“兩碳目標(biāo)”下鈾資源的保障能力及應(yīng)對策略

王成，宋繼葉，張曉，蔡煜琦

（1.中國鈾業(yè)有限公司，北京 100013；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；3.中核鈾資源與評價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

眾所周知，碳排放主要是二氧化碳的排放，大氣中的二氧化碳排放量高了就會形成“溫室效應(yīng)”，加速兩極的冰川融化，從而造成影響人類生存的全球性災(zāi)難。為了確保地球的環(huán)境惡化和氣溫升高速度小于我們預(yù)設(shè)，世界上主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和碳排放大國都提出了自己的碳減排目標(biāo)。歐盟將其2030 年減排目標(biāo)提高到60%，并提出2050 年整體實(shí)現(xiàn)碳中和，日本和韓國宣布2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和，美國在拜登當(dāng)選總統(tǒng)后重返《巴黎協(xié)定》，承諾2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和。

2020 年第75 屆聯(lián)合國大會和2021 年領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會上，習(xí)近平主席代表中國政府宣布了我國“2030 碳達(dá)峰，2060 碳中和”及“2030 年非化石能源比重達(dá)25%左右”等目標(biāo)，這是中國政府為履行國際義務(wù)向世界人民做出的莊嚴(yán)承諾，這將對我國未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響，并對發(fā)展方式提出了更高要求。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國能源礦產(chǎn)資源燃燒占全部二氧化碳排放的88%左右，而電力行業(yè)排放又占能源行業(yè)排放的41%［1］。2020 年，中國電力供給結(jié)構(gòu)中，化石能源火電發(fā)電量約占68%，非化石能源水電發(fā)電量約占18%、風(fēng)電約占6%、核電約占5%、太陽能和生物質(zhì)能約占3%。到2030 年和2060 年，非化石能源發(fā)電量占比分別達(dá)到45%～52%、83%～94%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重分別達(dá)到27.5%～32%、80%～89%［2］。

核電全生命周期的二氧化碳排放量僅為煤電的1%，與水電、風(fēng)電基本相當(dāng)，明顯低于太陽能發(fā)電；具有能量密度高、單機(jī)容量大以及能夠提供持續(xù)穩(wěn)定服務(wù)的特點(diǎn)，是快速改變能源結(jié)構(gòu)、降低電力市場碳排放的理想選擇［3］。

1 “兩碳目標(biāo)”對核電發(fā)展的要求

1.1 全球核電運(yùn)行和建設(shè)概況

據(jù)世界核學(xué)會（WNA）數(shù)據(jù)［4］，截至2020年12月，全球共有442 座在運(yùn)反應(yīng)堆（分布在31 個(gè)國家），裝機(jī)容量為3.93億千瓦，有53座在建反應(yīng)堆，裝機(jī)容量為5 930 萬千瓦；中國現(xiàn)有49 座在運(yùn)反應(yīng)堆，裝機(jī)容量為4 750 萬千瓦，有15 座在建反應(yīng)堆，裝機(jī)容量為1 610 萬千瓦（表1）。

表1 全球及主要國家核電反應(yīng)堆數(shù)量和裝機(jī)容量（截至2020 年12 月）［4］Table1 Reactor units &nuclear capacities by country and world (as of December 2020)

據(jù)UxC 咨詢公司數(shù)據(jù)［5］，截至2020 年11月，全球在運(yùn)反應(yīng)堆437 座，總裝機(jī)容量4.1億千瓦；中國在運(yùn)核反應(yīng)堆48 座，總裝機(jī)容量4 605.7 萬千瓦。

1.2 “兩碳目標(biāo)”下核電發(fā)展規(guī)模預(yù)測

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有54 個(gè)國家（主要為發(fā)達(dá)國家）已實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，其中，有核電裝機(jī)的國家（除中國外）核電占比超過15%。

中國要實(shí)現(xiàn)“2030 碳達(dá)峰”，未來裝機(jī)規(guī)模與核電發(fā)電量占比情況，不同的專家給出了不同的預(yù)測。羅琦指出［6］，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，需爭取到2025 年實(shí)現(xiàn)核電發(fā)電量占全國發(fā)電量的6%；到2035 年，核電在運(yùn)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.8 億千瓦，發(fā)電量占全國發(fā)電量的10%。張廷克分析［7］，預(yù)計(jì)到2025 年，我國核電在運(yùn)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到7 000 萬千瓦左右，在建規(guī)模接近4 000萬千瓦；到2035 年，我國核電在運(yùn)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到2 億千瓦左右，發(fā)電量約占全國發(fā)電量的10%。中國要實(shí)現(xiàn)“2060 碳中和”，理論上推測屆時(shí)核電發(fā)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4～5 億千瓦，按全國當(dāng)年用電量20 萬億計(jì)，發(fā)電量占全國發(fā)電量的近15%～18%?？傮w來看，我國核電發(fā)展總量遠(yuǎn)大于目前世界其他國家的規(guī)模，其在世界核電總量中將有較大的占比。

