铀原子序数为92,是自然界中能够找到的最重原生元素。在自然界中存在铀—238、铀—235 和铀—234三种同位素,均具有放射性,其中铀—235是当前核能发电的主要燃料。此外,还有12种人工同位素。
铀并不算是稀有的元素,地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中含2.5克铀,比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀的化学性质非常活泼,几乎能与所有非金属元素及许多有机化合物反应形成各种铀化合物,也常与碱土金属、稀土和其他金属共生或伴生,所以,铀矿的组成很复杂。从天然水到人体甲状腺,从内陆广袤的煤炭石油沉积盆地,到海边大片的磷酸盐矿,均存在铀。目前已经发现的铀矿物和含铀矿物共有200多种,具有工业意义的有20种。
虽然铀元素有着广泛的分布,但天然铀的生产却相当集中,前六个国家就占了全球产量的90%。除了政治等外部因素,主要原因在于铀分布不均匀,开采成本的差异巨大。因此,讨论天然铀资源,如果只看总量毫无意义,因为铀并不稀缺,关键是开采成本。
铀矿开采成本远大于其他主要金属。如铜矿等金属矿石,把矿石破碎后通过浮选就能提取其中的铜,而铀矿石磨成细粉之后,还要通过化学或物理方法,如浸出或离子交换,从矿石里提取铀精矿。主要成分是八氧化三铀和重铀酸钠,即“黄饼”。
据经合组织核能机构和国际原子能机构联合发布的2024年铀红皮书(《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》),截至2023年,全球铀资源总量按开采成本分类如下:
开采成本<260美元/kgU的可采资源总量,有799万吨铀,占总资源量的60%;
开采成本<130美元/kgU的可采资源总量,有590万吨;
开采成本<80美元/kgU的可采资源总量,有188万吨;
开采成本<40美元/kgU的可采资源总量,只有67万吨,只有四个国家报告了成本低于40美元/千克单位的资源,其中75%位于哈萨克斯坦。
除此之外,未查明的预测+推测资源量也有790万吨铀,较上一版红皮书增加了7%。
另外还存在非常规的铀资源,据报告约有210个矿床,总储量约为5700万吨。非常规资源往往几乎没有经济意义,但是对于某些没有常规铀资源的国家来说,也可能不计成本的将其纳入开采计划。
图1:开采成本在130美元/kgU的资源分布
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
图2:现货市场铀价(美元/千克)
数据来源:国际货币基金组织、巨杉资产
近20年来,铀价先跌后回升,最低价接近40美元/kgU,2023年后才开始持续运行在100美元/kgU以上,24年达高点200美元/kgU左右,25年年初回调至134美元/kgU,目前最新价格回升至160美元/kgU左右。根据中广核矿业最新定价机制协议,国际天然铀权威机构TradeTech及UxC对2026-2028年的天然铀预测价格为207美元/kgU。因此,开采成本位于130-260美元/kgU区间的铀资源在当前并没有稳定的盈利能力。
图3:全球天然铀资源成本分布
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
从2017年至2023年,开采成本小于40美元/kgU的铀资源衰减迅速,40-80美元/kgU的铀资源增储,但弥补不了40美元以下的衰减量,二者合计占比从26%减至23.7%。80-130美元/kgU区间维持51%的份额,130美元/kgU以上成本的资源量上升。天然铀资源的开采成本整体呈上升趋势。
图4:全球在产铀矿全成本数据
数据来源:《全球主要铀矿公司投资经营策略及并购启示》、巨杉资产
图5:未来铀矿产能与需求预测至2050年
*情景假设a:如果所有现有和已承诺的矿山都以或接近其规定的产能运营,预计低需求可以被满足至2031年。然而,对于高需求,预计2027年左右将出现产量短缺。
*情景假设b:如果在低产情景a的基础上,规划的矿山产能也得以实现,预计低需求可以被满足至2042年,高需求可以被满足至2037年。
*产能假设依托的资源开采成本处于<130美元/kgU区间
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
