2024年天然铀行业专题分析：沉寂已久的能源金属，周期来临

铀需求：民用核电和军用属性双驱动

铀是核裂变的关键原料，加工后用做核反应堆燃料发电

铀是核裂变的关键原料。

天然铀是生产浓缩铀的原料，也可用于生产钚。铀原子序数为92，原子量为238，是自然界中能够找到的最重元素。自然界中存在三种铀的同位素，分别是自然丰度为99.275%的铀238、自然丰度为0.72%的铀235和自然丰度为0.005%的铀234，能用作核电燃料的是铀235。

轻水堆核电站所需要的铀235丰度大约在3%-5%，压水堆核电站以含铀235约3％的低浓铀作为燃料，核武器所需要的铀235丰度要达到90%以上。一公斤铀235完全裂变，会损失大约0.09%的质量，而释放的能量相当于燃烧2700吨优质煤，是全球核电的绝对主力“燃料”。铀除了能发电，还广泛用于各种军事和民用领域。比如，航母和潜艇的铀核反应堆、原子弹和氢弹；铀浓缩过程的副产品贫铀能用来生产贫铀弹和高强度装甲；农业辐照育种、生产人造元素、放射治疗、造影诊断都能用到铀。由于核电需求构成铀金属接近100%的需求（军用暂不考虑），我们着重研究核电领域对铀的需求。u 铀矿开采-铀矿加工-铀纯化转化-铀浓缩-核燃料组件制造-核电站利用。

加工：开采出来的具有工业品位、或者经过物理选矿的矿石加工浓集成含铀量较高的中间产物—铀化学浓缩物（黄饼，主要以U3O8形式存在，含有大量杂质）；

纯化转化：将黄饼进一步提纯以达到要求的核浓度，并转化为易于氢氟化的铀氧化物（精制），U3O8是铀在空气中最稳定的氧化物，便于长期贮存，再将U3O8转化为UF6；

浓缩：铀同位素互相分离的过程，即通过物理的分离方法将铀238的含量降低，铀235的含量提高。生产1吨富集度为3%的浓缩铀，大约需要5.5吨天然铀原料（黄饼）；

组件制造：把铀浓缩工序产品六氟化铀经过化学工艺操作，生产出UO2等燃料芯块，然后再把燃料芯块装入包壳组装成燃料棒。压水堆的燃料组件就是由一定数量的燃料元件排列组成正方形的燃料棒束集成。

核电安全吗？

国际原子能机构把核事故事件分7级。标准考虑到：①对人和环境的影响；②对设施的放射屏障和控制的影响；③以及对纵深防御的影响。1级事件只是涉及纵深防御功能减退，2级和3级涉及纵深防御功能较严重减退或给人或设施造成较低程度的实际后果，4级至7级涉及给人、环境或设施造成越来越严重的实际后果。我国辐射防护标准规定对辐射工作人员一年中的有效剂量为不大于50msv（毫希沃特，辐射剂量的基本单位之一）。

1979年3月28日，美国三里岛核电站发生了严重事故（5级），堆芯部分熔化，射性物质释放到了安全壳中。但由于一回路压力边界和安全壳的包容作用，泄漏到周围环境中的放射性核素微乎其微，没有对环境和公众的健康产生危害，仅有3名电站工作人员受到略高于季度剂量管理限值的辐射照射。周围80km的200万居民中，平均每人增加的剂量还不如带一年夜光表或看一年彩电的。但美国国家核管会由于缺乏经验，错误地发出撤离警告，导致8万人惊慌撤离的混乱中，有3人被挤死。事故的原因是机械设备故障和人员连续误操作，同时也跟控制室指示器的界面设计缺陷有关。这次事故导致对主控制室、运行规程和人员培训进行了重大改进，对严重事故分析及应急对策高度重视，从而提高了核电站运行的安全性。

