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铀的物理性质:轴位于第七周期第B族，属于钢系元素之一，其化学符号为U。1)原子性质:铀原子序数为92，原子量为238，是自然界至今发现的最重的元素。轴原子呈椭圆形，原子体积为12.59cm/mol，密度与黄金密度相似(常温下为19.05g/cm2)，硬度稍低于铜(布氏硬度为240~260kg/mm2);熔点1132.3°C，沸点3818°C，热导率(25°C)0.060卡/厘米秒度，电导率3.8x106S/m,比热6.594卡/摩尔度，抗拉强度450MPa，屈服强度207MPa，弹性模数172GPa，在接近绝对零度时具有超导性和延展性;2)原子结构:铀原子的中心为原子核，围绕带正电荷的原子核有数目与质子数相等的、带负电荷的电子不断运动，这些电子的运动均沿着一定的轨道，几个轨道组合在一起形成一个电子壳层，围绕铂原子核的周围运转的92个电子呈层状分布;3)钟同位素:轴原子核由质子和中子构成，包含有92个质子，但所含的中子数是可变的，因而构成的铀的各种同位素，迄今已发现质量数在226和242之间15个轴同位素，在自然界中存在的只有238U、235U和234U，它们的同位素相对丰度分别为99.275%、0.720%、0.005%，半衰期分别为45亿年、7.3亿年和26万年。其余12种同位素都在核反应过程中由人工制取;4)单质轴:纯金属轴是人工制取的，呈银白色，微带淡蓝色调。铀具有金属光泽，粉末状金属铀呈灰黑色(条痕)。金属轴不是良导体。铀的顺磁性很弱，其随强度升高而增加。磁比率xm=414x10-6cm.g.s。

口铀的化学性质:铀的化学性质活泼，几乎能与所有的非金属作用(情性气体除外)，也可与多种金属形成金属互化物，也能与许多酸、碱、盐起反应。自然界中，铀总是以各种氧化物和含氧化合物的形式出现。铀的主要化合物包括轴的氧化物、铀的卤化物、铀盐等。主要的铀氧化物有二氧化轴(UO)、八氧化三轴(U3O8)、三氧化(UO3)。轴卤化物主要有UF、UF4、UFs、UFo、UC、UCl4、UCls、UCl。锚与各种酸作用可生成相应的盐类，如硝酸铀酰、氟化铀酰、硫酸铀酰等口铀的放射性:放射性指元素从不稳定的原子核自发地放出射线衰变形成稳定的元素而停止放射的一种现象。原子序数大于82的元素因其原子核的不稳定性部具有放射性，自然界存在3个天然放射性系列，即铀(U)系、牡(Th)系和钢铀(AcU)系，铀(原子序数为92)是最容易发生放射性衰变的元素之一。放射性核素衰变时会放出射线，当射线通过电、磁场时就可以发现是一种分别为带正电荷的射线和带负电的射线以及不带电的y射线，其穿透能力为:射线较弱，射线较强，v射线很强。核辐射可以防护，天然轴矿石、核燃料生产没有核辐射风险，核燃料生产因根本不具备裂变反应的条件也不会发生爆炸;我国国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定了工作人员职业照射及公众照射的计量限值但证核由让运行安全

口钟被美国、中国、加拿大列入关键矿产清单。2018年，《新时代中国战略性关键矿产目录厘定》将轴列入其中;2021年，加拿大《关键矿产清单》将轴列入其中;2025年，美国关键矿产清单新增轴，均旨在增强国内铀供应链韧性。为应对地缘政治带来的能源不确定风险，以及全球”双碳”目标下，稳定、高效、清洁、安全的核能是国家优化能源结构的重要突破口，各国纷纷推出核电利好政策以推动核能复兴。美法中俄等核电大国通过补贴、政策激励和监管支持推动核电项目审批及建设，巩固长期增长态势;日德等曾转向放弃核能国家逆转政策方向，推动核电站重启、延长反应堆寿命;除此之外还有约30个国家正在考虑、规划或启动核能项目。能源安全、碳中和目标等多重因素的叠加驱动下，铀与核能作为高效的长期解决方案正蓄势待发。

