五矿证券近日发布有色金属行业战略性矿产系列报告：根据WNA，1千克二氧化铀核燃料的前端核燃料循环成本约为1,663美元，其中，天然铀成本占核燃料成本的51%，铀转化及浓缩占比约31%，燃料组件加工约占18%。根据2024年中国广核年报，核燃料成本占销售电力成本的比例约为17%，大致推算天然铀占核能发电整体成本约为9%。
以下为研究报告摘要：
1.1天然铀的物理、化学性质及放射性（1/2）
铀的物理性质：铀位于第七周期第ⅢB族，属于锕系元素之一，其化学符号为U。1）原子性质：铀原子序数为92，原子量为238，是自然界至今发现的最重的元素。铀原子呈椭圆形，原子体积为12.59cm3/mol，密度与黄金密度相似（常温下为19.05g/cm3），硬度稍低于铜（布氏硬度为240~260kg/mm2）；熔点1132.3℃，沸点3818℃，热导率（25℃）0.060卡/厘米·秒·度，电导率3.8×106S/m，比热6.594卡/摩尔·度，抗拉强度450MPa，屈服强度207MPa，弹性模数172GPa，在接近绝对零度时具有超导性和延展性；2）原子结构：铀原子的中心为原子核，围绕带正电荷的原子核有数目与质子数相等的、带负电荷的电子不断运动，这些电子的运动均沿着一定的轨道，几个轨道组合在一起形成一个电子壳层，围绕铀原子核的周围运转的92个电子呈层状分布；3）铀同位素：铀原子核由质子和中子构成，包含有92个质子，但所含的中子数是可变的，因而构成的铀的各种同位素，迄今已发现质量数在226和242之间15个铀同位素，在自然界中存在的只有238U、235U和234U，它们的同位素相对丰度分别为99.275%、0.720%、0.005%，半衰期分别为45亿年、7.3亿年和26万年。其余12种同位素都在核反应过程中由人工制取；4）单质铀：纯金属铀是人工制取的，呈银白色，微带淡蓝色调。铀具有金属光泽，粉末状金属铀呈灰黑色（条痕）。金属铀不是良导体。铀的顺磁性很弱，其随强度升高而增加。磁比率χm=414×10-6cm·g·s。
1.1天然铀的物理、化学性质及放射性（2/2）
铀的化学性质：铀的化学性质活泼，几乎能与所有的非金属作用（惰性气体除外），也可与多种金属形成金属互化物，也能与许多酸、碱、盐起反应。自然界中，铀总是以各种氧化物和含氧化合物的形式出现。铀的主要化合物包括铀的氧化物、铀的卤化物、铀盐等。主要的铀氧化物有二氧化铀（UO2）、八氧化三铀（U3O8）、三氧化铀（UO3）。铀卤化物主要有UF3、UF4、UF5、UF6、UCl3、UCl4、UCl5、UCl6。铀与各种酸作用可生成相应的盐类，如硝酸铀酰、氟化铀酰、硫酸铀酰等。
铀的放射性：放射性指元素从不稳定的原子核自发地放出射线衰变形成稳定的元素而停止放射的一种现象。原子序数大于82的元素因其原子核的不稳定性都具有放射性，自然界存在3个天然放射性系列，即铀（U）系、钍（Th）系和锕铀（AcU）系，铀（原子序数为92）是最容易发生放射性衰变的元素之一。放射性核素衰变时会放出射线，当射线通过电、磁场时就可以发现是一种分别为带正电荷的α射线和带负电的β射线以及不带电的γ射线，其穿透能力为：α射线较弱，β射线较强，γ射线很强。核辐射可以防护，天然铀矿石、核燃料生产没有核辐射风险，核燃料生产因根本不具备裂变反应的条件也不会发生爆炸；我国国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定了工作人员职业照射及公众照射的计量限值，保证核电站运行安全。
1.2核燃料循环技术链概览：天然铀为“核电粮仓”，成本占核能发电9%，是国家重要战略性矿产资源（1/2）
铀被美国、中国、加拿大列入关键矿产清单。2018年，《新时代中国战略性关键矿产目录厘定》将铀列入其中；2021年，加拿大《关键矿产清单》将铀列入其中；2025年，美国关键矿产清单新增铀，均旨在增强国内铀供应链韧性。为应对地缘政治带来的能源不确定风险，以及全球”双碳”目标下，稳定、高效、清洁、安全的核能是国家优化能源结构的重要突破口，各国纷纷推出核电利好政策以推动核能复兴。美法中俄等核电大国通过补贴、政策激励和监管支持推动核电项目审批及建设，巩固长期增长态势；日德等曾转向放弃核能国家逆转政策方向，推动核电站重启、延长反应堆寿命；除此之外还有约30个国家正在考虑、规划或启动核能项目。能源安全、碳中和目标等多重因素的叠加驱动下，铀与核能作为高效的长期解决方案正蓄势待发。
天然铀占核燃料成本51%，占核能发电整体成本13%。核燃料成本包括天然铀、铀转化、浓缩、燃料组件等成本。根据WNA，1千克二氧化铀核燃料的前端核燃料循环成本约为1,663美元，其中，天然铀成本占核燃料成本的51%，铀转化及浓缩占比约31%，燃料组件加工约占18%。根据2024年中国广核年报，核燃料成本占销售电力成本的比例约为17%，大致推算天然铀占核能发电整体成本约为9%。（五矿证券 王小芃）