2 核電發(fā)展對天然鈾資源的需求

2.1 全球核電發(fā)展對天然鈾的需求

1）據(jù)《紅皮書》預(yù)測［8］，按低、高兩個(gè)方案，全球核能發(fā)電量2025 年分別為3.64 億千瓦和4.21億千瓦，2030年分別為3.65億千瓦和4.98億千瓦，2035 年分別為3.53 億千瓦和5.67 億千瓦，2040 年分別為3.54 億千瓦和6.26 億千瓦（表2）。

表2 全球核能發(fā)電量各方案預(yù)測（2020—2040 年）［8］Table 2 Global nuclear power forecast scenarios,2020—2040

2）據(jù)UxC 預(yù)測［5］，按低、中、高3 個(gè)方案，全球核能發(fā)電裝機(jī)2030 年分別為3.62 億千瓦、4.2 億千瓦、4.86 億千瓦，2040 年分別 為3.41 億千瓦、4.87 億千瓦、6.71 億千瓦（表3）。

表3 全球核能發(fā)電裝機(jī)各方案預(yù)測（2020—2040 年）［5］Table 3 Global nuclear power forecast scenarios,2020—2040

基于UxC 咨詢公司預(yù)測的結(jié)果，結(jié)合專家對2035年中國核電的裝機(jī)容量最高為2億千瓦［7］和最低裝機(jī)容量為1.2億千瓦［5］的預(yù)測，本文以2035年中國核電的裝機(jī)容量1.5億千瓦為中方案。根據(jù)壓水堆每100萬千瓦首爐裝料折和需要天然鈾當(dāng)量400 t，年換料需要天然鈾當(dāng)量175 t計(jì)算天然鈾需求量，以綜合回收率70%計(jì)算天然鈾資源消耗量。

預(yù)測結(jié)果表明：2025、2030、2035年和2040年全球核電對天然鈾需求分別是6.98萬tU、7.81萬tU、8.50萬tU和9.57萬tU，累計(jì)天然鈾需求分別是41.86萬tU、79.29萬tU、120.60萬tU和166.21萬tU；對天然鈾資源量的消耗分別是9.98萬tU、11.16萬tU、12.15萬tU和13.67萬tU，累計(jì)天然鈾資源量消耗分別是59.78萬tU、113.25萬tU、172.29萬tU和237.43萬tU（表4）。總體而言，核電對天然鈾的需求基本處于不斷上升趨勢。

表4 2020—2040 年全球核電發(fā)展對天然鈾需求和鈾資源消耗預(yù)測Table 4 Uranium demand and consumption by global nuclear power,2020—2040

2040年以后，全球核電裝機(jī)容量保持不變，按5.31億千瓦計(jì)算，到2060年，全球天然鈾累計(jì)需求達(dá)351.9萬tU，鈾資源量消耗502.7萬tU。

2.2 滿足“兩碳目標(biāo)”中國對天然鈾的需求

同樣在2035 年中案情形下，中國裝機(jī)容量達(dá)到1.5 億千瓦，核算中國2020—2040 年滿足“兩碳目標(biāo)”電裝機(jī)容量對天然鈾的需求和消耗。預(yù)測表明，中國反應(yīng)堆鈾需求處于不斷增長趨勢，在2021 年對天然鈾的需求將突破1 萬tU，2025、2030、2035、2040 年和2060 年，對天然鈾需求分別達(dá)1.2 萬tU、1.9 萬tU、2.8 萬tU 和3.7萬tU；預(yù)測對天然鈾資源儲量的消耗量2025、2030、2035 年 和2040 年分別是1.8 萬tU、2.7 萬tU、4.0 萬tU 和5.3 萬tU；至2025、2030、2035 年和2040 年對天然鈾需求和消耗量分別累計(jì)為6.3 萬tU 和9.1 萬tU、14.6 萬tU 和20.8 萬tU、27.2 萬tU 和38.9 萬tU 以 及44.8 萬tU 和64.0 萬tU（表5）。

表5 2020—2040 年中國核電發(fā)展對天然鈾需求和鈾資源消耗預(yù)測Table 5 Uranium demand and consumption by China nuclear power,2020—2040

3 全球已查明天然鈾資源特征

3.1 全球已查明天然鈾資源分布特征

據(jù)《紅皮書》統(tǒng)計(jì)［8］，截至2019 年1 月1日，全球已查明常規(guī)鈾資源量（可回收資源）為807 萬tU，遠(yuǎn)景資源量還有1 千多萬噸（表6）?？梢哉f全球鈾資源具有總量較大，但分布不均衡、集中度較高的特點(diǎn)。鈾資源主要分布在澳大利亞（25.39%）、哈薩克斯坦（12.01%）、加拿大（10.82%）、俄羅斯（8.20%）、納米比亞（6.25%）、南非（5.55%）、尼日爾（5.44%）、巴西（3.43%）、中國（3.34%）、印度（2.43%）、烏克蘭（2.32%）、蒙古（1.78%）及烏茲別克斯坦（1.64%）等13 個(gè)國家，合計(jì)約占全球鈾資源總量的88.6%；全球已查明常規(guī)鈾資源量成本小于40、80、130 和260 美元/kgU 的差別較大。從資源總量角度看，全球鈾資源可以滿足全球未來核電100 多年發(fā)展需求。

表6 2019 年全球主要鈾資源國家已查明資源量（截至2019 年1 月1 日）［8］Table 6 Identified recoverable resources by major countries (as of 1 January,2019)

