鈾礦資源形勢

黃文斌++李萬倫++吳西順

摘 要：鈾既是一種能源資源，也是一種重要的國防戰(zhàn)略資源。隨著核電技術(shù)逐步完善以及核電事業(yè)在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展，我們?cè)陉P(guān)注核電發(fā)展的同時(shí)，更需要關(guān)注世界鈾資源的發(fā)展?fàn)顩r，及時(shí)了解各國鈾資源勘探、開采、生產(chǎn)情況，對(duì)了解世界未來的核能發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鈾礦資源；形勢；找礦；勘探進(jìn)展

1 概述

在過去的60年中，鈾礦已經(jīng)成為世界上最重要的能源礦產(chǎn)之一。1kg鈾235核完全裂變所釋放的能量相當(dāng)于燃燒2500噸優(yōu)質(zhì)煤所放出的能量。目前鈾絕大部分應(yīng)用在發(fā)電上，一小部分應(yīng)用在生產(chǎn)醫(yī)用同位素上，還有一些被用于船舶的動(dòng)力裝置上。鈾，既是一種能源資源，也是一種重要的國防戰(zhàn)略資源，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、核電事業(yè)和國防工業(yè)的發(fā)展具有重要的作用和意義。

世界上鈾資源豐富的國家主要有澳大利亞、哈薩克斯坦、俄羅斯、加拿大、美國、納米比亞、尼日爾等，世界上絕大部分天然鈾的供應(yīng)與生產(chǎn)均來自于這些國家。

目前全球的鈾需求量大約為每年67，000噸鈾。大約42%的鈾來自于傳統(tǒng)的礦山（露天和地下開采），其中大約51%來自地浸鈾礦，還有7%是在其他礦物提取過程中作為副產(chǎn)品進(jìn)行回收。總的來說，已開采的鈾占年度核電需求量的84%。世界上目前已探明鈾（590萬噸）如果只在傳統(tǒng)的反應(yīng)堆中使用，那么將足夠使用約90年。因此，相比大多數(shù)礦物來說，鈾的資源保證度高。

還有一部分鈾來自于次級(jí)來源。目前每年次級(jí)供應(yīng)的鈾可提供11，000噸鈾，主要是來自于美國和俄羅斯退役的核彈頭。鈾的其他來源包括政府和公用事業(yè)儲(chǔ)備和歷史遺留下來的大量貧鈾礦石，隨著工藝技術(shù)的提高，這些礦石可重新被提取。還有一小部分是燃料使用后再處理過程中產(chǎn)生的再循環(huán)鈾。

2 全球鈾礦資源形勢

全球鈾資源分布呈現(xiàn)不均勻性，主要是由于地殼演化以及結(jié)構(gòu)的不均勻性引起的。從區(qū)域來看，亞洲和大洋州的鈾礦資源最為豐富，其次是北美洲和非洲。

澳大利亞已探明鈾資源量為1，706，100噸，擁有世界約31%的鈾礦資源（WNA，2013）。從20世紀(jì)70年代初以來，澳大利亞發(fā)現(xiàn)了一系列重要鈾礦床，特別是南澳大利亞奧林匹克壩（Olympic Dam）超大型礦床的發(fā)現(xiàn)，使得澳大利亞具有成為世界最大的鈾礦生產(chǎn)地的潛力。如今，澳大利亞已查明鈾資源量世界最多，位居世界第一，其中鈾開采成本低于130美元/千克的資源量達(dá)167萬噸，幾乎占據(jù)著世界已查明鈾資源量三分之一的份額。每年生產(chǎn)出的鈾的總量約為5000噸，所有的鈾均出口。

在過去50年多年的時(shí)間里，哈薩克斯坦一直是世界鈾的一個(gè)重要來源。哈國已查明鈾資源量為679，300噸鈾，占世界12%。從2000年開始，幾乎所有的鈾都來自于地浸鈾礦。除了一個(gè)礦山外，所有運(yùn)營或計(jì)劃中的地浸鈾礦均位于該國的中南部，其中楚薩雷蘇（Chu-Sarysu）盆地/省，擁有全國已知資源量的一半以上。

目前加拿大已探明鈾資源量占世界鈾的8%，但是它供應(yīng)著世界約16%的鈾，這使得它成為繼哈薩克斯坦之后的第二大產(chǎn)鈾國。大部分鈾用于出口，只有大約五分之一用于國內(nèi)需求。20世紀(jì)70年代掀起的第二次找鈾高潮中，在阿薩巴斯卡盆地（Athabasca Basin）發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)大型的元古代不整合面型鈾礦床，如麥克阿瑟河鈾礦，礦石品位高，儲(chǔ)量巨大，其超過20%的鈾礦石處于600米的深度，以較大優(yōu)勢成為世界上最大的鈾礦，該礦山曾經(jīng)貢獻(xiàn)了世界鈾產(chǎn)量的15%。

