2020年12月23日,經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu)和國際原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布《2020年鈾:資源,生產(chǎn)和需求》新版鈾紅皮書,展示了世界鈾市場基本面的最新評審結(jié)果和最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)。紅皮書介紹了45個國家截至2019年1月1日的鈾礦勘探、鈾資源、生產(chǎn)以及需求情況,預(yù)測了到2040年全球核電裝機(jī)容量及鈾需求情況,并探討了鈾的長期供需問題。鈾紅皮書每兩年發(fā)布一次,此次發(fā)布的是第28版。
鈾資源
新版鈾紅皮書顯示,全球鈾資源再次增加。表1列出了2018年和2020年發(fā)布的兩版紅皮書中不同開采成本的已查明可開采資源(Identified recoverable resources)(即合理確定資源(Reasonably assured resources)與推斷資源(Inferred resources)之和)。從表1可以看出,截至2019年1月1日,全球已查明可開采鈾資源總量即開采成本低于260美元/kgU的資源總量達(dá)到807.04萬tU,較2017年的798.86萬tU增長1.0%;開采成本低于130美元/kgU的資源總量增加0.1%,成本低于80美元/kgU的資源總量減少3.5%,成本低于40美元/kgU的資源總量增加2.2%。
表1不同開采成本的已查明可開采鈾資源(萬tU)
* 本紅皮書中的鈾資源數(shù)據(jù),除非另有說明,僅指可開采資源,即扣除開采和加工損耗后可回收鈾的潛在數(shù)量。本紅皮書中有時也會提供原地資源數(shù)據(jù),即地下儲鈾的估計數(shù)量。
在全球范圍內(nèi),澳大利亞繼續(xù)在已查明資源中領(lǐng)先,占開采成本低于130美元/kgU已查明資源的28%。在澳大利亞全國已查明資源中,超過64%來自世界級的奧林匹克壩鈾礦。就低開采成本(低于80美元/kgU和低于40美元/kgU)的鈾資源而言,哈薩克斯坦分別占世界總量的49%和36%。
已編寫了一份全球范圍內(nèi)已查明原地資源(Identified in situ resources)概要。一般來講,原地資源與可開采資源相比,資源量會增多17%~31%。與上一版相比,已查明的原地資源總量從1065.29萬tU略降至1058.45萬tU。
截至2019年1月1日,全球待查明資源為722.03萬tU,較上一版紅皮書中的753.06萬tU減少4%。非常規(guī)資源是未來潛在供應(yīng)的另一來源,目前總量達(dá)3900萬tU。需要指出,在某些情況下,包括那些擁有大量已查明資源庫存的主要生產(chǎn)國,待查明資源和非常規(guī)資源的估計值未上報或已有數(shù)年未更新。
勘探和開采
由于鈾市場長期低迷,全球國內(nèi)勘探和開采支出近幾年持續(xù)保持下降趨勢,從2014年20億美元減少到2018年約5億美元。非國內(nèi)數(shù)據(jù)(占全球勘探和開發(fā)支出的一部分)下降至2018年不到7000萬美元。為應(yīng)對自2011年年中以來的鈾市場持續(xù)低迷,總支出一直在減少。
2014年至2015年,勘探和開采總支出從20多億美元下降到8.77億美元,2016年再降至6.82億美元,2018年繼續(xù)降至4.83億美元。2018年報告的全球勘探和開采總支出較2012年下降75%。許多國家的支出都在減少,主要是由于鈾價持續(xù)低迷,這已導(dǎo)致多個勘探和開采項目放緩。
2016年至2018年,勘探和開采的三年總支出為18億美元,在支出國家排行中,加拿大、中國、印度、美國和哈薩克斯坦位列前茅,僅加拿大的支出就超出其余四國的總支出。
生產(chǎn)
