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　　核燃料循環工業是一個超長產業鏈的高端產業，涉及的技術領域廣泛復雜。以核燃料組件在核反應堆中應用為分界，包括鈾礦勘查采冶、鈾轉化、鈾同位素分離和核燃料組件制造的技術過程稱為核燃料循環的前端技術；核燃料從反應堆卸出后（乏燃料）的處理和處置技術過程稱為核燃料循環的后端技術。

　　大力發展核燃料循環產業將為核電安全可持續發展提供重要保障。中國核能行業協會組織“我國核燃料保障戰略重大問題情報支撐研究”課題組，通過對世界核燃料供需情況以及核燃料技術和產業發展狀況進行認真調研，形成了《世界核燃料循環產業調研報告》。報告對世界核燃料循環前、后端產業狀況及相關技術，以及產業發展趨勢進行了研究和分析。我們摘編了報告重要內容，從本期開始分期刊載。

一、全球鈾供需狀況——全球鈾需求持續增長，到2025年左右將出現供應缺口，目前全球大部分鈾需求將由一次供應即天然鈾生產來滿足。

　　目前天然鈾的供應一般分為兩種類型，第一類為一次供應，是指直接從鈾礦山和水冶廠加工生產的鈾；第二類為二次供應，包括高濃鈾（HEU）稀釋、天然和低濃鈾（LEU）庫存、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，一次供應能滿足全球92%的天然鈾需求；二次供應為全球天然鈾供應的一個重要補充，占天然鈾供應的8%。

　　截至2014年6月，全球有435臺核電機組運行，總裝機容量為394.8GWe，另有71臺機組在建，總容量為69.0GWe。在世界核協會（WNA）2013年發布的《全球核燃料市場（供應與需求2013-2030）》中，對未來天然鈾需求進行了預測，按設計的基準情景，從2013年起至2030年，大致需要150萬噸鈾，未來幾年由于高濃鈾及庫存的消耗，預計此150萬噸鈾將主要來源于一次供應，大約需消耗250萬噸的已探明且經濟可采的鈾資源量。

　　自2003年天然鈾價格上漲以來，多個國家致力于開發新礦山。WNA 2014年7月公布的《2006-2013年世界各國天然鈾產量數據》顯示，2006-2008年全球天然鈾產量變化較小，分別為3.94萬噸、4.13萬噸和4.38萬噸。2009年后由于哈薩克斯坦等國產量的急劇上升，2013年總量增加到5.96萬噸鈾。

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

　　2010-2013年，全球一次鈾資源供應能力由滿足核電站需求的78%提升至92%。隨著俄美高濃鈾協議的結束，二次供應量減少，在供應總量中的比例已經由2010年的22%降至2013年的8%。一次供應能力正在大幅提升，全球大部份鈾需求將由一次供應即天然鈾生產來滿足。

　　WNA 2013年全球核燃料市場報告對未來天然鈾年度需求及供應進行了預測，2020年前，總供應的各情景均大于總需求的對應情景，整體處于供大于求的狀況；隨著中國及其他亞洲、中東國家核電的快速發展，到2025年前后將出現鈾資源供應不足的情況，并且供應缺口會持續擴大。

二、鈾轉化需求和供應——鈾轉化需求至2030年整體呈逐步增長趨勢，但由于轉化市場價格低迷加上2013年美俄高濃鈾協議結束，預計鈾轉化供應將出現缺口，然而這些預測存在相當大的不確定性。

　　目前全球核電需求的鈾轉化產品主要有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對全球UF6轉化需求進行了預測，在高值情景、基準情景中，全球對UF6轉化服務的年度需求逐步增長，2030年預測值分別為11.61萬噸、9.46萬噸，比2013年分別增長了91%和52%；低值情景中，2020年比2013年增長了12%，2030年比2013年下降約6%。

　　目前全球共有4家大型商業鈾轉化服務供應商，分別為：法國阿海琺集團（Areva）、加拿大礦業能源公司（Cameco）、美國康弗登公司（ConverDyn）、俄羅斯國家原子能集團（Rosatom）。2013年以上4家占據了全球95%市場份額。此外，中國核工業集團（CNNC）也擁有一定的鈾轉化產能，但產能主要用于滿足本國需求。

