貧鈾再濃縮的經濟性分析

魏永春

摘? 要：隨著核電的發展，核燃料生產過程中產生了大量的貧鈾，目前，世界上的貧鈾基本處于臨時貯存狀態，其中高豐度的貧鈾也是一種資源，可以通過再濃縮進行回收利用。本文首先分析了適合最終處置的貧鈾豐度，并按照目前國際市場的天然鈾價格、分離功價格，分析了鈾濃縮廠進行貧鈾再濃縮的經濟性。分析表明：考慮經濟性和資源綜合利用，最終處置的貧鈾豐度應該按0.10%～0.15%考慮;按照2019年底國際市場的分離功價格，貧鈾再濃縮在經濟性上都是可以接受的。

關鍵詞：貧鈾? 再濃縮? 經濟性? 貧鈾豐度? 價格

中圖分類號：X591? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0049-03

Abstract： With the development of nuclear power， nuclear fuel production process produces a large amount of depleted uranium. At present， the depleted uranium is basically in a state of temporary storage on earth， and high abundance depleted uranium is also a kind of resources， which can be recycled through re-enrichment. The article first analyzes the suitable for final disposal of depleted uranium abundance， and in accordance with the natural uranium price and separation work price， analyzed the uranium enrichment plant in economy of depleted uranium re-enrichment work. It shows that under the consideration of the economy and the comprehensive utilization of resources， the final disposal of depleted uranium abundance should be considered by 0.10% ～ 0.15%. If uranium enrichment plant can accept the international market price of the end of 2019， depleted uranium re-enrichment on the economy is acceptable.

Key Words： Depleted uranium; Re-enrichment; Economy; Depleted uranium abundance; Price

鈾濃縮的過程會產生貧鈾，貧鈾的豐度低于天然鈾的豐度（0.711%），世界上大部分的貧鈾是以貧化六氟化鈾（DUF6）的狀態存在。據測算，目前全球已累積了近200萬t貧化六氟化鈾[1]。未來，隨著世界核電的發展，鈾濃縮的規模將越來越大，也會有越來越多的貧鈾產生。

貧化六氟化鈾是以固體的形態貯存在鋼制容器中，置于露天庫場或者室內存放，隨著時間的推移，已經出現了一些問題，并存在潛在暴力風險的威脅，這已引起了各國環保當局的重視。貧化六氟化鈾的長期貯存帶來了一定的環境負擔，同時大量的貧化六氟化鈾貯存占用了寶貴的土地資源，國外鈾濃縮廠貧鈾貯存場地往往要占工廠占地面積的一半左右。另一方面，未來核電的發展對鈾資源的需求將大幅增加，而貧鈾中仍含有一定量的235U，為了充分利用鈾資源，可以考慮在貧鈾穩定化處理之前進行再濃縮，把其中的235U降低到某個合理可接受的豐度。隨著鈾濃縮技術的進步，分離功的成本逐漸降低，為貧鈾再濃縮在經濟上的可行性提供了保證。

近年來，受日本福島核事故影響，全球核電建設速度放緩，國際天然鈾和分離功的價格持續下跌。通過貧鈾再濃縮，利用過剩的分離功生產天然鈾或低濃鈾，成為鈾濃縮廠的被迫選擇。本文將按照當前的天然鈾價格、分離功價格，分析國內鈾濃縮廠進行貧鈾再濃縮的經濟性。

1? 貧鈾再濃縮的商業模式

1.1 商業模式

本文簡化分析國內貧鈾再濃縮的經濟性，進行國內貧鈾再濃縮，可以利用國際廉價過剩的鈾濃縮能力，將貧鈾供入級聯進行再濃縮，獲得UF6產品，同時也減少了一次貧鈾的處理費用，減少的貧鈾處理費用可以考慮為收益：收益=產品價格-分離功價格+減少的貧鈾處理費。

1.2 產品豐度

貧鈾再濃縮的產品，可以是天然豐度（0.711%），也可以直接濃縮為核電站需要的低濃鈾產品。具體再濃縮產品豐度需要根據合同約定或結合再濃縮級聯條件，考慮經濟性等因素確定。對于生產其他豐度的產品，相當于在濃縮至天然豐度后繼續提供鈾濃縮服務，以下僅對再濃縮至天然豐度（0.711%）UF6的經濟性進行分析。

1.3 價格選擇

天然豐度UF6按Uxc網站公布的2019年12月31日國際價格61萬元/tU進行分析。

分離功價格按Uxc網站公布的2019年12月31日國際分離功現貨與期貨價格平均值34萬元/tSWU（不含貧鈾處理費為29萬元/tSWU）。

2? 最終處置貧鈾豐度的確定

貧鈾再濃縮中，二次貧鈾豐度應該盡可能低，提高鈾的資源利用率。但是，過低的二次貧鈾豐度需要消耗更多的分離功，從而增加再濃縮的成本。經過計算，按照目前分離功成本，再濃縮豐度為0.15%以下貧鈾時，可實現盈利的天然豐度UF6價格應在130萬元/tU以上，而現在天然豐度UF6價格為61萬元/tU，歷史上曾經短暫達到過220萬元/tU，但那是在特殊時期，估計以后很難到達那樣的高位。也就是說，再濃縮0.15%豐度以下的貧鈾，經濟性很差，基本不可接受。所以二次貧鈾豐度應該按0.10%～0.15%考慮。

3? 貧鈾再濃縮的經濟性分析

再濃縮國內的貧鈾，獲得0.711%的UF6，收益=產品價格-分離功價格+減少的貧鈾處理費。以1000tU貧鈾再濃縮為例，經濟性分析見表1。

可以看出，按照2019年底國際市場分離功價格，進行國內貧鈾再濃縮，在經濟上是可以接受的。

4? 貧鈾再濃縮可盈利的分離功成本

表2給出了在2019年底國際UF6價格（61萬元/tU）條件下，進行貧鈾再濃縮時，可實現盈利的分離功成本。

可以看出，在2019年底國際UF6價格條件下，進行0.25%貧鈾再濃縮，分離功成本應該控制在35萬元/tSWU左右;進行0.3%貧鈾再濃縮，成本應該控制在45萬元/tSWU左右。

5? 與天然鈾轉化的經濟性比較

鈾礦開采產生的U3O8，經過轉化成為天然豐度的UF6;貧鈾再濃縮，也可以產生天然豐度的UF6，二者物理性質是一樣的。上述分析可以看出，按照2019年底的天然鈾價格和分離功價格，貧鈾再濃縮產生的天然鈾成本已經低于實際采礦、鈾純化、鈾轉化產生的天然鈾成本。也就是說，目前臨時存儲的大量貧鈾可以視作虛擬鈾礦，而虛擬鈾礦的開采成本已經低于實際鈾礦的開采成本。

6? 結語

隨著核電的發展，核燃料生產過程中產生了大量的貧鈾，目前，世界上的貧鈾基本處于臨時貯存狀態。貧鈾有一定的利用價值，在一定的情況下，貧鈾也是一種資源，可以通過再濃縮進行回收利用。本文利用簡單的模型分析了貧鈾再濃縮的經濟性，可以得出以下結論。（1）考慮經濟性和資源綜合利用，最終處置的貧鈾豐度應該按0.10%～0.15%考慮。（2）按照2019年底國際市場的分離功價格，貧鈾再濃縮在經濟性上是可以接受的。（3）目前貧鈾這座虛擬鈾礦的開采成本已經低于實際鈾礦的開采成本。

參考文獻

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