2017年至2018年,全球鈾產(chǎn)量下降近11%,但2019年略增1%。由于鈾市場持續(xù)低迷,近年來主要生產(chǎn)國包括加拿大和哈薩克斯坦的總產(chǎn)量有限。隨著2020年初全球新冠病毒疫情的爆發(fā),鈾產(chǎn)量削減出乎意料地加大。新版紅皮書中新增了有關(guān)閑置鈾礦的鈾資源量和年產(chǎn)能等內(nèi)容。這些鈾礦可能會通過適當(dāng)?shù)氖袌鲂盘栂鄬焖俚刂匦峦懂a(chǎn)。
2018年有16個國家開展了鈾生產(chǎn),全球總產(chǎn)量為5.35萬tU。2019年全球總產(chǎn)量略增至5.42萬tU,主要是澳大利亞、哈薩克斯坦和尼日爾增產(chǎn)的結(jié)果。哈薩克斯坦的產(chǎn)量持續(xù)增長止于2017年,原因是市場持續(xù)疲軟。盡管如此,哈薩克斯坦仍然是最大的產(chǎn)鈾國。盡管產(chǎn)量在2017年回落至2.34萬tU,2018年回落至2.17萬tU,但哈2018年產(chǎn)量仍高于當(dāng)年分列第二、第三和第四大產(chǎn)鈾國的加拿大、澳大利亞和納米比亞的總產(chǎn)量之和。
在報告期內(nèi),地浸生產(chǎn)仍是主要采用的技術(shù),2018年占全球鈾總產(chǎn)量的55%以上,2019年約占57%。
隨著2020年初全球新冠病毒疫情的爆發(fā),多個鈾礦暫停運行。加拿大3月宣布,暫停雪茄湖礦和麥卡琳湖水冶廠的生產(chǎn)。哈薩克斯坦4月初也宣布將減少所有鈾礦的運營活動。疫情還對其他國家如澳大利亞、納米比亞或南非的采礦作業(yè)造成限制。8月,其中一些限制開始放寬,一些生產(chǎn)商逐漸復(fù)產(chǎn)。但由于這些計劃外的減產(chǎn),實現(xiàn)2020年鈾生產(chǎn)目標(biāo)將是一個挑戰(zhàn)。到2021年及以后,就會感受到與疫情相關(guān)的采礦和水冶限制的影響。
鈾礦勘探和生產(chǎn)的環(huán)境和社會問題
為滿足全球需求,未來將需要增加鈾產(chǎn)量,因此多個國家正在努力開發(fā)安全的采礦方法,并繼續(xù)將環(huán)境影響降至最低。國家報告中的概述提供了鈾礦開采的環(huán)境和社會問題現(xiàn)狀的相關(guān)信息,包括場地整治和退役項目,這突出了鈾產(chǎn)業(yè)在環(huán)境管理方面取得的進(jìn)展。
盡管新版紅皮書的焦點仍然是鈾資源、生產(chǎn)和需求,但鈾生產(chǎn)周期內(nèi)的環(huán)境和社會問題正變得越來越重要,并且如前幾版紅皮書一樣,國家報告中也包括了該領(lǐng)域活動的最新信息。由于需要增加鈾產(chǎn)量以滿足需求,因此繼續(xù)開發(fā)安全和管理良好的使環(huán)境影響最小化的作業(yè)至關(guān)重要,特別是對于那些首次開展鈾生產(chǎn)的國家。
在新版紅皮書中,有25個國家提供了與鈾生產(chǎn)周期內(nèi)環(huán)境問題相關(guān)的活動信息,包括正在進(jìn)行的與已關(guān)閉設(shè)施相關(guān)的工作。
有關(guān)鈾生產(chǎn)環(huán)境問題的其他信息,參見《管理鈾礦開采的環(huán)境和健康影響》(經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu),2014年),該出版物概述了從鈾礦開采的戰(zhàn)略初期到今天在這些領(lǐng)域所進(jìn)行的重大改進(jìn)。更近期的《國際原子能機(jī)構(gòu)通報》中題為“鈾:從勘探到補救”(國際原子能機(jī)構(gòu),2018年)的文章中包含另外一些有關(guān)此主題的信息。
鈾需求
預(yù)計在可預(yù)見的未來,隨著全球能源需求的增加,以及對清潔能源轉(zhuǎn)型需求的不斷增加,核電裝機(jī)容量將增加。各地區(qū)與反應(yīng)堆有關(guān)的鈾需求差異很大,這反映了預(yù)計的核電裝機(jī)容量增加和可能的庫存建設(shè)。預(yù)計年度鈾需求量在東亞地區(qū)最大。認(rèn)識到核電可保障電力供應(yīng)安全及核電的可靠性和可預(yù)測性,并促進(jìn)對所有類型低碳技術(shù)的激勵,這是核電裝機(jī)容量預(yù)計更大增長的關(guān)鍵條件,因此,鈾需求也將更大增長。
