我国核电产业发展的铀资源保障

2010-05-23郑文元张庆春

中国核电 2010年2期

郑文元，张庆春

（中国大唐集团公司，北京 100140）

1 我国核电产业进入了大发展时期

我国连续10多年的经济高速发展，其电力需求主要依靠化石能源增长支撑，现有的能源结构已经受到温室气体减排的巨大压力。核电是一种清洁、安全、高效、经济的能源，是当前世界上唯一能够替代化石能源来满足大规模工业发展需要的非化石能源，发展核电已经成为社会各界共同关注的问题。可以说，我国已进入了核电大发展的黄金时期。

1.1 我国已经建成投产的核电机组情况

我国目前已经投入商业运行的核电机组有11台，总装机容量907.82万kW，2008年核发电量684亿kW·h，分别为全国电力装机容量的1.15%和全国发电量的1.99%。

1.2 我国已经批准正在建设的核电机组情况

截至2009年底，我国已经批准（核准）建设的核电项目10个，总共28台机组、装机容量3 140万kW，其中包括世界首批4台AP1000核电机组（浙江三门、山东海阳）。

1.3 我国核电未来发展规划

国务院2007年批准的国家《核电中长期发展规划 (2005—2020年)》[1]目标是，到2020年我国核电装机容量将达到4 000万kW、在建规模为1 800万kW，使核电装机容量占全部电力装机容量的4%。根据目前建设进展情况，这一目标很有可能在2015年前就可实现。因此，目前国家有关部门正在研究将核电比例提高到5%左右，即到2020年核电装机容量有可能调整为投产7 500万kW、在建3 000万kW以上。而且，可以预见，这样的规划还远远不能满足经济和社会发展对电力的需求，国家核电中长期发展还将会不断调高目标。

2 核电发展的铀资源保障分析

2.1 国际铀资源储量

根据国际原子能机构（I A E A）2005年度“红皮书”的资料，目前全球开采成本低于130美元/kg的已查明铀资源总量达474.3万t，其中低于80美元/kg的为380.4万t，低于40美元/kg的为274.6万t（见表1）。

由表1可见，已查明资源显著增加，主要原因应该归功于铀价格的上涨和边界品位的提高，变化最显著的是成本低于40美元/k g的可靠资源，增加了大约21.6万t。然而，全世界铀资源的分布很不平衡，主要集中于少数国家，特别是主要集中于澳大利亚、加拿大和哈萨克斯坦这3个国家，他们占全球铀资源量的55%。

另外需要说明的是，世界各国出于各种原因，加上各国对资源储量的描述口径不尽相同，故提交IAEA的数据并没有完整、准确地反映出本国的资源状况，如美国没有提交推断资源的报告，哈萨克斯坦的数据明显偏小。据最新的数据显示，哈萨克斯坦的资源量应该在150万t左右，这一数据接近该国上报数据的2倍。尽管这样，有专家猜测，目前全世界铀资源储量完全可以满足5 000年以上核电发展需要（之所以作出这样的猜测，主要是要说明大力发展核电不会受到铀资源的限制）[2]。

2.2 我国铀资源勘查现状

我国铀矿地质事业和铀矿采冶工作始于20世纪50年代，它经历了为军工服务、调整转民和为核电提供资源三个阶段。经过50多年的努力，我国共探明几百个铀矿床，提交了相当可观的资源储量报告，也生产出了一定数量的天然铀，为我国核军工和核电的起步及发展提供了可靠保证。近年来，在核电发展的推动下，我国铀资源勘查开发成果显著，发展势头良好。

纵观我国铀资源勘查开发历史和近年来的工作，铀矿勘查开发前景乐观。我国铀矿勘查程度总体较低，在新地区找到铀矿的可能性较大；我国有较好铀成矿地质背景，既是世界环太平洋铀成矿带的重要组成部分，又是矩形纬向铀成矿带的重要组成部分，是热液型铀矿、砂岩型铀矿和黑色页岩铀矿的重要产区；我国有合适的铀矿区域产铀环境，较为有利的大地构造演化、岩浆活动，以及相当规模的产铀建造；我国近十年来勘查成果明显，地浸砂岩型铀矿已经突破并有广阔前景，硬岩型铀矿深部与外围都有较大资源增长潜力。