全球天然鈾生產(chǎn)主要由少數(shù)幾個(gè)國際化公司控制，其撐控了世界上主要的已探明地質(zhì)儲量和礦產(chǎn)地，生產(chǎn)礦山主要集中在幾個(gè)核電不發(fā)展的國家中。據(jù)UxC 咨詢公司數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)［9］，2019 年世界排名前3 的產(chǎn)鈾公司分別是Kazatomprom、Cameco 和 Orano（表 7）。Kazatomprom 公司控股了哈薩克斯坦大部分在運(yùn)鈾礦山，這些鈾礦山的產(chǎn)能達(dá)到了21 841tU，全球中占比24.5%；Cameco 公司控股了加拿大產(chǎn)量最大的Cigar Lake 礦山和計(jì)劃中的McArthur River 礦山以及美國計(jì)劃中的Smith Ranch-Highland礦山，3座鈾礦山產(chǎn)能18 654 tU，全球中占比20.9%；Orano 公司控股的礦山分布在哈薩克斯坦、蒙古和尼日爾，其中蒙古的礦山為計(jì)劃中的礦山，其他為在運(yùn)礦山，產(chǎn)能為9 050 tU，全球中占比10.2%；其他排名第4至第10 位的公司依次為ARMZ、Swakop Uranium、Uranium One、BHP、Rio Tinto、Energy Fuels Inc 和Navoi MMC，控股礦山合計(jì)占全球產(chǎn)能的34.8%。

表7 世界主要產(chǎn)鈾公司及其控股礦山情況一覽表（據(jù)2019 年控股礦山產(chǎn)能排序）［9］Table 7 Worldwide major uranium producing companies and their holding mines (ranked by capacity of holding mines)

從資源供應(yīng)國與需求國分布來看，二者存在明顯“分離”特征，天然鈾的主要生產(chǎn)國不是天然鈾的消費(fèi)國，而核電大國的天然鈾主要依靠他國供應(yīng)。據(jù)UxC 咨詢公司數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)［5］，2020 年全球的天然鈾產(chǎn)量為4.7 萬tU，主要分布在哈薩克斯坦（40.9%）、澳大利亞（12.9%）、納米比亞（11.1%）、加拿大（8.2%）、烏茲別克斯坦（7.1%）和尼日爾（6.7%）等國家。2020 年全球核電在運(yùn)反應(yīng)堆442 個(gè)，裝機(jī)容量共計(jì)39 289 萬千瓦，主要分布在美國（25%）、法國（16.1%）、中國（11.7%）、日本（8.1%）和俄羅斯（7.4%）等國家（表8）。

表8 2020 年全球天然鈾生產(chǎn)和核電發(fā)展情況［4-5，10］Table 8 Worldwide uranium production and nuclear power development,2020

3.2 全球鈾資源類型與開發(fā)方式

全球鈾資源具有類型多，開采方式多樣，資源總量和經(jīng)濟(jì)性差異較大的特征。據(jù)《紅皮書》統(tǒng)計(jì)［8］，全球已查明的常規(guī)鈾資源類型就有10 多種，鈾礦類型主要為：元古代不整合面型（Unc）、砂巖型（Sst）、多金屬鐵氧化物角礫巖雜巖型（PBx）、古石英卵石礫巖型（PQPC）、花崗巖型（Gran）、變質(zhì)巖型（Met）、侵入巖型（Int）、火山巖型（Volc）、交代巖型（Mso）、表生型（Surf）、碳酸鹽型（Carb）、坍塌角礫巖筒型（CBx）、磷酸鹽型（Pho）、褐煤型（LigCo）、黑色頁巖型（Bsh）或未詳細(xì)說明的。但儲量較大的主要集中在5 種中，而經(jīng)濟(jì)性較好的主要有3 種。截至2019 年1 月1 日，全球已查明鈾資源按礦床類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中已查明的砂巖型（Sst）（28.4%）鈾資源占據(jù)了所有回收成本級別資源的最主要位置，其次為多金屬鐵氧化物角礫巖雜巖型（PBx）（18.6%），排名第3 位的是元古代不整合面型（Unc）（12%）（表9）。

全球鈾資源開發(fā)方式包括常規(guī)方法、地浸、堆浸或其他未詳細(xì)說明的，開采方式多樣。

在對比已查明資源的不同回收成本級別的統(tǒng)計(jì)中，在高成本（＜260 美元/kgU 和＜130 美元/kgU）的統(tǒng)計(jì)中常規(guī)地下開采方法（51%）是全球鈾資源最主要的開發(fā)方式，其次為常規(guī)露天開采（17%）和酸法地浸（16%）；而在低成本（＜80美元/kgU 和＜40 美元/kgU）的統(tǒng)計(jì)中，酸法地浸（46%）則是最主要的開發(fā)方式，其次為常規(guī)地下開采（35%）和常規(guī)露天開采（6%）（表10）。

