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《2020年铀:资源,生产和需求》新版铀红皮书发布

2020-12-30 10:23来源:中核智库作者:张焰关键词:核燃料核电收藏点赞

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2020年12月23日,经合组织核能机构和国际原子能机构联合发布《2020年:资源,生产和需求》新版铀红皮书,展示了世界铀市场基本面的最新评审结果和最新统计数据。红皮书介绍了45个国家截至2019年1月1日的铀矿勘探、铀资源、生产以及需求情况,预测了到2040年全球核电装机容量及铀需求情况,并探讨了铀的长期供需问题。铀红皮书每两年发布一次,此次发布的是第28版。

(来源:微信公众号“中核智库”  ID:zhzk_cinie  作者:中核战略规划研究总院 张焰)

铀资源

新版铀红皮书显示,全球铀资源再次增加。表1列出了2018年和2020年发布的两版红皮书中不同开采成本的已查明可开采资源(Identified recoverable resources)(即合理确定资源(Reasonably assured resources)与推断资源(Inferred resources)之和)。从表1可以看出,截至2019年1月1日,全球已查明可开采铀资源总量即开采成本低于260美元/kgU的资源总量达到807.04万tU,较2017年的798.86万tU增长1.0%;开采成本低于130美元/kgU的资源总量增加0.1%,成本低于80美元/kgU的资源总量减少3.5%,成本低于40美元/kgU的资源总量增加2.2%。

表1不同开采成本的已查明可开采铀资源(万tU)

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* 本红皮书中的铀资源数据,除非另有说明,仅指可开采资源,即扣除开采和加工损耗后可回收铀的潜在数量。本红皮书中有时也会提供原地资源数据,即地下储铀的估计数量。

在全球范围内,澳大利亚继续在已查明资源中领先,占开采成本低于130美元/kgU已查明资源的28%。在澳大利亚全国已查明资源中,超过64%来自世界级的奥林匹克坝铀矿。就低开采成本(低于80美元/kgU和低于40美元/kgU)的铀资源而言,哈萨克斯坦分别占世界总量的49%和36%。

已编写了一份全球范围内已查明原地资源(Identified in situ resources)概要。一般来讲,原地资源与可开采资源相比,资源量会增多17%~31%。与上一版相比,已查明的原地资源总量从1065.29万tU略降至1058.45万tU。

截至2019年1月1日,全球待查明资源为722.03万tU,较上一版红皮书中的753.06万tU减少4%。非常规资源是未来潜在供应的另一来源,目前总量达3900万tU。需要指出,在某些情况下,包括那些拥有大量已查明资源库存的主要生产国,待查明资源和非常规资源的估计值未上报或已有数年未更新。

勘探和开采

由于铀市场长期低迷,全球国内勘探和开采支出近几年持续保持下降趋势,从2014年20亿美元减少到2018年约5亿美元。非国内数据(占全球勘探和开发支出的一部分)下降至2018年不到7000万美元。为应对自2011年年中以来的铀市场持续低迷,总支出一直在减少。

2014年至2015年,勘探和开采总支出从20多亿美元下降到8.77亿美元,2016年再降至6.82亿美元,2018年继续降至4.83亿美元。2018年报告的全球勘探和开采总支出较2012年下降75%。许多国家的支出都在减少,主要是由于铀价持续低迷,这已导致多个勘探和开采项目放缓。

2016年至2018年,勘探和开采的三年总支出为18亿美元,在支出国家排行中,加拿大、中国、印度、美国和哈萨克斯坦位列前茅,仅加拿大的支出就超出其余四国的总支出。

生产

2017年至2018年,全球铀产量下降近11%,但2019年略增1%。由于铀市场持续低迷,近年来主要生产国包括加拿大和哈萨克斯坦的总产量有限。随着2020年初全球新冠病毒疫情的爆发,铀产量削减出乎意料地加大。新版红皮书中新增了有关闲置铀矿的铀资源量和年产能等内容。这些铀矿可能会通过适当的市场信号相对快速地重新投产。

2018年有16个国家开展了铀生产,全球总产量为5.35万tU。2019年全球总产量略增至5.42万tU,主要是澳大利亚、哈萨克斯坦和尼日尔增产的结果。哈萨克斯坦的产量持续增长止于2017年,原因是市场持续疲软。尽管如此,哈萨克斯坦仍然是最大的产铀国。尽管产量在2017年回落至2.34万tU,2018年回落至2.17万tU,但哈2018年产量仍高于当年分列第二、第三和第四大产铀国的加拿大、澳大利亚和纳米比亚的总产量之和。