更为重要的是，我国已经造就了一支具有相当技术水平、世界一流装备的找矿开发和科研队伍。并正在培养从事铀矿地质勘查和开发的高素质的、配套的技术人才。然而，在看到这些有利条件的同时，我们仍然面临着严峻的挑战。

挑战之一是我国天然铀生产规模和能力有待不断扩大和提高，规模的扩大和生产能力的提高尚需一段时间才能上一个新的台阶。

表1 2003—2005年铀资源变化表Table1 Uranium resource variations during 2003—2005

挑战之二是保有的资源储量中，有部分分布在偏远地区，有的在目前技术经济条件下尚不能经济开发利用，有的探明的铀资源受到环境制约，在新增的铀资源中，有一部分地浸开采资源在技术上正在突破，有的开采品位的提高有可能减少可利用的铀资源储量。

挑战之三是空白区域的勘查和调查及老矿区的深部和外围的勘查，相对难度大，要求高；预测的资源量要转变为经济可采资源储量，还需长期的努力。

可见，我国铀资源勘查开发当前存在着机遇与挑战并存的局面，但总的来说，机遇大于挑战。把握机遇，迎接挑战是铀资源勘查开发的光荣任务。

2.3 积极参与国际铀资源的勘查开发

利用两种资源，开辟两个市场，是国家确定的矿产开发利用的战略方针，在“走出去”进行铀资源勘查开发和贸易过程中，既有良好机遇又有严峻挑战。

（1）世界探明的铀资源能满足相当长一段时间世界天然铀的需要。据IAEA统计和预测，2005年世界年生产天然铀的需要量约5万t，到2025年大概在6.5万～8.6万t。假定按世界每年生产天然铀6万t，即消耗铀资源储量8.6万t计算，按2007年IAEA《红皮书》数据，世界已探明的每千克生产成本不超过40美元的铀资源储量，可保障核电运行约35年的需求，每千克生产成本不超过80美元的铀资源储量可维持52年，而每千克生产成本不超过130美元的铀资源储量可保障64年。如果按世界每年生产天然铀8万t，即消耗铀资源储量11.4万t计算，则分别保证核电运行26年、39年和50年的需要。而世界上还有待查明的铀资源储量1 005.5万t，世界铀资源储量是丰富的，为我国“走出去”勘查和开发提供了空间。

（2）近年来世界铀资源探明速度加快。无论是可靠资源，还是推断资源，都有较大幅度增长。2001—2005年，几个主要铀资源国家探明的可靠铀资源储量增长了9%，推断铀资源储量增长了29%。根据2007年《红皮书》资料，世界上已查明资源储量总量比2005年都有所增加。小于130美元/kgU的铀资源增加72.6万t，提高15.31%；小于80美元/kgU的铀资源增加65.2万t，提高17.14%；小于40美元/kgU的铀资源增加22.4万t，提高8.16%。因此，加大勘查力度，今后世界铀资源储量较快增长是必然的（见表2）。

（3）当前天然铀价格呈下降趋势。当前国际金融危机加剧，世界天然铀产品价格下降,为我国获得铀产品提供了机遇。每磅八氧化三铀由130多美元，下降到现在的50～60美元（见图1），同时有一些铀矿山也有可能难以为继而转让或出售，从而为我国开展天然铀贸易创造了条件。

（4）铀资源勘探国际合作已经起步。我国核能界已经在“走出去”方面迈开了步伐，在勘查开发海外铀资源和铀产品贸易方面有了良好开端，也积累了经验。近年来，中国核工业集团公司国核铀公司实行走出去战略，与尼日尔、纳米比亚等国家开展合作，取得探矿权或合作开发权，有的矿床正在开发。