俄羅斯國家鈾控股公司（AtomRedMetZoloto）是一家國有的俄羅斯原子能工業(yè)股份公司（Atomenergoprom）的子公司，2007年俄羅斯所有的鈾礦勘探和開采資產(chǎn)全部整合到它的旗下，它接管了鈾總資源量約40萬噸的19個(gè)項(xiàng)目。俄羅斯的鈾絕大多數(shù)來自于外貝加爾山脈的斯特列里措夫（Streltsovskiy）地區(qū)或者靠近中國和蒙古邊界的東南西伯利亞赤塔（Chita）地區(qū)的幾座大型的地下礦山。未來大部分的產(chǎn)量將自于赤塔地區(qū)薩哈共和國的愛爾康（Elkon）項(xiàng)目。這些礦床一旦投產(chǎn)后，可在2024年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)5000噸鈾。

納米比亞擁有能生產(chǎn)世界總產(chǎn)量10%的兩個(gè)大型鈾礦。在納米比亞還有幾個(gè)有前景的開發(fā)項(xiàng)目，其中包括靠近羅辛（R?ssing）鈾礦的哈薩博（Husab）鈾礦項(xiàng)目，該項(xiàng)目有望成為世界上最大的鈾礦項(xiàng)目之一。它被中國最大的核電運(yùn)營商——中廣核集團(tuán)（CGN）所持有。

2015年世界天然鈾總產(chǎn)量為6.0514萬噸U，同比增長8%，其產(chǎn)量可滿足全球核電工業(yè)年度用鈾量的90%以上。頭號(hào)產(chǎn)鈾國哈薩克斯坦2015年產(chǎn)量達(dá)2.38萬噸U，約占世界總產(chǎn)量的39%。雪茄湖（Cigar Lake）項(xiàng)目產(chǎn)量猛增，使加拿大2015年總產(chǎn)量大幅增長46%，達(dá)到1.3325萬噸U。澳大利亞產(chǎn)量增加671噸U，增幅為13%，達(dá)到5672噸。這三大產(chǎn)鈾國的產(chǎn)量之和約占世界總產(chǎn)量的70%。納米比亞、美國和南非等國產(chǎn)量下降比較明顯。

盡管大約有20個(gè)國家開采鈾，但是2015年世界總產(chǎn)量的52%來自于6個(gè)國家的10座礦山（表1），其產(chǎn)量之和為3.176萬噸U。其中，4座位于哈薩克斯坦，2座位于加拿大，其余4座分別位于澳大利亞、尼日爾、俄羅斯和納米比亞。2015年產(chǎn)量最大的鈾礦是麥克阿瑟河鈾礦，2015年產(chǎn)量達(dá)到7354噸鈾，約占全球總產(chǎn)量的12%。

3 鈾礦找礦勘探

20世紀(jì)60年代末，將核能用于民用電力變得極具經(jīng)濟(jì)前景，這種積極的增長態(tài)勢使鈾再次發(fā)生短缺，大型礦業(yè)公司都被鼓勵(lì)去勘探鈾礦。1986年4月切爾諾貝利核電站發(fā)生核反應(yīng)堆爆炸，導(dǎo)致整個(gè)蘇聯(lián)和歐洲普遍受到放射性影響。對(duì)核能的利用產(chǎn)生一定影響。20世紀(jì)80年代末，核能并沒有像人們希望的那樣快速增長，這導(dǎo)致鈾市場發(fā)生嚴(yán)重的供過于求。到了21世紀(jì)初，鈾的價(jià)格達(dá)到了歷史低點(diǎn)，U3O8為16.42美元/公斤。但在2003年初價(jià)格開始上漲，主要原因是人們希望利用核能取代燃煤發(fā)電，以解決燃煤所排放的溫室氣體引起氣候改變所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。由此引發(fā)鈾礦勘探熱潮。從2003年到2009年底，一共有600多個(gè)鈾礦勘探項(xiàng)目，所花經(jīng)費(fèi)大約57.5億美元。尤其是在2005和2006年，鈾礦勘探力度加大，在這兩年內(nèi)世界已查明鈾資源量增加了15%。然而，在2011年3月日本福島第一核電站多個(gè)反應(yīng)堆發(fā)生事故后，不僅抑制了鈾的價(jià)格，更是使一些國家做出正式退出或暫緩核能的決定，從而鈾礦勘探活動(dòng)也相應(yīng)地減少。

