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　　核燃料循環(huán)工業(yè)是一個(gè)超長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的高端產(chǎn)業(yè)，涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣泛復(fù)雜。以核燃料組件在核反應(yīng)堆中應(yīng)用為分界，包括鈾礦勘查采冶、鈾轉(zhuǎn)化、鈾同位素分離和核燃料組件制造的技術(shù)過(guò)程稱為核燃料循環(huán)的前端技術(shù)；核燃料從反應(yīng)堆卸出后（乏燃料）的處理和處置技術(shù)過(guò)程稱為核燃料循環(huán)的后端技術(shù)。

　　大力發(fā)展核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)將為核電安全可持續(xù)發(fā)展提供重要保障。中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)組織“我國(guó)核燃料保障戰(zhàn)略重大問(wèn)題情報(bào)支撐研究”課題組，通過(guò)對(duì)世界核燃料供需情況以及核燃料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研，形成了《世界核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告》。報(bào)告對(duì)世界核燃料循環(huán)前、后端產(chǎn)業(yè)狀況及相關(guān)技術(shù)，以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究和分析。我們摘編了報(bào)告重要內(nèi)容，從本期開始分期刊載。

一、全球鈾供需狀況——全球鈾需求持續(xù)增長(zhǎng)，到2025年左右將出現(xiàn)供應(yīng)缺口，目前全球大部分鈾需求將由一次供應(yīng)即天然鈾生產(chǎn)來(lái)滿足。

　　目前天然鈾的供應(yīng)一般分為兩種類型，第一類為一次供應(yīng)，是指直接從鈾礦山和水冶廠加工生產(chǎn)的鈾；第二類為二次供應(yīng)，包括高濃鈾（HEU）稀釋、天然和低濃鈾（LEU）庫(kù)存、混合氧化物燃料（MOX）、尾料再濃縮的鈾和從乏燃料中提取的鈾等。2013年，一次供應(yīng)能滿足全球92%的天然鈾需求；二次供應(yīng)為全球天然鈾供應(yīng)的一個(gè)重要補(bǔ)充，占天然鈾供應(yīng)的8%。

　　截至2014年6月，全球有435臺(tái)核電機(jī)組運(yùn)行，總裝機(jī)容量為394.8GWe，另有71臺(tái)機(jī)組在建，總?cè)萘繛?9.0GWe。在世界核協(xié)會(huì)（WNA）2013年發(fā)布的《全球核燃料市場(chǎng)（供應(yīng)與需求2013-2030）》中，對(duì)未來(lái)天然鈾需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)，按設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)情景，從2013年起至2030年，大致需要150萬(wàn)噸鈾，未來(lái)幾年由于高濃鈾及庫(kù)存的消耗，預(yù)計(jì)此150萬(wàn)噸鈾將主要來(lái)源于一次供應(yīng)，大約需消耗250萬(wàn)噸的已探明且經(jīng)濟(jì)可采的鈾資源量。

　　自2003年天然鈾價(jià)格上漲以來(lái)，多個(gè)國(guó)家致力于開發(fā)新礦山。WNA 2014年7月公布的《2006-2013年世界各國(guó)天然鈾產(chǎn)量數(shù)據(jù)》顯示，2006-2008年全球天然鈾產(chǎn)量變化較小，分別為3.94萬(wàn)噸、4.13萬(wàn)噸和4.38萬(wàn)噸。2009年后由于哈薩克斯坦等國(guó)產(chǎn)量的急劇上升，2013年總量增加到5.96萬(wàn)噸鈾。

　　2013年世界前四大天然鈾生產(chǎn)商，即哈薩克斯坦國(guó)家原子能公司（KazAtomProm）、加拿大礦業(yè)能源公司（Cameco）、法國(guó)阿海琺集團(tuán)（Areva）和俄羅斯國(guó)有鈾資源公司(ARMZ)的產(chǎn)量之和約占全球總產(chǎn)量的60%；世界前八大鈾生產(chǎn)商的總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的83%左右。

　　2010-2013年，全球一次鈾資源供應(yīng)能力由滿足核電站需求的78%提升至92%。隨著俄美高濃鈾協(xié)議的結(jié)束，二次供應(yīng)量減少，在供應(yīng)總量中的比例已經(jīng)由2010年的22%降至2013年的8%。一次供應(yīng)能力正在大幅提升，全球大部份鈾需求將由一次供應(yīng)即天然鈾生產(chǎn)來(lái)滿足。

　　WNA 2013年全球核燃料市場(chǎng)報(bào)告對(duì)未來(lái)天然鈾年度需求及供應(yīng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，2020年前，總供應(yīng)的各情景均大于總需求的對(duì)應(yīng)情景，整體處于供大于求的狀況；隨著中國(guó)及其他亞洲、中東國(guó)家核電的快速發(fā)展，到2025年前后將出現(xiàn)鈾資源供應(yīng)不足的情況，并且供應(yīng)缺口會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。

