美國全面推動核燃料循環前段產業發展

鈾是核工業最基本的原料，廣泛用于核能發電以及核武器的制造。近年來，美國核燃料循環前段能力頹勢明顯，嚴重威脅到能源供應安全和國家安全。為此，美國能源部2020年4月23日發布《重塑美國核能競爭優勢》報告，提出將推動核燃料循環前段產業發展列為首要任務，并準備撥款15億美元建立鈾儲備。美國能源信息管理局5月18日發布的《2019年國內鈾生產報告》顯示，2019年美國鈾產量創下近70年來的新低。美國亟需振興核燃料循環前段產業。

1 背景

核燃料循環前段主要包括鈾礦開采、鈾轉化、鈾濃縮和核燃料制造四個環節。天然鈾中的鈾-235豐度極低，需要經過濃縮，將鈾-235豐度提高到一定水平，制成供核電廠和海軍反應堆使用的燃料或核武器材料。

1.1 發展歷史

在核武器采購計劃推動、政府補貼和全球需求增長等一系列因素的影響下，美國鈾采冶產業1953至1980年繁榮發展，鈾產量一度世界領先。1980年，美國鈾產量達到頂峰，生產了1.98萬噸八氧化三鈾(U3O8)。而上世紀70年代末至80年代初，由于鈾價下跌約六成以及面臨擁有更好品質鈾資源的澳大利亞和加拿大等國的競爭，美國許多鈾礦關閉，鈾產量縮水約七成。此后美國鈾生產行業長期處于低谷。

近年來，受三方面的政策影響，美國鈾產量進一步降低：一是在1994至2013年的“兆噸換兆瓦”計劃執行期間，500噸俄羅斯過剩武器級鈾稀釋獲得的低濃鈾進入美國市場，滿足了美國核電廠約三分之一的燃料需求；二是在1998年國有企業美國鈾濃縮公司私有化之前，美國能源部向該公司移交了4.5萬噸天然鈾；三是2009年，能源部開始以易貨形式交換冗余鈾，以籌集政府鈾濃縮廠的清理費用。這三項舉動給鈾生產行業造成沉重打擊。

此外，受國際大環境影響，國際市場鈾需求疲軟，競爭激烈，美國生產商即使在本國市場上的份額也越來越小。2011年日本福島核事故后，許多機組關閉或長時間暫停運行，多個國家決定逐步放棄核能，導致全球核燃料需求下降約15%。同時，受到大量廉價天然氣和可再生能源價格下跌的沖擊，美國核電的經濟競爭力不斷削弱。再加上許多世界主要產鈾國采冶成本低廉，更加使得美國本土鈾幾乎無立足之地，2019年僅占有本國 10%的市場份額。

1.2 振興前段產業的重要意義

一是保障能源安全和獨立。美國認為核電有巨大優勢：核電十分清潔，核發電量占美國無碳電力的55%；核電可創造大量就業機會，提供近50萬個工作崗位，每年創收約600億美元。美國是世界上最大的核電生產國，核發電量約占全國總發電量的20%。美國還是全球最大鈾消費國，消費量占全球25%。然而，美國2019年90%以上鈾依賴進口，嚴重影響美國能源安全和能源獨立性。

二是滿足國防需求。美國認為鈾是一種重要且稀有的戰略資源，是軍民核工業的基礎，必須自主可控。此外，國家核軍工管理局明確提出，本世紀40年代需要為以反應堆輻照方式生產武器級氚提供低濃鈾燃料，50年代需要為海軍核動力艦艇提供高濃鈾燃料。美國因此提前謀劃，確保軍用鈾燃料可靠供應。

三是出于政治考量。美國認為，發展核燃料循環前段產業并推動出口，有利于與他國建立百年經濟、安全和地緣政治關系，進一步提升國際影響力。《重塑美國核能競爭優勢》指出，俄羅斯和中國在核能領域正試圖超越美國，恢復美國核能領導地位事關美國國家安全。核燃料循環前段產業是整個核工業的基礎，所以“最重要的是恢復美國對于鈾這一最重要的天然放射性元素的絕對控制能力，將其用于和平目的和國防用途”。

1.3 前段產業問題突出

美國核燃料循環產業在上世紀90年代前曾處于全球領導地位，但近幾十年來政府不夠重視，私營公司難以抵御激烈市場競爭，產業發展進入惡性循環，逐漸萎縮。《重塑美國核能競爭優勢》指出：“核燃料循環的各個環節都很脆弱，鈾礦開采和轉化最為脆弱，即將崩潰。”

1.3.1 鈾采冶

《2019年國內鈾生產報告》顯示，2019年國內僅生產78.9噸U3O8，比2018年減少89%。自1980年以來，美國國內鈾產量持續保持在低位(詳見圖1)，進口數量大幅攀升，并占主導地位。當前美國90%以上的鈾依賴進口，大部分鈾礦只能停運或處于低產運行狀態。

