本文来自微信公众号：地球常识局 （ID：diqiuzhishiju）好色，笔墨：伯玥
1905 年，爱因斯坦提倡了质能方程式。
其中 c 指的是光速，一个很大的数，况兼是正常，即使小学生也能嗅觉到，这个公式揭示了一种极其雄壮的能量，这即是核能。
质能方程的提倡
为其后的核能商榷打下了基础
（图：wiki）▼
东谈主们折服核聚变将开启改日无尽动力的时期，但我们现时还只可用核裂变来发电，核能发展于今不到 70 年，一经占到寰球电力来源的 10％。
行使核裂变能发电
犹如翻开了发电规模新世界的大门 ▼
我国到 2022 年底，正在运行的核电站有 55 座，占宇宙发电量的 4.98％，况兼中国核电的在建容量一经多年世界第一，我们的核电还会越来越多。但与此同期，我们的铀，却完全不够用。
建了这样多核电站
铀齐不够用了 ▼
铀是核裂变的环节原料，一公斤铀 235 完全裂变，会亏空粗略 0.09% 的质地，而开释的能量额外于废弃 2700 吨优质煤，是寰球核电的富余主力“燃料”。
中国铀资源的入口量
多年保抓在较高水平 ▼
铀除了能发电，还平凡用于各式军事和民用规模。
比如，航母和潜艇的铀核反馈堆、原枪弹和氢弹齐离不开铀。铀浓缩历程的副产物贫铀，还能用来出产贫铀弹和高强度装甲。
1945 年 8 月
代号为“小男孩”的原枪弹在广岛上空爆炸
广岛市速即沦为焦热的火海
（图：nationalmuseum.af.mil）▼
用贫铀和少许钼等金属制成的穿甲弹
是主要的反坦克兵器之一
（图：wired3）▼
再比如，农业辐照育种、出产东谈主造元素、辐射诊疗、造影会诊齐能用到铀。这齐进一步放大了铀的耗尽量。
自上世纪 90 年代以来
铀资源便供不应求了 ▼
2019 至 2021 年寰球铀资源量变化
铀资源正在逐渐被耗尽 ▼
把柄同一国国外原子能机构（IAEA）和核能局原子能委员会（NEA）2021 年的估算，当年中国的铀需求量高达 9500 吨，但自主产量唯有 1800 吨。
昭彰，光靠中国我方的铀是不够用的，2021 年，我国入口了 13000 多吨（13613.9 吨）的铀资源（U3O8，含铀 84.8%），入口额 13.1 亿好意思元。这个数字之后还会持续扩大。
其实不光中国缺铀，世界上大部单干业国齐缺铀，这种高度明锐的紧缺计策资源，勘查、开采、提纯，每个门径的难度齐很大。
日本柏崎刈羽核电站
曾是世界上最大的核电站
因屡次核表示隐患而关停
领先，铀在地球上的含量很低，平均每吨地壳物资中，唯有 2.7 克铀，额外于 0.00027％。按照我国现行表率，铀的最低工业品位是 0.05%，也即是说，铀元素要富集 185 倍技艺变成可供行使的铀矿。如果要变制品位≥0.3 % 的富矿石，就要富集 1110 倍。
温习一下高中化学常识
不错找到铀是元素周期表中的第 92 号元素
位于 IIIB 族第七周期，锕系（f 区）
现时已知的含铀矿石主要有沥青铀矿（U3O8）、晶质铀矿（UO2）、铀石（铀的硅酸盐）和铀黑（铀和钍的氧化物），它们的散布极不均匀。
当然界的铀矿物
其标记的外在下
遮蔽着最致命的辐射性物资
（图：wiki & mindat）▼
比如澳大利亚的储量占全世界的 25%，中国只占 4％。
横屏-世界查明铀矿散布好色
（开采本钱＜130＄/KgU）▼
但不同铀矿的本钱差距很大，国外上会把柄开采本钱，把铀矿分为两类，每千克本钱在 80-260 好意思元之间的属于高开采本钱铀矿，澳大利亚的铀矿就以这种为主。
本钱在 40-80 好意思元致使更低的属于低开采本钱铀矿，哈萨克斯坦（40.51%）、加拿大（17.16 %）、巴西（11.90 %）加起来占了三分之二。中国的铀资源也以这种为主。
上：寰球代表国度可靠铀矿量