口天然轴占核燃料成本51%，占核能发电整体成本13%。核燃料成本包括天然轴、铂转化、浓缩、燃料组件等成本。根据WNA，1干克二氧化轴核燃料的前端核燃料循环成本约为1,663美元，其中，天然轴成本占核燃料成本的51%，铀转化及浓缩占比约31%，燃料组件加工约占18%。根据2024年中国广核年报，核燃料成本占销售电力成本的比例约为17%，大致推算天然铀占核能发电整体成本约为9%。

口核燃料循环分为前端和后端工序。整个循环包括核燃料进入反应堆前的制备、在反应堆中燃烧及燃烧后进行处理的整个过程。其中，后处理过程包括从燃烧后的乏燃料中或辐照过的增殖材料中提取未烧尽的和新生成的核燃料再返回堆中使用及放射性废物处理、处置过程。口核燃料循环方式分为一次通过式核燃料循环和闭式核燃料循环。一次通过式核燃料循环指乏燃料不进行后处理而被直接永久处置的核燃料循环;闭式核燃料循环指乏燃料经过后处理回收铂、环并加以重复使用的核燃料循环。我国坚持采用闭式核燃料循环的核电发展规划，对乏燃料采用后处理的方式，从乏燃料中提取铀、钚继续用于核燃料的制造;同时也提取锶、绝、得等有用的裂变核素，以及镍、锯、锔等超铀核素。

口天然轴在地壳中分布广泛。天然轴平均丰度约为2.5ppm，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量高，与锡钼丰度相似。但铀在各种岩石中的含量很不均匀，其中，蕴藏经济价值最高的铀矿床为砂岩沉积型(约占全球资源量18%，低中品位0.05%~0.5%，当前主要在产轴矿床类型)、10CG型(轴为伴生元素，品位为0.03-0.05%)以及不整合面型(约占全球资源量1/3，高品位1%-25%)大多数轴矿床的平均品位维持在0.10%以上，部分项目品位可达约20%。除陆地岩石外，每吨海水平均含3.3毫克铀，虽含量低但由于海水总量极大，部分缺铀国家正在探索海水提铀的方法。口钟在自然界中有三种天然同位素一一铀-234、铀-235和钟-238。由于轴-238半衰期接近地球年龄(约45亿年)，衰变损耗少，其天然丰度约占天然轴储量的99%:铂-235是天然轴中唯一可直接用于链式裂变反应的同位素，但在全球天然轴中占比仅0.7%。当铀-235的原子核被中子击中时，就会分裂，释放出能量和更多中子，这些中子会再冲击其他原子核，从而引发核链式反应。正是这种特殊性质，使轴-235成为核电站核潜艇和核武器等的理想燃料。

口根据WNA，2023年全球开采成本低于130美元kgU的可采资源量天然铂资源量为592,57万吨。其中，澳大利亚轴资源量占全球总量的28%(167.1万吨)，其拥有全球最大的轴矿床Olympic Dam(目前主要产铜，轴作为副产品生产);哈萨克斯坦轴资源量占比14%(81.4万吨)其国有钟矿开发商Kazatomprom(哈原工)是全球最大的铂生产商;加拿大轴资源量占比10%(58.2万吨)，拥有Cigar Lake和McArthurRiver两大高品位铀矿

口根据IAEA《2025核技术评论》，全球已查明可开采常规地下轴资源足以支撑核发电容量的近期和中期增长。考虑到全球反应堆相关轴需求量端，如果全部投入生产，这些资源足够使用130多年。但这一数字没有考虑最近在“气候公约”缔约方第28届会议上发表的到2050年将核电装机容量增加两倍的宣言影响，也没有考虑设想的广泛部署可占到核动力群25%的小型模块堆的影响。

