铀是核能的主要燃料,为全球400多个核电反应堆提供动力,占世界年发电量的10%。随着各国重新将核能作为一种清洁能源,铀已成为未来具有重要战略意义的金属。
核能来源于铀原子的放射性,铀原子在裂变过程中分裂时会产生大量能量,其能量密度比其他能源燃料高出很多。下表比较了铀与其他燃料的能量密度,单位为每公斤燃料所含的兆焦耳能量:
燃料类型-能量密度(MJ/kg)
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木柴:16
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煤炭:24
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原油:44
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柴油:45
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汽油:46
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液化天然气:55
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铀-235(浓缩至3.5%)核燃料 3900000
商业核反应堆使用的燃料浓缩铀-235每公斤重量含有390万兆焦耳的能量,比传统化石燃料的能量密度大很多。因此,相对少量的核燃料可以通过裂变产生大量能量,转化为核能的各种优势:
——高能源投入回报率(EROI)
核能是所有能源中EROI最高的,在建设和运营中每消耗一个单位的能源,就会产出75个单位的能量。
——低土地足迹
核电站的单位电力占地面积最小,为每兆瓦时0.3平方米。
——最小浪费
核反应堆几乎不产生废物或乏燃料,其中只有一小部分具有高放射性。乏燃料也可以回收利用。
用铀推动清洁能源的未来
随着各国再次接受核能,铀的前景变得更加光明。2021年,全球反应堆对铀的需求总量为62496吨。根据世界核协会的数据,到2040年,这一数字在79400吨~156500吨之间,取决于核能政策如何发展。
2021年,铀矿提供了反应堆所需的约77%的铀,其中23%来自二次来源,如公用事业和政府持有的库存。尽管维持这些库存对能源安全很重要,但可持续的铀矿供应始终是满足不断增长的反应堆需求的关键。