2025年9月13日，《人民日?qǐng)?bào)》第6版刊發(fā)題為《自主研發(fā)的“國(guó)鈾一號(hào)”成套采鈾技術(shù)讓“呆礦”變“寶藏” 助力核電“糧倉(cāng)”持續(xù)充盈》的文章，報(bào)道了位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市的中核集團(tuán)“國(guó)鈾一號(hào)”示范工程近日生產(chǎn)出“第一桶鈾”，這標(biāo)志著我國(guó)鈾資源開(kāi)發(fā)邁入綠色安全、智能高效的新階段。
報(bào)道全文如下：
“國(guó)鈾一號(hào)”大通量水冶裝備。
9月10日，國(guó)務(wù)院新聞辦舉行“高質(zhì)量完成‘十四五’規(guī)劃”系列主題新聞發(fā)布會(huì)?！笆奈濉逼陂g，我國(guó)油氣與鈾礦實(shí)現(xiàn)重大找礦突破，探獲兩個(gè)特大型鈾礦，夯實(shí)5個(gè)大型鈾礦基地資源基礎(chǔ)，為我國(guó)鈾礦資源安全奠定了重要基礎(chǔ)。
近期，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市的中核集團(tuán)“國(guó)鈾一號(hào)”示范工程生產(chǎn)出“第一桶鈾”，這標(biāo)志著我國(guó)鈾資源開(kāi)發(fā)邁入綠色安全、智能高效的新階段。鈾資源為何重要？如何喚醒“沉睡”的鈾礦？科研人員在此過(guò)程中攻克了哪些科技難關(guān)？本期“瞰前沿”揭秘鈾礦采冶背后的“黑科技”。
——編者
天然鈾，是從鈾礦石中直接提取的混合物，是重要的戰(zhàn)略資源和能源礦產(chǎn)。鈾資源被譽(yù)為核電“糧倉(cāng)”，鈾礦采冶位于核燃料循環(huán)體系的前端，是核工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。掌握先進(jìn)的鈾礦采冶技術(shù)，建設(shè)綠色、智能、高效的千噸級(jí)鈾礦山，對(duì)保障國(guó)家能源安全具有重要戰(zhàn)略意義。
進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)鈾資源勘查重心由南方硬巖轉(zhuǎn)向北方砂巖，在北方盆地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和落實(shí)了一批超大型、特大型和大型鈾礦床。其中，鄂爾多斯盆地已成為我國(guó)鈾資源最豐富的基地。但是，礦體地質(zhì)與水文地質(zhì)條件差、礦石性質(zhì)復(fù)雜、礦層與煤層疊置等特點(diǎn)，使得采冶難度極大。
經(jīng)過(guò)數(shù)十年科技攻關(guān)，我國(guó)自主研發(fā)了“國(guó)鈾一號(hào)”成套采鈾技術(shù)，建成了國(guó)內(nèi)首座單體千噸級(jí)鈾礦大基地，盤活了國(guó)內(nèi)數(shù)十萬(wàn)噸鈾資源，讓“呆礦”變“寶藏”，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)鈾資源開(kāi)發(fā)的突破性進(jìn)展。
喚醒“沉睡”的鈾礦，挑戰(zhàn)極大
傳統(tǒng)的采鈾方法是在露天工作面或地下巷道施工，打開(kāi)含鈾礦層，從地下采出鈾礦石運(yùn)至地表，經(jīng)破磨處理、化學(xué)浸出實(shí)現(xiàn)鈾的提取。這種方法安全度和生產(chǎn)效率低，尤其不適用于疏松含水的砂巖型鈾礦。
“國(guó)鈾一號(hào)”采用了原地浸出采鈾工藝：在地表施工鉆孔，向地下注入化學(xué)試劑，沿礦石孔隙滲透使鈾溶解，再將含鈾溶液提升至地表，經(jīng)水冶處理得到鈾產(chǎn)品。面對(duì)鄂爾多斯盆地復(fù)雜砂巖鈾礦，要想建立這一顛覆性的鈾礦開(kāi)采模式，挑戰(zhàn)前所未有。
如何高效地溶解鈾？鈾礦石具有高鈣、高鐵的特點(diǎn)，采用常規(guī)高酸、高堿浸出時(shí)，極易發(fā)生硫酸鈣、氫氧化鐵等化學(xué)沉淀反應(yīng)，將礦石孔隙堵死，不僅化學(xué)試劑無(wú)法與礦石接觸，還會(huì)污染地下水。因此，尋找科學(xué)的溶浸劑配方成為關(guān)鍵。
