加快协同创新京津1400余家高科技企业落户河北

大家猜猜我手上这些长得像大号麦乐鸡的是什么？

它的俗称，叫黄饼。这可不是能吃的那种饼，而是核工业中的一种重要原料 —— 重铀酸钠。

经过一系列的加工，它就能做成燃料棒，最后再转换成我们平时用的电。

今天我们来看看，核燃料最初的起点 —— 铀矿，到底长啥样。

铀矿从哪儿来？长啥样？ 铀从哪儿来？

铀，原子序数 92，诞生于超新星爆炸和中子星碰撞。

46 亿年前，它随着太阳系的原始物质一起被吸积到地球，与氧、氟等元素形成铀的化合物，这些矿物在后来的地质演化中形成铀矿。

铀其实比我们想象的要多一点， 它在地壳中的平均丰度约为 2.7ppm，也就是每吨地壳物质中有 2.7 克铀，跟钴镍铅这些金属差不多，而金在地壳中的平均丰度只有 0.004ppm。

但在传统开采方式下的铀，一般工业品位是 0.05%，每吨矿石 500 克铀，也就是比平均丰度要高出 185 倍才有开采的价值。所以它看着多，实际太分散，不容易开采。

铀也是化学性质比较活泼的元素，地下几乎不存在 “ 纯铀 ” 这种东西，都是以化合物的形式存在。

常见的组合有沥青铀矿，晶质铀矿，铀石，铀云母等等。

我国从南到北都有铀的分布，湖南、广东、 江西主要是花岗岩型和火山岩型铀矿，新疆和内蒙古主要是砂岩型铀矿，而东北甚至云贵川地区也都发现过铀矿资源。

我们这次来看的铀矿，在我国草原最多的地方，也是铀资源最多的地方 —— 内蒙古。

铀矿长啥样？

我现在在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗恩格贝镇纳岭沟铀矿床，这是我国规模最大的天然铀产能项目 —— 中核集团 “ 国铀一号 ” 示范工程，大家前面看到的黄饼就来自于这片草原。

但如果我不告诉你这里正在采矿，你肯定看不出来，因为这里的矿和我们想象中完全不一样，既看不到矿井，也看不到矿工，唯一能看到的，只有许多黄绿蓝三色的箱子被放置在草原上。

我们一起来看看，“ 国铀一号 ” 是怎么把铀从地底下挖上来的。

这些黄绿蓝的箱子，其实就是 “ 国铀一号 ” 的矿井。

绿色的箱子代表注孔，负责将浸出液注入到砂岩型铀矿层；

而蓝色的箱子代表抽孔，负责把溶解出铀元素的液体给抽上来；

而黄色的箱子则是负责监测地下水环境的情况。

它们以六注一抽蜂窝状排布，也就是六个注孔 + 一个抽孔，井间距大概 30 米。

每个采区都有一个集控室，负责开关和监测抽注液的流量。外围还有两个蒸发池，处理后的少数多余水分会在这里被蒸发到大气层。

而不远处，还能看到热火朝天的钻井机正在新的采区打井。

这就是采用了 “ 二氧化碳 + 氧气 ” 地浸工艺的 “ 国铀一号 ”，它和传统矿山的开采模式完全不一样，是采矿不见矿。

刚才咱们说的，就是在地表能看到的开采工作。接下来我们看看，在地下我们看不到的地方，铀都经历了什么 ——

地浸采铀是如何采矿不见矿？ 把铀变成黄饼总共分几步？

首先矿井会深入地下四百米左右到达铀矿层，这里不仅有砂岩，还有大量的地下水。

注液井会把融入水中的二氧化碳（ CO? ）和氧气（ O? ）作为浸出剂注入地下。

二氧化碳在地下水中溶解后会形成一种弱酸，可以降低地下水的 pH值，增强铀矿物的溶解性。

而氧气会促进铀的氧化作用，将砂岩型铀矿中低氧化态四价铀（ U?? ）转化为高氧化态的六价铀（ U?? ）。

这时候铀离子会逐渐溶解到浸出液中，之后再通过抽液井抽出，通过集控室汇总到集液罐，顺着管道来到水冶厂。

在这里，铀溶液会经过吸附塔，含铀离子被吸附塔中的树脂吸附；含铀树脂再转移到淋洗塔经淋洗剂洗脱，得到合格液。

这些合格液会加入盐酸、去除不利离子，再到搅拌罐加入氢氧化钠，氢氧化钠提供了氢氧根(OH-)，与铀酰离子反应，就形成了重铀酸钠沉淀。

由于这些沉淀一般是黄色的固体，再经过压制后，就像一块块饼，所以大家才叫它黄饼。

而在核工业内部，它的真正代号是 “ 111 ”，这便是矿区产出的最终成品。

现在天然铀（ U3O8 ）的国际价格大概是每磅 70 美元，折合成人民币是每吨一百万元。

重铀酸钠的铀含量大约在 70% 左右，既然是铀那它肯定也有辐射，不过天然铀的辐射量微乎其微。一斤重的天然铀矿石每天释放出 0.02 毫希（ mSv ），跟戴一块夜光手表差不多。

