2020年12月23日,經合組織核能機構和國際原子能機構聯合發布《2020年鈾:資源,生產和需求》新版鈾紅皮書,展示了世界鈾市場基本面的最新評審結果和最新統計數據。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、生產以及需求情況,預測了到2040年全球核電裝機容量及鈾需求情況,并探討了鈾的長期供需問題。鈾紅皮書每兩年發布一次,此次發布的是第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據,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量。本紅皮書中有時也會提供原地資源數據,即地下儲鈾的估計數量。
在全球范圍內,澳大利亞繼續在已查明資源中領先,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%。非常規資源是未來潛在供應的另一來源,目前總量達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國,待查明資源和非常規資源的估計值未上報或已有數年未更新。
勘探和開采
由于鈾市場長期低迷,全球國內勘探和開采支出近幾年持續保持下降趨勢,從2014年20億美元減少到2018年約5億美元。非國內數據(占全球勘探和開發支出的一部分)下降至2018年不到7000萬美元。為應對自2011年年中以來的鈾市場持續低迷,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低迷,這已導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
2017年至2018年,全球鈾產量下降近11%,但2019年略增1%。由于鈾市場持續低迷,近年來主要生產國包括加拿大和哈薩克斯坦的總產量有限。隨著2020年初全球新冠病毒疫情的爆發,鈾產量削減出乎意料地加大。新版紅皮書中新增了有關閑置鈾礦的鈾資源量和年產能等內容。這些鈾礦可能會通過適當的市場信號相對快速地重新投產。
2018年有16個國家開展了鈾生產,全球總產量為5.35萬tU。2019年全球總產量略增至5.42萬tU,主要是澳大利亞、哈薩克斯坦和尼日爾增產的結果。哈薩克斯坦的產量持續增長止于2017年,原因是市場持續疲軟。盡管如此,哈薩克斯坦仍然是最大的產鈾國。盡管產量在2017年回落至2.34萬tU,2018年回落至2.17萬tU,但哈2018年產量仍高于當年分列第二、第三和第四大產鈾國的加拿大、澳大利亞和納米比亞的總產量之和。
在報告期內,地浸生產仍是主要采用的技術,2018年占全球鈾總產量的55%以上,2019年約占57%。
隨著2020年初全球新冠病毒疫情的爆發,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。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造成限制。8月,其中一些限制開始放寬,一些生產商逐漸復產。但由于這些計劃外的減產,實現2020年鈾生產目標將是一個挑戰。到2021年及以后,就會感受到與疫情相關的采礦和水冶限制的影響。
鈾礦勘探和生產的環境和社會問題
為滿足全球需求,未來將需要增加鈾產量,因此多個國家正在努力開發安全的采礦方法,并繼續將環境影響降至最低。國家報告中的概述提供了鈾礦開采的環境和社會問題現狀的相關信息,包括場地整治和退役項目,這突出了鈾產業在環境管理方面取得的進展。
盡管新版紅皮書的焦點仍然是鈾資源、生產和需求,但鈾生產周期內的環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域活動的最新信息。由于需要增加鈾產量以滿足需求,因此繼續開發安全和管理良好的使環境影響最小化的作業至關重要,特別是對于那些首次開展鈾生產的國家。
在新版紅皮書中,有25個國家提供了與鈾生產周期內環境問題相關的活動信息,包括正在進行的與已關閉設施相關的工作。
有關鈾生產環境問題的其他信息,參見《管理鈾礦開采的環境和健康影響》(經合組織核能機構,2014年),該出版物概述了從鈾礦開采的戰略初期到今天在這些領域所進行的重大改進。更近期的《國際原子能機構通報》中題為“鈾:從勘探到補救”(國際原子能機構,2018年)的文章中包含另外一些有關此主題的信息。
鈾需求
預計在可預見的未來,隨著全球能源需求的增加,以及對清潔能源轉型需求的不斷增加,核電裝機容量將增加。各地區與反應堆有關的鈾需求差異很大,這反映了預計的核電裝機容量增加和可能的庫存建設。預計年度鈾需求量在東亞地區最大。認識到核電可保障電力供應安全及核電的可靠性和可預測性,并促進對所有類型低碳技術的激勵,這是核電裝機容量預計更大增長的關鍵條件,因此,鈾需求也將更大增長。