口根据WNA，2024年全球产轴60.213吨，满足全球轴需求的90%。目前全球有20余个国家从事轴矿开采，全球约四分之三的矿山铂产量来自哈萨克斯坦、加拿大和澳大利亚。2024年，哈萨克斯坦铀产量占全球供应的39%，占比第一;其次是加拿大(24%)和纳米比亚(12%)。口从趋势上看，2020年后铀产量回归上升趋势，2024年重回6万吨。轴矿开采开始于19世纪中叶，但直到20世纪中叶才得到广泛开发，尤其是二战及冷战各国加速推进原子弹研究之际。20世纪80年代，铀产量达峰值后，随着公众态度转变、核电建设缩减等引发铀价下跌，除最低成本矿山以外，现货价格低于铀矿生产成本，叠加苏联轴进入西方市场加副过剩，轴产量于20世纪90年代开始下滑。直到20世纪初，核能被重新重视，铂价上涨重新刺激投资和勘探，但2011年福岛核事故后，铀矿勘探与投资再次急剧萎缩，2016年产量达阶段性高点后持续低迷。到2020年，全球铀产量降到最低点47,731吨。而后，供需错配致库存周期见底，核电复苏需求稳中有增，铀矿产量再次回到上升通道。

口从在产矿山看，2024年全球有超过30座在产铀矿，其中排名前十的矿山产量合计为3.72万吨，占全球总产量的62%，主要分布在加拿大、纳米比亚和哈萨克斯坦。哈萨克斯坦自2009年起成为全球最大轴生产国，拥有2个全资开发轴矿和12个国际合资轴矿项目，其轴矿开采以低成本原地浸出工艺(ISL)为主，开采成本极具竞争力:加拿大2009年以前为全球最大轴生产国，拥有世界两大高品位轴矿床McArthur River链矿和Cigar Lake轴矿;纳米比亚近年来产量占比不断提高，中国企业参与推动Husab、Rossing、Langer Heinrich等多个大型轴矿投产。口从生产企业看，全球前十大轴矿生产商产量占比超90%，过半为国有矿业公司。排名第一的钟矿生产商为哈萨克斯坦Kazatomprom(哈原工)，其次为加拿大Cameco、法国Orano、中国CGN(中广核)和俄罗斯Uranium One。全球超过一半的铂矿产量来自国有矿业公司，这些企业的产量规划以国家核燃料供应安全、产业链自主可控与地缘政治风险对冲为核心，而非单纯追求短期产量与利润增长。

口黄饼(U3O。)仍含有大量杂质，需要进一步提纯并转化为易于氢氟化的铀氧化物。通常将黄饼提纯和铀氧化物制备的工艺阶段称为轴的精制在轴的精制过程中，需要制备出多种轴化合物，在众多铀化合物中U3O。是铀在空气中最稳定的化合物，便于长期贮存。将U3O。转化为UF。的过程称之为转化过程。转化工艺包括干法和湿法一一加拿大Cameco、法国Orano、中国CNNC和俄罗斯Rosatom公司采用湿法工艺，该方法是将轴精矿溶解在硝酸中，然后经过一系列处理，再与氟反应生成UF。;而干法主要在美国使用，该方法是将精矿研磨成细粉，然后在1000华氏度以上加热，再与氢氟酸反应生成UF。口全球获得许可的铀转化产能约为62.000吨。而实际转化产量仅为42,000吨，其中超过一半来自俄罗斯和中国。俄罗斯转化产能依托俄罗斯国家原子能公司Rosatom全产业链体系，产品主要供应国内浓缩铀工厂及海外长期协议客户(如印度、土耳其等);中国铀转化产能的建设与国内核电发展规划深度绑定，近年来随着新建核电机组的陆续投产推动转化产量稳步提升。根据WNA，随着全球核电新建机组密集投产，对浓缩铀的需求将持续增长，进而带动铀转化需求提升，预计铀转化产能将从过剩向紧平衡转变。

