我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的鈾資源保障

鄭文元，張慶春

（中國大唐集團公司，北京 100140）

1 我國核電產(chǎn)業(yè)進入了大發(fā)展時期

我國連續(xù)10多年的經(jīng)濟高速發(fā)展，其電力需求主要依靠化石能源增長支撐，現(xiàn)有的能源結構已經(jīng)受到溫室氣體減排的巨大壓力。核電是一種清潔、安全、高效、經(jīng)濟的能源，是當前世界上唯一能夠替代化石能源來滿足大規(guī)模工業(yè)發(fā)展需要的非化石能源，發(fā)展核電已經(jīng)成為社會各界共同關注的問題?？梢哉f，我國已進入了核電大發(fā)展的黃金時期。

1.1 我國已經(jīng)建成投產(chǎn)的核電機組情況

我國目前已經(jīng)投入商業(yè)運行的核電機組有11臺，總裝機容量907.82萬kW，2008年核發(fā)電量684億kW·h，分別為全國電力裝機容量的1.15%和全國發(fā)電量的1.99%。

1.2 我國已經(jīng)批準正在建設的核電機組情況

截至2009年底，我國已經(jīng)批準（核準）建設的核電項目10個，總共28臺機組、裝機容量3 140萬kW，其中包括世界首批4臺AP1000核電機組（浙江三門、山東海陽）。

1.3 我國核電未來發(fā)展規(guī)劃

國務院2007年批準的國家《核電中長期發(fā)展規(guī)劃 (2005—2020年)》[1]目標是，到2020年我國核電裝機容量將達到4 000萬kW、在建規(guī)模為1 800萬kW，使核電裝機容量占全部電力裝機容量的4%。根據(jù)目前建設進展情況，這一目標很有可能在2015年前就可實現(xiàn)。因此，目前國家有關部門正在研究將核電比例提高到5%左右，即到2020年核電裝機容量有可能調整為投產(chǎn)7 500萬kW、在建3 000萬kW以上。而且，可以預見，這樣的規(guī)劃還遠遠不能滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展對電力的需求，國家核電中長期發(fā)展還將會不斷調高目標。

2 核電發(fā)展的鈾資源保障分析

2.1 國際鈾資源儲量

根據(jù)國際原子能機構（I A E A）2005年度“紅皮書”的資料，目前全球開采成本低于130美元/kg的已查明鈾資源總量達474.3萬t，其中低于80美元/kg的為380.4萬t，低于40美元/kg的為274.6萬t（見表1）。

由表1可見，已查明資源顯著增加，主要原因應該歸功于鈾價格的上漲和邊界品位的提高，變化最顯著的是成本低于40美元/k g的可靠資源，增加了大約21.6萬t。然而，全世界鈾資源的分布很不平衡，主要集中于少數(shù)國家，特別是主要集中于澳大利亞、加拿大和哈薩克斯坦這3個國家，他們占全球鈾資源量的55%。

另外需要說明的是，世界各國出于各種原因，加上各國對資源儲量的描述口徑不盡相同，故提交IAEA的數(shù)據(jù)并沒有完整、準確地反映出本國的資源狀況，如美國沒有提交推斷資源的報告，哈薩克斯坦的數(shù)據(jù)明顯偏小。據(jù)最新的數(shù)據(jù)顯示，哈薩克斯坦的資源量應該在150萬t左右，這一數(shù)據(jù)接近該國上報數(shù)據(jù)的2倍。盡管這樣，有專家猜測，目前全世界鈾資源儲量完全可以滿足5 000年以上核電發(fā)展需要（之所以作出這樣的猜測，主要是要說明大力發(fā)展核電不會受到鈾資源的限制）[2]。

2.2 我國鈾資源勘查現(xiàn)狀

我國鈾礦地質事業(yè)和鈾礦采冶工作始于20世紀50年代，它經(jīng)歷了為軍工服務、調整轉民和為核電提供資源三個階段。經(jīng)過50多年的努力，我國共探明幾百個鈾礦床，提交了相當可觀的資源儲量報告，也生產(chǎn)出了一定數(shù)量的天然鈾，為我國核軍工和核電的起步及發(fā)展提供了可靠保證。近年來，在核電發(fā)展的推動下，我國鈾資源勘查開發(fā)成果顯著，發(fā)展勢頭良好。