如何快速精準(zhǔn)地開(kāi)采鈾？鈾礦含水層厚度大、礦體分散不連續(xù)，就像厚厚的蛋糕里鑲嵌著很小的鈾礦“堅(jiān)果”，注入的化學(xué)試劑被嚴(yán)重稀釋。此外，地層深處看不見(jiàn)、摸不著，想靠有限的鉆孔準(zhǔn)確開(kāi)采鈾礦，難度極大。
如何從溶液中高效提取鈾？含鈾溶液濃度極低，從溶液中回收鈾猶如大海撈針。要想解決這一問(wèn)題，需要處理能力大并且能夠快速富集鈾的水冶裝備，這在當(dāng)時(shí)尚屬國(guó)際空白。
如何確保鈾礦山穩(wěn)定運(yùn)行？煤礦開(kāi)采排水使鈾礦層水位下降，破壞了原地浸出所依賴的水力條件。此外，煤層采掘?qū)е骡櫟V層底板坍塌，引發(fā)放射性核素遷移，污染煤層并造成嚴(yán)重的環(huán)境影響。實(shí)現(xiàn)鈾煤協(xié)同開(kāi)采，是一個(gè)世界性難題。
采冶“黑科技”，更綠色、智慧、高效
在近20項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科研與工程示范項(xiàng)目的支持下，我國(guó)科研人員在原地浸出采鈾理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、裝備材料等方面取得系統(tǒng)性、原創(chuàng)性成果，成功破解了復(fù)雜鈾礦開(kāi)發(fā)的世界性難題，使我國(guó)鈾礦采冶邁入綠色安全、智能高效的新階段。
更綠色——?jiǎng)?chuàng)新二氧化碳和氧氣地浸采鈾理論與方法。這兩種人們生活中接觸最多的氣體，在特定的條件下對(duì)鈾有較好的溶解效果。這種溶有二氧化碳和氧氣的近中性水溶液，綠色、安全、環(huán)保，對(duì)環(huán)境影響小，既解決了堵塞問(wèn)題，又極大提高了地浸采鈾的本質(zhì)安全度，還使溫室氣體得到了資源化利用。
更智慧——研發(fā)“數(shù)字建井”工藝。利用非均質(zhì)地層建模和流場(chǎng)表征技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉆孔精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工，井網(wǎng)建造精度由米級(jí)提升至厘米級(jí)，打破了過(guò)去“閉著眼睛憑經(jīng)驗(yàn)”的粗放建設(shè)模式，礦山建設(shè)周期由4年縮短至1年。創(chuàng)新高壓水力定向切割技術(shù)，精準(zhǔn)控制化學(xué)試劑流向，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈾礦物的溶解，解決了稀釋問(wèn)題，顯著提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)了鈾礦山“快建快采”。
更高效——研發(fā)U型飽和再吸附鈾富集工藝，將鈾溶液中每升幾毫克的鈾富集至每升近百克。自主研制的高吸附量國(guó)產(chǎn)化鈾提取材料，在打破國(guó)外壟斷的同時(shí)實(shí)現(xiàn)重要指標(biāo)超越，我國(guó)鈾礦山生產(chǎn)能力由單體百噸級(jí)提升到單體千噸級(jí)。
更科學(xué)——針對(duì)鈾煤協(xié)同開(kāi)采相互影響的問(wèn)題，我國(guó)科研人員提出“先鈾后煤，時(shí)空錯(cuò)開(kāi)”的科學(xué)開(kāi)發(fā)方法，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了水力帷幕地浸流場(chǎng)再造與地下核素遷移控制技術(shù)，掃除鈾煤同采技術(shù)障礙。此外，應(yīng)用地浸采鈾智能化分析控制系統(tǒng)，開(kāi)啟了我國(guó)鈾礦山“千里之外、一鍵采鈾、一屏掌控”的新格局，有效提升產(chǎn)能。
保障天然鈾國(guó)家重大戰(zhàn)略需求