1986年4月26日，前苏联乌克兰境内的切尔诺贝利核电站4号机发生爆炸（7级），这是人类历史上最严重的一次核事故。周边地区共有约3万多平方公里的土地遭受了严重污染。确诊为不同程度急性放射病者134人，有28人在数周内死亡，另有2人死于化学爆炸和烧伤，有14人在10年内死亡。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在研究和分析大量已有资料的基础上得出的结论是:“除受照儿童可观察到甲状腺癌增加外,在切尔诺贝利13年后没有发现与电离辐射相关的主要公众健康影响。没有观察到与电离辐射可能有关的总的癌发生率或死亡率的增加；甚至在事故清理工作人员或儿童中，作为辐射照射最灵敏的指标之一的白血病也没有增高。在与电离辐射相关的其他的非肿瘤疾病(躯体的或神经性的)方面，没有增加的科学证据。

2011年3月11日，日本福岛核电站事故（7级）。日本东北发生毁灭性的9.0级地震和海啸，地震引起的断电以及大规模损毁了核反应堆机组与电力网的连接，只能依赖紧急柴油发电机驱动电子系统与冷却系统。在福岛第一核电站内共有六个沸水反应堆机组，大地震发生时，为了准备定期检查，4、5、6号机正处于停机状态；当侦测到地震时，1、2、3号机组亦立刻进入自动停机程序，但是大海啸淹没了紧急发电机室，损毁了紧急柴油发电机，令冷却系统停止运作，反应堆开始过热。同时，地震与海啸造成的损毁也阻碍了外来的救援。在之后的几个小时到几天内，1、2、3号反应堆经历了堆芯熔毁。联合国原子辐射影响问题科学委员会进行跟踪调查，2011年3月至2012年3月底，在福岛第一核电站现场参与减灾和其他活动的 20000多名应急工人所受平均有效剂量约为13毫希沃特。约36%的人所受有效剂量超过10毫希沃特，而0.8%（174名工人）被评估为在此期间所受有效剂量超过100毫希沃特。自2012年4月以来，年有效剂量已显著降低，年均有效剂量从截至2013年3月底的一年约6毫希沃特降至截至2020年3月底的一年约2.5毫希沃特。自2013年4月以来，没有工人接受的年有效剂量超过50毫希沃特。

铀供给：一次供应缺口逐年扩大，部分二次供应变需求

铀供给分为一次供应和二次供应

一次供应：是指直接从铀矿山和水冶厂加工生产的铀，供应低迷，核事故之后几无新增投资。 由于福岛核事故的影响，2019年之前市场长期处于低迷状态，大量矿山不得不减产、停产应对。2020年全球铀产量为47731吨，为2010年以来最低点，近三年产量有所回升，2022年全球铀产量达到49355吨，中国铀产量达到1700吨。结构上，2022年哈萨克斯坦铀产量21227吨（43%），加拿大、纳米比亚、澳大利亚分别产铀7351吨（15%）、5613吨（11%）、4553吨（9%）。根据WNA数据，2023年按生产商划分，前五大生产商为KAP、Orano、Cameco、CGN和Uranium One，约占全球的69%。二次供应：WNA对铀市场二次供应的定义是，俄罗斯政府库存、美国政府库存、西方浓缩厂商欠料供应、企业商业库存、铀钚混合氧化物燃料(MOX)和后处理回收铀，他们是过去补充一次供应与需求缺口的主要来源。根据WNA数据，2013年美、俄高浓铀协议结束后，目前的二次供应水平呈下降趋势，目前估计为约10500吨铀/年，到2040年预计将降至约6000-7000吨铀/年。