縱觀我國鈾資源勘查開發(fā)歷史和近年來的工作，鈾礦勘查開發(fā)前景樂觀。我國鈾礦勘查程度總體較低，在新地區(qū)找到鈾礦的可能性較大；我國有較好鈾成礦地質背景，既是世界環(huán)太平洋鈾成礦帶的重要組成部分，又是矩形緯向鈾成礦帶的重要組成部分，是熱液型鈾礦、砂巖型鈾礦和黑色頁巖鈾礦的重要產(chǎn)區(qū)；我國有合適的鈾礦區(qū)域產(chǎn)鈾環(huán)境，較為有利的大地構造演化、巖漿活動，以及相當規(guī)模的產(chǎn)鈾建造；我國近十年來勘查成果明顯，地浸砂巖型鈾礦已經(jīng)突破并有廣闊前景，硬巖型鈾礦深部與外圍都有較大資源增長潛力。

更為重要的是，我國已經(jīng)造就了一支具有相當技術水平、世界一流裝備的找礦開發(fā)和科研隊伍。并正在培養(yǎng)從事鈾礦地質勘查和開發(fā)的高素質的、配套的技術人才。然而，在看到這些有利條件的同時，我們?nèi)匀幻媾R著嚴峻的挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)之一是我國天然鈾生產(chǎn)規(guī)模和能力有待不斷擴大和提高，規(guī)模的擴大和生產(chǎn)能力的提高尚需一段時間才能上一個新的臺階。

表1 2003—2005年鈾資源變化表Table1 Uranium resource variations during 2003—2005

挑戰(zhàn)之二是保有的資源儲量中，有部分分布在偏遠地區(qū)，有的在目前技術經(jīng)濟條件下尚不能經(jīng)濟開發(fā)利用，有的探明的鈾資源受到環(huán)境制約，在新增的鈾資源中，有一部分地浸開采資源在技術上正在突破，有的開采品位的提高有可能減少可利用的鈾資源儲量。

挑戰(zhàn)之三是空白區(qū)域的勘查和調查及老礦區(qū)的深部和外圍的勘查，相對難度大，要求高；預測的資源量要轉變?yōu)榻?jīng)濟可采資源儲量，還需長期的努力。

可見，我國鈾資源勘查開發(fā)當前存在著機遇與挑戰(zhàn)并存的局面，但總的來說，機遇大于挑戰(zhàn)。把握機遇，迎接挑戰(zhàn)是鈾資源勘查開發(fā)的光榮任務。

2.3 積極參與國際鈾資源的勘查開發(fā)

利用兩種資源，開辟兩個市場，是國家確定的礦產(chǎn)開發(fā)利用的戰(zhàn)略方針，在“走出去”進行鈾資源勘查開發(fā)和貿(mào)易過程中，既有良好機遇又有嚴峻挑戰(zhàn)。

（1）世界探明的鈾資源能滿足相當長一段時間世界天然鈾的需要。據(jù)IAEA統(tǒng)計和預測，2005年世界年生產(chǎn)天然鈾的需要量約5萬t，到2025年大概在6.5萬～8.6萬t。假定按世界每年生產(chǎn)天然鈾6萬t，即消耗鈾資源儲量8.6萬t計算，按2007年IAEA《紅皮書》數(shù)據(jù)，世界已探明的每千克生產(chǎn)成本不超過40美元的鈾資源儲量，可保障核電運行約35年的需求，每千克生產(chǎn)成本不超過80美元的鈾資源儲量可維持52年，而每千克生產(chǎn)成本不超過130美元的鈾資源儲量可保障64年。如果按世界每年生產(chǎn)天然鈾8萬t，即消耗鈾資源儲量11.4萬t計算，則分別保證核電運行26年、39年和50年的需要。而世界上還有待查明的鈾資源儲量1 005.5萬t，世界鈾資源儲量是豐富的，為我國“走出去”勘查和開發(fā)提供了空間。

（2）近年來世界鈾資源探明速度加快。無論是可靠資源，還是推斷資源，都有較大幅度增長。2001—2005年，幾個主要鈾資源國家探明的可靠鈾資源儲量增長了9%，推斷鈾資源儲量增長了29%。根據(jù)2007年《紅皮書》資料，世界上已查明資源儲量總量比2005年都有所增加。小于130美元/kgU的鈾資源增加72.6萬t，提高15.31%；小于80美元/kgU的鈾資源增加65.2萬t，提高17.14%；小于40美元/kgU的鈾資源增加22.4萬t，提高8.16%。因此，加大勘查力度，今后世界鈾資源儲量較快增長是必然的（見表2）。