口天然轴中-235含量只有0.7%，需要通过浓缩来提高铀-235的含量。核电用燃料要求-235含量为3%~5%，研究用核反应堆燃料要求钮235含量达到10%，军用舰艇和核武器则要求舶-235含量达90%以上。铂浓缩的实质是将铀同位素互相分离的过程，即通过物理的分离方法将-238含量降低，轴-235含量提高。锚浓缩原料包括天然轴(丰度为0.7%，主要来源)、再循环轴(RepU，丰度为1%，占比较小)以及浓缩尾料(丰度在0.25%-0.30%之间，作为补充)。生产1t浓缩丰度为3%的浓缩铀，大约需要5.5t天然铀原料。口铀浓缩具有战略敏感性和资本密集性，接受IAEA的防扩散国际监督，为任何新供应商的进入设置了显著壁垒。全球浓缩铀被法国的Orano的o本等浓有年美国斯法国明上生代中令至2040年底。在此背景下，欧美核电运营商加速推进燃料供应多元化，引发全球浓缩产能的份额争夺。

高丰度低浓铀(HALEU)介于低浓和高浓铀之间，指丰度在5-20%之间的铀燃料，在先进反应堆设计领域正逐渐成为首选燃料。按照铀浓度的不同，国际原子能机构将铀分为微浓铀(0.9%~2%)、低浓铀(2%~20%)和高浓铀(20%以上)。在高浓轴中，铀-235丰度超过85%的被称为武器级浓缩轴，可以直接用于制造核武器。当前第三代核电反应堆所需的浓缩水平为3%-5%，伴随着小型核反应堆(目前约3/4在研SMR设计需要轴丰度10-20%)、第四代先进核反应堆的发展，行业对更高浓缩水平的需求日益增长，相较于低浓轴，高丰度低浓铺(HALEU)燃料具备显著优势，包括更高的燃耗深度及能从等量燃料中提取更多能量。这些特性既提升了燃料效率、优化了燃料利用率，还延长了反应堆堆芯的运行寿命。根据美国能源部，预计HALEU需求2030年以后逐渐起量，到2050年HALEU年度需求将达520吨/年。口各国设立针对浓缩丰度的资质分级审批制度，接受国际原子能机构(IAEA)的监督，目前仅俄中拥有规模化产能，美国大力扶持本土产能建设。多国企业正推进5%-20%的浓绾技术的许可与应用。美、英、法、俄等国的核燃料企业(如Urenco、Orano、Rosatom等)已获得或正在申请5.5%-10%的浓缩许可，但目前仅俄罗斯、中国具备规模化生产的基础设施，而商业化供应目前由俄罗斯Tenex公司垄断。2022年美国颁布《通胀削减法案》IRA，划拨7亿美元专项支持本土HALEU供应链发展，加快重建本土产能。Centrus Energy是美国唯一具备HALEU产能的企业于2023年10月启动示范及生产线，根据美国能源部，截至2025年6月，Centrus已达成900千克产量目标，累计交付超920千克。

口核燃料制造是铀转化为核燃料棒的最后一步，目前主要燃料形式为氧化链陶瓷芯块。该环节核心是将轴原料转化为适配特定反应堆的高精度燃料组件，需承受反应堆内高温(最高330°C+)、强中子辐射、化学腐蚀等严苛环境，燃料结构需在反应堆堆芯内保持数年的形状和完整性，防止裂变产物泄满到反应堆冷却剂中。目前适用于当前主流核反应堆压水堆的燃料形式为氧化轴UO,陶瓷芯块，燃料形式由一柱氧化轴陶瓷飘粒组成，包覆并密封于锆合金管中。一座1100兆瓦的压水堆堆芯可能包含193个燃料组件，这些组件由超过50.000根燃料棒和约1,800万个燃料芯块组成。燃料装入堆芯后会在堆芯内停留数年，通常每GW装机容量每年需要16-20吨燃料，其中轻水反应堆首炉堆芯所需燃料量为换料的3-4倍换料周期通常为12至18个月，换料时会将堆芯的1/3-1/4燃料移出至贮存设施，其余燃料则重新布置到堆芯中更适合其剩余富集度的位置。口全球轻水反应堆燃料产能高度过剩，在可预见的未来不会成为核电复兴供应链的瓶颈。核燃料组件需要定制，其技术规格取决于反应堆的物理特性、公用事业的反应堆运行和燃料循环管理战略，以及国家或地区的许可证审批要求。当前全球组建制造产能过剩，中国、印度、韩国等国家追求燃料组件制造自给自足，进一步加剧产能过剩情况。