一次供应是主要的铀供应来源

世界主要铀矿的开采方式包括三种：原位地浸开采，露天开采及地下开采。

近年来铀矿采矿方法一直在变化，1990年，世界产量的55%来自地下矿山，但到1999年这一比例急剧下降为33%。随着哈萨克斯坦产量提升，原位浸出（ISL，也称为原位回收，ISR）采矿在总量中的份额一直在稳步增加。到2021年，原位浸出法产铀占比66%，地下和露天开采合计29%，其余5%为副产品形式产出。OECD/NEA与IAEA联合发布新版铀红皮书《2022年铀：资源、生产和需求》，列出55个国家的已查明可开采铀资源量，其中，澳大利亚、哈萨克斯坦和加拿大的资源量位居前三，占全球总资源量的近47%。排名前10位国家的铀资源量占全球总资源量的83%，另外45个国家仅占17%。

成本：天然铀在电力销售环节成本占比约为12%。

矿山角度，哈萨克斯坦的砂岩型铀矿成本较低，在30美元/磅以下的价格仍具备开采经济价值，主要使用原位地浸方式开采生产；而我国已发现的铀矿床主要以花岗岩为主；浸染性铀矿主要分布在澳大利亚及非洲，成本偏高；不整合面型铀矿主要分布在加拿大阿萨巴斯卡盆地。

核电角度，核燃料成本是核电发电企业的主要成本之一，核燃料成本包括购买天然铀、铀转化及浓缩服务、燃料组件加工服务及其他相关服务的成本。通常，天然铀成本占核燃料成本的一半左右。核燃料的价格及供应情况会受国内及国际政治及经济影响而出现波动。根据2023年中国广核年报，核燃料成本占销售电力成本的比例为24.9%。而在核燃料采购成本中，天然铀占比约49%，铀转化及浓缩占比约33%，燃料组件加工约占17%，其他占1%。经测算，天然铀在电力销售环节成本占比约为12%。

供需平衡：供需空间错配，天然铀转向紧缺

天然铀供需空间错配，矛盾突出

天然铀资源量、产量和核电装机容量存在明显的空间错配，供应存在不稳定性；叠加铀一次供应增量有限，二次供应部分变二次需求，铀供需格局矛盾突出。 供给方面：根据IAEA红皮书2020年数据，全球已探明铀资源量379万吨（开采成本低于50美元/磅）。集中在澳大利亚（28%），非洲地区（18%），中亚地区（17%），加拿大（9%）。而产量方面，2022年哈萨克斯坦铀产量21227吨（43%），加拿大、纳米比亚、澳大利亚分别产铀7351吨（15%）、5613吨（11%）、4553吨（9%）。需求方面：美国核电需求量世界第一，2024年需求1.8万吨（27%）；中国作为第二大铀需求国，需求量为1.3万吨（20%）；法国需求量8232吨（12%）。中美法三国核电装机量占比高达59%，而铀产量占比不足4%。这意味着大量的天然铀要经过国际贸易实现，在地缘冲突加剧的今天，供应有很大的不确定性，供需矛盾突出。

矿山支出不足，资源难以为继

天然铀矿山供给具有较强的刚性。矿山从勘探到投产周期较长，一般勘探到开采决定需 要10-20年，详细研究和采购建设需要5年。而过去十年的低资本开支意味着未来新增资 源量大部分来自于当下投资，长投资周期决定5年后（即2029年）的紧缺已足够支撑价格 维持高位甚至继续上涨。 自2014年以来，各国相关支出呈总体下降趋势，从2014年21.2亿美元降至2020年2.5亿美元，降幅达89%； 2021年小幅回升至2.8亿美元。2014—2020年全球相关支出减少大幅降低的原因主要是铀价持续走低，减缓 了许多铀矿勘探和开发项目的进程。 根据WNA数据，2021年哈萨克斯坦资源量约占全球的13.4%，但是2022年哈萨克斯坦的供给量达到全球一次 供给的43%，哈萨克斯坦铀矿资源在加速消耗。根据哈原工官网的报告预测，天然铀产量将在2027左右达到 顶峰，约为3.1-3.2万吨，之后逐年下行，2034年前后快速衰减，产量下降到2万吨以下。

报告节选：

编辑：火腿肠