表2 根据《红皮书》资料世界铀资源量变化状况Table2 World uranium variations based on the Red Book

图1 世界天然铀价格变动状况Fig. 1 World natural uranium price variations

中国广东核电集团有限公司正在哈萨克斯坦开发3个砂岩型铀矿床。中国中钢集团公司在澳大利亚也已签订协议，获得一个铀矿床的开发权益。此外，我国还正在与有关国家商谈铀资源勘查开发合作，有的已经获得资料，有的正在全方位接触。

据当前海外勘查和开发的进展，在2020年前我国在海外有可能形成6 000～8 000 t的天然铀生产能力。在地区上形成“四圈为主、两国为辅”的良好局面，即以中亚的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦，非洲的南非，纳米比亚和尼日尔的四圈为主，以澳大利亚、加拿大两国为辅的格局（见图2）。

中国原子能工业公司与海外贸易有着良好的合作关系和信誉，近年来已经取得并进口了一定数量的天然铀产品，同时有着继续合作和扩大贸易的前景。

（5）铀资源国际合作面临严峻挑战。一是世界库存铀和由军用高浓铀稀释的铀逐渐减少，天然铀产需差的弥补能力逐步削弱和下降，从而进一步加剧了对天然铀开发和购买天然铀产品的争夺。世界天然铀生产对核电发展的保障程度趋紧。我国要获得足够数量的天然铀产品，需要付出更多的艰辛和努力。二是世界上探明的较经济的铀资源大部分已被少数公司占有。在加拿大、澳大利亚、纳米比亚、尼日尔经济的和较为经济的铀矿山已被Cameco、Areva（包括COGEMA）、RioTinto等公司所占有，即使是21世纪初开发的可地浸砂岩铀矿，也都有这些公司涉足。三是世界空白地区铀资源分布情况尚未完全摸清，在这些地区开展铀资源的勘查和开发难度增加，风险较大。

我们也应看到，在勘查开发海外铀资源方面同样存在着机遇大于挑战的局面，只要我们坚定地“走出去”，不懈努力，一定能够在不长的时间内取得更加丰硕的成果。

3 我国核电发展的铀资源保障措施

3.1 改革体制，建立符合市场经济体制要求的民用铀资源管理体制

目前我国铀资源的管理模式是，国防科技工业局作为国家主管部门实行行政管理，中国核工业集团公司作为国内唯一一家公司负责铀资源的商业运行，其他核电公司或业主只有铀资源的使用权。这样一种格局是我国在20世纪末形成的，对当时我国核工业，特别是核电产业的起步起到了一定的积极作用。随着核电产业在我国的发展，参与核电的业主数量的不断增多，原有管理格局已经与当前的核电发展状态不相适宜。

3.2 科学制定铀资源勘查开发规划，加大国内铀资源的勘查力度

按照核电发展的需求，科学而实事求是地制定铀资源勘查开发规划，我们要坚持“加强国内，加速海外，建立储备，科技增铀，保证供给”的原则，加大国内铀资源的勘查力度。

图2 海外勘查开发形成四圈为主格局示意图Fig. 2 Layout of overseas uarnium exploration and exploitation centering the four circles

一要推进铀矿采冶基地建设，扩大产能规模。实行开发地浸砂岩铀矿与开发硬岩铀矿（含普通砂岩）并举，加大硬岩铀矿开发力度；开发北方新区与南方老区并举，加大南方开发力度；采用地浸、堆浸、原地爆破浸出和常规搅拌浸出并举，加大常规搅拌浸出力度。

二要加速扩展铀矿床开发规模。根据探明铀矿床的技术经济评价情况，新建一批铀矿山，进行有效的开采和开发，加速扩大产能规模和生产能力，在2020年时基本建成一批铀矿采冶基地。

三要加强矿山地质工作，加大在役铀矿山的补充勘探力度，有效增加提供经济可采接续资源，力争延长服务年限。加强勘探程度较低的铀矿床工作，迅速提高勘探级别，为矿山设计提供依据。

