鈾的物理性質(zhì):軸位于第七周期第B族，屬于鋼系元素之一，其化學(xué)符號(hào)為U。1)原子性質(zhì):鈾原子序數(shù)為92，原子量為238，是自然界至今發(fā)現(xiàn)的最重的元素。軸原子呈橢圓形，原子體積為12.59cm/mol，密度與黃金密度相似(常溫下為19.05g/cm2)，硬度稍低于銅(布氏硬度為240~260kg/mm2);熔點(diǎn)1132.3°C，沸點(diǎn)3818°C，熱導(dǎo)率(25°C)0.060卡/厘米秒度，電導(dǎo)率3.8x106S/m,比熱6.594卡/摩爾度，抗拉強(qiáng)度450MPa，屈服強(qiáng)度207MPa，彈性模數(shù)172GPa，在接近絕對(duì)零度時(shí)具有超導(dǎo)性和延展性;2)原子結(jié)構(gòu):鈾原子的中心為原子核，圍繞帶正電荷的原子核有數(shù)目與質(zhì)子數(shù)相等的、帶負(fù)電荷的電子不斷運(yùn)動(dòng)，這些電子的運(yùn)動(dòng)均沿著一定的軌道，幾個(gè)軌道組合在一起形成一個(gè)電子殼層，圍繞鉑原子核的周?chē)\(yùn)轉(zhuǎn)的92個(gè)電子呈層狀分布;3)鐘同位素:軸原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，包含有92個(gè)質(zhì)子，但所含的中子數(shù)是可變的，因而構(gòu)成的鈾的各種同位素，迄今已發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)在226和242之間15個(gè)軸同位素，在自然界中存在的只有238U、235U和234U，它們的同位素相對(duì)豐度分別為99.275%、0.720%、0.005%，半衰期分別為45億年、7.3億年和26萬(wàn)年。其余12種同位素都在核反應(yīng)過(guò)程中由人工制取;4)單質(zhì)軸:純金屬軸是人工制取的，呈銀白色，微帶淡藍(lán)色調(diào)。鈾具有金屬光澤，粉末狀金屬鈾呈灰黑色(條痕)。金屬軸不是良導(dǎo)體。鈾的順磁性很弱，其隨強(qiáng)度升高而增加。磁比率xm=414x10-6cm.g.s。
口鈾的化學(xué)性質(zhì):鈾的化學(xué)性質(zhì)活潑，幾乎能與所有的非金屬作用(情性氣體除外)，也可與多種金屬形成金屬互化物，也能與許多酸、堿、鹽起反應(yīng)。自然界中，鈾總是以各種氧化物和含氧化合物的形式出現(xiàn)。鈾的主要化合物包括軸的氧化物、鈾的鹵化物、鈾鹽等。主要的鈾氧化物有二氧化軸(UO)、八氧化三軸(U3O8)、三氧化(UO3)。軸鹵化物主要有UF、UF4、UFs、UFo、UC、UCl4、UCls、UCl。錨與各種酸作用可生成相應(yīng)的鹽類(lèi)，如硝酸鈾酰、氟化鈾酰、硫酸鈾酰等口鈾的放射性:放射性指元素從不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放出射線衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射的一種現(xiàn)象。原子序數(shù)大于82的元素因其原子核的不穩(wěn)定性部具有放射性，自然界存在3個(gè)天然放射性系列，即鈾(U)系、牡(Th)系和鋼鈾(AcU)系，鈾(原子序數(shù)為92)是最容易發(fā)生放射性衰變的元素之一。放射性核素衰變時(shí)會(huì)放出射線，當(dāng)射線通過(guò)電、磁場(chǎng)時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)是一種分別為帶正電荷的射線和帶負(fù)電的射線以及不帶電的y射線，其穿透能力為:射線較弱，射線較強(qiáng)，v射線很強(qiáng)。核輻射可以防護(hù)，天然軸礦石、核燃料生產(chǎn)沒(méi)有核輻射風(fēng)險(xiǎn)，核燃料生產(chǎn)因根本不具備裂變反應(yīng)的條件也不會(huì)發(fā)生爆炸;我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了工作人員職業(yè)照射及公眾照射的計(jì)量限值但證核由讓運(yùn)行安全