在报告期内,地浸生产仍是主要采用的技术,2018年占全球铀总产量的55%以上,2019年约占57%。

随着2020年初全球新冠病毒疫情的爆发,多个铀矿暂停运行。加拿大3月宣布,暂停雪茄湖矿和麦卡琳湖水冶厂的生产。哈萨克斯坦4月初也宣布将减少所有铀矿的运营活动。疫情还对其他国家如澳大利亚、纳米比亚或南非的采矿作业造成限制。8月,其中一些限制开始放宽,一些生产商逐渐复产。但由于这些计划外的减产,实现2020年铀生产目标将是一个挑战。到2021年及以后,就会感受到与疫情相关的采矿和水冶限制的影响。

铀矿勘探和生产的环境和社会问题

为满足全球需求,未来将需要增加铀产量,因此多个国家正在努力开发安全的采矿方法,并继续将环境影响降至最低。国家报告中的概述提供了铀矿开采的环境和社会问题现状的相关信息,包括场地整治和退役项目,这突出了铀产业在环境管理方面取得的进展。

尽管新版红皮书的焦点仍然是铀资源、生产和需求,但铀生产周期内的环境和社会问题正变得越来越重要,并且如前几版红皮书一样,国家报告中也包括了该领域活动的最新信息。由于需要增加铀产量以满足需求,因此继续开发安全和管理良好的使环境影响最小化的作业至关重要,特别是对于那些首次开展铀生产的国家。

在新版红皮书中,有25个国家提供了与铀生产周期内环境问题相关的活动信息,包括正在进行的与已关闭设施相关的工作。

有关铀生产环境问题的其他信息,参见《管理铀矿开采的环境和健康影响》(经合组织核能机构,2014年),该出版物概述了从铀矿开采的战略初期到今天在这些领域所进行的重大改进。更近期的《国际原子能机构通报》中题为“铀:从勘探到补救”(国际原子能机构,2018年)的文章中包含另外一些有关此主题的信息。

铀需求

预计在可预见的未来,随着全球能源需求的增加,以及对清洁能源转型需求的不断增加,核电装机容量将增加。各地区与反应堆有关的铀需求差异很大,这反映了预计的核电装机容量增加和可能的库存建设。预计年度铀需求量在东亚地区最大。认识到核电可保障电力供应安全及核电的可靠性和可预测性,并促进对所有类型低碳技术的激励,这是核电装机容量预计更大增长的关键条件,因此,铀需求也将更大增长。

截至2019年1月1日,全球共有450座商业核反应堆并网发电,净装机容量为396 GWe,年度铀需求量约为5.92万tU。考虑到一些国家宣布的政策变化和经修订的核计划,到2040年,预计世界核电净装机容量在低需求情况下将达到354 GWe,在高需求情况下将达到626 GWe左右。低需求情况下的核电装机容量较2018年下降约11%,而高需求情况下增加约58%。因此,预计到2040年与反应堆相关的全球年度铀需求量(不包括混合氧化物燃料)将增至5.66万~10.02万tU。

各地区的核电装机容量预测差异很大。预计到2040年东亚地区的增幅将最大,低需求和高需求情况下的装机容量较2018年将分别增加24%和138%。尽管该地区的容量已显著增加,但该地区的国家(例如中国)仍显示出以可预测的成本和进度建设多座反应堆的能力。预计在欧洲大陆非欧盟成员国的核电装机容量也将大幅增加,在高需求情况下预计装机容量将达到66 GWe(较2018年增加约50%)。预计核电装机容量将显著增长的其他地区包括中东、中亚和南亚,增幅相对较小的地区包括非洲、中美洲和南美洲,以及东南亚地区。

北美地区的预测显示,到2040年,低需求和高需求情况下的核电装机容量都将下降,这在很大程度上取决于未来电力需求、现有反应堆延寿以及政府在温室气体排放方面的政策。美国多座反应堆的财务损失已导致这些反应堆被过早关闭。在欧盟,如果维持现行政策,预计到2040年的核电装机容量在低需求情况下将下降52%,在高需求情况下将下降8%。

与核电装机容量一样,铀需求因地区而迥异,反映了预计的装机容量增长和可能的库存建设。预计年度铀需求量在东亚地区最大,该地区核电装机容量的增加将推动铀需求的显著增长。