二、鈾轉(zhuǎn)化需求和供應(yīng)——鈾轉(zhuǎn)化需求至2030年整體呈逐步增長(zhǎng)趨勢(shì)，但由于轉(zhuǎn)化市場(chǎng)價(jià)格低迷加上2013年美俄高濃鈾協(xié)議結(jié)束，預(yù)計(jì)鈾轉(zhuǎn)化供應(yīng)將出現(xiàn)缺口，然而這些預(yù)測(cè)存在相當(dāng)大的不確定性。

　　目前全球核電需求的鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)品主要有UF6和UO2，其中UF6約占總需求的95%，主要用于需要低濃鈾的輕水堆（LWRs）和部分氣冷堆（AGRs）；UO2主要用于不需濃縮鈾的重水堆（PHWRs、HWRs），總需求量約2400-3600噸鈾。

　　以UF6為例，WNA對(duì)全球UF6轉(zhuǎn)化需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在高值情景、基準(zhǔn)情景中，全球?qū)F6轉(zhuǎn)化服務(wù)的年度需求逐步增長(zhǎng)，2030年預(yù)測(cè)值分別為11.61萬(wàn)噸、9.46萬(wàn)噸，比2013年分別增長(zhǎng)了91%和52%；低值情景中，2020年比2013年增長(zhǎng)了12%，2030年比2013年下降約6%。

　　目前全球共有4家大型商業(yè)鈾轉(zhuǎn)化服務(wù)供應(yīng)商，分別為：法國(guó)阿海琺集團(tuán)（Areva）、加拿大礦業(yè)能源公司（Cameco）、美國(guó)康弗登公司（ConverDyn）、俄羅斯國(guó)家原子能集團(tuán)（Rosatom）。2013年以上4家占據(jù)了全球95%市場(chǎng)份額。此外，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)（CNNC）也擁有一定的鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能，但產(chǎn)能主要用于滿足本國(guó)需求。

　　全球主要轉(zhuǎn)化廠的總設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為77040tU/a。近些年，轉(zhuǎn)化廠實(shí)際轉(zhuǎn)化生產(chǎn)量約為51478tU/a，約為設(shè)計(jì)能力的70%。

　　因轉(zhuǎn)化市場(chǎng)價(jià)格低迷，加拿大礦業(yè)能源公司于2014年8月提前終止與英國(guó)Springfields鈾轉(zhuǎn)化廠的鈾轉(zhuǎn)化協(xié)議，該十年租賃協(xié)議原定于2016年3月到期。而法國(guó)阿海琺集團(tuán)、加拿大礦業(yè)能源公司、俄羅斯國(guó)家原子能集團(tuán)、中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)和巴西等在新增產(chǎn)能方面加大投入，提高軸轉(zhuǎn)化產(chǎn)能。

　　2012年，二次供應(yīng)總量約2.3萬(wàn)tU（UF6）。2013年，美俄高濃鈾協(xié)議結(jié)束的當(dāng)年，二次供應(yīng)量約2.6萬(wàn)tU（UF6）。預(yù)計(jì)二次供應(yīng)總量將在2014-2022年降至1.55萬(wàn)tU（UF6），在2023-2035年進(jìn)一步降至1.06萬(wàn)tU（UF6）。如果英國(guó)Springfields鈾轉(zhuǎn)化廠于2016年后停運(yùn)且不新增產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2016-2020年期間均出現(xiàn)不同程度的供應(yīng)缺口。然而，這些預(yù)測(cè)存在相當(dāng)大的不確定性。二次供應(yīng)源包括商業(yè)鈾庫(kù)存（過(guò)去5年持續(xù)增長(zhǎng)）、政府鈾庫(kù)存、濃縮廠欠料運(yùn)行和尾料再濃縮以及钚和鈾再循環(huán)。

　　從上世紀(jì)40年代鈾濃縮工業(yè)化生產(chǎn)開始，至今全世界已積累了近200萬(wàn)噸貧鈾。1984年以前，國(guó)外幾乎所有的貧鈾都以六氟化鈾的形態(tài)直接貯存在鋼制容器內(nèi)，并采取露天堆放的形式進(jìn)行存放。從1984年開始，法國(guó)率先對(duì)貧鈾進(jìn)行脫氟處理，將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氧化物（U3O8）長(zhǎng)期存放。進(jìn)入本世紀(jì)以后，美國(guó)、俄羅斯及Urenco公司已開始對(duì)持有的貧鈾進(jìn)行穩(wěn)定化處理。美國(guó)將貧鈾認(rèn)定為一種中低水平的放射性廢物。Urenco公司計(jì)劃2014年在德國(guó)Gronau建成貧化U3O8的貯存庫(kù)，貯量為6萬(wàn)噸U3O8。
　　綜上，目前主要鈾濃縮生產(chǎn)國(guó)家（公司）都在致力于研究并有計(jì)劃地實(shí)施貧鈾安全處置工作。主流的貧化六氟化鈾處理工藝是法國(guó)AREVA集團(tuán)的干法轉(zhuǎn)化工藝。