尋找投入少、回報(bào)高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)低的低成本鈾礦資源是當(dāng)今世界鈾礦地勘界共同、主要、首選的目標(biāo)，僅少數(shù)國家、公司不惜成本地在找鈾礦，也還有少數(shù)國家、公司把尋找大型，超大型鈾礦作為主要的、首選的目標(biāo)類型。綜合各方面信息，與不整合面有關(guān)的鈾礦、角礫雜巖型鈾礦和宜采用原地浸出工藝開發(fā)的砂巖型鈾礦這3種鈾礦類型是當(dāng)今世界鈾礦地勘界主要首選目標(biāo)類型。

目前，自然界業(yè)已査證的、儲(chǔ)量不少于500噸U、U品位大于0.03%的近600個(gè)各種類型的鈾礦床中與不整合面有關(guān)的鈾礦約為25個(gè)、角礫雜巖鈾礦約為6個(gè)、宜采用原地浸出工藝開發(fā)的砂巖鈾礦百余個(gè)。

加拿大，尋找與不整合面有關(guān)的鈾礦始終是該國的首選目標(biāo)類型。另一個(gè)鈾礦資源大國——澳大利亞，鈾礦地勘界已鎖定的目標(biāo)類型是：與不整合面有關(guān)的鈾礦、地浸砂巖鈾礦等。在俄羅斯，尋找與不整合面有關(guān)的鈾礦床的工作區(qū)主要鎖定在波羅的、阿爾丹以及阿納巴爾地盾等地區(qū)。其中首先告捷的是位于俄西北的拉多加地區(qū)，該地的地質(zhì)背景酷似加拿大阿薩巴斯卡盆地，在目前發(fā)現(xiàn)的卡爾庫礦床中已確認(rèn)了3個(gè)、U品位達(dá)0.97%、厚度超過4.5m的高品位鈾礦體。另一個(gè)尋找與不整合面有關(guān)的鈾礦床的有利地區(qū)是位于布爾布克廷（Bulbukhtin）地區(qū)的伊爾庫茨克地段，相關(guān)的地勘工作正在進(jìn)行中。

4 未來展望

自從2011年福島事件之后，全世界對(duì)核電的未來感到不確定，使得鈾礦價(jià)格持續(xù)走低。以鈾礦為核心的公司股價(jià)也隨之下降，德國和意大利等國目前均已放棄了其核計(jì)劃。

然而，目前日本的反應(yīng)堆正在慢慢恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其他國家對(duì)核能的態(tài)度也開始轉(zhuǎn)變，中國和印度等國正在從其他能源轉(zhuǎn)向核能。許多專家和分析人士認(rèn)為，新的需求和新的鈾礦投產(chǎn)缺乏將有可能使鈾在2018年之前的未來幾年內(nèi)產(chǎn)生供應(yīng)赤字。

國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和國際能源署（IEA）等國際機(jī)構(gòu)在2015 下半年公布了對(duì)全球未來能源市場的最新預(yù)測結(jié)果，其中包括對(duì)核電未來發(fā)展的預(yù)測。兩家機(jī)構(gòu)均認(rèn)為，盡管核電發(fā)展當(dāng)前面臨諸多挑戰(zhàn)，例如化石燃料價(jià)格低迷，全球經(jīng)濟(jì)陷入泥潭以及2011年日本福島核事故的后續(xù)影響，但全球的核電裝機(jī)容量未來仍將呈現(xiàn)增長趨勢。在國際能源署2015年11月發(fā)布的《世界能源展望2015》報(bào)告中，核發(fā)電量將從2013年的2478TWh增至2040年的4606TWh。核能在應(yīng)對(duì)氣候變化方面的作用得到國際能源組織和權(quán)威氣候?qū)＜业倪M(jìn)一步確認(rèn)。2015年12月聯(lián)合國氣候大會(huì)達(dá)成巴黎協(xié)議，各國承諾控制溫室氣體的排放。權(quán)威氣候?qū)＜抑赋?，提高核能份額對(duì)實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)至關(guān)重要。

2015年8月11日，日本九州電力公司仙臺(tái)1號(hào)反應(yīng)堆裝載燃料并重新啟動(dòng)。雖然這一次的重新啟動(dòng)并不會(huì)導(dǎo)致鈾的供應(yīng)和需求平衡的重大轉(zhuǎn)變，但它表明，在日本電力公司和核監(jiān)管局之間的大力推動(dòng)下，這是一個(gè)正確的發(fā)展方向。