3.3 全球鈾資源的質(zhì)量狀況

全球鈾資源的質(zhì)量狀況具有低成本總量有限，高度集中在少數(shù)國家的特征。據(jù)《紅皮書》統(tǒng)計(jì)［8］，截至2019 年1 月1 日，＜40 美元/kgU 的鈾資源全球中占比13.4%，主要分布在哈薩克斯坦（49.1%）、加拿大（24.1%）、巴西（12.8%）、中國（8%）和烏茲別克斯坦（5.1%）等國家；＜80 美元/kgU 的鈾資源全球中累計(jì)占比24.9%，主要分布在哈薩克斯坦（35.9%）、加拿大（13.4%）、南非（11.4%）、巴西（11.4%）和中國（7.7%）等國家；＜130美元/kgU的鈾資源全球中累計(jì)占比76.2%，主要分布在澳大利亞（27.5%）、哈薩克斯坦（14.7%）、加拿大（9.2%）、俄羅斯（7.9%）、納米比亞（7.3%）和南非（5.2%）等國家。

澳大利亞占據(jù)了世界鈾資源的主導(dǎo)地位，全球回收成本＜130 美元/kgU 的級別中的已查明鈾資源27.5%和最高成本＜260 美元/kgU 的級別中的已查明鈾資源中25.4%均集中在澳大利亞；哈薩克斯坦位居全球第2 位，擁有回收成本＜130 美元/kgU 和＜260 美元/kgU 這兩種級別中已查明鈾資源分別占世界總量的14.7%和12%（表11）。

表11 2019 年全球已查明資源量經(jīng)濟(jì)性及國家占比［8］Table 11 Economy and proportion of global identified resources,2019

據(jù)UxC 統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)［9］，2019 年全球在產(chǎn)的礦山共計(jì)36 座，開發(fā)方式以地浸為主，少部分為常規(guī)露天和地下開采，總資源量為183 萬tU，總產(chǎn)能為7.9 萬tU/年（表12）。其中生產(chǎn)全成本＜40 美元/kg 的在產(chǎn)礦山共13 座，資源量為73萬tU，占在產(chǎn)礦山總資源量的40%，產(chǎn)能約為3.0 萬tU/年，占總產(chǎn)能的38%；生產(chǎn)全成本40～80 美元/kg 的在產(chǎn)礦山共10 座，資源量為37 萬tU，占在產(chǎn)礦山總資源量的20%，產(chǎn)能約為2.0萬tU/年，占總產(chǎn)能的26%；生產(chǎn)全成本80～130美元/kg的在產(chǎn)礦山共11座，資源量為63萬tU，占在產(chǎn)礦山總資源量的35%，產(chǎn)能為2.7萬tU/年，占總產(chǎn)能的35%；生產(chǎn)全成本＞130 美元/kg 的在產(chǎn)礦山僅兩座，資源量為9.8 萬tU，占在產(chǎn)礦山總資源量的5%，產(chǎn)能為0.17 萬tU/年，占總產(chǎn)能的2%。

表12 世界在產(chǎn)礦山產(chǎn)能及基本情況一覽表（據(jù)礦山全成本排序）［9］Table 12 Production capacity and basic information of worldwide mines in production (ranked by total cost)

3.4 全球鈾資源產(chǎn)銷情況

天然鈾生產(chǎn)主要集中在哈薩克斯坦、加拿大、澳大利亞、納米比亞、尼日爾、俄羅斯和烏茲別克斯坦等7 個(gè)國家（圖1）。天然鈾產(chǎn)量受控于鈾需求量的變化，據(jù)UxC（2019，2020）［9-10］和《紅皮書》（2009，2018）［11-12］統(tǒng)計(jì)，2006 年以來，全球天然鈾需求量處于上漲趨勢，導(dǎo)致鈾價(jià)格不斷上升，刺激礦山增產(chǎn)，全球天然鈾產(chǎn)量處于穩(wěn)定增長趨勢，2006 至2016 年由4 萬tU增長至6.2 萬tU；由于2011 年福島核事故和全球金融危機(jī)等因素長期影響，導(dǎo)致市場鈾價(jià)格降低并長期低迷，逐漸對礦山的生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)面影響，2016 年全球天然鈾產(chǎn)量開始下降，至2020 年產(chǎn)量僅4.7 萬tU（表13）。

圖1 全球主要產(chǎn)鈾國生產(chǎn)情況Fig.1 Bar chart showing worldwide uranium production

表13 全球和哈薩克斯坦天然鈾生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀［9-12］Table 13 Worldwide and Kazakhstan Uranium production history and status

哈薩克斯坦是全球最大的鈾生產(chǎn)國，擁有全球12%的已查明鈾資源量，其天然鈾年產(chǎn)量與全球產(chǎn)量變化趨勢基本一致。據(jù)《紅皮書》統(tǒng)計(jì)［8］，至2019年1月1日，哈薩克斯坦成本低于260美元/kgU 的已查明常規(guī)鈾資源量為97萬tU；據(jù)WNA公布的數(shù)據(jù)［4］，其中可地浸的鈾資源量為72 萬tU。哈薩克斯坦現(xiàn)有礦山大部分以地浸方式進(jìn)行鈾資源生產(chǎn)，WNA預(yù)估其產(chǎn)能為2.5萬tU/年，以此估算哈薩克斯坦現(xiàn)有可地浸資源量可保障至2048年有序的鈾生產(chǎn)活動。