圖1 美國鈾的來源(1950—2019年)

截至2019年底，美國共有12座鈾礦：4座運行，包括1座地下鈾礦(1814噸鈾礦石/天)和3座地浸礦(總產能為4309噸U3O8/年)；8座停運，包括2座常規鈾礦(總產能為3402噸鈾礦石/天)和6座地浸礦(總產能為254噸U3O8/年)。美國還計劃建設8座鈾礦，包括1座堆浸礦(654噸鈾礦石/天)和7座地浸場(總產能為3856噸U3O8/年)。

1.3.2 鈾轉化

美國僅有一家鈾轉化廠。該廠屬于霍尼韋爾公司，將天然鈾轉化為UF6，年產能1.76萬噸。由于全球轉化市場持續低迷，該廠從2017年開始停產，一直處于備用狀態。

1.3.3 鈾濃縮

美國僅有一家鈾濃縮廠運行。該廠屬于歐洲鈾濃縮公司，年產能約4700噸分離功，可滿足美國約1/3的需求(1.5萬噸分離功)。由于該廠屬于外資企業，使用的是歐洲企業研發的技術，其產品只能用于滿足民用需求。

1.3.4 核燃料制造

美國擁有4座核燃料制造廠，產能充足。其中法國法馬通公司、西屋公司和全球核燃料公司的制造廠年產能分別為1200噸、1500噸和1500噸，主要生產核電機組燃料；美國海軍核動力主要承包商BWX技術公司的燃料廠為美海軍生產航母和潛艇動力堆燃料。

2 多舉措振興前段產業

針對核燃料循環前段薄弱等問題，美國政府決定采取多項措施，振興和壯大該行業，恢復全球領導地位。多年來，美國核燃料循環前段的發展和風險管理與協調主要由行業自己承擔。目前，美國決定強力推動，發揮政府引導作用，促進核工業復興。

美國的目標定位高遠，志在全球。不僅是為了滿足國內需要，更要恢復全球領導地位并擴大出口，提升政治、經濟、外交影響力，展現出美國獨霸全球的野心。美國的手段是全面布局，整體發展，從鈾礦開采、鈾轉化、鈾濃縮到核燃料制造的所有環節，都進行了系統謀劃和安排，保障供應鏈的自主性、先進性并完整配套，提升國際競爭力。主要措施如下：

一是建立鈾儲備，恢復和重建相關能力。能源部提出自2021財年起，在未來十年共投資15億美元，建立國內鈾儲備，或擴大“美國燃料供應保證”。具體措施是：(1) 從2020年開始采購7711～8618噸U3O8，至少支持兩座鈾礦運行；(2) 在2022年之前啟動6000～7500噸UF6的采購，使鈾轉化廠恢復運行；(3) 2023年開始從美國本土鈾濃縮服務供應商采購鈾濃縮服務，其中25%濃縮鈾用于軍事目的。

二是頒布利好政策，營造良好發展環境。美國決定終止能源部以易貨形式交換冗余鈾，重新評價能源部冗余鈾庫存管理政策；支持商務部延長《俄羅斯暫停出口協議》，防止俄羅斯未來在美國市場傾銷鈾；允許核管會以國家安全目的為由拒絕進口俄羅斯或中國制造的核燃料。

三是資助研發先進核燃料與水處理技術，恢復技術領先地位。美國決定資助私營公司進行高豐度低濃鈾、耐事故燃料研發，完成高豐度低濃鈾示范項目，資助研發用于鈾采冶和地浸開采的先進水處理技術，大力支持并恢復在鈾采冶、濃縮和燃料制造方面的技術領先地位。

四是簡化審批流程，降低鈾礦開采成本。擬進行多種監管改革，采用新的土地使用政策，簡化政府和監管部門的許可審批流程，擴大鈾礦開采，提高出口競爭力。

3 結語

核燃料循環工業是戰略性領域，是核威懾力量建設的基礎和核電發展的重要支撐，服務于國防安全、地緣政治和外交政策等多個方面，并可為促進核能和平利用、構建人類命運共同體作出積極貢獻。我國應充分發揮制度優勢，強化國家統籌：制訂實施國家核工業中長期發展戰略規劃，實現2050年建成世界一流核強國目標；國家投資擴大鈾儲備，提高核工業應對國際市場動蕩、維護產業鏈穩定和可靠供應的能力；加強科技攻關，發展先進的鈾濃縮、核燃料制造等技術，提高核燃料循環產業的先進性、自主可控水平，增強國際競爭力。此外，針對美國可能實施的遏制和制裁，我國應加強對策措施研究。

(中核戰略規劃研究總院 高寒雨 付 玉 趙 暢 張馨玉)