（3）當前天然鈾價格呈下降趨勢。當前國際金融危機加劇，世界天然鈾產(chǎn)品價格下降,為我國獲得鈾產(chǎn)品提供了機遇。每磅八氧化三鈾由130多美元，下降到現(xiàn)在的50～60美元（見圖1），同時有一些鈾礦山也有可能難以為繼而轉讓或出售，從而為我國開展天然鈾貿(mào)易創(chuàng)造了條件。

（4）鈾資源勘探國際合作已經(jīng)起步。我國核能界已經(jīng)在“走出去”方面邁開了步伐，在勘查開發(fā)海外鈾資源和鈾產(chǎn)品貿(mào)易方面有了良好開端，也積累了經(jīng)驗。近年來，中國核工業(yè)集團公司國核鈾公司實行走出去戰(zhàn)略，與尼日爾、納米比亞等國家開展合作，取得探礦權或合作開發(fā)權，有的礦床正在開發(fā)。

表2 根據(jù)《紅皮書》資料世界鈾資源量變化狀況Table2 World uranium variations based on the Red Book

圖1 世界天然鈾價格變動狀況Fig. 1 World natural uranium price variations

中國廣東核電集團有限公司正在哈薩克斯坦開發(fā)3個砂巖型鈾礦床。中國中鋼集團公司在澳大利亞也已簽訂協(xié)議，獲得一個鈾礦床的開發(fā)權益。此外，我國還正在與有關國家商談鈾資源勘查開發(fā)合作，有的已經(jīng)獲得資料，有的正在全方位接觸。

據(jù)當前海外勘查和開發(fā)的進展，在2020年前我國在海外有可能形成6 000～8 000 t的天然鈾生產(chǎn)能力。在地區(qū)上形成“四圈為主、兩國為輔”的良好局面，即以中亞的哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦，非洲的南非，納米比亞和尼日爾的四圈為主，以澳大利亞、加拿大兩國為輔的格局（見圖2）。

中國原子能工業(yè)公司與海外貿(mào)易有著良好的合作關系和信譽，近年來已經(jīng)取得并進口了一定數(shù)量的天然鈾產(chǎn)品，同時有著繼續(xù)合作和擴大貿(mào)易的前景。

（5）鈾資源國際合作面臨嚴峻挑戰(zhàn)。一是世界庫存鈾和由軍用高濃鈾稀釋的鈾逐漸減少，天然鈾產(chǎn)需差的彌補能力逐步削弱和下降，從而進一步加劇了對天然鈾開發(fā)和購買天然鈾產(chǎn)品的爭奪。世界天然鈾生產(chǎn)對核電發(fā)展的保障程度趨緊。我國要獲得足夠數(shù)量的天然鈾產(chǎn)品，需要付出更多的艱辛和努力。二是世界上探明的較經(jīng)濟的鈾資源大部分已被少數(shù)公司占有。在加拿大、澳大利亞、納米比亞、尼日爾經(jīng)濟的和較為經(jīng)濟的鈾礦山已被Cameco、Areva（包括COGEMA）、RioTinto等公司所占有，即使是21世紀初開發(fā)的可地浸砂巖鈾礦，也都有這些公司涉足。三是世界空白地區(qū)鈾資源分布情況尚未完全摸清，在這些地區(qū)開展鈾資源的勘查和開發(fā)難度增加，風險較大。

我們也應看到，在勘查開發(fā)海外鈾資源方面同樣存在著機遇大于挑戰(zhàn)的局面，只要我們堅定地“走出去”，不懈努力，一定能夠在不長的時間內(nèi)取得更加豐碩的成果。

3 我國核電發(fā)展的鈾資源保障措施

3.1 改革體制，建立符合市場經(jīng)濟體制要求的民用鈾資源管理體制

目前我國鈾資源的管理模式是，國防科技工業(yè)局作為國家主管部門實行行政管理，中國核工業(yè)集團公司作為國內(nèi)唯一一家公司負責鈾資源的商業(yè)運行，其他核電公司或業(yè)主只有鈾資源的使用權。這樣一種格局是我國在20世紀末形成的，對當時我國核工業(yè)，特別是核電產(chǎn)業(yè)的起步起到了一定的積極作用。隨著核電產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展，參與核電的業(yè)主數(shù)量的不斷增多，原有管理格局已經(jīng)與當前的核電發(fā)展狀態(tài)不相適宜。