從全球歷史天然鈾產(chǎn)量和需求量來看，2006 年以來，全球天然鈾產(chǎn)量處于穩(wěn)定增長趨勢，占世界總需求的比例自2006 年開始穩(wěn)步上升，2015 年達(dá)到最高為98%的占比，之后逐年降低至2019 年的80%。

據(jù)QYReaserch 的調(diào)研數(shù)據(jù)分析［13］，全球生產(chǎn)的鈾資源按照市場應(yīng)用的銷售渠道有3種：核電、軍事武器和其他。其中以核電發(fā)電為主要銷售渠道，每年約有98%的天然鈾銷售至核電發(fā)電市場，2020 年核電市場的銷售量為6.5 萬tU；其次為軍事武器的銷售渠道，一般存在涉核軍事的國家，例如美國和俄羅斯等國家，本國生產(chǎn)的天然鈾供應(yīng)軍事核需求，全球每年共計(jì)約有不到1%的天然鈾銷售至軍事武器市場，2020 年的銷售量為649 tU；每年約有1%左右的天然鈾銷售至其他市場（具體未知），2020 年銷售量為728 tU（表14）?？梢?，全球鈾資源用途較為單一。

表14 全球不同應(yīng)用鈾銷售量及市場份額［13］Table 14 Worldwide uranium sales volume and market share of different applications

4 天然鈾供需情況對核電發(fā)展影響

4.1 天然鈾供需基本特點(diǎn)

一方面，核電對天然鈾的需求主要取決于裝機(jī)容量的發(fā)展，也受其他因素影響，包括反應(yīng)堆負(fù)載系數(shù)、燃料的循環(huán)周期、濃縮豐度、尾料豐度、燃耗及燃料類型（如MOX 燃料）等，本文對天然鈾需求的分析主要基于UxC 公布的數(shù)據(jù)和專家預(yù)測的數(shù)據(jù)，就核電裝機(jī)容量分析天然鈾供需情況。

另一方面，天然鈾供給主要由一次（初始）鈾源供給和二次鈾源供給兩部分構(gòu)成。一次鈾源供給主要基于對全球在產(chǎn)礦山鈾產(chǎn)量的預(yù)測，二次鈾源供給主要考慮全球政府儲備、濃縮鈾工廠二次鈾源供給、商業(yè)庫存、核燃料“銀行”、混合氧化物燃料（MOX）和貧鈾尾料再濃縮（RepU）。其中，二次鈾源供給在鈾市場中持續(xù)占有重要地位，其供給量占天然鈾供給總量的25%～30%。據(jù)UxC、IAEA 等機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)［8-9］，全球保有二次鈾源供給量約為61～63萬tU 的天然鈾當(dāng)量。

在理想狀態(tài)下，當(dāng)一次鈾源供給不足時(shí)，二次鈾源會釋放到市場，補(bǔ)齊相應(yīng)的部分，總體上不會出現(xiàn)供給不足的情況。但是，由于鈾資源的戰(zhàn)略性和特殊性，其供需市場受各國政策傾向、大國關(guān)系，以及突發(fā)狀況（例如新冠疫情爆發(fā)）的影響。

UxC 對一次鈾源和二次鈾源2021—2035年的供給量進(jìn)行了預(yù)測（表15），其結(jié)果顯示：每年的鈾供給量均存在一定供需缺口，隨著核電的積極有序發(fā)展，其供需缺口在逐漸增大。到2030 年一次鈾源的天然鈾供給量為5.0 萬tU，二次鈾源的天然鈾供給量為0.76 萬tU，2030 年全球天然鈾總供給量為5.7 萬tU，相對當(dāng)年核電7.8 萬tU 天然鈾的需求量存在2.1 萬tU 天然鈾的供需缺口，按照市場規(guī)律，該部分缺口應(yīng)由全球保有的二次鈾源來供應(yīng)。

表15 全球天然鈾供給預(yù)測和供需關(guān)系［10］Table 15 Worldwide uranium supply forecast and supply-demand relationship

第三方面，鈾資源主要生產(chǎn)地與使用地相距較遠(yuǎn)，需要大量跨境運(yùn)輸。當(dāng)前全球天然鈾生產(chǎn)排名前6 位的哈薩克斯坦、澳大利亞、納米比亞、加拿大、烏茲別克斯坦和尼日爾等國，年均供應(yīng)全球87%的天然鈾來滿足核電運(yùn)行需要，其中除加拿大有少量的重水堆外，其余各國均無核電運(yùn)行和在建。而核電發(fā)展居前10 位的國家——美國、法國、中國、日本、俄羅斯、韓國、加拿大、烏克蘭、英國、德國，除俄羅斯、加拿大鈾資源能自給外，其余均需要他國供應(yīng)。

由此可見，全球天然鈾供需具有需求牽引、政治影響，原礦為主、二次為輔，以及異國生產(chǎn)和跨境運(yùn)輸?shù)幕咎攸c(diǎn)。

4.2 實(shí)現(xiàn)我國“兩碳目標(biāo)”可持續(xù)發(fā)展的支撐能力

天然鈾是核電發(fā)展的基礎(chǔ)和糧食，安全可靠、持續(xù)穩(wěn)定的天然鈾保障能力是核電高效發(fā)展，平穩(wěn)運(yùn)行的重要保障。我們不僅要能拿得到天然鈾，更要能拿回和用得起。也就是說，我們不僅要有充足的天然鈾資源，而且要能經(jīng)濟(jì)性的拿回來，更要能安全運(yùn)回來。因此，對天然鈾保障核電發(fā)展的數(shù)量和品質(zhì)及運(yùn)輸提出了新的要求。

