世界上還有多少鈾,什麼時候會用完?

在本指南中,我們將討論世界上的鈾資源和儲量。

我們概述了我們可能還剩下多少(在陸地上和海洋裏),如果我們耗盡了,什麼時候耗盡,如果我們耗盡了會發生什麼,等等。

摘要-世界鈾資源

鈾在社會中的不同用途,以及為什麼它很重要

目前鈾在社會上的主要用途是發電和發電

我們在下麵的指南中列出了鈾在社會中的其他用途

鈾在哪裏被發現?

大多數鈾是從岩石中開采出來的

然而,還有其他鈾的來源,我們在下麵的指南中列出

世界上還有多少鈾?-資源和儲備

目前的鈾資源比儲量還多

進一步勘探和發現鈾可以增加資源和儲量

鈾礦儲量也有不同的價格——消費者願意支付的價格越高,就能開采出越多的鈾

除了初級資源之外,在開采其他金屬和礦物的副產品鈾的地方也有非常規鈾資源

除了陸地上的鈾,海洋中也有大量的微量鈾,但目前從經濟上來說,提取鈾是不可行的

擁有最大鈾礦儲量的國家

哈薩克斯坦的可采儲量最大,開采成本較低

澳大利亞擁有最大的可采儲量,但開采成本較高

最常見的鈾生產方法

目前最常見的鈾礦開采方式是原地浸出、地下開采和露天開采

全球鈾礦總產量

從2011年到2020年,全球鈾產量從47,731噸到63,207噸不等

鈾產量最高的國家

哈薩克斯坦的鈾礦產量最高

全球鈾需求總量

一份報告顯示,目前美國每年對鈾的需求量約為6.7萬噸

我們的鈾快用完了嗎?未來我們的鈾會用完嗎?

看來我們不會在短期內耗盡鈾。

然而,從中長期來看,鈾資源和儲量是否開始枯竭,超過臨界水平,取決於不同的因素

我們在下麵的指南中列出了一些不同的因素

我們什麼時候會用完鈾?我們的鈾還能使用多少年?

我們在下麵的指南中包含了一些可能的(但不是確定的)答案

以今天的消耗速度計算,基於土地的鈾的估計壽命從80年到230年不等。

然而,對鈾的進一步勘探可能會增加估計,如果考慮到海洋中的鈾,估計的時間可高達數千年

新的反應堆技術、工藝和實踐也有助於擴大供應

鈾短缺

不同的報告對鈾短缺有不同的分析。

在下麵的指南中,我們列出了兩份不同的報告,其中關於鈾短缺的信息各不相同

如果我們開始耗盡鈾會發生什麼?

鈾的供應和價格等因素可能會開始受到更嚴重的影響

更可持續地管理鈾資源

我們在下麵的指南中概述了鈾作為一種資源可能更可持續地管理的一些方法

鈾在社會上有什麼用途,為什麼它很重要

目前鈾在社會上的主要用途是發電——為核反應堆提供燃料

來自world-nuclear.org:“絕大多數(鈾)被電力部門消耗,而且幾乎全部用於發電。”

來自zeusresources.com:“(鈾提供了)約14%的世界電力”

鈾的其他用途包括但不限於:

- - - - - -醫學

用於生產醫學或研究用途的同位素

——國防

用於船舶推進,尤指海軍的

也被用於核武器

-食品加工

放射性同位素被用來給新鮮產品消毒

——行業

放射性同位素用於一係列行業的安全和質量的工業x射線要求

——航天工業

放射性同位素被用來為太空探測器產生熱量和電能

鈾在哪裏被發現?

