大家猜猜我手上這些長(zhǎng)得像大號(hào)麥樂(lè)雞的是什么？

它的俗稱，叫黃餅。這可不是能吃的那種餅，而是核工業(yè)中的一種重要原料 ——重鈾酸鈉。

經(jīng)過(guò)一系列的加工，它就能做成燃料棒，最后再轉(zhuǎn)換成我們平時(shí)用的電。

今天我們來(lái)看看，核燃料最初的起點(diǎn) ——鈾礦，到底長(zhǎng)啥樣。

鈾礦從哪兒來(lái)？長(zhǎng)啥樣？鈾從哪兒來(lái)？

鈾，原子序數(shù) 92，誕生于超新星爆炸和中子星碰撞。

46 億年前，它隨著太陽(yáng)系的原始物質(zhì)一起被吸積到地球，與氧、氟等元素形成鈾的化合物，這些礦物在后來(lái)的地質(zhì)演化中形成鈾礦。

鈾其實(shí)比我們想象的要多一點(diǎn)， 它在地殼中的平均豐度約為 2.7ppm，也就是每噸地殼物質(zhì)中有 2.7 克鈾，跟鈷鎳鉛這些金屬差不多，而金在地殼中的平均豐度只有 0.004ppm。

但在傳統(tǒng)開(kāi)采方式下的鈾，一般工業(yè)品位是 0.05%，每噸礦石 500 克鈾，也就是比平均豐度要高出 185 倍才有開(kāi)采的價(jià)值。所以它看著多，實(shí)際太分散，不容易開(kāi)采。

鈾也是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的元素，地下幾乎不存在 “ 純鈾 ” 這種東西，都是以化合物的形式存在。

常見(jiàn)的組合有瀝青鈾礦，晶質(zhì)鈾礦，鈾石，鈾云母等等。

我國(guó)從南到北都有鈾的分布，湖南、廣東、 江西主要是花崗巖型和火山巖型鈾礦，新疆和內(nèi)蒙古主要是砂巖型鈾礦，而東北甚至云貴川地區(qū)也都發(fā)現(xiàn)過(guò)鈾礦資源。

我們這次來(lái)看的鈾礦，在我國(guó)草原最多的地方，也是鈾資源最多的地方 —— 內(nèi)蒙古。

鈾礦長(zhǎng)啥樣？

我現(xiàn)在在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗恩格貝鎮(zhèn)納嶺溝鈾礦床，這是我國(guó)規(guī)模最大的天然鈾產(chǎn)能項(xiàng)目 —— 中核集團(tuán) “ 國(guó)鈾一號(hào) ” 示范工程，大家前面看到的黃餅就來(lái)自于這片草原。

但如果我不告訴你這里正在采礦，你肯定看不出來(lái)，因?yàn)檫@里的礦和我們想象中完全不一樣，既看不到礦井，也看不到礦工，唯一能看到的，只有許多黃綠藍(lán)三色的箱子被放置在草原上。

我們一起來(lái)看看，“ 國(guó)鈾一號(hào) ” 是怎么把鈾從地底下挖上來(lái)的。

這些黃綠藍(lán)的箱子，其實(shí)就是 “ 國(guó)鈾一號(hào) ” 的礦井。

綠色的箱子代表注孔，負(fù)責(zé)將浸出液注入到砂巖型鈾礦層；

而藍(lán)色的箱子代表抽孔，負(fù)責(zé)把溶解出鈾元素的液體給抽上來(lái)；

而黃色的箱子則是負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)地下水環(huán)境的情況。

它們以六注一抽蜂窩狀排布，也就是六個(gè)注孔 + 一個(gè)抽孔，井間距大概 30 米。

每個(gè)采區(qū)都有一個(gè)集控室，負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)和監(jiān)測(cè)抽注液的流量。外圍還有兩個(gè)蒸發(fā)池，處理后的少數(shù)多余水分會(huì)在這里被蒸發(fā)到大氣層。

而不遠(yuǎn)處，還能看到熱火朝天的鉆井機(jī)正在新的采區(qū)打井。

這就是采用了“ 二氧化碳 + 氧氣 ” 地浸工藝的 “ 國(guó)鈾一號(hào) ”，它和傳統(tǒng)礦山的開(kāi)采模式完全不一樣，是采礦不見(jiàn)礦。

剛才咱們說(shuō)的，就是在地表能看到的開(kāi)采工作。接下來(lái)我們看看，在地下我們看不到的地方，鈾都經(jīng)歷了什么 ——

地浸采鈾是如何采礦不見(jiàn)礦？把鈾變成黃餅總共分幾步？

首先礦井會(huì)深入地下四百米左右到達(dá)鈾礦層，這里不僅有砂巖，還有大量的地下水。

注液井會(huì)把融入水中的二氧化碳（ CO? ）和氧氣（ O? ）作為浸出劑注入地下。

二氧化碳在地下水中溶解后會(huì)形成一種弱酸，可以降低地下水的 pH值，增強(qiáng)鈾礦物的溶解性。

而氧氣會(huì)促進(jìn)鈾的氧化作用，將砂巖型鈾礦中低氧化態(tài)四價(jià)鈾（ U?? ）轉(zhuǎn)化為高氧化態(tài)的六價(jià)鈾（ U?? ）。