截至2019年1月1日,全球共有450座商業核反應堆并網發電,凈裝機容量為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修訂的核計劃,到2040年,預計世界核電凈裝機容量在低需求情況下將達到354 GWe,在高需求情況下將達到626 GWe左右。低需求情況下的核電裝機容量較2018年下降約11%,而高需求情況下增加約58%。因此,預計到2040年與反應堆相關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。
各地區的核電裝機容量預測差異很大。預計到2040年東亞地區的增幅將最大,低需求和高需求情況下的裝機容量較2018年將分別增加24%和138%。盡管該地區的容量已顯著增加,但該地區的國家(例如中國)仍顯示出以可預測的成本和進度建設多座反應堆的能力。預計在歐洲大陸非歐盟成員國的核電裝機容量也將大幅增加,在高需求情況下預計裝機容量將達到66 GWe(較2018年增加約50%)。預計核電裝機容量將顯著增長的其他地區包括中東、中亞和南亞,增幅相對較小的地區包括非洲、中美洲和南美洲,以及東南亞地區。
北美地區的預測顯示,到2040年,低需求和高需求情況下的核電裝機容量都將下降,這在很大程度上取決于未來電力需求、現有反應堆延壽以及政府在溫室氣體排放方面的政策。美國多座反應堆的財務損失已導致這些反應堆被過早關閉。在歐盟,如果維持現行政策,預計到2040年的核電裝機容量在低需求情況下將下降52%,在高需求情況下將下降8%。
與核電裝機容量一樣,鈾需求因地區而迥異,反映了預計的裝機容量增長和可能的庫存建設。預計年度鈾需求量在東亞地區最大,該地區核電裝機容量的增加將推動鈾需求的顯著增長。
影響未來核電裝機容量的關鍵因素包括預計的電力需求、核電廠的經濟競爭力、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測核電容量的增長,進而促進鈾需求增長。新冠病毒疫情凸顯了現代社會中電力安全的重要性。認識到核電的電力供應安全保障及其可靠性和可預測性以及促進對所有類型低碳技術的激勵,是加快核電部署的關鍵條件。近期需要采取包括支持延壽并擴大大型堆和小型模塊堆新建等行動。
供求關系
當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化為生產。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,鈾礦開發中的其他問題包括地緣政治因素,技術挑戰以及法律和監管框架等。
2018年鈾產量能夠滿足世界反應堆近95%的需求,不足部分則由二級供應源提供。二級供應包括過剩的政府和商業庫存、乏燃料后處理回收的鈾、貧鈾再富集產生的鈾、以及高濃鈾稀釋所產生的低濃鈾。
在福島核事故發生前,鈾生產商對價格上漲的市場信號以及需求迅速增長的預測做出積極回應。但事故后鈾市場價格的持續下跌,以及一些國家對核電發展的不確定性至少暫時降低了鈾需求,導致價格進一步下跌,并放緩了鈾礦生產和開發的步伐。最近,2020年春季現貨價格出現暫時性大幅上揚(曾漲至約88美元/kgU),主要是由于新冠病毒疫情導致鈾礦停運進而導致大幅減產造成的需求暫時性上調。應注意的是,由于電力公司和燃料循環生產商擁有大量庫存,疫情引起的鈾礦開采活動減少不會在短期內造成核電反應堆運行中斷。
在可預見的未來,如果按計劃發展,預計的主要鈾生產能力,包括現有的、已承諾的、計劃的和預期的鈾生產中心,將滿足到2040年預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,根據當前的市場價格,到2040年滿足預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。生產商在新生產設施投入使用時必須克服許多重大的有時甚至是不可預測的問題,包括地緣政治和當地因素、技術挑戰以及法律和法規框架。為此,強大的市場條件對于實現所需的行業投資至關重要。
盡管市場價格下降已導致鈾產量銳減以及某些鈾礦開發項目暫緩,但其他項目卻已通過監管和進一步的開發階段得到推進。鈾市場條件的改善應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組的鈾供應。同時,當前的全球鈾礦設施網絡相對稀疏,存在潛在的供應脆弱性。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使它們免受此類事件的影響。
盡管有關二級供應源的信息不完整,但預計到2020年之后這些來源的可用性將有所下降。但現有信息表明,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。從長遠來看,替代燃料循環如果成功開發和實施,可能會對鈾市場產生重大影響,但現在說這些擬議的替代燃料循環的成本效益和廣泛實施還為時過早。
結論
從長遠來看,有足夠的鈾資源來支持長期、可持續利用核能進行低碳發電,以及用于如工業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。將需要創新技術和及時投資,才能將這些資源轉化為可用于核燃料生產的精煉鈾,并促進有前景的核技術部署。受近年來鈾產量銳減以及新冠病毒疫情影響,鈾市場蕭條,即將出現的挑戰可能是與投資能力有限相關的挑戰,這將推動該行業進一步優化其活動。