　　全球主要轉化廠的總設計生產能力為77040tU/a。近些年，轉化廠實際轉化生產量約為51478tU/a，約為設計能力的70%。

　　因轉化市場價格低迷，加拿大礦業能源公司于2014年8月提前終止與英國Springfields鈾轉化廠的鈾轉化協議，該十年租賃協議原定于2016年3月到期。而法國阿海琺集團、加拿大礦業能源公司、俄羅斯國家原子能集團、中國核工業集團和巴西等在新增產能方面加大投入，提高軸轉化產能。

　　2012年，二次供應總量約2.3萬tU（UF6）。2013年，美俄高濃鈾協議結束的當年，二次供應量約2.6萬tU（UF6）。預計二次供應總量將在2014-2022年降至1.55萬tU（UF6），在2023-2035年進一步降至1.06萬tU（UF6）。如果英國Springfields鈾轉化廠于2016年后停運且不新增產能，預計2016-2020年期間均出現不同程度的供應缺口。然而，這些預測存在相當大的不確定性。二次供應源包括商業鈾庫存（過去5年持續增長）、政府鈾庫存、濃縮廠欠料運行和尾料再濃縮以及钚和鈾再循環。

　　從上世紀40年代鈾濃縮工業化生產開始，至今全世界已積累了近200萬噸貧鈾。1984年以前，國外幾乎所有的貧鈾都以六氟化鈾的形態直接貯存在鋼制容器內，并采取露天堆放的形式進行存放。從1984年開始，法國率先對貧鈾進行脫氟處理，將其轉化為穩定的氧化物（U3O8）長期存放。進入本世紀以后，美國、俄羅斯及Urenco公司已開始對持有的貧鈾進行穩定化處理。美國將貧鈾認定為一種中低水平的放射性廢物。Urenco公司計劃2014年在德國Gronau建成貧化U3O8的貯存庫，貯量為6萬噸U3O8。
　　綜上，目前主要鈾濃縮生產國家（公司）都在致力于研究并有計劃地實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AREVA集團的干法轉化工藝。

三、濃縮鈾需求和供應——當前市場供應能力略超出需求，預計至2020年左右將出現產能缺口，全球主要供應商已開始為滿足未來出現的預期需求增長做準備。

　　濃縮鈾供應包括商業濃縮廠的一次供應以及軍用高濃鈾的稀釋及政府儲備存貨使用的二次供應。

　　全球四大濃縮鈾供應商分別為：歐洲鈾濃縮公司(Urenco)、俄羅斯國家原子能集團（Rosatom）、美國鈾濃縮公司(USEC)、法國阿海琺集團（Areva）。目前的市場供應能力能夠滿足全球需求，但富余量不大，全球主要供應商已開始為滿足未來20年內出現的預期需求增長做準備。

　　全球鈾濃縮服務的年度需求在2011年出現下降，僅為3.92萬tSWU，比2010年下降13%，主要原因是在日本福島事故以及德國8臺核電機組被關閉。2013年全球核電廠的濃縮服務需求比2012年增加了2%，達到4.16萬 tSWU，但仍處于較低水平。預計后續需求將逐步恢復，到2016年將增加至5.1萬tSWU。

　　按照世界核能協會（WNA）預測，在高值情景、基準情景和低值情景中，全球濃縮服務的年度需求到2020年將分別增加至約6.7萬tSWU、6萬tSWU和5.4萬tSWU。低值情景中，全球的年度需求到2020-2030年間出現小幅下降，到2030年將跌至約4.6萬tSWU。