這時(shí)候鈾離子會(huì)逐漸溶解到浸出液中，之后再通過(guò)抽液井抽出，通過(guò)集控室匯總到集液罐，順著管道來(lái)到水冶廠。

在這里，鈾溶液會(huì)經(jīng)過(guò)吸附塔，含鈾離子被吸附塔中的樹(shù)脂吸附；含鈾樹(shù)脂再轉(zhuǎn)移到淋洗塔經(jīng)淋洗劑洗脫，得到合格液。

這些合格液會(huì)加入鹽酸、去除不利離子，再到攪拌罐加入氫氧化鈉，氫氧化鈉提供了氫氧根(OH-)，與鈾酰離子反應(yīng)，就形成了重鈾酸鈉沉淀。

由于這些沉淀一般是黃色的固體，再經(jīng)過(guò)壓制后，就像一塊塊餅，所以大家才叫它黃餅。

而在核工業(yè)內(nèi)部，它的真正代號(hào)是 “ 111 ”，這便是礦區(qū)產(chǎn)出的最終成品。

現(xiàn)在天然鈾（ U3O8 ）的國(guó)際價(jià)格大概是每磅 70 美元，折合成人民幣是每噸一百萬(wàn)元。

重鈾酸鈉的鈾含量大約在 70% 左右，既然是鈾那它肯定也有輻射，不過(guò)天然鈾的輻射量微乎其微。一斤重的天然鈾礦石每天釋放出 0.02 毫希（ mSv ），跟戴一塊夜光手表差不多。

我剛開(kāi)始也擔(dān)心會(huì)有輻射，礦區(qū)的工程師告訴我，只要不真當(dāng)它是麥樂(lè)雞給吃下去，摸完之后認(rèn)真洗手，基本上不會(huì)有什么影響。

如何把鈾變成電？

接下來(lái)，這些黃餅會(huì)被送到純化轉(zhuǎn)化廠。從重鈾酸鈉轉(zhuǎn)化成六氟化鈾（ UF? ）。

再到鈾濃縮廠和元件廠，制成核反應(yīng)堆中使用的核燃料棒。

這些燃料棒被裝入核反應(yīng)堆中，通過(guò)引發(fā)裂變反應(yīng)，釋放出大量的熱能。加熱后的水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽再推?dòng)汽輪機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

最后，輸送到我們家里，就是我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娏恕?/p>

這一切的起源都來(lái)自那塊黃餅，所以它也被叫做核工業(yè)的糧食。

在 7 月 12 日，我國(guó)這個(gè)規(guī)模最大的天然鈾產(chǎn)能項(xiàng)目，“ 國(guó)鈾一號(hào) ”示范工程就成功產(chǎn)出第一桶鈾。

農(nóng)田牧場(chǎng)和諧共處

“ 國(guó)鈾一號(hào) ”這套地浸采鈾技術(shù)還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是環(huán)保。

你可以看到，它不會(huì)像傳統(tǒng)采礦一樣開(kāi)山劈石，掘地三尺，而是在地下就完成了鈾礦的提取。

采礦區(qū)都是向牧民和農(nóng)民們租借的土地，完全不會(huì)影響正常的放牧和耕種。

剛才大家看到礦井周圍一排排的農(nóng)作物，就是春天種植的玉米，這會(huì)兒才剛剛冒頭，等到它們長(zhǎng)大，連這些礦井都會(huì)被遮蔽。

在我們快要離開(kāi)礦區(qū)的時(shí)候，正巧碰到牧民們放羊，羊群就在礦井周圍的牧場(chǎng)上悠閑地吃草。

如果不是親眼看見(jiàn)，很難相信農(nóng)業(yè)、牧業(yè)與采礦竟然能在同一片土地上共存。

千里之外，一鍵采鈾 ——呼和浩特遠(yuǎn)程控制中心

剛才我們看到的所有采鈾過(guò)程，其實(shí)都能在千里之外的呼和浩特遠(yuǎn)程控制中心，一鍵操控。

如果說(shuō)分散在內(nèi)蒙古各處的礦區(qū)是采鈾的手臂，那這里就是中樞神經(jīng)。

在這個(gè)房間里，操作員只需要點(diǎn)幾下鼠標(biāo)，就能看到數(shù)百公里外的鈾礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。也包括啟動(dòng)鈾礦的開(kāi)采設(shè)備，控制注液井的操作，查看礦井的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等等。

