现铀资源的再利用和循环利用，从而有利节约铀资源；二是以预防污染产生、对最终核废物和核废液进行无害化处理为导向的深层循环经济，通过湿式后处理（对钚和镅进行协同处理）和干式（高温化学）后处理，可以实现“最优”燃料循环的目标，即防扩散、降低成本、减小废液体积、废物数量最小化、降低高放废物（HLW）毒性以及最大限度的利用能量^[13]，从而实现人和自然资源以及生态环境的和谐共生。

（四）充分利用国外铀资源市场

通过多渠道多途径获得国际铀资源是保障国内需求的重要因素，我国可借鉴法国和日本的经验。法国虽有自己的铀矿，但随着使用已近枯竭，因此，法国核燃料供应商——高杰马（COGEMA）只能充分利用国外市场以保障国内需求。COGEMA购买国外铀矿股权，如在尼日尔，COGEMA拥有SOMAIR矿的57%开采权，COMINAK矿的34%开采权；在加蓬，COGEMA拥有COMUF的68.4%开采权；在加拿大，COGEMA完全拥有Cluff矿；在美国，COGEMA拥有Christensen Ranch矿的71%；在澳大利亚，COGEMA拥有Ranger矿的3.3%^[14]。此外，法国还积极参与国外寻求新的铀矿资源的活动，如COGEMA参与了加拿大的5个矿的初期研究，又在哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、内蒙古和马达加斯加岛等国家发动勘察新铀矿资源的活动。日本由于天然铀储量微不足道，因而所需的铀资源完全依靠进口。为了保障国内铀供给，日本核燃料事业团（PNC）积极参与海外铀勘测和开采。PNC一方面在国内着力从事于先进堆(包括ATR和FBR)、浓缩、后处理、核燃料技术及废物管理的研究与开发，另一方面，PNC积极参与加拿大、澳大利亚西部、尼日尔、津巴布韦、中国和巴西的一些铀资源项目。要使我国有稳定可靠的国际铀资源的供给，我国有必要参与国外如尼日尔、纳米比亚、加拿大、澳大利亚、哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦等国的一些铀勘探、开采等项目，并力争取得一定的铀矿开采权。

参考文献:

[1] Uranium Markets[EB]．http://world-nuclear.org，October 2004.

[2] World Uranium Mining[EB]．http://world-nuclear.org，July 2005.

[3] Supply of Uranium[EB]．http://world-nuclear.org，September 2005.

[4] Military Warheads as a Source of Nuclear Fuel[EB]．http://world-nuclear.org，October 2005.

[5] 郭志锋译．国际铀市场步入新时代[J]．国外核新闻，2004（10）.

[6] 邹树梁．世界核电产业发展历史、现状与趋势[J]．南华大学学报，2005（6）．

[7] IAEA. Analysis of Uranium Supply to 2050[M]. Vienna: WagramerStrasse 5, P.O. Box 100, 2001.

[8] Bernard Del Frari． The Global Nuclear Fuel Market Supply and Demand 2001-2020[R]．2001.

[9] Heiich Graul．The Global Nuclear Fuel Market Supply and Demand 2003-2025[R]．2003.

[10] 邓佐卿．新世界展望——中国铀资源、生产和需求[J]．铀矿冶，2000（2）.

[111] 李玉嵛．轻水堆前沿技术和中国核电对铀资源需求[R]．中国核电国产化论坛，2006（3）.

[12] 任勇．中外循环经济的比较[N]．中国环境报，2004-7-2.

[13] 伍浩松译．适当的核燃料循环能够满足人类上万年的能源需求[J]．国外核新闻，2004（11）.

[14] Harald Thaler．Strategic Guide to Global Power Companies[M] ．London：FPC Greenaway．2000

（责任编辑：席晓虹）

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”