4.2.1 天然鈾對全球核電發(fā)展保障的量和質(zhì)

至2030 年，從需求側(cè)來看，全球核電反應(yīng)堆裝機(jī)容量達(dá)到4.35 億千瓦，反應(yīng)堆天然鈾需求達(dá)到7.8萬tU，當(dāng)年相應(yīng)的鈾資源消耗量約為11.2萬tU；自2021—2030 年，10 年間天然鈾累計(jì)鈾資源消耗量103.4 萬tU，天然鈾累計(jì)需求量約為72 萬tU。就供給端而言，全球已查明資源回收成本＜80 美元/kgU（計(jì)36.32 美元/磅）的資源量約201 萬tU，回收成本＜40 美元/kgU（計(jì)18.16 美元/磅）的資源量約為108 萬tU。由此可見，回收成本40～80 美元/kgU 的鈾資源，從已查明資源“量”上完全可以滿足核電發(fā)展至2030 年的需求。而從資源的“質(zhì)”上來看，截至2019 年，生產(chǎn)成本小于80 美元/kgU 的在產(chǎn)礦山，資源量為110萬tU，10年合計(jì)總產(chǎn)能約50 萬tU。在這種情況下，小于80 美元/kgU 的礦山即使全產(chǎn)能生產(chǎn)，與72 萬tU 的核電天然鈾需求仍存在約22萬tU 的供需缺口，缺口一方面可從“二次鈾源”“通道”補(bǔ)充約13 萬tU，再從通過在產(chǎn)礦山擴(kuò)大現(xiàn)今1.4 倍產(chǎn)能補(bǔ)充約9 萬tU，或者另一方面僅通過擴(kuò)大現(xiàn)有礦山的1.8倍產(chǎn)能“通道”獲得，第三方面，還可以通過與80～130 美元/kgU 礦山組合生產(chǎn)“通道”來實(shí)現(xiàn)。

總體來看，至2030 年滿足核電發(fā)展的“量”上有保障，從“質(zhì)”上亦能保證低于或80 美元/kgU 上下的相對低成本供給。2016—2020 年，近5 年平均鈾價(jià)為73美元/kgU（計(jì)33美元/磅），在供給“質(zhì)”和“量”均有保障的情景下，至2030 年前，在無大的政策、政治或突發(fā)事件沖擊的情景下，鈾價(jià)預(yù)計(jì)將穩(wěn)定在93～115 美元/kgU（42～52 美元/磅）。

至2040 年，從需求側(cè)來看，全球核電反應(yīng)堆裝機(jī)容量將達(dá)到5.31 億千瓦，反應(yīng)堆當(dāng)年天然鈾需求達(dá)到9.6 萬tU，當(dāng)年相應(yīng)的鈾資源消耗量約為13.67萬tU；自2031—2040年，10年間天然鈾累計(jì)鈾資源消耗量124.2 萬tU，天然鈾累計(jì)需求量約為89 萬tU。就供給端而言，至2030 年，全球已查明資源回收成本＜80 美元/kgU（36.32 美元/磅）的資源量10 年間將消耗100 萬tU，剩余的約100萬tU，從資源“量”上還可以支撐核電發(fā)展8 年左右，不足的將從回收成本80～130 美元/kgU（59 美元/磅）的資源量上補(bǔ)充，而該回收成本區(qū)間的已查明資源量約為415 萬tU。由此可見，保守估計(jì)2035 年前，回收成本40～80 美元/kgU 的鈾資源，從已查明資源“量”上可以滿足核電發(fā)展需求，2035—2040年后需要開發(fā)一定量的回收成本80～130 美元/kgU 的鈾資源來補(bǔ)足。

從資源的“質(zhì)”上來看，生產(chǎn)成本小于80美元/kgU 的在產(chǎn)礦山的資源在30 年前若全產(chǎn)能生產(chǎn)已有資源將基本“消耗完”，若考慮二次鈾源和其他成本資源的組合生產(chǎn)，維持現(xiàn)有產(chǎn)能和效率的情況下，低成本礦山的總產(chǎn)能的一半左右也將“消耗完”，剩余總產(chǎn)能（20～25）萬tU，因此，無論上述哪種情況，均需80～130 美元/kgU 的在產(chǎn)礦山的產(chǎn)能來支撐。截至2019 年，生產(chǎn)成本80～130美元/kgU 的在產(chǎn)礦山資源量為63 萬tU，5 年間總產(chǎn)能為13.5 萬tU。小于80 美元/kgU 的在產(chǎn)礦山剩余產(chǎn)能以及80～130 美元/kgU 在產(chǎn)礦山產(chǎn)能合計(jì)約38.5 萬tU，基本可以滿足2031—2035 年核電發(fā)展對天然鈾的需求（約41 萬tU）；若有不足，或一些突發(fā)情況，二次鈾源“通道”可以再次“開啟”（2031—2035年，二次鈾源預(yù)計(jì)可以釋放3.5萬tU），而2035 年后，80～130 美元/kgU 成本的礦山將成為支撐核電發(fā)展的“主角”。

