为什么说铀 235 可能会用完？ 第1页

在反应堆当中消耗的是天然铀中的铀235，以及铀238少量吸收中子后转化而来的钚239。铀235是唯一天然存在的易裂变核素，天然铀当中的铀235只有0.711%，其余的铀238被称为可转换材料。而反应堆当中消耗一个铀235原子同时能转化的钚239原子的比例称为转换比。在压水堆或沸水堆当中，转换比约0.6，重水堆（比如CANDU），转化比为0.8，所以在这两类反应堆当中，天然铀资源利用率是很低的，不到1%。在快堆中转换比可以大于1，此时称增殖比，反应堆也称为增殖堆。

由于压水堆需要铀浓缩，部分铀235分配在尾料中，计算浓缩损失和乏燃料中的铀和钚损失，实际消耗了天然铀的0.6%，如果将乏燃料中的钚制成MOX燃料返回使用，可以使利用率增加20%~30%。但MOX燃料在压水堆中只能回用一次，其后质量会大幅度下降。重水堆的天然铀利用率相当于压水堆的1.38倍，但乏燃料由于可裂变核素很少，目前没有回收价值。也就是说热中子堆的天然铀利用率很难超过1%，只有在增殖堆当中，才可能从0.711%铀235出发利用余下的铀238，当然考虑燃料循环中的损失，大致最终可以利用天然铀的50%~60%。

此外也可以利用钍（钍232）作为可转换材料，吸收中子衰变转化为易裂变的铀233，铀233—钍的燃料循环有可能在某些热中子堆（重水堆和高温气冷堆）当中实现几乎等于1的转换比，但钍燃料循环的启动依然需要易裂变核素，并且较铀-钚燃料循环来讲在燃料循环周期、后处理方面困难更大。钍同样也可以在快堆中增殖，但相比钚，在快堆中使用没有优势，更适合快堆增殖热堆使用的设想。

至于天然铀资源，目前世界铀资源探明储量为709.66万t铀（价格低于260美元/kgU），价格低于130美元/kgU的廉价铀资源约为530万吨，另有预测的300万吨常规铀资源储量，预测的非常规铀资源约3000万吨（来自磷矿共生和黑色页岩），海洋当中有约40亿吨铀（但利用成本可能高达数百美元甚至更高）。在考虑核电增长的情况下，廉价铀资源满足人类50年左右的核电需求（纯热中子堆利用），不考虑增长可满足一百多年。考虑核电占世界发电量的比例只有10%左右，也就是这部分铀资源在压水堆中利用相当人类10多年的发电量。

如果以快堆利用，上述铀资源的发电量可以乘以50倍，再考虑目前以贫铀和乏燃料形式存在的170万吨铀资源，仅廉价和已开采的铀资源相当的发电量就相当于当前世界年发电量的数百倍，再计算钍资源（铀地壳丰度的3~4倍，在几乎没有需求的情况下已探明储量接近廉价铀资源）和非常规铀资源，不考虑增长的情况下，基于快堆的核裂变能源可以满足人类数千年级别的能源需求，甚至更久。

遗憾的是商业化快堆尚未成熟，虽然示范快堆已有相当长的运行经验，然而快堆在经济性上处于显著的劣势（建设成本乐观预计相当轻水堆电厂的2.5倍，燃料循环费用预计是轻水堆电厂的5倍以上），安全性上存在大型快堆在反应性控制、严重事故后果等方面的担忧，在可预见的未来，作为商业核电是不成熟的，但快堆在嬗变消毁次要锕系元素和钚库存方面有很大应用价值，仍有发展的必要。

退一步讲，海水提铀工程实现，并能将铀价格控制在1000美元/kgU以下，轻水堆核电的资源问题也不是问题——核电价格和天然铀价格关系不是那么密切，天然铀价格约占当前核电成本的5%左右，并不是决定核电的经济性的决定因素，在该铀价格下，轻水堆可能对快堆仍有一定优势，快堆完全可以放弃高增殖比来完善安全性和嬗变等方面的需求。