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钍资源利用体系宜尽早建立

发布时间:2019-10-12 19:52:55

据公开信息显示,我国钍资源主要集中的白云鄂博主矿和东矿的钍氧化物含量平均在0.038%左右,含量高的能达到0.046%,资源量约为22万多吨,占全国现已探明总量的77%以上。据相关的稀土研究人员估计,随着勘探深入,白云鄂博矿区还可能进一步扩大,仅主东矿的钍氧化物远景储量可能超过30万吨。

然而,白云鄂博主矿和东矿多年来主要开采铁矿,矿产分离后,钍与稀土及剩余矿浆一起被全部泵到尾矿坝。年复日久,铁矿越采越多,尾矿坝存量也不断扩大。这也直接导致了业内多年所引用的数据:稀土的利用率不到10%,钍的利用率为零。

“我国钍资源较为丰富,仅次于印度,位居世界第二。”中投顾问高级研究员贺在华告诉记者,“但是,全国范围内并未对钍资源形成有效的资源保护与利用,其利用率接近零,不仅如此,废弃的钍还严重污染环境。”

一位业内专家接受本报记者采访时表示,业界很多年前就在研究钍资源对于核能发展的作用,并且呼吁对钍资源的保护,但时至今日,钍作为一种战略资源的重要性仍然没有得到足够的重视。

数据显示,我国已查明钍工业储备量为286335吨(二氧化钍),其中白云鄂博矿区的221412吨以氟碳铈矿和独居石的混合矿为主。此外,四川等地的氟碳铈矿中二氧化钍含量与白云鄂博矿相当。

“钍是稀有金属,而且我国的储量很丰富,这其实是优势。但是,多年来的白白流失,不但减少了优势,而且造成更大损失。”上述专家感叹道。

珍贵的战略资源

“钍为高熔点、高放射性稀有金属,是一种珍贵的战略资源。”上述专家介绍,“除了广泛应用于冶金、航空航天、催化剂、新材料、光电等尖端科技领域外,钍是未来可替代铀的重要核燃料,关乎核能发展。”

据了解,自上世纪70年代,美国在轻水增殖反应堆研究中,以钍作为核燃料的可行性得到成功证实后,俄

罗斯、英国、德国、日本、印度等国相继开展了有关钍基燃料循环的研发工作。铀资源匮乏的印度,更将钍燃料确定为核电发展战略的核心内容,已建成以钍为燃料的先进重水反应堆。而美国和日本都把钍、铀、钚和除钷以外的16种稀土元素定为战略元素,法律规定国家要有一定量的储备。

中国核能行业协会副秘书长徐玉明日前在公开场合表示,2020年中国有望实现7000万千瓦的核电发展目标。

作为一个铀资源储量不大的国家,如此大的建设规模需要的铀资源不是小数目。据记者了解,目前,我国对铀资源的需求表现强劲,国内的铀资源勘探及在国外市场的铀资源贸易正处于活跃状态。

公开资料显示,地球上的钍资源量是铀资源的3-4倍。在自然界中,天然核燃料仅有铀-235一种,但其在天然铀中的含量仅为0.7%。而钍通常以同位素钍-232的形式存在,经中子轰击后,钍-232可转变为易发生裂变反应的核能燃料铀-233。因此,铀-238一样,钍-232也是一种增殖材料。但是,与用铀-238人工转化出的铀-235与钚-239相比,铀-233的中子产额更高,可以据此建立一个效率更高的增殖循环。而且,钍-铀燃料循环比铀-钚燃料循环产生的高毒性放射性核素要少。

相关分析显示,每年使用钍燃料100吨,可以替代煤2.5亿吨。据相关估计,目前在全国稀土工业生产过程中,可以分离出二氧化钍200吨以上,可代替5亿吨煤发电。

“在未来铀需求量不断增加的情况下,钍资源的开发利用可缓解和补充铀资源的不足。为了确保核电长期稳定地发展,钍资源的勘查及开发利用、钍基燃料在核能中的应用及钍基燃料循环研究具有重要的意义。”上述核电专家表示。

研究开发应继续

据业内专家介绍,上世纪60年代起,我国科研机构就对钍利用进行过探索;上世纪80-90年代开始,对钍在压水堆中的利用进行了研究。2002年首次投运的秦山三期核电站重水堆利用的正是钍燃料比较成熟的技术。

“我国在钍资源研究利用上虽取得了一些进展,但总体的开发利用与发达国家甚至印度等发展中国家的差距较大,在核电领域的研究、应用更是相对滞后,大量宝贵资源得不到有效开发。”上述专家表示。

贺在华指出,由于市场需求较小,国内对钍资源的利用非常有限。而且,目前我国没有明确的钍资源发展战略体系规划,对钍资源的掌握程度以及研究都有待进一步提升。

记者搜索资料发现,在钍资源的管理方面,目前也只有《中华人民共和国放射性污染防治法》第五章中提及的“铀(钍)矿和伴生放射性矿开发利用的放射性污染防治”。而《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》没有具体提及稀土矿共生矿(包括钍矿)的开采分离及保护问题。

“我国在铀资源上并无大量优势,相反在钍资源上却有较大的储量优势,这都是我国钍资源市场未来发展的契机。而且要解决目前钍资源面临的问题,需要建立全国范围内的钍资源利用体系;其次要从政策上予以扶持,在财政上予以大力支持;再次,需要不断的进行产品应用的研发以及市场的开拓。”贺在华说。

就未来钍资源的市场前景,贺在华表示,我国发展核电的战略方针不会改变,随着核电的发展,核燃料需求迅速上升,铀资源已经无法满足未来核电市场发展的需求。近几年,铀价持续上扬,无论是从短期还是长远角度观察,开发利用钍资源作为补充的核燃料对核能的利用和保障显得十分必要。“作为不可再生资源,开发利用钍资源必然需要有一个清晰的战略规划,包括钍资源的战略地位,资源储备、开发利用时间、资源保护、回收再利用等。”

国际上对钍的核能利用研究(链接)

国际上钍的核能利用的研究开发,大体上可以分为三个阶段:

上世纪60—70年代:由于核电站的快速发展,为扩大核燃料的供应来源,美、欧等发达国家对钍的利用开展了大量的研究开发。70年代的石油危机,更促进了核能的发展。在此期间,美国、日本、印度、英国、加拿大等国,不同程度上,在各种实验堆和动力堆中使用过钍燃料。

80—90年代:由于不断发现新的铀矿和铀产品价格下降,以及1986年切尔诺贝利核事故对核能利用的负面影响,多数国家中止了钍燃料利用的研究开发。唯有印度始终坚持钍燃料循环的研究开发。

90年代以后:一些发达国家又重新对钍燃料产生了兴趣。他们重视钍-铀燃料循环的主要目的可归结为3点。一是钍-铀燃料循环可有效地消耗武器钚及民用钚。二是钍铀燃料循环产生的长寿命次锕系核素(MA)要比铀-钚循环少得多。三是钍-铀循环产生的核燃料铀-233含一定量铀-232,其子体放射出高能γ射线,有利于防止核扩散。

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