核燃料资源充足但需加大获取 方可支撑我国裂变核能大规模发展

核能作为一种低碳、高效的能源，将在未来的能源结构中扮演重要角色。那么核燃料资源能否安全保障我国核能大规模发展?要想回答这个问题，需要理清核燃料资源的概念和供给能力。

一核燃料资源分类

如石油、煤炭等通过燃烧方式释放能量，核燃料则是通过在核反应堆中发生核裂变或核聚变的方式释放能量。考虑到可控核聚变技术离商业化应用还有很长的路要走，本文重点关注的是核裂变所需的核燃料。

当前自然界中存在能被用来发电的核燃料资源可以分为常规资源和非常规资源，目前被广泛开发使用的主要是常规铀资源，根据IAEA和OECD-NEA2023年发布的最新版《铀资源红皮书》统计，截至2021年1月，全球开采成本低于260美元/公斤的已查明可回收铀资源量约为791.7万tU，全球待查明资源量(即预计资源和推测资源之和)约为736.55万tU。非常规核燃料资源就铀元素来讲，是指含量极低、仅作为副产品生产的资源，通过传统的开采方法在经济上与常规资源比差距较大，根据红皮书统计资源总量近3900万tU;非常规铀资源还包括那些潜在来源的铀，如海水中的铀(含量超过40亿tU)。此外钍元素也可被用作核燃料进行核能发电，由于目前其应用仍受到反应堆技术以及相应工业体系的限制，尚未被大规模开发利用，因此也暂时被视为一种非常规的核燃料资源。需要注意的是，红皮书中一些拥有大量已查明资源的主要生产国未报告待查明资源和非常规资源数据，或相关数据已有多年未更新。

天然铀产品

二核燃料资源供求关系

未来我国核能发展需要多少核燃料资源?截至2023年6月，我国大陆地区在运核电机组为55台，总装机容量约5699万千瓦，在经济发达的沿海省区形成了10余个大型核电基地。国内多家机构对我国核能发展规模进行了需求预测，假定国内压水堆核电到2045年装机2.5亿千瓦，按照1台百万千瓦机组全寿期所需天然铀为1万tU，则2.5亿千瓦核电机组全寿期所需天然铀约为250万tU。

我国自主三代核电华龙一号

我国核能大规模发展需要的这些核燃料资源是否有足够保障?答案是肯定的。

从静态角度看，即假定未来全球铀资源探明量长期不再增长，假设全球在2045年装机6亿千瓦，后续不再新增，直至全部核电站退役，全球所有核电机组全寿期需要天然铀约为600万tU(考虑到目前全球运行的核电机组已消耗了一定量的天然铀，后续所需天然铀将远小于600万tU)，目前铀资源红皮书中已查明可回收成本低于260美元/公斤的铀资源量791.7万tU，理论上是能够满足全球及我国核能发展所需的核燃料。

从动态角度看，铀资源量与勘查找矿活动直接相关。根据铀资源红皮书2009年至今所公布的可回收资源量的变化趋势来看，资源总量从630.63万tU一直增长到791.75万tU，年均增长率约为2%(图1)。需要指出的是，2014年以来，全球针对铀资源勘查和开发支出从21.2亿美元降至2020年的2.5亿美元，降幅达89%(图2);在勘查经费比较充足的年份，从2009年到2013年，资源总量年均增长率约为5%(图1)。因此，未来随着需求量的增加及价格的回升，勘查经费或将会逐步恢复至之前水平、甚至更高，对应资源总量将稳步增长。可见，从动态角度即使按照现有资源量1%的年均增长率，在不动用现已探明资源量的前提下，新增资源量也基本能满足每年铀资源的消耗。另外，我们也可以从石油资源的发现与消耗看，在20世纪80年代，就有人提出全世界的石油还可以供人类使用大约50年，如今已过去40多年，我们依然在使用石油，并没有出现石油枯竭的困境，储量反而大幅增加。当然这个案例并不足以说明铀资源会越用越多，只是我们看待问题要从动态发展的角度看，才更有预见性、更符合客观实际。

图1 可回收铀资源量变化趋势

图2 全球铀资源勘查投入变化趋势

事实上，除了上述自然界一次供应的铀资源外，还有二次供应的铀资源可供利用，包括相当规模的政府和商业储备、乏燃料后处理回收的铀、贫铀再浓缩生产的铀以及高浓铀稀释所产生的低浓铀等。根据有记录以来铀资源的生产和消耗，推断目前全球二次供应的铀资源量约为50万tU。此外，根据IAEA发布的报告，目前全球钍资源量约为637万吨。有资料显示，1吨钍资源完全反应所产生的能量抵得上200吨铀资源(钍元素在自然界几乎全是以Th232形式存在，而铀元素自然界中只有0.71%是以U235同位素形式存在)。假设钍资源作为核燃料的技术取得突破，可以被核能发展所利用，则我国核能发展所需的核燃料资源将进一步得到有效充实。

目前核能发展仅考虑了当前热堆的一次利用，而我国预计2040年后大规模使用快堆，快堆最大特点是能够增殖，即消耗核燃料同时可生成核燃料(将目前热堆中可转换的U238转化成Pu239)，通过循环利用，理论上可以达到40-60倍的资源使用率，从而实现千年尺度上核能利用。

三努力方向

理论上，全球核燃料资源能满足全球以及我国需求，但并不意味着我们就可以高枕无忧，毕竟核燃料资源在全球分布极不平衡，只有获取到更多的核燃料资源才能确保我国核能稳定可持续发展，为此需综合施策加快资源获取：

一是加大国内勘查开发力度。深入实施找矿战略突破行动，加快落实可供开发的资源，加快建设集约化规模化优质产能，持续夯实国内资源保障基础。

二是加大海外资源布局力度。统筹海外资源开发战略，推动形成海外开发合力。多元布局、一地一策推动海外大基地建设。提升参与全球资源治理能力，提升国际影响力。

三是增强科技引领作用。坚持高水平自立自强，瞄准世界科技前沿，强化目标导向和问题导向，优化勘查开发关键核心技术，加快突破非常规铀资源开发、海水提铀等前沿技术，充分发挥科技创新在提升产业能力水平及优化海外资源布局、获取海外优质资源等方面的支撑和引领作用。加快开展后处理铀使用技术问题研究。

四是开展钍资源开发利用研究。考虑到钍作为燃料的高效性和目前全球巨大的资源量，加强专题研究，为钍资源开发利用做好资源和技术储备。