中國自從2015年3月份恢復(fù)建造新的核電站項(xiàng)目以來，正一直致力于增加其在鈾市場的份額。除了正在全國范圍內(nèi)建造的24座反應(yīng)堆（以及其他計(jì)劃中的項(xiàng)目）外，中國還在尋找哈薩克斯坦、加拿大和澳大利亞的鈾礦資源。亞洲國家也紛紛在與其他地方的核電巨頭簽署協(xié)議。

雖然日本和中國是最近的主要焦點(diǎn)，但俄羅斯對(duì)鈾礦領(lǐng)域的影響也不可忽視。鄧迪資本市場（Dundee Capital Markets）的David Talbot說，俄羅斯的影響力可能會(huì)變得越來越重要?？紤]到俄羅斯國家原子能公司擁有國際上數(shù)量最多的建造反應(yīng)堆，其在十多個(gè)國家內(nèi)有29個(gè)反應(yīng)堆正處于規(guī)劃和建設(shè)的各個(gè)階段，這些都證明了俄羅斯對(duì)鈾礦市場的影響不容忽視。美國能源部認(rèn)為美國公用事業(yè)的鈾礦需求在2017年和2018年將是“實(shí)質(zhì)性的”。一些美國公用事業(yè)公司已經(jīng)開始簽約。半島能源在2016年8月底宣布已經(jīng)與美國主要的電力公司簽署了兩個(gè)濃縮鈾買賣協(xié)議。

在過去的幾年里，全球的鈾礦勘探展現(xiàn)了杰出的成果。主要的成功仍然是在已知項(xiàng)目上的擴(kuò)張（如澳大利亞的蘭杰（Ranger）和奧林匹克壩（Olympic Dam），加拿大的麥克阿瑟河（McArthur River）以及世界各地的重大新發(fā)現(xiàn)。這些礦床從超低品位（如納米比亞的Etango-Goanikontes品位為0.0193%U3O8）到超高品位（如加拿大維爾京河菲尼克斯（Wheeler River Phoenix）品位為15.74%的U3O8，是目前世界已知的品位最高的礦床，2011年數(shù)據(jù)）。很明顯，全球已知鈾資源量的趨勢是上升的，但全球鈾礦石平均品位將繼續(xù)下降，因?yàn)楦推肺坏牡V石和礦床類型越來越占據(jù)主要位置。很明顯，隨著時(shí)間的推移，在發(fā)現(xiàn)或探明新鈾礦資源上還會(huì)有繼續(xù)取得進(jìn)展（包括世界范圍的礦床類型和地區(qū)），有足夠鈾來滿足未來核能的需求。

全球鈾資源分布呈現(xiàn)不均勻性，世界各國鈾的生產(chǎn)與需求也呈現(xiàn)著極大的不均勻性。一般鈾資源豐富或者產(chǎn)量大的國家如澳大利亞、哈薩克斯坦、納米比亞等，國內(nèi)核電裝機(jī)規(guī)模很小或者沒有核電產(chǎn)業(yè)，因而需求都較小。而世界上主要核電大國如日本、法國等，部分鈾資源不豐富甚至貧鈾。未來全球核電裝機(jī)建設(shè)主要還來自后者國家，因此未來全球鈾資源供求矛盾將愈加突出，各國面對(duì)鈾資源的競爭將愈加激烈。由此引發(fā)的能源之爭和地緣政治需加以注意。

本文得到中國地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“地學(xué)情報(bào)綜合研究與產(chǎn)品研發(fā)”（121201015000150002）子項(xiàng)目“地質(zhì)調(diào)查專題情報(bào)分析與綜合研究”資助。

主要參考文獻(xiàn)

[1] Uranium Markets. http：//www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/

uranium-resources/uranium-markets.aspx

[2] Gavin M. Mudd. The future of Yellowcake： A global assessment of uranium resourcesand mining. Science of

the Total Environment，2014 ，472：590–607.

[3] Sophie Gabriel， Anne Baschwitz， Gilles Mathonnière etc..A critical assessment of global uranium resources，

including uraniumin phosphate rocks， and the possible impact of uranium shortageson nuclear power fleets.

Annals of Nuclear Energy， 2013，58： 213–220.

[4] 郭志鋒，趙宏，伍浩松. 2015年世界天然鈾生產(chǎn)概況. 國外核新聞. 2016（7）：21-22.

[5] 陳其慎，于汶加，張艷飛等. 未來20年全球礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究. 2016. 北京. 科學(xué)出版社.