3.2 科學制定鈾資源勘查開發(fā)規(guī)劃，加大國內(nèi)鈾資源的勘查力度

按照核電發(fā)展的需求，科學而實事求是地制定鈾資源勘查開發(fā)規(guī)劃，我們要堅持“加強國內(nèi)，加速海外，建立儲備，科技增鈾，保證供給”的原則，加大國內(nèi)鈾資源的勘查力度。

圖2 海外勘查開發(fā)形成四圈為主格局示意圖Fig. 2 Layout of overseas uarnium exploration and exploitation centering the four circles

一要推進鈾礦采冶基地建設，擴大產(chǎn)能規(guī)模。實行開發(fā)地浸砂巖鈾礦與開發(fā)硬巖鈾礦（含普通砂巖）并舉，加大硬巖鈾礦開發(fā)力度；開發(fā)北方新區(qū)與南方老區(qū)并舉，加大南方開發(fā)力度；采用地浸、堆浸、原地爆破浸出和常規(guī)攪拌浸出并舉，加大常規(guī)攪拌浸出力度。

二要加速擴展鈾礦床開發(fā)規(guī)模。根據(jù)探明鈾礦床的技術經(jīng)濟評價情況，新建一批鈾礦山，進行有效的開采和開發(fā)，加速擴大產(chǎn)能規(guī)模和生產(chǎn)能力，在2020年時基本建成一批鈾礦采冶基地。

三要加強礦山地質工作，加大在役鈾礦山的補充勘探力度，有效增加提供經(jīng)濟可采接續(xù)資源，力爭延長服務年限。加強勘探程度較低的鈾礦床工作，迅速提高勘探級別，為礦山設計提供依據(jù)。

四要開展復雜鈾礦床采冶工藝技術超前試驗、低品位鈾資源開發(fā)技術、多元素共伴生鈾礦浸出及分離回收技術、浸出設備和固液分離設備研制、鈾礦采冶工程技術。

五要創(chuàng)新鈾資源勘查思路。在北方，確保重點盆地砂巖鈾礦的落實和擴大；在南方，開展老礦床的深部挖潛和外圍擴大。

六要探索新區(qū)和空白地區(qū)，擴大我國可查面積比例，通過“攻深找盲”，加大對空白區(qū)和工作程度較低地區(qū)的研究力度，探索新的鈾礦類型以及鈾資源老基地的外圍與深部勘查，大幅增長我國鈾資源儲量。

3.3 積極開發(fā)和利用國外鈾資源

根據(jù)我國核電中長期發(fā)展規(guī)劃的需要，以及我國現(xiàn)有鈾資源儲量和開采能力，完全依靠我國現(xiàn)已探明的鈾礦儲量情況，近期內(nèi)天然鈾的供應能夠得到保證，但與中長期的需求量之間還存在差距。因此，為保證我國核電中長期發(fā)展規(guī)劃的實現(xiàn)，需要加大“走出去”的力度。

一是在積極開發(fā)和利用國內(nèi)鈾資源的同時，還應積極地在可以較經(jīng)濟、安全可靠地獲取國外鈾資源的有利時期盡可能使用一部分國外開發(fā)的鈾或進口鈾。

二是全面規(guī)劃海外鈾資源開發(fā)。在海外建立鈾資源基地，實行“強化周邊，重點開辟，全面展開”戰(zhàn)略，加強與周邊國家（包括俄羅斯、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、蒙古等國）合作進行鈾資源勘查與開發(fā)，重點放在中亞和非洲，同時密切注意世界其他地區(qū)的勘查與開發(fā)，力爭在2020年前基本形成我國海外鈾資源勘查開發(fā)的分布態(tài)勢。

三是開發(fā)項目要盡快取得實質性的成果，達標達產(chǎn)；勘查項目盡快轉化成開發(fā)項目，迅速形成生產(chǎn)能力，得到天然鈾產(chǎn)品，實現(xiàn)海外鈾資源基地建設、鈾產(chǎn)品國際貿(mào)易達到或超過規(guī)劃目標。