下：寰球代表国度估计铀矿量
（胁制 2021 年 1 月 图：IAEA）▼
不管是高本钱照旧低本钱的铀矿，比较我们畴昔先容过的铁、铜，本钱齐要高得多。
这一方面是因为储量重视，一方面是索取远程。一般的金属矿石，比如铜矿，只须把矿石幻灭，通过浮选就能索取其中的铜，获得可供冶真金不怕火的铜精粉。
且比较铜矿这类常见金属的开采
铀矿大限制开采的历史较短
索取铀矿的工夫也相对莫得那么老到
而铀矿开采就复杂得多，如果用肖似其他金属矿产的传统形势，将开采出的铀矿石磨成细粉之后，还要通过化学或物理行为，如浸出或离子交换，从矿石里索取铀精矿。主要身分是八氧化三铀和重铀酸钠，这即是有名的“黄饼”。
现时，简直统共开采铀矿的国度齐出产“黄饼”
但“黄饼”并不行径直用于核反馈堆
而一般用于提真金不怕火浓缩铀
另一种是近几年快速发展的原位铀淋滤法，从地表钻孔将化学药剂注入矿带，行使化学反馈聘用性地融化矿石中的铀，并将浸出液索取出地表，效果雷同是“黄饼”。
原位铀淋滤法形态图
用化学试剂融化铀，索取出浸出液即可 ▼
“红海行为”中棕色的大桶里装的即是黄饼
主如果 238U，辐射性远低于浓缩铀 ▼
到这里，铀，行将干涉一个环节门径 —— 分离。
铀精矿里的铀，其实包含了 3 个自然同位素，铀 234、铀 235 和铀 238，必须逐一分离。
其中，唯有铀 235 是地球上独一自然存在的易裂变核素，是核电厂的富余主力燃料，大胆人体艺术但它在铀资源中含量极低，唯有 0.71%。而不可裂变的铀 238 占比 99.2%。是以铀精矿需要同位素分离，制成不同纯度比例的浓缩铀，技艺用作核燃料。
铀 235 的核裂变表示
慢速 (木讷) 中子将铀 235 的原子核差别成两个新原子核
同期也产生了能量和中子
这些新产生的中子会撞击其他铀 235 原子
从而变成四百四病
（图中以氪和钡为例 图：Britannica）▼
具体来说，即是把黄饼调治为六氟化铀（UF6），将其送入高速旋转的离心计，把较轻的铀 235 和较重的铀 238 分离开。
经过浓缩的六氟化铀气体被调治回固体的氧化铀，就不错制造燃料棒，用于核反馈堆。
浓缩工场里用于出产浓缩铀的级联气体离心计
（图：energy.gov）▼
这其中，铀 235 的含量相配紧迫，如果达到 3%-5%，就属于低浓缩铀，不错用于核电，80% 则是高浓缩铀，90% 以上则是兵器级高浓缩铀。
从好意思国工场贬责的废物中回收的高浓缩铀坯料
（图：EM）▼
总之，铀的勘测、开采、提纯齐有许多工夫门槛、况兼本钱很高，我们国度畴昔的开首很低，但为了国防和动力安全，也只可硬着头皮上。
在上世纪 50 年代，我国就启动勘查铀矿，其时专注于花岗岩型和火山岩型铀矿，勘查范围聚拢在江西、湖南、广东和广西。
1943 年，地质学家南延宗到广西进行矿产地质访问
发现了铀矿物的存在
（图：《了不得的核工业》）▼
1958 年，位于湖南郴州的 711 矿启动修复
711 矿是中国第一座大型铀矿
共开采出 400 多万吨铀矿石
（图：《了不得的核工业》）▼
跟着 1991 年秦山核电站并网发电，开启了我国民用核电的历史，尔后国内对铀资源的需求飞速飞腾，铀矿勘查投资也逐年加多。
地处浙江省海盐县的秦山核电站
自 1991 年建成以来，已安全运营 31 年
现时其就业年限已延伸至 2041 年
这一时期勘查的矿床主如果砂岩型铀矿，主要发育在我国朔方的盆地，如伊犁盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地和松辽盆地。
从 2000 年到 2018 年，伊犁、鄂尔多斯、二连盆地和松辽盆地齐探获了新的铀矿资源量。胁制到 2021 年 1 月，我国查明的铀资源量约 33 万吨，包含 15 万吨果然储量和 18 万吨推断储量，但对应到我们每年近万吨的需求，照旧太少了。