由此可見，2031—2035 年，鈾價(jià)將稍有走高，預(yù)計(jì)為115～121 美元/kgU（52～55 美元/磅）。

2035—2040 年，5 年累計(jì)消耗天然鈾資源65萬tU，累計(jì)天然鈾需求約46 萬tU。80～130 美元/kgU 的在產(chǎn)礦山在全產(chǎn)能生產(chǎn)情況下，至2035 年資源量還剩余約50 萬tU，與此間的天然鈾需求量保持平衡，“量”上可以基本滿足核電發(fā)展；“質(zhì)”上，若這5年維持產(chǎn)能不變的情況下，可以提供13.5萬tU 的產(chǎn)能，不足的部分依然有3個(gè)“通道”，即二次鈾源補(bǔ)充（3.5 萬tU）、擴(kuò)大現(xiàn)有產(chǎn)能，生產(chǎn)成本大于130 美元/kgU 的礦山投產(chǎn)。預(yù)計(jì)2035—2040年，鈾價(jià)介于121～143美元/kgU（55～65美元/磅）。

至2040 年，預(yù)計(jì)20 年間將累計(jì)消耗鈾資源量228 萬tU，回收成本小于130 美元/kgU 的已查明鈾資源理論上可剩余380 萬tU，若按每年消耗12 萬tU 計(jì)算，從“量”上還可以持續(xù)供應(yīng)30 年；至2060 年，天然鈾累計(jì)需求約160 萬tU。但是，從“質(zhì)”上來看，2040 年后，小于130 美元/kgU 的在產(chǎn)礦山產(chǎn)能還有36.5 萬tU 剩余，其余約120 萬tU 的缺口一方面或者由將大于130 美元/kgU 的礦山產(chǎn)能補(bǔ)充，另一方面二次鈾源“通道”補(bǔ)充、或者通過閉式循環(huán)、離心機(jī)分離功提高“通道”補(bǔ)充。

4.2.2 天然鈾對我國核電發(fā)展保障的量和質(zhì)

為實(shí)現(xiàn)“兩碳目標(biāo)”，我國需要積極有序推進(jìn)核電發(fā)展，其對天然鈾的需求總體處于逐步上升趨勢。

至2030 年，中國核電裝機(jī)容量預(yù)測達(dá)到1.0億千瓦，反應(yīng)堆天然鈾需求約為2.0 萬tU，相應(yīng)的鈾資源消耗量為2.8 萬tU，2021—2030 年累計(jì)鈾資源消耗量約為20 萬tU。截至2019 年1 月1 日，回收成本小于40 美元/kgU 中國已查明資源量約8.6 萬tU、回收成本小于80 美元/kgU 中國已查明資源量約15.4 萬tU，這兩種成本的已查明鈾資源從“量”上可以保障核電發(fā)展的需求。

至2040 年，中國核電裝機(jī)容量達(dá)到1.9 億千瓦，反應(yīng)堆鈾需求約為3.7 萬tU，相應(yīng)的鈾資源消耗量為5.3 萬tU，2031—2040 年累計(jì)鈾資源消耗量約為38 萬tU。截至2019 年1 月1 日，回收成本小于130 美元/kgU 中國已查明資源量約25 萬tU，小于260美元/kg的約為27萬tU，“量”的保障上存在缺口；同時(shí)，以2020 年中國的目前的鈾產(chǎn)量預(yù)測，2021—2040累計(jì)產(chǎn)量約為4萬tU。由此可見，“碳達(dá)峰”后，為保障核電發(fā)展，我國無論是從資源“量”上、還是生產(chǎn)上均存在較大缺口，從國際市場補(bǔ)足、或者推動閉式循環(huán)、提高離心機(jī)分離功成為支撐核電發(fā)展的必經(jīng)之路。

4.3 構(gòu)建“四位一體”天然鈾保障體系

“四位一體”天然鈾保障體系，即“產(chǎn)-貿(mào)-儲-運(yùn)”“四位一體”。其中，“產(chǎn)”是指：加大國內(nèi)勘探力度，盡快摸清國內(nèi)家底，建立國內(nèi)一定規(guī)模的生產(chǎn)能力，這是支撐走出去，獲取國外資源的基礎(chǔ)；同時(shí)，積極利用礦權(quán)合作，草根項(xiàng)目勘查和成熟項(xiàng)目收購獲取海外鈾礦資源和天然鈾的供應(yīng)。兩者互相聯(lián)動，形成自已能掌控產(chǎn)品供應(yīng)方式。這是四位一體的核心?！百Q(mào)”是指：與國際主要天然鈾生產(chǎn)商簽定長協(xié)合同，鎖定天然供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)渠道。積極與生產(chǎn)商和和貿(mào)易商建立天然鈾聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的貿(mào)易渠道?！皟Α笔侵福杭哟髢洌瑯?gòu)建國家、企業(yè)兩級儲備體系。