當(dāng)前，我國(guó)核電總體規(guī)模居世界第一。未來(lái)15年，國(guó)內(nèi)天然鈾需求量將增長(zhǎng)3倍，達(dá)到目前全球天然鈾總產(chǎn)量的一半以上。開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)鈾資源先進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行推廣，至關(guān)重要。
去年7月，“國(guó)鈾一號(hào)”示范工程開(kāi)工建設(shè)，僅一年時(shí)間，“第一桶鈾”就成功生產(chǎn)下線。該工程產(chǎn)能規(guī)模大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、技術(shù)先進(jìn)，進(jìn)一步提升了中國(guó)天然鈾保障能力、天然鈾產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
目前，“國(guó)鈾一號(hào)”先進(jìn)技術(shù)正加速推廣至內(nèi)蒙古二連盆地、東北松遼盆地和新疆伊犁盆地等鈾礦資源開(kāi)發(fā)，將支撐建成新一批天然鈾生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)我國(guó)天然鈾產(chǎn)能大幅增長(zhǎng)。隨著全球核能發(fā)展的提速，未來(lái)，“國(guó)鈾一號(hào)”技術(shù)還將走出國(guó)門，推廣到中亞、非洲等地，為世界復(fù)雜鈾礦開(kāi)發(fā)貢獻(xiàn)智慧。（蘇學(xué)斌 作者為中核集團(tuán)“國(guó)鈾一號(hào)”示范工程總設(shè)計(jì)師）
鏈接
為什么要發(fā)展核電？
核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全的重要基石。我國(guó)核工業(yè)自20世紀(jì)50年代起步，從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)，形成了完備的核工業(yè)體系，在維護(hù)國(guó)家安全、保障能源安全等方面作出了重要貢獻(xiàn)。
結(jié)合我國(guó)能源發(fā)展需求與實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的需要，有學(xué)者預(yù)測(cè)未來(lái)我國(guó)全年電力需求會(huì)增長(zhǎng)到16萬(wàn)億千瓦時(shí)，我國(guó)需要4億至5億千瓦的發(fā)電裝機(jī)規(guī)模作為能源補(bǔ)充。在各類發(fā)電技術(shù)全生命周期單位碳排放量中，核電的碳排放量極低。此外，核電還有高效、穩(wěn)定等特征。
以中核集團(tuán)中國(guó)核電工程有限公司牽頭研發(fā)的“華龍一號(hào)”為例，“華龍一號(hào)”是根據(jù)全球最新安全要求研發(fā)的百萬(wàn)千瓦級(jí)先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能夠持續(xù)向社會(huì)穩(wěn)定輸送清潔電力?！叭A龍一號(hào)”單臺(tái)機(jī)組年發(fā)電量達(dá)100億千瓦時(shí)，相當(dāng)于每年等效減排二氧化碳800多萬(wàn)噸。
核安全問(wèn)題是核電發(fā)展的生命線。壓水堆核電站有3道安全屏障：由燃料芯塊和包殼組成第一道屏障，一回路壓力邊界構(gòu)成第二道屏障，安全殼是最后一道放射性物質(zhì)的包容屏障。
數(shù)字化、智能化技術(shù)將為我國(guó)核電行業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇。目前，我國(guó)核電廠已經(jīng)部署了很多智能化應(yīng)用，可以全面提升核電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性。未來(lái)，借助人工智能等新技術(shù)，能進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)核事故的預(yù)防。（資料來(lái)源：中核集團(tuán)）
（來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)）