　　目前，全球鈾濃縮服務的來源主要有3種類型：

　　1. 法國阿海琺集團（Areva）、俄羅斯國家原子能集團（Rosatom）、歐洲鈾濃縮公司(Urenco)、美國鈾濃縮公司(USEC)等全球性供應商。2013年，以上4家供應商占據了全球約91%的市場份額。其中，美國鈾濃縮公司（USEC）目前正在開展對美國能源部的高豐度濃縮鈾的尾料進行再濃縮，所獲得的產品將在2015-2021年期間投放市場。隨著美國帕杜卡氣體擴散廠于2013年6月關停，美國鈾濃縮公司（USEC）實際上已喪失了鈾濃縮產能，Rosatom和Urenco進一步鞏固了其在全球鈾濃縮市場上的主導地位。尤其是Rosatom，在2013年的市場份額高達45.5%。

　　喬治·貝斯I氣體擴散廠、帕杜卡氣體擴散廠已分別于2012年和2013年關閉，另外美俄高濃鈾協議到期，導致2014年出現整體供應能力下降，但由于當前市場供應能力超出需求約12%，因此濃縮服務的市場價格在過去兩年中呈現穩步下降的趨勢。

　　2. 中國核工業集團、日本核燃料公司（JNFL）等地區性供應商。

　　3. 以美國與俄羅斯的高濃鈾占主導地位的二次供應源。

　　二次濃縮鈾主要來自俄羅斯及美國的高濃鈾稀釋，后處理回收鈾的濃縮及MOX燃料。2013年美俄高濃鈾協議結束，自2014年起，二次供應減少約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。預計2014年回收鈾和MOX燃料供應量為2000tSWU，此外低濃鈾庫存釋放量約1200tSWU。

　　當前，全球鈾濃縮服務市場處于供大于求的狀態。按照需求基準情景預測及當前全球主要濃縮廠產能預測情況，2020年左右將出現產能缺口，并且由于新增產能的不確定性，缺口將持續擴大，到2026年缺口達1萬tSWU/a，預計未來鈾濃縮產能將出現大幅擴張的情況。

四、核燃料組件制造需求和供應——核燃料制造不會成為供應鏈的瓶頸

　　2014年全球輕水堆燃料組件供應商

   國家 制造廠

   巴西：INB

   中國：CNNC

   法國：AREVA NP-FBFC

   德國：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：KEPCO NF

   俄羅斯：TVEL

   西班牙：ENUSA

   瑞典：Westinghouse AB

   伊朗：Fuel Mfg.Plant

   英國：Westinghouse

   美國：AREVA Inc、GNF-A、Westinghouse

   核燃料組件制造市場按地域和反應堆類型劃分。國際上比較重要的核燃料組件供應商有Areva NP、Toshiba-Westinghouse、GE- Hitachi和TVEL等。這幾家占主導地位的供應商有效控制了西歐、美國、墨西哥以及臺灣市場，同時大多數的地區和國家供應商基本壟斷了其本國國內市場。每一個市場劃分區的競爭情況主要隨著區域規模變化。

   2014年全球重水堆燃料組件供應商

   國家 運營單位

   阿根廷：CONUAR S.A.

   加拿大：Cameco Fuel Manufacturing、GEH Canada

   中國：China National Nuclear Corp

   印度：Nuclear Fuel Complex

   韓國：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能力各為500 tHM左右。

　　按照基準情景，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。即使按照高值需求情景，目前全球1.3萬tHM/a的產能可以滿足2027年前全球的燃料組件需求，核燃料制造不會成為供應鏈的瓶頸。

　　燃料制造市場與天然鈾、轉化濃縮的運作有些相似，燃料組件是按照客戶各自的技術規范，經過精心設計的產品，其取決于反應堆物理特性、反應堆運行和燃料管理策略，以及國家甚至地區的執照申請要求。現今，運營商傾向于對整體解決方案越來越感興趣。特別是對新興核電國家，長期穩定的燃料供應起著決定性作用。

　　主要的燃料制造商同時也是反應堆供應商，他們通常為自主設計的反應堆供應首爐和早期的換料。然而，每個制造商都努力向競爭者設計的反應堆提供換料，以此填補富裕出來的產能，由此導致輕水堆核燃料市場競爭加劇。在數家供應商競相提供多種燃料設計的同時，隨著燃耗的不斷增加，燃料設計持續改進的趨勢加快。