“運(yùn)”是指：建設(shè)跨境運(yùn)輸?shù)膰H化物流體系，形成穩(wěn)定的天然鈾運(yùn)輸通道。

近15 年來，我國打通了與世界5 大產(chǎn)鈾區(qū)域之間的天然鈾國際物流通道，分別為：中亞（哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦）-中國阿拉山口口岸、澳洲（澳大利亞）-中國上海港/湛江港、非洲（納米比亞和尼日爾）-中國上海港、北美洲（加拿大）-中國上海港、歐洲（俄羅斯）-中國滿洲里口岸。形成海、陸兩類，相互補(bǔ)充的天然鈾國際運(yùn)輸通道。為我國海外生產(chǎn)和貿(mào)易的天然鈾運(yùn)回國內(nèi)和第三國用戶提供安全穩(wěn)定服務(wù)。目前，為我國提供天然鈾等核材料運(yùn)輸?shù)拇痉謩e有法國的達(dá)飛輪船（服務(wù)于羅辛鈾礦天然鈾海運(yùn)）、新加坡的太平船務(wù)（服務(wù)于湖山鈾礦海運(yùn)）和中國的中國遠(yuǎn)洋（服務(wù)于中國原子能濃縮鈾和組件海運(yùn)）。

未來構(gòu)建國際海運(yùn)體系有保障。首先，外籍船公司多樣化。鑒于船舶危險(xiǎn)貨物適裝證書（第七類）分為常備證書和單航次證書，目前達(dá)飛輪船下屬的船舶為常備證書，建議借助香港在亞洲地區(qū)重要海上樞紐的地位，依托中核國際對丹麥的馬士基航運(yùn)（優(yōu)勢航線北美洲）、瑞士的地中海航運(yùn)（優(yōu)勢航線非洲）、新加坡的太平船務(wù)（優(yōu)勢航線北美洲和非洲）等國際知名船公司開展危險(xiǎn)貨物海運(yùn)調(diào)研，擴(kuò)大天然鈾國際海運(yùn)船公司供應(yīng)商可選范圍，進(jìn)一步穩(wěn)定天然鈾遠(yuǎn)洋運(yùn)輸通道。

其次，聯(lián)合培養(yǎng)國有海運(yùn)力量。中國遠(yuǎn)洋為世界第三大國際海運(yùn)船公司，是國資委直管的大型國有企業(yè)，擁有豐富的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)勢航線覆蓋澳洲、北美洲和非洲，建議“十四五”期間，由中核國際借助羅辛權(quán)益產(chǎn)品回購契機(jī)，與中國遠(yuǎn)洋攜手合作，共同打造我國天然鈾國際海運(yùn)力量。

第三做好國際保險(xiǎn)。建議聯(lián)合中國遠(yuǎn)洋和中核長安（中核集團(tuán)保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)公司）開展國際海運(yùn)保險(xiǎn)調(diào)研，為打造我國天然鈾國際海運(yùn)力量做好風(fēng)險(xiǎn)管理。

5 結(jié)論

1）全球鈾資源儲量和前景能夠滿足“碳減排目標(biāo)”下核電發(fā)展的需要

①資源總量夠。全球已查明常規(guī)鈾資源（可回收）小于130 美元/kgU 為615 萬tU；已查明常規(guī)鈾資源（可回收）小于260 美元/kgU 為807 萬tU，加上非常規(guī)鈾資源，潛力巨大。

②資源潛力大。全球仍有相當(dāng)一部分鈾礦勘查程度低，甚至是空白區(qū)，因此，鈾礦找礦潛力較大。

③資源需求較弱。從核電發(fā)展來看，核電上升的幅度不會太大。到2040年全球裝機(jī)容量5.31億千瓦，累計(jì)需要天然鈾166.2 萬噸、鈾資源消耗量為237.4 萬噸。2060 年，累計(jì)需要天然鈾351.9萬噸、鈾資源消耗量為502.7 萬噸。

2）我國核電發(fā)展所需的天然鈾在“兩碳目標(biāo)”下供應(yīng)是安全穩(wěn)定的

至2030 年，我國核電裝機(jī)容量預(yù)測達(dá)到1 億千瓦，累計(jì)需要消耗鈾資源約20 萬噸。從2016—2020 年，平均鈾價(jià)33 美元/磅，預(yù)計(jì)到2030 年，在無大突發(fā)事件沖擊情況下，鈾價(jià)將穩(wěn)定在42～52美元/磅，是買得到的；當(dāng)前已形成了國內(nèi)＋國外生產(chǎn)格局，近15 年來，也打通了與世界5 大產(chǎn)鈾區(qū)域之間的天然鈾物流通道，是運(yùn)得回的；按照當(dāng)前和未來對天然鈾價(jià)格的預(yù)測，不會有太大的波動。因此，我國核電發(fā)展所需的天然鈾供應(yīng)是安全穩(wěn)定的。

3）構(gòu)建新時(shí)代“四位一體”的天然鈾保障體系是實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要舉措

產(chǎn)：形成國內(nèi)、國外生產(chǎn)，構(gòu)建多途徑、多方式供應(yīng)模式；

貿(mào)：鎖定天然鈾供應(yīng)商，建立天然鈾聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的貿(mào)易渠道；

儲：加大儲備，構(gòu)建國家、企業(yè)兩級儲備體系；

運(yùn)：建設(shè)跨境運(yùn)輸?shù)膰H化物流體系，形成穩(wěn)定的天然鈾運(yùn)輸通道。