在仅考虑一次供给的情况下,开采成本<130美元/kgU的铀资源量有590万吨,若未来年需求9万吨,可用65年;若核电发展态势较好,年需求12万吨,可用50年。铜的静态开采年限大约是42年,铝是65年。看起来铀资源的确并不短缺,但是,50%的可采资源集中在80-130美元/kgU的区间,开采成本小于80美元/kgU的资源量合计仅有188万吨,是肯定不够用的,从全球主要铀矿2023年的全成本数据也可看出,一些主要矿产项目的成本也已经接近130美元/kgU,近两年随着硫酸等成本上涨,实际最新成本还会更高,如中广核矿业表示,上半年矿山单位生产成本上涨13%,哈萨克斯坦低成本矿产将在2030年左右枯竭。
一方面,这表明,在当前核电复兴的趋势下,130美元/kgU的价格都不足以维持铀矿供应稳定,当前160美元/kgU的现货价格合理。另外,铀的二次供应(包含商业库存、军用核弹头削减、再生铀和钚、贫铀再浓缩、铀浓缩厂商欠料供应)在过去弥补了一次供应天然铀的缺口,占总供应的20%左右,但据WNA,2013年美、俄高浓铀协议结束后,二次供应水平呈下降趋势,目前估计为约10500吨铀/年,到2040年预计将降至约6000-7000吨铀/年。因此,权威机构对远期价格预测在200美元/kgU也并不夸张。
另一方面,这也说明,对于中国这样致力于核电大发展的国家来说,保有较低成本的天然铀资源稳定供应,战略意义非常重要。
图6:全球天然铀产量
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、WNA、巨杉资产
2024年全球天然铀产量约6万吨,中国天然铀产量约为1600吨,约占当年全球产量的3%,位于全球第七名。在红皮书统计的2040年的乐观情景下,中国天然铀矿产能预计将增至3500万吨,增幅达118%,全球产能增至9.3万吨,增幅55%,中国增速领跑全球。
图7:主要产铀国资源量开采成本分布
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
图8:中国铀资源分布
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
中国大力开发铀资源有底气。在全球开采成本小于130美元/kgU的铀资源中,中国资源占比为5%。但是,中国大部分资源位于80美元/kgU以下,成本分布非常具有优势。这得益于近年来中国在探矿找矿,以及天然铀开采技术方面获得的巨大突破。
图9:全球天然铀勘探和开发资本支出
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
铀矿勘探方面,2011年福岛核事故以后,铀价长期运行在100美元/kgU以下,甚至低至40美元/kgU,使中高成本区间的铀资源陷入长期亏损,铀矿勘探和开发陷入低迷。直到新冠疫情后,中国领衔积极找矿探矿,历史上东亚地区勘探和矿山开发支出只占全球总支出5%左右,而2020-2023年,该占比攀升至25%-33%。中国2023年的支出达2.02亿美元,仅次于加拿大。
通过铀红皮书数据,比较2021年和2023年各主要资源国的资源量变化,传统铀生产大国的资源增储面临瓶颈,如澳大利亚、加拿大因资源枯竭而总资源量出现下降;哈萨克斯坦勘探增加的资源量大致能够抵消开采枯竭的损失。而其他新增资源量主要来自于发展中国家,除中国以外,其他地区的矿冶开采面临较多不确定性,而且新增资源大多分布于更高开采成本区间。中国铀资源量净增4.7万吨,得益于中国北方鄂尔多斯、伊犁、松辽和二连盆地砂岩矿床的勘探资源大增,以及中国南方火山岩和花岗岩相关铀矿田深部和外围铀资源的少量增加。
而铀矿开采技术方面,我国天然铀生产始于1958年,形成了三代技术体系,先后建成了82座铀矿山,目前正在运行9座,逐步实现了地下开采、地表浸采到原位地浸的跨越。原位地浸,主要用于砂岩型铀矿的开采。
图10:砂岩型铀矿分布图
数据来源:(叶荣,2016)、自然资源科普与文化、巨杉资产
砂岩型铀矿,成矿作用可以简单地理解为原本在地表附近分散的铀,经过一系列氧化还原作用,由地下水携带汇聚然后沉淀,逐渐形成了有工业价值的矿床。这类铀矿床常常形成在具有较大水渗透率的砂岩之中,主要集中分布在北美成矿带和中亚成矿带。北美成矿带北起加拿大萨斯喀彻温省内的阿萨巴斯卡盆地,南至美国怀俄明盆地,已成为北美重要的铀矿战略资源。中亚成矿带横跨哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古及我国北部等地区。我国在进入21世纪以来,铀矿的勘查取得了巨大进展,新发现的资源量占到了目前全国铀资源的41%。特别是在北方伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、二连浩特盆地、松辽盆地等地区发现了一系列大型、特大型砂岩型铀矿,使其一跃成为我国储量最多的铀矿类型。