口鐘被美國(guó)、中國(guó)、加拿大列入關(guān)鍵礦產(chǎn)清單。2018年，《新時(shí)代中國(guó)戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄厘定》將軸列入其中;2021年，加拿大《關(guān)鍵礦產(chǎn)清單》將軸列入其中;2025年，美國(guó)關(guān)鍵礦產(chǎn)清單新增軸，均旨在增強(qiáng)國(guó)內(nèi)鈾供應(yīng)鏈韌性。為應(yīng)對(duì)地緣政治帶來(lái)的能源不確定風(fēng)險(xiǎn)，以及全球”雙碳”目標(biāo)下，穩(wěn)定、高效、清潔、安全的核能是國(guó)家優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要突破口，各國(guó)紛紛推出核電利好政策以推動(dòng)核能復(fù)興。美法中俄等核電大國(guó)通過(guò)補(bǔ)貼、政策激勵(lì)和監(jiān)管支持推動(dòng)核電項(xiàng)目審批及建設(shè)，鞏固長(zhǎng)期增長(zhǎng)態(tài)勢(shì);日德等曾轉(zhuǎn)向放棄核能?chē)?guó)家逆轉(zhuǎn)政策方向，推動(dòng)核電站重啟、延長(zhǎng)反應(yīng)堆壽命;除此之外還有約30個(gè)國(guó)家正在考慮、規(guī)劃或啟動(dòng)核能項(xiàng)目。能源安全、碳中和目標(biāo)等多重因素的疊加驅(qū)動(dòng)下，鈾與核能作為高效的長(zhǎng)期解決方案正蓄勢(shì)待發(fā)。
口天然軸占核燃料成本51%，占核能發(fā)電整體成本13%。核燃料成本包括天然軸、鉑轉(zhuǎn)化、濃縮、燃料組件等成本。根據(jù)WNA，1干克二氧化軸核燃料的前端核燃料循環(huán)成本約為1,663美元，其中，天然軸成本占核燃料成本的51%，鈾轉(zhuǎn)化及濃縮占比約31%，燃料組件加工約占18%。根據(jù)2024年中國(guó)廣核年報(bào)，核燃料成本占銷(xiāo)售電力成本的比例約為17%，大致推算天然鈾占核能發(fā)電整體成本約為9%。
口核燃料循環(huán)分為前端和后端工序。整個(gè)循環(huán)包括核燃料進(jìn)入反應(yīng)堆前的制備、在反應(yīng)堆中燃燒及燃燒后進(jìn)行處理的整個(gè)過(guò)程。其中，后處理過(guò)程包括從燃燒后的乏燃料中或輻照過(guò)的增殖材料中提取未燒盡的和新生成的核燃料再返回堆中使用及放射性廢物處理、處置過(guò)程?？诤巳剂涎h(huán)方式分為一次通過(guò)式核燃料循環(huán)和閉式核燃料循環(huán)。一次通過(guò)式核燃料循環(huán)指乏燃料不進(jìn)行后處理而被直接永久處置的核燃料循環(huán);閉式核燃料循環(huán)指乏燃料經(jīng)過(guò)后處理回收鉑、環(huán)并加以重復(fù)使用的核燃料循環(huán)。我國(guó)堅(jiān)持采用閉式核燃料循環(huán)的核電發(fā)展規(guī)劃，對(duì)乏燃料采用后處理的方式，從乏燃料中提取鈾、钚繼續(xù)用于核燃料的制造;同時(shí)也提取鍶、絕、得等有用的裂變核素，以及鎳、鋸、鋦等超鈾核素。