截至2019年1月1日,全球共有450座商業(yè)核反應(yīng)堆并網(wǎng)發(fā)電,凈裝機(jī)容量為396 GWe,年度鈾需求量約為5.92萬tU。考慮到一些國家宣布的政策變化和經(jīng)修訂的核計劃,到2040年,預(yù)計世界核電凈裝機(jī)容量在低需求情況下將達(dá)到354 GWe,在高需求情況下將達(dá)到626 GWe左右。低需求情況下的核電裝機(jī)容量較2018年下降約11%,而高需求情況下增加約58%。因此,預(yù)計到2040年與反應(yīng)堆相關(guān)的全球年度鈾需求量(不包括混合氧化物燃料)將增至5.66萬~10.02萬tU。
各地區(qū)的核電裝機(jī)容量預(yù)測差異很大。預(yù)計到2040年東亞地區(qū)的增幅將最大,低需求和高需求情況下的裝機(jī)容量較2018年將分別增加24%和138%。盡管該地區(qū)的容量已顯著增加,但該地區(qū)的國家(例如中國)仍顯示出以可預(yù)測的成本和進(jìn)度建設(shè)多座反應(yīng)堆的能力。預(yù)計在歐洲大陸非歐盟成員國的核電裝機(jī)容量也將大幅增加,在高需求情況下預(yù)計裝機(jī)容量將達(dá)到66 GWe(較2018年增加約50%)。預(yù)計核電裝機(jī)容量將顯著增長的其他地區(qū)包括中東、中亞和南亞,增幅相對較小的地區(qū)包括非洲、中美洲和南美洲,以及東南亞地區(qū)。
北美地區(qū)的預(yù)測顯示,到2040年,低需求和高需求情況下的核電裝機(jī)容量都將下降,這在很大程度上取決于未來電力需求、現(xiàn)有反應(yīng)堆延壽以及政府在溫室氣體排放方面的政策。美國多座反應(yīng)堆的財務(wù)損失已導(dǎo)致這些反應(yīng)堆被過早關(guān)閉。在歐盟,如果維持現(xiàn)行政策,預(yù)計到2040年的核電裝機(jī)容量在低需求情況下將下降52%,在高需求情況下將下降8%。
與核電裝機(jī)容量一樣,鈾需求因地區(qū)而迥異,反映了預(yù)計的裝機(jī)容量增長和可能的庫存建設(shè)。預(yù)計年度鈾需求量在東亞地區(qū)最大,該地區(qū)核電裝機(jī)容量的增加將推動鈾需求的顯著增長。
影響未來核電裝機(jī)容量的關(guān)鍵因素包括預(yù)計的電力需求、核電廠的經(jīng)濟(jì)競爭力、此類資本密集型項目的資金安排、擬議的廢物管理策略及核能的公眾接受度。人們認(rèn)為,核能在緩解氣候變化方面的有益程度可能有助于更大程度地預(yù)測核電容量的增長,進(jìn)而促進(jìn)鈾需求增長。新冠病毒疫情凸顯了現(xiàn)代社會中電力安全的重要性。認(rèn)識到核電的電力供應(yīng)安全保障及其可靠性和可預(yù)測性以及促進(jìn)對所有類型低碳技術(shù)的激勵,是加快核電部署的關(guān)鍵條件。近期需要采取包括支持延壽并擴(kuò)大大型堆和小型模塊堆新建等行動。
供求關(guān)系
當(dāng)前已查明資源足以滿足到2040年鈾的低需求和高需求,但是要做到這一點將取決于及時投資以將資源轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)。但滿足到2040年的高需求將消耗2019年成本低于80美元/kgU的已查明可開采資源量的約87%。市場價格低迷仍帶來各種挑戰(zhàn),鈾礦開發(fā)中的其他問題包括地緣政治因素,技術(shù)挑戰(zhàn)以及法律和監(jiān)管框架等。
2018年鈾產(chǎn)量能夠滿足世界反應(yīng)堆近95%的需求,不足部分則由二級供應(yīng)源提供。二級供應(yīng)包括過剩的政府和商業(yè)庫存、乏燃料后處理回收的鈾、貧鈾再富集產(chǎn)生的鈾、以及高濃鈾稀釋所產(chǎn)生的低濃鈾。