影响未来核电装机容量的关键因素包括预计的电力需求、核电厂的经济竞争力、此类资本密集型项目的资金安排、拟议的废物管理策略及核能的公众接受度。人们认为,核能在缓解气候变化方面的有益程度可能有助于更大程度地预测核电容量的增长,进而促进铀需求增长。新冠病毒疫情凸显了现代社会中电力安全的重要性。认识到核电的电力供应安全保障及其可靠性和可预测性以及促进对所有类型低碳技术的激励,是加快核电部署的关键条件。近期需要采取包括支持延寿并扩大大型堆和小型模块堆新建等行动。

供求关系

当前已查明资源足以满足到2040年铀的低需求和高需求,但是要做到这一点将取决于及时投资以将资源转化为生产。但满足到2040年的高需求将消耗2019年成本低于80美元/kgU的已查明可开采资源量的约87%。市场价格低迷仍带来各种挑战,铀矿开发中的其他问题包括地缘政治因素,技术挑战以及法律和监管框架等。

2018年铀产量能够满足世界反应堆近95%的需求,不足部分则由二级供应源提供。二级供应包括过剩的政府和商业库存、乏燃料后处理回收的铀、贫铀再富集产生的铀、以及高浓铀稀释所产生的低浓铀。

在福岛核事故发生前,铀生产商对价格上涨的市场信号以及需求迅速增长的预测做出积极回应。但事故后铀市场价格的持续下跌,以及一些国家对核电发展的不确定性至少暂时降低了铀需求,导致价格进一步下跌,并放缓了铀矿生产和开发的步伐。最近,2020年春季现货价格出现暂时性大幅上扬(曾涨至约88美元/kgU),主要是由于新冠病毒疫情导致铀矿停运进而导致大幅减产造成的需求暂时性上调。应注意的是,由于电力公司和燃料循环生产商拥有大量库存,疫情引起的铀矿开采活动减少不会在短期内造成核电反应堆运行中断。

在可预见的未来,如果按计划发展,预计的主要铀生产能力,包括现有的、已承诺的、计划的和预期的铀生产中心,将满足到2040年预计的低铀需求和部分高铀需求。满足到2040年的高铀需求,将需要消耗2019年成本低于130美元/kgU的已查明可开采资源总量的不到28%。但在考虑成本较低的资源时,根据当前的市场价格,到2040年满足预计的高铀需求需要将消耗约87%的成本为80美元/kgU的已查明资源。尽管如此,将这些资源推向市场仍需要大量投资和专门技术。生产商在新生产设施投入使用时必须克服许多重大的有时甚至是不可预测的问题,包括地缘政治和当地因素、技术挑战以及法律和法规框架。为此,强大的市场条件对于实现所需的行业投资至关重要。

尽管市场价格下降已导致铀产量锐减以及某些铀矿开发项目暂缓,但其他项目却已通过监管和进一步的开发阶段得到推进。铀市场条件的改善应至少使一些延缓的项目或闲置的铀矿重启,以确保满足不断增长的全球核电机组的铀供应。同时,当前的全球铀矿设施网络相对稀疏,存在潜在的供应脆弱性。但电力公司在过去几年中一直在以较低的价格建立大量库存,这将有助于在短期内使它们免受此类事件的影响。

尽管有关二级供应源的信息不完整,但预计到2020年之后这些来源的可用性将有所下降。但现有信息表明,仍有大量以前开采的铀,其中一些可能会流入市场。未来几年。由于浓缩能力至少暂时超过需求,因此铀浓缩供应商处于有利位置,可以将尾矿浓度降至合同要求以下,从而得到额外的铀供应。从长远来看,替代燃料循环如果成功开发和实施,可能会对铀市场产生重大影响,但现在说这些拟议的替代燃料循环的成本效益和广泛实施还为时过早。

结论

从长远来看,有足够的铀资源来支持长期、可持续利用核能进行低碳发电,以及用于如工业供热和制氢等其他用途。考虑到截至2019年1月1日的铀需求,已查明的可开采资源,包括开采成本低于260美元/kgU的合理确定资源和推断资源,足以满足135年以上的需求。将需要创新技术和及时投资,才能将这些资源转化为可用于核燃料生产的精炼铀,并促进有前景的核技术部署。受近年来铀产量锐减以及新冠病毒疫情影响,铀市场萧条,即将出现的挑战可能是与投资能力有限相关的挑战,这将推动该行业进一步优化其活动。

(中核战略规划研究总院 张焰)

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