口天然軸在地殼中分布廣泛。天然軸平均豐度約為2.5ppm，即平均每噸地殼物質(zhì)中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量高，與錫鉬豐度相似。但鈾在各種巖石中的含量很不均勻，其中，蘊(yùn)藏經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的鈾礦床為砂巖沉積型(約占全球資源量18%，低中品位0.05%~0.5%，當(dāng)前主要在產(chǎn)軸礦床類(lèi)型)、10CG型(軸為伴生元素，品位為0.03-0.05%)以及不整合面型(約占全球資源量1/3，高品位1%-25%)大多數(shù)軸礦床的平均品位維持在0.10%以上，部分項(xiàng)目品位可達(dá)約20%。除陸地巖石外，每噸海水平均含3.3毫克鈾，雖含量低但由于海水總量極大，部分缺鈾國(guó)家正在探索海水提鈾的方法。口鐘在自然界中有三種天然同位素一一鈾-234、鈾-235和鐘-238。由于軸-238半衰期接近地球年齡(約45億年)，衰變損耗少，其天然豐度約占天然軸儲(chǔ)量的99%:鉑-235是天然軸中唯一可直接用于鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的同位素，但在全球天然軸中占比僅0.7%。當(dāng)鈾-235的原子核被中子擊中時(shí)，就會(huì)分裂，釋放出能量和更多中子，這些中子會(huì)再?zèng)_擊其他原子核，從而引發(fā)核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。正是這種特殊性質(zhì)，使軸-235成為核電站核潛艇和核武器等的理想燃料。
口根據(jù)WNA，2023年全球開(kāi)采成本低于130美元kgU的可采資源量天然鉑資源量為592,57萬(wàn)噸。其中，澳大利亞軸資源量占全球總量的28%(167.1萬(wàn)噸)，其擁有全球最大的軸礦床Olympic Dam(目前主要產(chǎn)銅，軸作為副產(chǎn)品生產(chǎn));哈薩克斯坦軸資源量占比14%(81.4萬(wàn)噸)其國(guó)有鐘礦開(kāi)發(fā)商Kazatomprom(哈原工)是全球最大的鉑生產(chǎn)商;加拿大軸資源量占比10%(58.2萬(wàn)噸)，擁有Cigar Lake和McArthurRiver兩大高品位鈾礦
口根據(jù)IAEA《2025核技術(shù)評(píng)論》，全球已查明可開(kāi)采常規(guī)地下軸資源足以支撐核發(fā)電容量的近期和中期增長(zhǎng)。考慮到全球反應(yīng)堆相關(guān)軸需求量端，如果全部投入生產(chǎn)，這些資源足夠使用130多年。但這一數(shù)字沒(méi)有考慮最近在“氣候公約”締約方第28屆會(huì)議上發(fā)表的到2050年將核電裝機(jī)容量增加兩倍的宣言影響，也沒(méi)有考慮設(shè)想的廣泛部署可占到核動(dòng)力群25%的小型模塊堆的影響。
口根據(jù)WNA，2024年全球產(chǎn)軸60.213噸，滿(mǎn)足全球軸需求的90%。目前全球有20余個(gè)國(guó)家從事軸礦開(kāi)采，全球約四分之三的礦山鉑產(chǎn)量來(lái)自哈薩克斯坦、加拿大和澳大利亞。2024年，哈薩克斯坦鈾產(chǎn)量占全球供應(yīng)的39%，占比第一;其次是加拿大(24%)和納米比亞(12%)?？趶内厔?shì)上看，2020年后鈾產(chǎn)量回歸上升趨勢(shì)，2024年重回6萬(wàn)噸。軸礦開(kāi)采開(kāi)始于19世紀(jì)中葉，但直到20世紀(jì)中葉才得到廣泛開(kāi)發(fā)，尤其是二戰(zhàn)及冷戰(zhàn)各國(guó)加速推進(jìn)原子彈研究之際。20世紀(jì)80年代，鈾產(chǎn)量達(dá)峰值后，隨著公眾態(tài)度轉(zhuǎn)變、核電建設(shè)縮減等引發(fā)鈾價(jià)下跌，除最低成本礦山以外，現(xiàn)貨價(jià)格低于鈾礦生產(chǎn)成本，疊加蘇聯(lián)軸進(jìn)入西方市場(chǎng)加副過(guò)剩，軸產(chǎn)量于20世紀(jì)90年代開(kāi)始下滑。直到20世紀(jì)初，核能被重新重視，鉑價(jià)上漲重新刺激投資和勘探，但2011年福島核事故后，鈾礦勘探與投資再次急劇萎縮，2016年產(chǎn)量達(dá)階段性高點(diǎn)后持續(xù)低迷。到2020年，全球鈾產(chǎn)量降到最低點(diǎn)47,731噸。而后，供需錯(cuò)配致庫(kù)存周期見(jiàn)底，核電復(fù)蘇需求穩(wěn)中有增，鈾礦產(chǎn)量再次回到上升通道。