在福島核事故發(fā)生前,鈾生產(chǎn)商對價格上漲的市場信號以及需求迅速增長的預(yù)測做出積極回應(yīng)。但事故后鈾市場價格的持續(xù)下跌,以及一些國家對核電發(fā)展的不確定性至少暫時降低了鈾需求,導(dǎo)致價格進(jìn)一步下跌,并放緩了鈾礦生產(chǎn)和開發(fā)的步伐。最近,2020年春季現(xiàn)貨價格出現(xiàn)暫時性大幅上揚(曾漲至約88美元/kgU),主要是由于新冠病毒疫情導(dǎo)致鈾礦停運進(jìn)而導(dǎo)致大幅減產(chǎn)造成的需求暫時性上調(diào)。應(yīng)注意的是,由于電力公司和燃料循環(huán)生產(chǎn)商擁有大量庫存,疫情引起的鈾礦開采活動減少不會在短期內(nèi)造成核電反應(yīng)堆運行中斷。
在可預(yù)見的未來,如果按計劃發(fā)展,預(yù)計的主要鈾生產(chǎn)能力,包括現(xiàn)有的、已承諾的、計劃的和預(yù)期的鈾生產(chǎn)中心,將滿足到2040年預(yù)計的低鈾需求和部分高鈾需求。滿足到2040年的高鈾需求,將需要消耗2019年成本低于130美元/kgU的已查明可開采資源總量的不到28%。但在考慮成本較低的資源時,根據(jù)當(dāng)前的市場價格,到2040年滿足預(yù)計的高鈾需求需要將消耗約87%的成本為80美元/kgU的已查明資源。盡管如此,將這些資源推向市場仍需要大量投資和專門技術(shù)。生產(chǎn)商在新生產(chǎn)設(shè)施投入使用時必須克服許多重大的有時甚至是不可預(yù)測的問題,包括地緣政治和當(dāng)?shù)匾蛩?、技術(shù)挑戰(zhàn)以及法律和法規(guī)框架。為此,強大的市場條件對于實現(xiàn)所需的行業(yè)投資至關(guān)重要。
盡管市場價格下降已導(dǎo)致鈾產(chǎn)量銳減以及某些鈾礦開發(fā)項目暫緩,但其他項目卻已通過監(jiān)管和進(jìn)一步的開發(fā)階段得到推進(jìn)。鈾市場條件的改善應(yīng)至少使一些延緩的項目或閑置的鈾礦重啟,以確保滿足不斷增長的全球核電機(jī)組的鈾供應(yīng)。同時,當(dāng)前的全球鈾礦設(shè)施網(wǎng)絡(luò)相對稀疏,存在潛在的供應(yīng)脆弱性。但電力公司在過去幾年中一直在以較低的價格建立大量庫存,這將有助于在短期內(nèi)使它們免受此類事件的影響。
盡管有關(guān)二級供應(yīng)源的信息不完整,但預(yù)計到2020年之后這些來源的可用性將有所下降。但現(xiàn)有信息表明,仍有大量以前開采的鈾,其中一些可能會流入市場。未來幾年。由于濃縮能力至少暫時超過需求,因此鈾濃縮供應(yīng)商處于有利位置,可以將尾礦濃度降至合同要求以下,從而得到額外的鈾供應(yīng)。從長遠(yuǎn)來看,替代燃料循環(huán)如果成功開發(fā)和實施,可能會對鈾市場產(chǎn)生重大影響,但現(xiàn)在說這些擬議的替代燃料循環(huán)的成本效益和廣泛實施還為時過早。
結(jié)論
從長遠(yuǎn)來看,有足夠的鈾資源來支持長期、可持續(xù)利用核能進(jìn)行低碳發(fā)電,以及用于如工業(yè)供熱和制氫等其他用途。考慮到截至2019年1月1日的鈾需求,已查明的可開采資源,包括開采成本低于260美元/kgU的合理確定資源和推斷資源,足以滿足135年以上的需求。將需要創(chuàng)新技術(shù)和及時投資,才能將這些資源轉(zhuǎn)化為可用于核燃料生產(chǎn)的精煉鈾,并促進(jìn)有前景的核技術(shù)部署。受近年來鈾產(chǎn)量銳減以及新冠病毒疫情影響,鈾市場蕭條,即將出現(xiàn)的挑戰(zhàn)可能是與投資能力有限相關(guān)的挑戰(zhàn),這將推動該行業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化其活動。