-在岩石中

主要由通過原地浸出、地下和露天采礦開采的資源生產。但是,鈾也是開采其他金屬的副產品,這些資源被稱為“非常規資源”。

這些主要的鈾供應“…提供了總需求的85%”(world-nuclear.org)

-鈾的二次來源和供應品

從world-nuclear.org:

“次要來源[包括]商業(以及政府和公用事業)庫存、核武器庫存、再處理使用過的燃料所產生的回收鈈和鈾,還有一些來自貧鈾尾(最初濃縮後的剩餘部分)的再濃縮……可以通過更有效的工藝進行再濃縮。”

美國和俄羅斯的核彈頭退役提供了重要的二次鈾供應。

——海水

與陸地鈾礦石相比,海水中的鈾濃度非常低(以ppm計)(因此,需要大量的海水來回收合理數量的鈾)。

這種低濃度使得從海洋中提取鈾的經濟可行性大大降低。

從海水中回收鈾的一種方法是用一種特殊設計的紗線提取天然微量鈾。

-含有未發現鈾資源的未勘探地區

例如:“由於永久凍土,加拿大、格陵蘭島、西伯利亞和南極洲的大部分地區目前尚未開發,可能擁有大量未被發現的儲量”(wikipedia.org)

世界上還有多少鈾?-資源和儲備

鈾資源似乎比世界上的儲量要多得多,進一步的勘探和發現似乎可以增加資源

可用的鈾儲量也會根據開采這些儲量的價格而增加或減少(價格越高,可用的就越多)。

除了鈾的主要來源之外,非常規鈾資源也是可用的,在這種資源中,鈾是開采其他金屬的副產品

目前,從海洋中提取鈾在經濟上是不可行的。然而,海洋中的鈾(濃度非常低)似乎比陸地上的鈾多得多

資源

與其他任何礦物或金屬一樣,鈾的世界總資源也不完全清楚(world-nuclear.org)。

從world-nuclear.org:

世界目前已測鈾資源量為610萬噸。

除了這610萬噸之外,還有作為其他金屬開采副產品的“非常規資源”中的鈾,這些非常規資源占曆史鈾產量的11%以上

World-nuclear.org有兩組可采鈾資源的2019年數據

他們指出,已確定的可開采資源(合理確定的資源加上推斷的資源)為6147,800噸,每公斤130美元。

然而,“總可采資源量為800.7萬噸,達到每公斤260美元。”

根據國家能源局的數據,[2009年]已確定的鈾資源總量為550萬噸,另外還有1050萬噸尚未發現[但是]隨著時間的推移,進一步的勘探和提取技術的改進很可能使這一估計至少翻一番(scientificamerican.com)

非常規鈾資源

world-nuclear網站概述了非常規鈾資源的不同來源:

鈾的主要非常規資源是磷礦或磷礦。

稀土元素(REE)礦床是另一種非常規資源……

黑(明礬)頁岩是另一種非常規資源,一些人試圖開發它們。

[從磷礦和稀土礦床中提取鈾通常沒有經濟利潤,但價格上漲和工藝改進可能會在未來改變這一狀況]

儲備

Wikipedia.org提供了不同價格點可開采儲量的信息:

截至2015年,以每公斤鈾40美元的價格可開采的儲量為646900噸,而以每公斤260美元的價格可開采的儲量為7641,600噸

海洋中的鈾

據估計,海洋中至少有40億噸鈾,這大約是已知存在於陸地礦石中的500倍。

鈾礦床與微量濃度的差異

不同的鈾礦床和微量鈾含有不同等級的礦石和不同濃度的鈾(以ppm為單位),從非常高的濃度到非常低的濃度。

world-nuclear網站上有一個表格,顯示了不同礦石和鈾來源的PPM濃度。

例如,海水中鈾的濃度最低。

鈾儲量最大的國家

我們看了三組數據,顯示了鈾儲量最大的國家。

其中一組數據隻包括每公斤開采成本不到80美元的鈾,這表明哈薩克斯坦擁有最大的鈾儲量

下一組數據包括成本低於130美元/公斤的可采鈾,並表明澳大利亞擁有最大的可采鈾資源

下一組數據包括成本低於260美元/公斤的可采鈾,並表明澳大利亞擁有最大的鈾儲量

每公斤可采儲量低於80美元

從statista.com:

[考慮到每公斤可開采成本不到80美元的鈾,2020年鈾儲量最大的國家是哈薩克斯坦,為34.4萬噸]

[加拿大以25.8萬居第二,南非以16.6萬居第三,巴西以15.6萬居第四]

成本低於130美元/公斤的可采資源

從world-nuclear.org:

[2019年,已確定可采資源(合理保證資源加上推斷資源)最多的國家是澳大利亞,為1,692,700噸/公斤,占世界已確定可采資源的28%]

[第二是哈薩克斯坦,為906,800人,占15%;第三是加拿大,為564,900人,占9%]

可采儲量低於260美元/公斤

從wikipedia.org:

[如果考慮到每公斤成本低於260美元的可采鈾,2015年鈾儲量最大的國家是澳大利亞,為1780,800公噸]

[哈薩克斯坦以941,600人排名第二,加拿大以703,600人排名第三]

鈾是如何生產的?