口從在產(chǎn)礦山看，2024年全球有超過(guò)30座在產(chǎn)鈾礦，其中排名前十的礦山產(chǎn)量合計(jì)為3.72萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量的62%，主要分布在加拿大、納米比亞和哈薩克斯坦。哈薩克斯坦自2009年起成為全球最大軸生產(chǎn)國(guó)，擁有2個(gè)全資開(kāi)發(fā)軸礦和12個(gè)國(guó)際合資軸礦項(xiàng)目，其軸礦開(kāi)采以低成本原地浸出工藝(ISL)為主，開(kāi)采成本極具競(jìng)爭(zhēng)力:加拿大2009年以前為全球最大軸生產(chǎn)國(guó)，擁有世界兩大高品位軸礦床McArthur River鏈礦和Cigar Lake軸礦;納米比亞近年來(lái)產(chǎn)量占比不斷提高，中國(guó)企業(yè)參與推動(dòng)Husab、Rossing、Langer Heinrich等多個(gè)大型軸礦投產(chǎn)?？趶纳a(chǎn)企業(yè)看，全球前十大軸礦生產(chǎn)商產(chǎn)量占比超90%，過(guò)半為國(guó)有礦業(yè)公司。排名第一的鐘礦生產(chǎn)商為哈薩克斯坦Kazatomprom(哈原工)，其次為加拿大Cameco、法國(guó)Orano、中國(guó)CGN(中廣核)和俄羅斯Uranium One。全球超過(guò)一半的鉑礦產(chǎn)量來(lái)自國(guó)有礦業(yè)公司，這些企業(yè)的產(chǎn)量規(guī)劃以國(guó)家核燃料供應(yīng)安全、產(chǎn)業(yè)鏈自主可控與地緣政治風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖為核心，而非單純追求短期產(chǎn)量與利潤(rùn)增長(zhǎng)。
口黃餅(U3O。)仍含有大量雜質(zhì)，需要進(jìn)一步提純并轉(zhuǎn)化為易于氫氟化的鈾氧化物。通常將黃餅提純和鈾氧化物制備的工藝階段稱(chēng)為軸的精制在軸的精制過(guò)程中，需要制備出多種軸化合物，在眾多鈾化合物中U3O。是鈾在空氣中最穩(wěn)定的化合物，便于長(zhǎng)期貯存。將U3O。轉(zhuǎn)化為UF。的過(guò)程稱(chēng)之為轉(zhuǎn)化過(guò)程。轉(zhuǎn)化工藝包括干法和濕法一一加拿大Cameco、法國(guó)Orano、中國(guó)CNNC和俄羅斯Rosatom公司采用濕法工藝，該方法是將軸精礦溶解在硝酸中，然后經(jīng)過(guò)一系列處理，再與氟反應(yīng)生成UF。;而干法主要在美國(guó)使用，該方法是將精礦研磨成細(xì)粉，然后在1000華氏度以上加熱，再與氫氟酸反應(yīng)生成UF?？谌颢@得許可的鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能約為62.000噸。而實(shí)際轉(zhuǎn)化產(chǎn)量?jī)H為42,000噸，其中超過(guò)一半來(lái)自俄羅斯和中國(guó)。俄羅斯轉(zhuǎn)化產(chǎn)能依托俄羅斯國(guó)家原子能公司Rosatom全產(chǎn)業(yè)鏈體系，產(chǎn)品主要供應(yīng)國(guó)內(nèi)濃縮鈾工廠及海外長(zhǎng)期協(xié)議客戶(hù)(如印度、土耳其等);中國(guó)鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能的建設(shè)與國(guó)內(nèi)核電發(fā)展規(guī)劃深度綁定，近年來(lái)隨著新建核電機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)推動(dòng)轉(zhuǎn)化產(chǎn)量穩(wěn)步提升。