四是在進行國內(nèi)外聯(lián)合中，采取參股、控股、購買礦產(chǎn)地、轉讓權益等多種方式，進而取得經(jīng)濟上可以接受的鈾產(chǎn)品，構建鈾產(chǎn)品的多層次、多元化、多渠道進口新機制。

從長期的天然鈾安全供應角度考慮，無論從彌補國內(nèi)鈾資源相對不足，還是從謀求全球視野的多元化供應來考慮，都應積極采取措施走“兩種資源、兩個市場”的道路，積極開拓并獲取國外鈾資源，以建立多元化、國際化的安全穩(wěn)定的天然鈾供應保障體系，從而確保我國核電中長期發(fā)展的天然鈾供應的戰(zhàn)略安全。

3.4 提高天然鈾利用率

適度降低天然鈾分離鈾同位素尾料豐度，可節(jié)省天然鈾。在天然鈾價格上漲，而分離功能力得到發(fā)展情況下，當節(jié)省的天然鈾費用和增加的分離功價格相當（或相近）時，將尾料豐度適度降低，可提高天然鈾利用率。

3.5 充分利用混合氧化物燃料

在熱中子堆中一次循環(huán)使用鈾、钚制成的混合氧化物（MOX）燃料，可節(jié)省大量新的天然鈾。從乏燃料中回收的鈾和提取的工業(yè)钚可以供熱中子或快中子反應堆使用?，F(xiàn)在后處理技術和MOX燃料元件制造入堆使用技術在國際上已成熟，且已有50多個熱堆使用，回收鈾和工業(yè)钚可以達95%以上。如果從乏燃料中回收的鈾和工業(yè)钚全部再入熱堆使用一次，相當于節(jié)省制造新燃料所需的天然鈾33.4%。

3.6 提高鈾資源綜合利用水平

要使核電具有長期發(fā)展和應用的能力，必須努力提高整個鈾資源的綜合利用效果。眾所周知，鈾-235在整個鈾資源中占有約0.3%的份額，而鈾-238在整個鈾資源中占有大于99%的份額，而發(fā)展快堆技術可以提高對鈾-238的利用率。發(fā)展快堆核電站，天然鈾利用率可比現(xiàn)有核電技術提高50～60倍，可實現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展快堆及先進燃料閉合循環(huán)技術，也可使核燃料增殖，把占天然鈾資源中99.3%的鈾-238利用起來，在循環(huán)中不斷地使鈾-238產(chǎn)生钚-239，钚-239裂變再使鈾-238形成新的钚，把天然鈾資源利用率由不到1%提高到50%～60%。同時，引入快堆后，大大減少了熱堆核電站，也就大大減少了對天然鈾的需求，把天然鈾年需要量限制在一個有限的范圍內(nèi)，天然鈾需求量將不再大幅度增加，達到一定量后還會下降。

3.7 重視鈾資源勘探開發(fā)人才建設

要堅持“以人為本”的管理理念，把培養(yǎng)和合理使用人才作為積極發(fā)展核電重要措施加以高度重視。要采取多種措施提高鈾礦地質和采冶人員的生活待遇。加強在職培訓，加強人才資源的整合，最大限度地發(fā)揮專業(yè)技術人員的積極性。

3.8 完善鈾資源勘查開發(fā)的各項政策措施

要加大對天然鈾地質勘察和新技術開發(fā)的投入，落實國外地質勘探風險基金和天然鈾產(chǎn)品儲備資金；要制定鼓勵利用海外資源的金融政策和關稅優(yōu)惠辦法，對海外勘查開發(fā)的裝備、設備和儀器的購置和運輸?shù)确矫娼o予進出口方便。

總之，要不斷加大國內(nèi)鈾資源勘查與開發(fā)力度，根據(jù)國際鈾資源市場已探明儲量、供應能力和消耗量的情況，采取措施走“兩種資源、兩個市場”的道路，積極勘查、開發(fā)國外鈾資源，同時不斷提高天然鈾資源利用水平，我國的鈾資源供給完全能夠滿足核電當前和未來發(fā)展的需求。

[1] 國家發(fā)展和改革委員會.核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005-2020年)[R]，2007年11月.

[2] 2008年世界鈾資源、生產(chǎn)及供需現(xiàn)狀[EB].http://www.sxcoal.com/news/663940/articlenew.html.