我刚开始也担心会有辐射，矿区的工程师告诉我，只要不真当它是麦乐鸡给吃下去，摸完之后认真洗手，基本上不会有什么影响。

如何把铀变成电？

接下来，这些黄饼会被送到纯化转化厂。从重铀酸钠转化成六氟化铀（ UF? ）。

再到铀浓缩厂和元件厂，制成核反应堆中使用的核燃料棒。

这些燃料棒被装入核反应堆中，通过引发裂变反应，释放出大量的热能。加热后的水转变为蒸汽，蒸汽再推动汽轮机，从而驱动发电机产生电能。

最后，输送到我们家里，就是我们日常使用的电了。

这一切的起源都来自那块黄饼，所以它也被叫做核工业的粮食。

在 7 月 12 日，我国这个规模最大的天然铀产能项目，“ 国铀一号 ” 示范工程就成功产出第一桶铀。

农田牧场和谐共处

“ 国铀一号 ”这套地浸采铀技术还有一个明显的优势就是环保。

你可以看到，它不会像传统采矿一样开山劈石，掘地三尺，而是在地下就完成了铀矿的提取。

采矿区都是向牧民和农民们租借的土地，完全不会影响正常的放牧和耕种。

刚才大家看到矿井周围一排排的农作物，就是春天种植的玉米，这会儿才刚刚冒头，等到它们长大，连这些矿井都会被遮蔽。

在我们快要离开矿区的时候，正巧碰到牧民们放羊，羊群就在矿井周围的牧场上悠闲地吃草。

如果不是亲眼看见，很难相信农业、牧业与采矿竟然能在同一片土地上共存。

千里之外，一键采铀 —— 呼和浩特远程控制中心

刚才我们看到的所有采铀过程，其实都能在千里之外的呼和浩特远程控制中心，一键操控。

如果说分散在内蒙古各处的矿区是采铀的手臂，那这里就是中枢神经。

在这个房间里，操作员只需要点几下鼠标，就能看到数百公里外的铀矿生产现场。也包括启动铀矿的开采设备，控制注液井的操作，查看矿井的实时数据等等。

自动化和智能化控制技术已经可以做到非常精准的调控。这种方式不仅提高了效率，还减少了传统矿山作业中的人工操作。

因为矿区一般地处偏远，工作环境也相对恶劣，所以招人难，留人更难。愿意到一线矿区工作的年轻人已经越来越少了。

一位在中核集团待了二十多年的工程师告诉我，他亲身经历过技术落后的年代，看到传统开采给矿工带来了沉重的负担，有许多家庭都面临着分居两地的情况。

而在自动化和远程控制技术实现后，现场作业人员就不需要那么多了，很多曾经需要现场干的活儿，也都可以远程操控了。

这种革命性变化，打破了以往几十年人跟矿走，风餐露宿的生产模式，大家的生活质量和工作效率都火箭般的上升，也让采铀一线真正留得住人。

铀对我们这么重要？

截止到 2024 年底，我国大陆并网运行的核电机组共 58 台，在运、在建和核准待建核电机组共有 102 台，总装机容量 1.13 亿千瓦，规模已经是世界第一。

根据国家核电发展计划，到 2035 年，我国核电装机将达到 1.5 亿千瓦，我国将成为铀资源需求大国。

铀就像石油一样，也属于战略资源。不仅关乎能源供应，也与国家安全密切相关。

相比于哈萨克斯坦、澳大利亚、加拿大等铀资源大国，我国的铀资源禀赋条件复杂，规模小，品位低，分布不均，开采难度很大。

所以任何一处铀矿资源对我们来说都是非常宝贵的。

位于内蒙古自治区通辽的钱家店铀矿，曾经在发现的时候请了乌兹别克斯坦的专家来看，外国专家做了 3 年的调研，最终判定钱家店铀矿的地质条件太差，不可能开采，相当于给这个铀矿判了死刑。

乌兹别克斯坦是产铀大国，有着丰富的技术理论和实践经验。这位专家的意见，当时来说是很有权威性的。

但中核集团的工程师们不愿意放弃任何一个机会。

在被技术封锁的条件下，他们自主研制出了以 “ 二氧化碳 + 氧气 ” 地浸工艺为标志的第三代采铀技术，盘活了大量的低品位砂岩型铀资源，让一个个 “ 呆矿 ” 起死回生。

总得来说

地浸采铀可能对许多人来说是一个相对陌生的术语，其实，这项技术对国家、对生态环境以及对核工业的从业者来说，都意义重大。

对国家来说，“ 国铀一号 ” 的建设标志着我国先进的铀矿采冶工业体系取得新的突破，关键的核心技术实现了自主可控。

对于从业者来说，这项技术也让他们能够在更安全、更舒适的环境中工作。

当我们谈论核电时，常常只关注零碳排放的优点，很少知道背后支撑这一切的铀矿。

作为一种低调的技术，地浸采铀的意义远不止于技术本身的革新，背后蕴含的是对人类未来可持续发展的一种追求。

它用原位提取替代了之前传统的开采方式，更好地保护了辽阔的草原和农田。

未来，“ 国铀一号 ” 的核心技术也将会全面应用到北方的铀资源开发中，到 2030 年将支撑建成新一批铀矿大基地。

中国核能的未来，正在向绿生长。

责任编辑：落木