鈾是核能的主要燃料,為全球400多個(gè)核電反應(yīng)堆提供動力,占世界年發(fā)電量的10%。隨著各國重新將核能作為一種清潔能源,鈾已成為未來具有重要戰(zhàn)略意義的金屬。
核能來源于鈾原子的放射性,鈾原子在裂變過程中分裂時(shí)會產(chǎn)生大量能量,其能量密度比其他能源燃料高出很多。下表比較了鈾與其他燃料的能量密度,單位為每公斤燃料所含的兆焦耳能量:
燃料類型-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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液化天然氣:55
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鈾-235(濃縮至3.5%)核燃料 3900000
商業(yè)核反應(yīng)堆使用的燃料濃縮鈾-235每公斤重量含有390萬兆焦耳的能量,比傳統(tǒng)化石燃料的能量密度大很多。因此,相對少量的核燃料可以通過裂變產(chǎn)生大量能量,轉(zhuǎn)化為核能的各種優(yōu)勢:
——高能源投入回報(bào)率(EROI)
核能是所有能源中EROI最高的,在建設(shè)和運(yùn)營中每消耗一個(gè)單位的能源,就會產(chǎn)出75個(gè)單位的能量。
——低土地足跡
核電站的單位電力占地面積最小,為每兆瓦時(shí)0.3平方米。
——最小浪費(fèi)
核反應(yīng)堆幾乎不產(chǎn)生廢物或乏燃料,其中只有一小部分具有高放射性。乏燃料也可以回收利用。
用鈾推動清潔能源的未來
隨著各國再次接受核能,鈾的前景變得更加光明。2021年,全球反應(yīng)堆對鈾的需求總量為62496噸。根據(jù)世界核協(xié)會的數(shù)據(jù),到2040年,這一數(shù)字在79400噸~156500噸之間,取決于核能政策如何發(fā)展。
2021年,鈾礦提供了反應(yīng)堆所需的約77%的鈾,其中23%來自二次來源,如公用事業(yè)和政府持有的庫存。盡管維持這些庫存對能源安全很重要,但可持續(xù)的鈾礦供應(yīng)始終是滿足不斷增長的反應(yīng)堆需求的關(guān)鍵。