三、濃縮鈾需求和供應(yīng)——當(dāng)前市場(chǎng)供應(yīng)能力略超出需求，預(yù)計(jì)至2020年左右將出現(xiàn)產(chǎn)能缺口，全球主要供應(yīng)商已開始為滿足未來(lái)出現(xiàn)的預(yù)期需求增長(zhǎng)做準(zhǔn)備。

　　濃縮鈾供應(yīng)包括商業(yè)濃縮廠的一次供應(yīng)以及軍用高濃鈾的稀釋及政府儲(chǔ)備存貨使用的二次供應(yīng)。

　　全球四大濃縮鈾供應(yīng)商分別為：歐洲鈾濃縮公司(Urenco)、俄羅斯國(guó)家原子能集團(tuán)（Rosatom）、美國(guó)鈾濃縮公司(USEC)、法國(guó)阿海琺集團(tuán)（Areva）。目前的市場(chǎng)供應(yīng)能力能夠滿足全球需求，但富余量不大，全球主要供應(yīng)商已開始為滿足未來(lái)20年內(nèi)出現(xiàn)的預(yù)期需求增長(zhǎng)做準(zhǔn)備。

　　全球鈾濃縮服務(wù)的年度需求在2011年出現(xiàn)下降，僅為3.92萬(wàn)tSWU，比2010年下降13%，主要原因是在日本福島事故以及德國(guó)8臺(tái)核電機(jī)組被關(guān)閉。2013年全球核電廠的濃縮服務(wù)需求比2012年增加了2%，達(dá)到4.16萬(wàn) tSWU，但仍處于較低水平。預(yù)計(jì)后續(xù)需求將逐步恢復(fù)，到2016年將增加至5.1萬(wàn)tSWU。

　　按照世界核能協(xié)會(huì)（WNA）預(yù)測(cè)，在高值情景、基準(zhǔn)情景和低值情景中，全球濃縮服務(wù)的年度需求到2020年將分別增加至約6.7萬(wàn)tSWU、6萬(wàn)tSWU和5.4萬(wàn)tSWU。低值情景中，全球的年度需求到2020-2030年間出現(xiàn)小幅下降，到2030年將跌至約4.6萬(wàn)tSWU。

　　目前，全球鈾濃縮服務(wù)的來(lái)源主要有3種類型：

　　1. 法國(guó)阿海琺集團(tuán)（Areva）、俄羅斯國(guó)家原子能集團(tuán)（Rosatom）、歐洲鈾濃縮公司(Urenco)、美國(guó)鈾濃縮公司(USEC)等全球性供應(yīng)商。2013年，以上4家供應(yīng)商占據(jù)了全球約91%的市場(chǎng)份額。其中，美國(guó)鈾濃縮公司（USEC）目前正在開展對(duì)美國(guó)能源部的高豐度濃縮鈾的尾料進(jìn)行再濃縮，所獲得的產(chǎn)品將在2015-2021年期間投放市場(chǎng)。隨著美國(guó)帕杜卡氣體擴(kuò)散廠于2013年6月關(guān)停，美國(guó)鈾濃縮公司（USEC）實(shí)際上已喪失了鈾濃縮產(chǎn)能，Rosatom和Urenco進(jìn)一步鞏固了其在全球鈾濃縮市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位。尤其是Rosatom，在2013年的市場(chǎng)份額高達(dá)45.5%。

　　喬治·貝斯I氣體擴(kuò)散廠、帕杜卡氣體擴(kuò)散廠已分別于2012年和2013年關(guān)閉，另外美俄高濃鈾協(xié)議到期，導(dǎo)致2014年出現(xiàn)整體供應(yīng)能力下降，但由于當(dāng)前市場(chǎng)供應(yīng)能力超出需求約12%，因此濃縮服務(wù)的市場(chǎng)價(jià)格在過(guò)去兩年中呈現(xiàn)穩(wěn)步下降的趨勢(shì)。

　　2. 中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)、日本核燃料公司（JNFL）等地區(qū)性供應(yīng)商。

　　3. 以美國(guó)與俄羅斯的高濃鈾占主導(dǎo)地位的二次供應(yīng)源。

　　二次濃縮鈾主要來(lái)自俄羅斯及美國(guó)的高濃鈾稀釋，后處理回收鈾的濃縮及MOX燃料。2013年美俄高濃鈾協(xié)議結(jié)束，自2014年起，二次供應(yīng)減少約5700tSWU/a。后處理回收鈾的濃縮及MOX燃料可減少分離功需求約為4000tSWU/a。預(yù)計(jì)2014年回收鈾和MOX燃料供應(yīng)量為2000tSWU，此外低濃鈾庫(kù)存釋放量約1200tSWU。