图11:不同天然铀矿床类型的成本分布
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
在不同天然铀矿床类型的开采成本分布中可以发现,砂岩型铀矿虽然品位很低,但却构成了低成本铀矿的主力。其他主要中低成本铀矿类型主要是品位极高的不整合面型(主要位于加拿大)和多金属角砾岩型(主要指澳大利亚奥林匹克坝,虽然品位低但体量巨大,铀作为铜等金属的副产物产出)。砂岩型铀矿品位低,埋深浅、含矿层岩石渗透性好,开采成本低主要得益于原位浸出法In situ leaching(ISL)开采技术。即通过向含铀砂岩层注入溶浸剂,使之与矿物发生反应,选择性地萃取出矿石中的铀,是一种集采、冶于一体的开采铀矿方法。省去了传统矿山开采时的矿石挖掘和搬运。
图12:原位浸出(ISL)过程示意图
数据来源:(蒙萍等,2025)、《有色金属(冶炼部分)》2025年第10期、巨杉资产
图13:原位浸出ISL法在低成本资源量中占据重要地位
数据来源:《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》、巨杉资产
地浸采铀安全高效,但技术难度大,钻孔、浸出剂、溶浸范围等均是需要解决的难题。地浸采铀分酸法、碱法和中性浸出三种工艺,酸性或碱性浸出剂都具有较强的腐蚀性,溶浸范围控制不好,会扩大采区溶浸影响区域,造成采区外的地下水污染。此外,不同浸出剂的溶解效率也不一样。虽然我国和哈萨克斯坦同属砂岩型铀矿成矿带,但我们的资源禀赋不佳,地质条件复杂,而且我国非常重视环保,因此不能采取原有的相对粗放的开采方式。
2000年以来,随着技术进步,我们逐步突破了第三代CO2+02原地浸出技术,突破了传统美国碱法和俄罗斯酸法地浸技术瓶颈,使我们的资源量和基础的资源量大幅提升。据中国铀业股份有限公司总工程师苏学斌:“从2006年到2015年,我们实现了二氧化碳的资源化利用,试剂消耗减少了75%,生产成本降低了约50%,铀矿经济开发的边界品位也由0.03%降至0.01%,盘活了大量的低品位砂岩铀资源。2016年以后,“二氧化碳+氧气”浸出工艺在全国多地实现了工业化应用。““采用酸法地浸技术,每吨天然铀金属产品耗酸100~400吨,仅浸出试剂成本高达十几万元。采用CO2+O2地浸技术,浸出试剂成本仅2~3万元,大大降低了生产成本。” 哈萨克斯坦低成本砂岩型铀矿主要采用酸法,最近因为硫酸紧缺价格大涨而导致成本上升。
2010年在内蒙古通辽钱家店建成了我国第一座CO2+02地浸采铀矿山,通过工业品位降低使我国铀资源量翻了三倍。2016年,在新疆伊犁建成了我国首座数字化绿色千吨级铀矿山。2025年7月,鄂尔多斯国铀一号示范工程产出第一桶铀产品,产能由单体百吨级跨越到单体千吨级,建设周期从4年缩短到1年,推动我国天然铀产业重大转型升级。未来,绿色高效原地浸出采铀技术将全面应用到松辽、二连盆地铀资源开发,2030年将支撑建成新一批铀矿大基地;同时,此项技术作为“中国方案”已成功推广到世界第四大产能纳米比亚罗辛等海外中国控制铀矿山,推动我国天然铀总产能将由全球第9位跃升至第2位。
图14:中国铀业IPO募投项目
*纳岭沟即国铀一号
数据来源:中国铀业招股说明书、巨杉资产
理解中国铀资源的经济和战略价值,帮助我们进一步加深对核电投资的认知。针对更多前沿性的问题,如MOX核燃料、熔盐堆等先进技术对铀需求下降的影响,乃至核聚变的未来,我们将持续跟踪研究。
参考资料:
1、《Uranium 2024: Resources, Production and Demand》,NEA&IAEA
2、World Nuclear Association
3、《天然铀行业专题:沉寂已久的能源金属,周期来临》,国信证券
4、《全球主要铀矿公司投资经营策略及并购启示》,王凯等,2025
5、《世界天然铀分布及开发利用情况研究》,韩杰,2025
6、《铀矿开采及铀污染地下水修复技术研究进展》,蒙萍等,2025
7、《砂岩型铀矿——铀矿家族的宠儿》,叶荣等,2016
8、《我国砂岩型铀矿成矿理论的创新和发展》,张金带,2023
9、《从“钱家店”到“国铀一号“》,苏学斌,2025