根據(jù)WNA，隨著全球核電新建機(jī)組密集投產(chǎn)，對(duì)濃縮鈾的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)而帶動(dòng)鈾轉(zhuǎn)化需求提升，預(yù)計(jì)鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能將從過(guò)剩向緊平衡轉(zhuǎn)變。
口天然軸中-235含量只有0.7%，需要通過(guò)濃縮來(lái)提高鈾-235的含量。核電用燃料要求-235含量為3%~5%，研究用核反應(yīng)堆燃料要求鈕235含量達(dá)到10%，軍用艦艇和核武器則要求舶-235含量達(dá)90%以上。鉑濃縮的實(shí)質(zhì)是將鈾同位素互相分離的過(guò)程，即通過(guò)物理的分離方法將-238含量降低，軸-235含量提高。錨濃縮原料包括天然軸(豐度為0.7%，主要來(lái)源)、再循環(huán)軸(RepU，豐度為1%，占比較小)以及濃縮尾料(豐度在0.25%-0.30%之間，作為補(bǔ)充)。生產(chǎn)1t濃縮豐度為3%的濃縮鈾，大約需要5.5t天然鈾原料?？阝櫇饪s具有戰(zhàn)略敏感性和資本密集性，接受IAEA的防擴(kuò)散國(guó)際監(jiān)督，為任何新供應(yīng)商的進(jìn)入設(shè)置了顯著壁壘。全球濃縮鈾被法國(guó)的Orano的o本等濃有年美國(guó)斯法國(guó)明上生代中令至2040年底。在此背景下，歐美核電運(yùn)營(yíng)商加速推進(jìn)燃料供應(yīng)多元化，引發(fā)全球濃縮產(chǎn)能的份額爭(zhēng)奪。
高豐度低濃鈾(HALEU)介于低濃和高濃鈾之間，指豐度在5-20%之間的鈾燃料，在先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)領(lǐng)域正逐漸成為首選燃料。按照鈾濃度的不同，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)將鈾分為微濃鈾(0.9%~2%)、低濃鈾(2%~20%)和高濃鈾(20%以上)。在高濃軸中，鈾-235豐度超過(guò)85%的被稱(chēng)為武器級(jí)濃縮軸，可以直接用于制造核武器。當(dāng)前第三代核電反應(yīng)堆所需的濃縮水平為3%-5%，伴隨著小型核反應(yīng)堆(目前約3/4在研SMR設(shè)計(jì)需要軸豐度10-20%)、第四代先進(jìn)核反應(yīng)堆的發(fā)展，行業(yè)對(duì)更高濃縮水平的需求日益增長(zhǎng)，相較于低濃軸，高豐度低濃鋪(HALEU)燃料具備顯著優(yōu)勢(shì)，包括更高的燃耗深度及能從等量燃料中提取更多能量。這些特性既提升了燃料效率、優(yōu)化了燃料利用率，還延長(zhǎng)了反應(yīng)堆堆芯的運(yùn)行壽命。根據(jù)美國(guó)能源部，預(yù)計(jì)HALEU需求2030年以后逐漸起量，到2050年HALEU年度需求將達(dá)520噸/年。口各國(guó)設(shè)立針對(duì)濃縮豐度的資質(zhì)分級(jí)審批制度，接受?chē)?guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的監(jiān)督，目前僅俄中擁有規(guī)?；a(chǎn)能，美國(guó)大力扶持本土產(chǎn)能建設(shè)。多國(guó)企業(yè)正推進(jìn)5%-20%的濃綰技術(shù)的許可與應(yīng)用。