横屏-中国朔方砂岩型铀矿散布表示图
砂岩型铀矿为现时紧迫的铀矿类型 ▼
我国现时需求缺口主要在核电方面，核电站的总装机量从 2015 年到 2022 年增长了近一倍（3000 万千瓦增长到接近 5700 万千瓦），2021 年的铀消费量（9563 吨）就占了寰球的 15% 以上。
握住扩大的装机容量
也对应着握住加多的铀需求量 ▼
但我们的基数毕竟太大，比较弘扬国度，我国的核电占比还相配低。
横屏-寰球核电站散布
与泰西等弘扬国度比较
我国核电站数目还较少 ▼
世界主要国度核电站修复情况
比较而言，我国核电站修复较晚
但修复速率和装载量却可圈可点 ▼
像是法国、斯洛伐克、乌克兰等 10 个国度，核电占本国发电量的 30% 以上。法国更是跨越了 70%，而我国才刚到 5%，这个比例还远远不行篡改现时煤电为主的动力结构。
核能的发展仍任重谈远 ▼
比较于碳排放较高的煤电、以及厚实性较弱的可再灵活力，核能兼具高效、清洁和厚实性，在如今的双碳主义下，核电当作一种清洁动力，其计策道理无庸赘述。（以 2021 年为例，我国运行核电机组累计发电量为 4071.41 亿千瓦时，额外于减少废弃圭臬煤 11558.05 万吨，减少排放二氧化碳 30282.09 万吨。）
绿水青山即是金山银山
发展核电是罢了可抓续发展的势必趋势
本年 3 月下旬，国度发改委、国度动力局公布的《“十四五”当代动力体系贪图》中就提到，到 2025 年，核电运行装机容量将达到 7000 万千瓦傍边。
IAEA 和 NEA 则瞻望，到 2030 年和 2040 年，我国对铀的需求量将高达 22600 吨和 43400 吨。
其实不仅是中国
一些弘扬国度也雷同存在
铀的需求量大而出产量小的问题 ▼
在这俩数字眼前，我们 1800 吨的年产量简直杯水救薪，意味着还要加落拓度入口，现时的主要入口来源国包括哈萨克斯坦、纳米比亚、乌兹别克斯坦和俄罗斯。
2019 年，哈萨克斯坦一半以上的铀产量齐卖到了中国，多达 13000 多吨，如果我们能稳住这几大来源，再设备些新的来源，改日的铀供应照旧很有保险的。
我们的西北邻居哈萨克斯坦
真的是富得流“铀”啊 ▼
哈萨克斯坦是世界上最大的铀出产国
仅 2022 年，这个国度就开采了粗略 16000 吨铀
（哈萨克斯坦的 Inkai 铀矿 图：wiki）▼
诚然，如果以后可控核聚变和钍基反馈堆能广泛用于发电，我们就不错开脱对铀的依赖，但在这之前，铀的地位仍无可替代。
参考良友：
1.https://cn.gii.tw/publisher/cri/
2.国度核安全局 (mee.gov.cn)
3. Army Again Turns to Depleted Uranium for New Weaponry | WIRED
4.Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Station， Japan (power-technology.com)
5. Mapped: The world's nuclear power plants - Carbon Brief
6. 李强，陈擎，王继斌，等.世界铀资源近况与我国核电发展资源保险的对策建议 [J].中国矿业，2023，32 (3):1-9.
7. Uranium 2022: Resources， Production and Demand
8.https://www.china-nea.cn/site/content/38474.html
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