口待核燃料燃烧到一定程度后，被卸出的被辐照过的燃料即为乏燃料。核燃料从反应堆卸出后的各种处理过程，称为核燃料循环后端。它包括乏燃料中间储存、乏燃料后处理、回收后核燃料的制备和再循环、放射性废物处理与最终处理等。乏燃料中包含有大量的放射性元素，具有很强的放射性，必须妥善处理;且乏燃料是获取核武器装料一一环的唯一途径，其处理还关系到国家核威慑力量的保持。对于奉行开放循环战略的国家来说，面临的主要挑战是需要更多乏燃料贮存容量和处置前不断延长的贮存期;对于奉行闭式循环战略的国家来说，面临的主要挑战是后处理能力有限和在轻水堆中实施工业规模的多次再循环。口乏燃料中的环可制成MOX燃料，用于常规反应堆和快中子反应堆燃料。乏燃料中含有大量有用核素，包括易裂变材料239Pu/235U/233U核燃料在辐照过程中产生的镇、铜、锡等超轴元素、裂变元素90Sr、137Cs、99Tc等。其中，环是核反应堆中由轴-238经中子俘获并经衰变生成的放射性元素，1000MWe轻水堆每年生产约25吨乏燃料，含290kg环，1kgPu-239可发电近800万干瓦时，可用于制成混合氧化物MOX燃料，用于常规反应堆和快中子反应堆

整体来说，核燃料循环产业链最核心环节为铀矿资源、铀浓缩和乏燃料处理环节

口铀生产国和消费国的地理分布极不平衡，铀矿资源争夺及国际贸易将成为大国博弈的焦点。铂矿供给集中，脆弱性强，除加拿大外，所有其他拥有核电设施的国家均需以来钮进口或二次轴供应来维持核电运转，其中，中美两国轴资源供需缺口最大。我国轴矿资源自给率低，高度依赖进口;而美国国内铀矿产量基本为零，全部依赖进口。随着大国博弈加剧，未来大国之间的铀资源争夺将更加白热化。口铀浓缩具备大国博弈敏感性，是美国核燃料产业链政策支持的核心环节。美国与俄罗斯于1993年签署为期20年的“兆吨换兆瓦”协议，将俄罗斯核武器级铀转化为适用于美国商业核反应堆的低浓铂，大量低成本俄罗斯浓缩钟进入市场抑制美国本土轴产能投资，美国逐渐丧失轴浓缩产能主导地位。到2022年，俄罗斯轴浓缩产能全球占比高达44%，美国20%轴浓缩进口来自俄罗斯。因此，近年来美国先后出台多个支持政策加速重建本土轴浓绾产能。2022年，美国颁布《通胀削减法案》划拨7亿美元专项支持本士HALEU供应链发展;2024年5月，美国通过《禁止俄罗斯铀进口法案》，明令禁止进口俄罗斯生产的低浓铀LEU，禁令有效期直至2040年底，并动用27亿美元资金向6家国内供应商购买低浓铀。口乏燃料中有大量有用核素，其处理技术突破有助于减少天然铂需求，进一步盘活资源利用。目前法国、俄罗斯、中国等已建立了工业规模的后处理能力。美国也正通过多个项目积极研发新一代回收技术，旨在为先进反应堆提供燃料并减少核废料。