美、英、法、俄等國(guó)的核燃料企業(yè)(如Urenco、Orano、Rosatom等)已獲得或正在申請(qǐng)5.5%-10%的濃縮許可，但目前僅俄羅斯、中國(guó)具備規(guī)模化生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，而商業(yè)化供應(yīng)目前由俄羅斯Tenex公司壟斷。2022年美國(guó)頒布《通脹削減法案》IRA，劃撥7億美元專(zhuān)項(xiàng)支持本土HALEU供應(yīng)鏈發(fā)展，加快重建本土產(chǎn)能。Centrus Energy是美國(guó)唯一具備HALEU產(chǎn)能的企業(yè)于2023年10月啟動(dòng)示范及生產(chǎn)線，根據(jù)美國(guó)能源部，截至2025年6月，Centrus已達(dá)成900千克產(chǎn)量目標(biāo)，累計(jì)交付超920千克。
口核燃料制造是鈾轉(zhuǎn)化為核燃料棒的最后一步，目前主要燃料形式為氧化鏈陶瓷芯塊。該環(huán)節(jié)核心是將軸原料轉(zhuǎn)化為適配特定反應(yīng)堆的高精度燃料組件，需承受反應(yīng)堆內(nèi)高溫(最高330°C+)、強(qiáng)中子輻射、化學(xué)腐蝕等嚴(yán)苛環(huán)境，燃料結(jié)構(gòu)需在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)保持?jǐn)?shù)年的形狀和完整性，防止裂變產(chǎn)物泄?jié)M到反應(yīng)堆冷卻劑中。目前適用于當(dāng)前主流核反應(yīng)堆壓水堆的燃料形式為氧化軸UO,陶瓷芯塊，燃料形式由一柱氧化軸陶瓷飄粒組成，包覆并密封于鋯合金管中。一座1100兆瓦的壓水堆堆芯可能包含193個(gè)燃料組件，這些組件由超過(guò)50.000根燃料棒和約1,800萬(wàn)個(gè)燃料芯塊組成。燃料裝入堆芯后會(huì)在堆芯內(nèi)停留數(shù)年，通常每GW裝機(jī)容量每年需要16-20噸燃料，其中輕水反應(yīng)堆首爐堆芯所需燃料量為換料的3-4倍換料周期通常為12至18個(gè)月，換料時(shí)會(huì)將堆芯的1/3-1/4燃料移出至貯存設(shè)施，其余燃料則重新布置到堆芯中更適合其剩余富集度的位置?？谌蜉p水反應(yīng)堆燃料產(chǎn)能高度過(guò)剩，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)不會(huì)成為核電復(fù)興供應(yīng)鏈的瓶頸。核燃料組件需要定制，其技術(shù)規(guī)格取決于反應(yīng)堆的物理特性、公用事業(yè)的反應(yīng)堆運(yùn)行和燃料循環(huán)管理戰(zhàn)略，以及國(guó)家或地區(qū)的許可證審批要求。當(dāng)前全球組建制造產(chǎn)能過(guò)剩，中國(guó)、印度、韓國(guó)等國(guó)家追求燃料組件制造自給自足，進(jìn)一步加劇產(chǎn)能過(guò)剩情況。
口待核燃料燃燒到一定程度后，被卸出的被輻照過(guò)的燃料即為乏燃料。核燃料從反應(yīng)堆卸出后的各種處理過(guò)程，稱(chēng)為核燃料循環(huán)后端。它包括乏燃料中間儲(chǔ)存、乏燃料后處理、回收后核燃料的制備和再循環(huán)、放射性廢物處理與最終處理等。乏燃料中包含有大量的放射性元素，具有很強(qiáng)的放射性，必須妥善處理;且乏燃料是獲取核武器裝料一一環(huán)的唯一途徑，其處理還關(guān)系到國(guó)家核威懾力量的保持。對(duì)于奉行開(kāi)放循環(huán)戰(zhàn)略的國(guó)家來(lái)說(shuō)，面臨的主要挑戰(zhàn)是需要更多乏燃料貯存容量和處置前不斷延長(zhǎng)的貯存期;對(duì)于奉行閉式循環(huán)戰(zhàn)略的國(guó)家來(lái)說(shuō)，面臨的主要挑戰(zhàn)是后處理能力有限和在輕水堆中實(shí)施工業(yè)規(guī)模的多次再循環(huán)?？