　　當(dāng)前，全球鈾濃縮服務(wù)市場(chǎng)處于供大于求的狀態(tài)。按照需求基準(zhǔn)情景預(yù)測(cè)及當(dāng)前全球主要濃縮廠產(chǎn)能預(yù)測(cè)情況，2020年左右將出現(xiàn)產(chǎn)能缺口，并且由于新增產(chǎn)能的不確定性，缺口將持續(xù)擴(kuò)大，到2026年缺口達(dá)1萬(wàn)tSWU/a，預(yù)計(jì)未來(lái)鈾濃縮產(chǎn)能將出現(xiàn)大幅擴(kuò)張的情況。

四、核燃料組件制造需求和供應(yīng)——核燃料制造不會(huì)成為供應(yīng)鏈的瓶頸

　　2014年全球輕水堆燃料組件供應(yīng)商

   國(guó)家 制造廠

   巴西：INB

   中國(guó)：CNNC

   法國(guó)：AREVA NP-FBFC

   德國(guó)：AREVA NP-ANF

   印度：DAE Nuclear Fuel Comple

   日本：NFI (PWR)、NFI (BWR)、Mitsubishi Nuclear Fuel、GNF-J

   哈薩克斯坦：ULBA

   韓國(guó)：KEPCO NF

   俄羅斯：TVEL

   西班牙：ENUSA

   瑞典：Westinghouse AB

   伊朗：Fuel Mfg.Plant

   英國(guó)：Westinghouse

   美國(guó)：AREVA Inc、GNF-A、Westinghouse

   核燃料組件制造市場(chǎng)按地域和反應(yīng)堆類型劃分。國(guó)際上比較重要的核燃料組件供應(yīng)商有Areva NP、Toshiba-Westinghouse、GE- Hitachi和TVEL等。這幾家占主導(dǎo)地位的供應(yīng)商有效控制了西歐、美國(guó)、墨西哥以及臺(tái)灣市場(chǎng)，同時(shí)大多數(shù)的地區(qū)和國(guó)家供應(yīng)商基本壟斷了其本國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。每一個(gè)市場(chǎng)劃分區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)情況主要隨著區(qū)域規(guī)模變化。

   2014年全球重水堆燃料組件供應(yīng)商

   國(guó)家 運(yùn)營(yíng)單位

   阿根廷：CONUAR S.A.

   加拿大：Cameco Fuel Manufacturing、GEH Canada

   中國(guó)：China National Nuclear Corp

   印度：Nuclear Fuel Complex

   韓國(guó)：Korea Nuclear Fuel Company

   俄羅斯：TVEL

   羅馬尼亞：Fabrica de Combustibil Nuclear

　　目前，全球輕水堆燃料組件年需求約為7000噸鈾，重水堆及其他堆型燃料年需求約為2000-3000噸鈾。另外，MOX核燃料組件和再回收鈾核燃料組件年生產(chǎn)能力各為500 tHM左右。

　　按照基準(zhǔn)情景，2013-2030年期間，輕水堆核燃料組件年需求將以3%左右幅度緩慢增長(zhǎng)。即使按照高值需求情景，目前全球1.3萬(wàn)tHM/a的產(chǎn)能可以滿足2027年前全球的燃料組件需求，核燃料制造不會(huì)成為供應(yīng)鏈的瓶頸。

　　燃料制造市場(chǎng)與天然鈾、轉(zhuǎn)化濃縮的運(yùn)作有些相似，燃料組件是按照客戶各自的技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其取決于反應(yīng)堆物理特性、反應(yīng)堆運(yùn)行和燃料管理策略，以及國(guó)家甚至地區(qū)的執(zhí)照申請(qǐng)要求。現(xiàn)今，運(yùn)營(yíng)商傾向于對(duì)整體解決方案越來(lái)越感興趣。特別是對(duì)新興核電國(guó)家，長(zhǎng)期穩(wěn)定的燃料供應(yīng)起著決定性作用。

　　主要的燃料制造商同時(shí)也是反應(yīng)堆供應(yīng)商，他們通常為自主設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆供應(yīng)首爐和早期的換料。然而，每個(gè)制造商都努力向競(jìng)爭(zhēng)者設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆提供換料，以此填補(bǔ)富裕出來(lái)的產(chǎn)能，由此導(dǎo)致輕水堆核燃料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。在數(shù)家供應(yīng)商競(jìng)相提供多種燃料設(shè)計(jì)的同時(shí)，隨著燃耗的不斷增加，燃料設(shè)計(jì)持續(xù)改進(jìn)的趨勢(shì)加快。