四要开展复杂铀矿床采冶工艺技术超前试验、低品位铀资源开发技术、多元素共伴生铀矿浸出及分离回收技术、浸出设备和固液分离设备研制、铀矿采冶工程技术。

五要创新铀资源勘查思路。在北方，确保重点盆地砂岩铀矿的落实和扩大；在南方，开展老矿床的深部挖潜和外围扩大。

六要探索新区和空白地区，扩大我国可查面积比例，通过“攻深找盲”，加大对空白区和工作程度较低地区的研究力度，探索新的铀矿类型以及铀资源老基地的外围与深部勘查，大幅增长我国铀资源储量。

3.3 积极开发和利用国外铀资源

根据我国核电中长期发展规划的需要，以及我国现有铀资源储量和开采能力，完全依靠我国现已探明的铀矿储量情况，近期内天然铀的供应能够得到保证，但与中长期的需求量之间还存在差距。因此，为保证我国核电中长期发展规划的实现，需要加大“走出去”的力度。

一是在积极开发和利用国内铀资源的同时，还应积极地在可以较经济、安全可靠地获取国外铀资源的有利时期尽可能使用一部分国外开发的铀或进口铀。

二是全面规划海外铀资源开发。在海外建立铀资源基地，实行“强化周边，重点开辟，全面展开”战略，加强与周边国家（包括俄罗斯、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、蒙古等国）合作进行铀资源勘查与开发，重点放在中亚和非洲，同时密切注意世界其他地区的勘查与开发，力争在2020年前基本形成我国海外铀资源勘查开发的分布态势。

三是开发项目要尽快取得实质性的成果，达标达产；勘查项目尽快转化成开发项目，迅速形成生产能力，得到天然铀产品，实现海外铀资源基地建设、铀产品国际贸易达到或超过规划目标。

四是在进行国内外联合中，采取参股、控股、购买矿产地、转让权益等多种方式，进而取得经济上可以接受的铀产品，构建铀产品的多层次、多元化、多渠道进口新机制。

从长期的天然铀安全供应角度考虑，无论从弥补国内铀资源相对不足，还是从谋求全球视野的多元化供应来考虑，都应积极采取措施走“两种资源、两个市场”的道路，积极开拓并获取国外铀资源，以建立多元化、国际化的安全稳定的天然铀供应保障体系，从而确保我国核电中长期发展的天然铀供应的战略安全。

3.4 提高天然铀利用率

适度降低天然铀分离铀同位素尾料丰度，可节省天然铀。在天然铀价格上涨，而分离功能力得到发展情况下，当节省的天然铀费用和增加的分离功价格相当（或相近）时，将尾料丰度适度降低，可提高天然铀利用率。

3.5 充分利用混合氧化物燃料

在热中子堆中一次循环使用铀、钚制成的混合氧化物（MOX）燃料，可节省大量新的天然铀。从乏燃料中回收的铀和提取的工业钚可以供热中子或快中子反应堆使用。现在后处理技术和MOX燃料元件制造入堆使用技术在国际上已成熟，且已有50多个热堆使用，回收铀和工业钚可以达95%以上。如果从乏燃料中回收的铀和工业钚全部再入热堆使用一次，相当于节省制造新燃料所需的天然铀33.4%。

3.6 提高铀资源综合利用水平

要使核电具有长期发展和应用的能力，必须努力提高整个铀资源的综合利用效果。众所周知，铀-235在整个铀资源中占有约0.3%的份额，而铀-238在整个铀资源中占有大于99%的份额，而发展快堆技术可以提高对铀-238的利用率。发展快堆核电站，天然铀利用率可比现有核电技术提高50～60倍，可实现核能的可持续发展。发展快堆及先进燃料闭合循环技术，也可使核燃料增殖，把占天然铀资源中99.3%的铀-238利用起来，在循环中不断地使铀-238产生钚-239，钚-239裂变再使铀-238形成新的钚，把天然铀资源利用率由不到1%提高到50%～60%。同时，引入快堆后，大大减少了热堆核电站，也就大大减少了对天然铀的需求，把天然铀年需要量限制在一个有限的范围内，天然铀需求量将不再大幅度增加，达到一定量后还会下降。