美国全面推动核燃料循环前段产业发展

铀是核工业最基本的原料，广泛用于核能发电以及核武器的制造。近年来，美国核燃料循环前段能力颓势明显，严重威胁到能源供应安全和国家安全。为此，美国能源部2020年4月23日发布《重塑美国核能竞争优势》报告，提出将推动核燃料循环前段产业发展列为首要任务，并准备拨款15亿美元建立铀储备。美国能源信息管理局5月18日发布的《2019年国内铀生产报告》显示，2019年美国铀产量创下近70年来的新低。美国亟需振兴核燃料循环前段产业。

1 背景

核燃料循环前段主要包括铀矿开采、铀转化、铀浓缩和核燃料制造四个环节。天然铀中的铀-235丰度极低，需要经过浓缩，将铀-235丰度提高到一定水平，制成供核电厂和海军反应堆使用的燃料或核武器材料。

1.1 发展历史

在核武器采购计划推动、政府补贴和全球需求增长等一系列因素的影响下，美国铀采冶产业1953至1980年繁荣发展，铀产量一度世界领先。1980年，美国铀产量达到顶峰，生产了1.98万吨八氧化三铀(U3O8)。而上世纪70年代末至80年代初，由于铀价下跌约六成以及面临拥有更好品质铀资源的澳大利亚和加拿大等国的竞争，美国许多铀矿关闭，铀产量缩水约七成。此后美国铀生产行业长期处于低谷。

近年来，受三方面的政策影响，美国铀产量进一步降低：一是在1994至2013年的“兆吨换兆瓦”计划执行期间，500吨俄罗斯过剩武器级铀稀释获得的低浓铀进入美国市场，满足了美国核电厂约三分之一的燃料需求；二是在1998年国有企业美国铀浓缩公司私有化之前，美国能源部向该公司移交了4.5万吨天然铀；三是2009年，能源部开始以易货形式交换冗余铀，以筹集政府铀浓缩厂的清理费用。这三项举动给铀生产行业造成沉重打击。

此外，受国际大环境影响，国际市场铀需求疲软，竞争激烈，美国生产商即使在本国市场上的份额也越来越小。2011年日本福岛核事故后，许多机组关闭或长时间暂停运行，多个国家决定逐步放弃核能，导致全球核燃料需求下降约15%。同时，受到大量廉价天然气和可再生能源价格下跌的冲击，美国核电的经济竞争力不断削弱。再加上许多世界主要产铀国采冶成本低廉，更加使得美国本土铀几乎无立足之地，2019年仅占有本国 10%的市场份额。

1.2 振兴前段产业的重要意义

一是保障能源安全和独立。美国认为核电有巨大优势：核电十分清洁，核发电量占美国无碳电力的55%；核电可创造大量就业机会，提供近50万个工作岗位，每年创收约600亿美元。美国是世界上最大的核电生产国，核发电量约占全国总发电量的20%。美国还是全球最大铀消费国，消费量占全球25%。然而，美国2019年90%以上铀依赖进口，严重影响美国能源安全和能源独立性。

二是满足国防需求。美国认为铀是一种重要且稀有的战略资源，是军民核工业的基础，必须自主可控。此外，国家核军工管理局明确提出，本世纪40年代需要为以反应堆辐照方式生产武器级氚提供低浓铀燃料，50年代需要为海军核动力舰艇提供高浓铀燃料。美国因此提前谋划，确保军用铀燃料可靠供应。

三是出于政治考量。美国认为，发展核燃料循环前段产业并推动出口，有利于与他国建立百年经济、安全和地缘政治关系，进一步提升国际影响力。《重塑美国核能竞争优势》指出，俄罗斯和中国在核能领域正试图超越美国，恢复美国核能领导地位事关美国国家安全。核燃料循环前段产业是整个核工业的基础，所以“最重要的是恢复美国对于铀这一最重要的天然放射性元素的绝对控制能力，将其用于和平目的和国防用途”。

1.3 前段产业问题突出

美国核燃料循环产业在上世纪90年代前曾处于全球领导地位，但近几十年来政府不够重视，私营公司难以抵御激烈市场竞争，产业发展进入恶性循环，逐渐萎缩。《重塑美国核能竞争优势》指出：“核燃料循环的各个环节都很脆弱，铀矿开采和转化最为脆弱，即将崩溃。”

1.3.1 铀采冶

《2019年国内铀生产报告》显示，2019年国内仅生产78.9吨U3O8，比2018年减少89%。自1980年以来，美国国内铀产量持续保持在低位(详见图1)，进口数量大幅攀升，并占主导地位。当前美国90%以上的铀依赖进口，大部分铀矿只能停运或处于低产运行状态。