World-nuclear.org指出,原位浸出是鈾的主要開采方法(占55%),其次是地下和露天開采(38%),副產物開采(7%)排在第三位。

全球鈾產量

從world-nuclear.org:

[2020年,世界鈾總產量為47,731噸鈾和56,287噸U3O8]

[2011年至2019年世界鈾總產量一般在53,493噸至63,207噸之間]

鈾產量最高的國家

哈薩克斯坦的鈾礦產量最高

從world-nuclear.org:

世界上超過三分之二的鈾礦產量來自哈薩克斯坦、加拿大和澳大利亞

[2020年,從鈾礦中生產鈾最多的國家是哈薩克斯坦,為19,477噸鈾]

[澳大利亞以6203人排名第二,納米比亞以5413人排名第三]

[然而,在過去十年左右的時間裏,加拿大的鈾產量通常每年都排在哈薩克斯坦之後,排名第二]

全球鈾需求總量

對鈾的需求和消費需求有幾種表達方式

全球鈾需求總量

目前全球對鈾的需求約為67,000 tU/yr(噸鈾每年)(world-nuclear.org)

全球鈾需求占產量的百分比

world-nuclear.org列出了全球每年鈾的產量,以及這些數字占世界需求的百分比。

以2020年為例:世界鈾總產量為47,731噸,占世界需求的74%。這意味著全球需求為35320.94]

世界動力反應堆對鈾的需求

另一組world-nuclear - .org數據表明:

世界上總容量約為400吉瓦的動力反應堆,每年需要從礦山或其他地方獲得約67500噸鈾。

隨著產能係數和反應堆功率水平的提高,鈾燃料的需求在增加,但不一定是以相同的速度增加。

我們的鈾快用完了嗎?未來我們的鈾會用完嗎?

看起來我們的鈾在短期內不會耗盡。

然而,從中長期來看,鈾儲量和供應是否會變得更加稀缺取決於以下幾個因素,包括但不限於:

-未來的需求和消耗(尤其是反應堆)

有幾個因素可能會影響反應堆對鈾的需求和消耗率

-是否進行新的勘探,是否發現可開采/可開采資源

從world-nuclear.org:

與其他礦物一樣,地質勘探投資通常會增加已知資源。

在2005年和2006年的勘探工作中,世界上已知的鈾資源在這兩年中增加了15%,[並且]由於礦產勘探的增加,世界上已知的鈾資源在過去十年中至少增加了四分之一

因此,沒有理由預計未來幾十年甚至幾個世紀都會出現鈾短缺。

這甚至沒有考慮到核能技術的改進,這種技術可以有效地大幅增加可用資源。

特別是對於新發現的鈾資源,它們需要能夠以經濟上可行的價格開采,並且可以實際獲取。

正如world-nuclear網站所提到的:“衡量(鈾)長期供應安全的唯一有意義的措施是地下已知的可開采儲量。”

-已探明儲量是否保持穩定,或是否開始枯竭

通過分析年度儲備圖表,可以看出儲備水平在中長期內是在增加、穩定還是在下降

——消費者是否願意花更多的錢來開采開采成本更高的鈾資源

從world-nuclear.org:

可開采鈾的數量與開采成本和市場價格有關。

例如,以目前價格的十倍*為例,海水可能成為大量鈾的潛在來源(但消費者可能不得不通過價格大幅上漲來支付更多的錢)。

根據目前的成本和價格數據以及目前的地質知識,對包括鈾在內的任何礦物未來可得性的任何預測,都可能被證明是極其保守的。

[影響資源供應的因素在world-nuclear.org資源中進一步討論]

-再加上其他因素

為什麼我們可能永遠用不完一些已開采的資源

我們整理了這個指南,解釋了為什麼我們可能永遠用不完一些資源:

我們可能永遠用不完開采的資源(礦物、金屬、化石燃料等)——原因如下

我們提出的一個普遍觀點是,一旦容易/廉價開采的鈾礦資源枯竭,鈾可能會隨著新的開采活動變得更加昂貴而變得更加昂貴。

Wikipedia.org用這個例子說明了這一點:

最終可開采鈾的數量很大程度上取決於人們願意為其支付多少錢。

鈾是一種分布廣泛的金屬,有大量的低品位礦床,目前被認為是沒有利潤的

截至2015年,以每公斤鈾40美元的價格可開采的儲量為646900噸,而以每公斤260美元的價格可開采的儲量為7641,600噸

我們什麼時候會用完鈾?我們的鈾還能使用多少年?

以今天的消耗速度計算,基於土地的鈾的估計壽命從80年到230年不等。

然而,鈾的進一步勘探可能會提高估值。

一項對海基鈾的估計表明,海洋中可能有數千年的鈾供應,但是,在我們能夠以負擔得起的價格從海洋中提取鈾之前,這可能不是一個可行的鈾來源。

陸基鈾

從phys.org:

按照目前常規反應堆對鈾的消耗速度,世界上可用的鈾(最常見的核燃料)的供應將持續80年。

將消耗增加到15太瓦,可行的鈾供應將持續不到5年。

(可行鈾是指存在於足夠高的礦石濃度中的鈾,這樣開采礦石在經濟上是合理的。)

從world-nuclear.org:

目前世界上已測量的鈾資源(610萬噸)的成本不到目前現貨價格的三倍,僅用於常規反應堆,足以維持約90年。

在現有地質知識的基礎上,隨著現有資源的枯竭,進一步的勘探和更高的價格肯定會產生更多的資源。

從scientificamerican.com:

如果把已探明的鈾資源和未發現的鈾資源加起來,按照目前的消耗速度,大約有230年的總供應量,但隨著時間的推移,進一步的勘探和提取技術的改進很可能至少會使這一估計數字翻一番

海洋基鈾

從phys.org:

鈾通常從地殼中開采,但也可以從海水中提取,海水中含有大量的鈾(3.3 ppb,或4.6萬億千克)。

從理論上講,如果使用傳統反應堆提供15太瓦的電力,這一數量將持續5700年。

在快中子增殖反應堆(一種特殊類型的核反應堆)中,鈾的使用可以延長60倍,鈾可以持續30萬年。

然而,(一些人認為)這些反應堆的複雜性和成本使它們缺乏競爭力。

鈾短缺

一方麵,在2020年,福布斯網站指出,“現在沒有,甚至從來沒有鈾短缺。”

另一方麵,stockhead.com.au可能表明,鈾的供應遠遠落後於需求,而且這種情況可能會持續到未來。

因此,關於鈾的供應、需求以及向市場供應足夠鈾以滿足消費/需求需求的能力,似乎有一些不同的信息。

這個分析總體上超出了本指南的範圍。

如果我們的鈾用光了會發生什麼?

耗盡任何資源可能會影響以下事情:

-我們在整個社會中使用這些資源的關鍵事情的可用性。

特別是鈾,鈾在反應堆發電等應用中的使用

-資源的價格,因為它變得越來越稀缺,因此,我們使用資源的東西的負擔能力

資源的價格隨著儲量的消耗而增加,這是我們在指南中提到的為什麼我們開采的資源不會很快耗盡

鈾是可再生資源嗎?

鈾是不可再生的,因為它是有限的,而且我們使用它的速度比它在自然界中形成的速度要快。

然而,有幾種方法可以更可持續地利用鈾作為一種資源。

更可持續地管理鈾資源

可能有一係列更可持續地管理鈾的方法,包括但不限於:

-減少鈾的消費和需求,更有效地在反應堆和燃料中使用鈾

-重新利用耗盡或用過的鈾

-回收鈾

-在可能的情況下取代鈾作為能源

這些選擇和其他選擇可能會減輕未來開采新鈾的負擔。

減少鈾消耗,更有效地使用鈾

世界核組織指出,有幾種方法可以減少鈾的燃料消耗,或者可以更有效地利用鈾,例如:

濃縮中的還原尾測定

對一些反應堆使用過的燃料進行再處理

另外,還有其他更有效的反應堆工廠操作實踐

Scientificamerican.com概述了用於反應堆燃料時降低鈾需求的其他方法

回收和再利用鈾

當前鈾的循環利用

剩餘的核廢料(即貧鈾)可以回收

回收鈾和鈈……目前每年可節省約2000 tU的初級供應(world-nuclear.org)

再利用貧鈾

貧鈾的再濃縮是利用鈾作為二次來源的一種方式

延長鈾供應

除了本指南中提到的其他做法,如更有效地使用鈾、降低反應堆的鈾消耗需求、回收或再利用鈾基燃料等等,未來可能有辦法延長鈾的供應。

Scientificamerican.com指出,有兩種技術可以延長鈾的供應:

首先,從海水中提取鈾可以得到45億公噸的鈾——按照目前的速度,足夠供應6萬年。

第二,燃料循環的快中子增殖反應堆,可以與今天的核產量相媲美3萬年。

現在這兩種方法都不劃算,但如果鈾的價格大幅上漲,未來這兩種方法都可能劃算。

鈾的潛在替代品

對於反應堆

釷可以在某些類型的反應堆中作為替代燃料

從world-nuclear.org:

“今天,鈾是核反應堆唯一的燃料,但釷也可以用作CANDU反應堆或專門為此目的設計的反應堆的燃料。”

“釷燃料循環有一些吸引人的特點,盡管它還沒有投入商業使用。據報道,釷在地殼中的含量大約是鈾的三倍。

能源產生的其他方法

還有其他幾種能源可以用來代替核能發電。

傳統的化石燃料、氫和可再生能源(太陽能、風能、水力等)就是幾個例子。

我們會用完核燃料嗎?

核燃料是用於核電站產生熱量為渦輪機提供動力的燃料。

worldnuclear.org指出,“鈾是用於核反應堆的主要燃料……”,而能源教育。Ca表示“……最常見的核燃料是放射性金屬鈾-235和鈈-239”。

關於剩餘多少鈾的信息可以在上麵的指南中找到。

我們目前沒有關於世界上剩餘鈈資源的指南。

值得一提的是,除了上述指南中列出的鈾的潛在替代品,以及擴大鈾供應的潛在方法之外,未來可能還有其他方法來生產不同類型的核燃料。

例如,Investingnews.com網站提到,某些類型的浪費可能就是這種情況:

稀土氧化物的生產會以釷的形式產生放射性廢物……[而]科學[可能會開發出一種方法]將這種材料用作下一代核設施的核燃料,或作為鈾的替代品

來源

1.https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_uranium_reserves

2.https://www.statista.com/statistics/264781/countries-with-the-largest-uranium-reserves/

3.https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/uranium-resources/supply-of-uranium.aspx

4.https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/mining-of-uranium/world-uranium-mining-production.aspx

5.https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/mining-of-uranium/uranium-mining-overview.aspx

6.https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/uranium-resources.aspx

7.https://www.scientificamerican.com/article/how-long-will-global-uranium-deposits-last/

8.https://stockhead.com.au/resources/uranium-supply-is-falling-well-behind-demand-these-asx-stocks-are-rushing-to-fill-the-hole/

9.https://www.forbes.com/sites/llewellynking/2020/06/08/uranium-supply-isnt-the-crisis-in-the-nuclear-industry/?sh=3276be114f48

10.https://www.sciencealert.com/scientists-successfully-extracted-uranium-directly-ocean-water-nuclear-yellowcake-energy

11.https://phys.org/news/2011-05-nuclear-power-world-energy.html

12.https://en.wikipedia.org/wiki/Peak_uranium

13.https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2017/05/04/we-have-plenty-of-uranium-in-north-america/#42c75e1c67ce

14.https://www.zeusresources.com/uranium-and-its-applications/

15.https://www.world-nuclear.org/nuclear-essentials/how-is-uranium-made-into-nuclear-fuel.aspx

16.https://energyeducation.ca/encyclopedia/Nuclear_fuel

17.https://investingnews.com/daily/resource-investing/critical-metals-investing/rare-earth-investing/thorium-rare-earth-liability-or-asset/

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