自動(dòng)化和智能化控制技術(shù)已經(jīng)可以做到非常精準(zhǔn)的調(diào)控。這種方式不僅提高了效率，還減少了傳統(tǒng)礦山作業(yè)中的人工操作。

因?yàn)榈V區(qū)一般地處偏遠(yuǎn)，工作環(huán)境也相對(duì)惡劣，所以招人難，留人更難。愿意到一線礦區(qū)工作的年輕人已經(jīng)越來(lái)越少了。

一位在中核集團(tuán)待了二十多年的工程師告訴我，他親身經(jīng)歷過(guò)技術(shù)落后的年代，看到傳統(tǒng)開(kāi)采給礦工帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，有許多家庭都面臨著分居兩地的情況。

而在自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員就不需要那么多了，很多曾經(jīng)需要現(xiàn)場(chǎng)干的活兒，也都可以遠(yuǎn)程操控了。

這種革命性變化，打破了以往幾十年人跟礦走，風(fēng)餐露宿的生產(chǎn)模式，大家的生活質(zhì)量和工作效率都火箭般的上升，也讓采鈾一線真正留得住人。

鈾對(duì)我們這么重要？

截止到 2024 年底，我國(guó)大陸并網(wǎng)運(yùn)行的核電機(jī)組共 58 臺(tái)，在運(yùn)、在建和核準(zhǔn)待建核電機(jī)組共有 102 臺(tái)，總裝機(jī)容量 1.13 億千瓦，規(guī)模已經(jīng)是世界第一。

根據(jù)國(guó)家核電發(fā)展計(jì)劃，到 2035 年，我國(guó)核電裝機(jī)將達(dá)到 1.5 億千瓦，我國(guó)將成為鈾資源需求大國(guó)。

鈾就像石油一樣，也屬于戰(zhàn)略資源。不僅關(guān)乎能源供應(yīng)，也與國(guó)家安全密切相關(guān)。

相比于哈薩克斯坦、澳大利亞、加拿大等鈾資源大國(guó)，我國(guó)的鈾資源稟賦條件復(fù)雜，規(guī)模小，品位低，分布不均，開(kāi)采難度很大。

所以任何一處鈾礦資源對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是非常寶貴的。

位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼的錢家店鈾礦，曾經(jīng)在發(fā)現(xiàn)的時(shí)候請(qǐng)了烏茲別克斯坦的專家來(lái)看，外國(guó)專家做了 3 年的調(diào)研，最終判定錢家店鈾礦的地質(zhì)條件太差，不可能開(kāi)采，相當(dāng)于給這個(gè)鈾礦判了死刑。

烏茲別克斯坦是產(chǎn)鈾大國(guó)，有著豐富的技術(shù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這位專家的意見(jiàn)，當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)是很有權(quán)威性的。

但中核集團(tuán)的工程師們不愿意放棄任何一個(gè)機(jī)會(huì)。

在被技術(shù)封鎖的條件下，他們自主研制出了以 “ 二氧化碳 + 氧氣 ” 地浸工藝為標(biāo)志的第三代采鈾技術(shù)，盤(pán)活了大量的低品位砂巖型鈾資源，讓一個(gè)個(gè) “ 呆礦 ” 起死回生。

總得來(lái)說(shuō)

地浸采鈾可能對(duì)許多人來(lái)說(shuō)是一個(gè)相對(duì)陌生的術(shù)語(yǔ)，其實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)國(guó)家、對(duì)生態(tài)環(huán)境以及對(duì)核工業(yè)的從業(yè)者來(lái)說(shuō)，都意義重大。

對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，“ 國(guó)鈾一號(hào) ” 的建設(shè)標(biāo)志著我國(guó)先進(jìn)的鈾礦采冶工業(yè)體系取得新的突破，關(guān)鍵的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自主可控。

對(duì)于從業(yè)者來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)也讓他們能夠在更安全、更舒適的環(huán)境中工作。

當(dāng)我們談?wù)摵穗姇r(shí)，常常只關(guān)注零碳排放的優(yōu)點(diǎn)，很少知道背后支撐這一切的鈾礦。

作為一種低調(diào)的技術(shù)，地浸采鈾的意義遠(yuǎn)不止于技術(shù)本身的革新，背后蘊(yùn)含的是對(duì)人類未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的一種追求。

它用原位提取替代了之前傳統(tǒng)的開(kāi)采方式，更好地保護(hù)了遼闊的草原和農(nóng)田。

未來(lái)，“ 國(guó)鈾一號(hào) ” 的核心技術(shù)也將會(huì)全面應(yīng)用到北方的鈾資源開(kāi)發(fā)中，到 2030 年將支撐建成新一批鈾礦大基地。

中國(guó)核能的未來(lái)，正在向綠生長(zhǎng)。

來(lái)源：差評(píng)X.PIN

編輯：余蔭鎧

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