图1 美国铀的来源(1950—2019年)

截至2019年底，美国共有12座铀矿：4座运行，包括1座地下铀矿(1814吨铀矿石/天)和3座地浸矿(总产能为4309吨U3O8/年)；8座停运，包括2座常规铀矿(总产能为3402吨铀矿石/天)和6座地浸矿(总产能为254吨U3O8/年)。美国还计划建设8座铀矿，包括1座堆浸矿(654吨铀矿石/天)和7座地浸场(总产能为3856吨U3O8/年)。

1.3.2 铀转化

美国仅有一家铀转化厂。该厂属于霍尼韦尔公司，将天然铀转化为UF6，年产能1.76万吨。由于全球转化市场持续低迷，该厂从2017年开始停产，一直处于备用状态。

1.3.3 铀浓缩

美国仅有一家铀浓缩厂运行。该厂属于欧洲铀浓缩公司，年产能约4700吨分离功，可满足美国约1/3的需求(1.5万吨分离功)。由于该厂属于外资企业，使用的是欧洲企业研发的技术，其产品只能用于满足民用需求。

1.3.4 核燃料制造

美国拥有4座核燃料制造厂，产能充足。其中法国法马通公司、西屋公司和全球核燃料公司的制造厂年产能分别为1200吨、1500吨和1500吨，主要生产核电机组燃料；美国海军核动力主要承包商BWX技术公司的燃料厂为美海军生产航母和潜艇动力堆燃料。

2 多举措振兴前段产业

针对核燃料循环前段薄弱等问题，美国政府决定采取多项措施，振兴和壮大该行业，恢复全球领导地位。多年来，美国核燃料循环前段的发展和风险管理与协调主要由行业自己承担。目前，美国决定强力推动，发挥政府引导作用，促进核工业复兴。

美国的目标定位高远，志在全球。不仅是为了满足国内需要，更要恢复全球领导地位并扩大出口，提升政治、经济、外交影响力，展现出美国独霸全球的野心。美国的手段是全面布局，整体发展，从铀矿开采、铀转化、铀浓缩到核燃料制造的所有环节，都进行了系统谋划和安排，保障供应链的自主性、先进性并完整配套，提升国际竞争力。主要措施如下：

一是建立铀储备，恢复和重建相关能力。能源部提出自2021财年起，在未来十年共投资15亿美元，建立国内铀储备，或扩大“美国燃料供应保证”。具体措施是：(1) 从2020年开始采购7711～8618吨U3O8，至少支持两座铀矿运行；(2) 在2022年之前启动6000～7500吨UF6的采购，使铀转化厂恢复运行；(3) 2023年开始从美国本土铀浓缩服务供应商采购铀浓缩服务，其中25%浓缩铀用于军事目的。

二是颁布利好政策，营造良好发展环境。美国决定终止能源部以易货形式交换冗余铀，重新评价能源部冗余铀库存管理政策；支持商务部延长《俄罗斯暂停出口协议》，防止俄罗斯未来在美国市场倾销铀；允许核管会以国家安全目的为由拒绝进口俄罗斯或中国制造的核燃料。

三是资助研发先进核燃料与水处理技术，恢复技术领先地位。美国决定资助私营公司进行高丰度低浓铀、耐事故燃料研发，完成高丰度低浓铀示范项目，资助研发用于铀采冶和地浸开采的先进水处理技术，大力支持并恢复在铀采冶、浓缩和燃料制造方面的技术领先地位。

四是简化审批流程，降低铀矿开采成本。拟进行多种监管改革，采用新的土地使用政策，简化政府和监管部门的许可审批流程，扩大铀矿开采，提高出口竞争力。

3 结语

核燃料循环工业是战略性领域，是核威慑力量建设的基础和核电发展的重要支撑，服务于国防安全、地缘政治和外交政策等多个方面，并可为促进核能和平利用、构建人类命运共同体作出积极贡献。我国应充分发挥制度优势，强化国家统筹：制订实施国家核工业中长期发展战略规划，实现2050年建成世界一流核强国目标；国家投资扩大铀储备，提高核工业应对国际市场动荡、维护产业链稳定和可靠供应的能力；加强科技攻关，发展先进的铀浓缩、核燃料制造等技术，提高核燃料循环产业的先进性、自主可控水平，增强国际竞争力。此外，针对美国可能实施的遏制和制裁，我国应加强对策措施研究。

(中核战略规划研究总院 高寒雨 付 玉 赵 畅 张馨玉)