7月12日,內蒙古鄂爾多斯市的荒漠見證了中國核工業史上最硬核的時刻,中核集團“國鈾一號”示范工程順利產出第一桶金黃色鈾濃縮物(俗稱“黃餅”),打破了中國鈾礦勘探開采“卡脖子”的困局,更將國產鈾自給率猛推至70%以上,使中國核電燃料自主保障能力實現質的飛躍。
這桶黃餅出現的背后,沒有鞭炮慶典,也沒有紅綢剪彩,只有工程師輕點觸摸屏上的“啟動”鍵的聲音,千里之外的鈾礦隨即啟動浸出,用最安靜的方式改寫了全球鈾礦開采史。
鈾礦的危機
鈾資源是核能發電的核心燃料,也被稱為"核電糧倉",在地緣政治動蕩的當下,直接關系到國家能源安全和戰略防御能力。比如核電站發電靠的是鈾原子核裂變釋放的能量,而一公斤鈾裂變產生的能量相當于2700噸標準煤燃燒的能量。
鈾這種資源很寶貴,因為它在地殼里含量很少,用完就沒了。而且,鈾的分布也很零散,不均勻,全球就鈾資源的分布量可以分為四個梯隊。
澳大利亞、哈薩克斯坦、加拿大和俄羅斯被叫作“富鈾國”,這四個國家手里的鈾占了全世界的六成多,儲量特別大。
緊隨富鈾國之后的是“鈾資源豐富的國家”,這些國家的鈾加一塊兒,差不多是富鈾國總量的一半,占了全球的三分之一,像美國、烏克蘭、巴西、印度都在這一梯隊。而中國被探測到的鈾礦資源占到全球3%,是世界最大的鈾礦資源儲備國之一,卻被單獨歸在第三梯隊。
剩余其他國家因為鈾礦資源占比加在一起不足全球3%,被擱到第四梯隊。
從數據里我們能發現一件挺有意思的事,那就是想要用核能的國家沒鈾,有鈾的國家卻不用核能,也是這種奇怪的情況,影響著全球鈾資源的分配。說白了,大部分想用核能的工業國都缺鈾,只是缺的程度不一樣。
簡單來說,2018年,美國需要1.9萬噸鈾,但他們自己只生產了277噸,剩下的缺口都得靠進口鈾的來補足,而像法國、日本、德國這些國家也一樣,因為它們地方小,資源不多,所以更得靠進口。
中國也不例外,甚至從數據中不難發現,隨著核能行業的不斷進步,中國對鈾的需求量越來越多,每年進口的總量也在不斷上漲。
2013年的時候,中國需要6147噸鈾資源,其中七成多都得靠進口。到了2018年,鈾需求量猛漲到了9000多噸,進口的占比也超過了83%,這說明我們在鈾資源上很依賴外國,存在不小的安全隱患。
在2021年世界核協會公布數據,全世界用了6萬噸鈾,預計到2040年,這個用量會猛漲到11萬噸。需求一直在漲,但全世界的鈾產量卻沒動靜。
在這個基礎上可以肯定的是,其他工業國家,諸如美國、歐洲肯定跟中國一樣,碰到了同樣的難題,而且全世界的鈾資源肯定會一年比一年少,越來越少。
從這個角度看,全球那些想發展核能的國家,其實都是最大的競爭對手,它們主要在比拼,看誰能在未來掌握更多的鈾資源。
解鎖280萬噸“呆礦”
話回前提,2023年,中國被探測到的鈾礦資源達到288萬噸,是豐富其實的世界最大的鈾礦資源儲備國之一,為什么還會缺鈾呢?
過去,我國鈾礦開發主要集中在南方火山巖型、花崗巖型鈾礦。10年前,當時中國的勘探隊員就在鄂爾多斯盆地發現280萬噸砂巖型鈾礦,然而勘探現場卻是一片嘆息。
傳統鈾礦開采需要炸山鑿井、粉碎礦石,產生大量放射性廢渣,而這些砂巖型鈾礦品位低(0.01%-0.05%)、埋藏深,按照國際開采標準,這巨量鈾礦實為無開采價值的“呆礦”。
轉機在2023年降臨。中核科學家蘇學斌帶隊攻破“兩高兩低”魔咒:針對高碳酸鹽、高礦化度、低滲透、低品位礦床,創新采用二氧化碳+氧氣的混合溶劑配方,當第一份實驗室報告顯示浸出率達92%,白發蒼蒼的老教授們相擁而泣。
如果將這個技術落地,意味著鄂爾多斯盆地將變成“鈾礦銀行”,足夠支撐中國核電40年需求,中國不僅能將鈾資源命脈牢牢握在自己手中,也能震懾美澳“鈾礦聯盟”。
2024年7月12日,當第一鏟沙土在鄂爾多斯揚起時,外國專家曾斷言:“鈾礦建設周期至少五年”。
然而中國向來最喜歡“打外國學者的臉"。
中核集團“國鈾一號”示范工程,采用的第三代地浸采鈾技術,只需在地面鉆出碗口粗的注液井,將二氧化碳和氧氣溶于水制成“特制溶劑”,注入地下礦層。溶劑像智能導航般精準包裹鈾礦物,溶解成含鈾溶液后,再從相鄰的抽液井泵回地表。
而整個過程不破壞草場,牧民甚至能在作業區繼續放牧。
在北京的中國鈾業總部,工程師通過大屏幕實時觀測著地下礦層的“CT影像”:注液壓力、鈾濃度曲線、地下水溫等3000多項數據每秒刷新。
發現異常時,智能系統自動生成優化方案,工程師輕點“一鍵采鈾”指令,千里之外的礦場立刻調整算法參數:礦層局部浸出不足,立即增開注液井;若鈾濃度異常波動,10秒內鎖定堵塞點并啟動反沖洗程序。
在“數字建井”和“可視化浸出”兩大核心技術下,曾經被判死刑的“呆礦”,正在變身支撐核電機組的“能量心臟”,甚至相比傳統工藝,鈾浸出效率提升100%,資源回收率從65%躍升至85%。
技術紅利正快速外溢
中國鈾業2024年研發投入激增28%,新增50項專利覆蓋數字建模、浸出劑配方、遠程控制等環節。沈陽鼓風機集團為項目定制的耐腐蝕泵,壽命比進口設備延長2倍;上海核工院開發的鈾濃度在線檢測儀,精度達到0.1ppm,比國際標準提升10倍。
這些裝備已開始出口哈薩克斯坦,反向打入西方壟斷市場。
隨著“國鈾一號”項目開工僅一年就產出首桶鈾,項目技術將加速推廣到松遼、二連、伊犁等北方鈾資源豐富地區,支撐建成千噸級鈾礦大基地,全面保障核電發展需求。
更大的戰略意義在于,一方面,該技術是我國完全自主知識產權的地浸采鈾體系,核工業全產業鏈安全;另一方面,也有助于我國國防領域的建設。
一艘10萬噸級核航母全壽命周期需消耗約4噸高濃縮鈾,“國鈾一號”的量產,足以支撐多艘核航母同時運行,甚至軍迷熱議的057型核動力驅逐艦也會隨之迎來曙光。
站在鄂爾多斯基地的觀景臺遠眺,這些設備每年將3萬噸二氧化碳注入地下的同時,也把曾經“卡脖子”的鈾資源源源不斷輸送至國家能源網絡。
鈾礦自給率從30%躍升至70%,改變的不僅是能源安全系數,更是中國在全球核工業版圖中的地位。當中核集團將“國鈾一號”技術輸出至“一帶一路”沿線國家時,中國標準將成為全球鈾礦開發的新標桿。
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