诜θ剂现械沫h(huán)可制成MOX燃料，用于常規(guī)反應(yīng)堆和快中子反應(yīng)堆燃料。乏燃料中含有大量有用核素，包括易裂變材料239Pu/235U/233U核燃料在輻照過(guò)程中產(chǎn)生的鎮(zhèn)、銅、錫等超軸元素、裂變?cè)?0Sr、137Cs、99Tc等。其中，環(huán)是核反應(yīng)堆中由軸-238經(jīng)中子俘獲并經(jīng)衰變生成的放射性元素，1000MWe輕水堆每年生產(chǎn)約25噸乏燃料，含290kg環(huán)，1kgPu-239可發(fā)電近800萬(wàn)干瓦時(shí)，可用于制成混合氧化物MOX燃料，用于常規(guī)反應(yīng)堆和快中子反應(yīng)堆
整體來(lái)說(shuō)，核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈最核心環(huán)節(jié)為鈾礦資源、鈾濃縮和乏燃料處理環(huán)節(jié)
口鈾生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)的地理分布極不平衡，鈾礦資源爭(zhēng)奪及國(guó)際貿(mào)易將成為大國(guó)博弈的焦點(diǎn)。鉑礦供給集中，脆弱性強(qiáng)，除加拿大外，所有其他擁有核電設(shè)施的國(guó)家均需以來(lái)鈕進(jìn)口或二次軸供應(yīng)來(lái)維持核電運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，中美兩國(guó)軸資源供需缺口最大。我國(guó)軸礦資源自給率低，高度依賴(lài)進(jìn)口;而美國(guó)國(guó)內(nèi)鈾礦產(chǎn)量基本為零，全部依賴(lài)進(jìn)口。隨著大國(guó)博弈加劇，未來(lái)大國(guó)之間的鈾資源爭(zhēng)奪將更加白熱化?？阝櫇饪s具備大國(guó)博弈敏感性，是美國(guó)核燃料產(chǎn)業(yè)鏈政策支持的核心環(huán)節(jié)。美國(guó)與俄羅斯于1993年簽署為期20年的“兆噸換兆瓦”協(xié)議，將俄羅斯核武器級(jí)鈾轉(zhuǎn)化為適用于美國(guó)商業(yè)核反應(yīng)堆的低濃鉑，大量低成本俄羅斯?jié)饪s鐘進(jìn)入市場(chǎng)抑制美國(guó)本土軸產(chǎn)能投資，美國(guó)逐漸喪失軸濃縮產(chǎn)能主導(dǎo)地位。到2022年，俄羅斯軸濃縮產(chǎn)能全球占比高達(dá)44%，美國(guó)20%軸濃縮進(jìn)口來(lái)自俄羅斯。因此，近年來(lái)美國(guó)先后出臺(tái)多個(gè)支持政策加速重建本土軸濃綰產(chǎn)能。2022年，美國(guó)頒布《通脹削減法案》劃撥7億美元專(zhuān)項(xiàng)支持本士HALEU供應(yīng)鏈發(fā)展;2024年5月，美國(guó)通過(guò)《禁止俄羅斯鈾進(jìn)口法案》，明令禁止進(jìn)口俄羅斯生產(chǎn)的低濃鈾LEU，禁令有效期直至2040年底，并動(dòng)用27億美元資金向6家國(guó)內(nèi)供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)低濃鈾?？诜θ剂现杏写罅坑杏煤怂?，其處理技術(shù)突破有助于減少天然鉑需求，進(jìn)一步盤(pán)活資源利用。目前法國(guó)、俄羅斯、中國(guó)等已建立了工業(yè)規(guī)模的后處理能力。美國(guó)也正通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目積極研發(fā)新一代回收技術(shù)，旨在為先進(jìn)反應(yīng)堆提供燃料并減少核廢料。