图片源于:https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-a-f/australia
自1954年以来,澳大利亚的铀矿开采已近七十年,目前已有三处铀矿在运营,更多的铀矿项目正在规划中。
澳大利亚的已知铀资源是全球最大的,几乎占全球总量的三分之一。
2022年,澳大利亚生产了4820吨U3O8(4087吨U),在全球铀生产中排名第四,占全球8%的份额。
澳大利亚所有的铀生产均为出口。
尽管澳大利亚目前不使用核能,但在高度依赖煤炭的情况下,任何对电力生产的碳约束都将使核能成为一种强有力的选择。
2016年5月,南澳大利亚州政府的核燃料周期皇家委员会发布了一份报告,其主要建议是建立一个国际高放射性核废料的存储库,尽管这一建议未被接受。
在经济方面,澳大利亚在经济合作与发展组织(OECD)中的经济结构独特,矿业占国家GDP的最大份额——2019年至2020年间占10.4%。
虽然铀在经济上所占的份额很小,但在能源方面却具有重要意义。
20世纪30年代,为了提取用于医疗用途的镭,南澳大利亚的铀矿Radium Hill和Mount Painter开始被开采。
因此,几百千克铀也被生产出来。
从1950年代到1971年,铀矿被作为铀矿石开采和加工,Radium Hill、Rum Jungle、北领地的Mary Kathleen,昆士兰的铀矿是当时最大的铀生产地(黄色蛋糕)。
生产于那些年份结束是因为矿石储量耗尽或合同完成。
当时,销售主要是为了满足美国和英国武器项目的需求,但大部分用于电力生产。
民用核能的发展刺激了1960年代末的第二轮勘探活动。从20世纪50年代到20世纪70年代末,识别出了约60个铀矿床,其中许多是由大公司通过大预算探测而来的。
(自那时以来,仅发现了两个重要的铀矿床:Kintyre和Beverley Four Mile。2002年至2007年的小型勘探热潮则主要由小型公司推动,他们集中在已知矿床的开发上。)
1974年起,Mary Kathleen开始重新启用其矿山和磨矿厂。
其他的铀矿项目因等待Ranger铀矿环境调查的结果而被推迟,该调查的决定将基于这些结果。
Mary Kathleen的第二个生产阶段从1976年持续到1982年底。
1977年,澳大利亚联邦政府宣布新的铀矿开采将继续,首个项目为北领地的Ranger铀矿。
该矿在1981年开业,生产能力约为每年3300吨铀氧化物,并由此扩展至5500吨/年的能力。
第二个矿井的开采从1997年持续到2012年,而现在将被回填。
处理方式为常规酸浸。
未来的开发将采用地下矿井,开发地下矿井以获取27,650吨铀的申请于2013年1月上交。
由于铀市场的恢复缓慢以及根据现有Ranger权利的要求必须停止运营,因此ERA在2015年6月宣布将推迟进一步开发。
Ranger由澳大利亚能源资源有限公司(ERA)拥有,ERA多年来为里约热内卢68.39%的子公司,但在2020年2月变更为86.33%以确保其拥有资金进行修复。
2021年1月,生产停止。
1988年,全球最大的铀矿Olympic Dam项目展开,其位于南澳大利亚的阿里巴巴尔地区,距阿德莱德约560公里。
这一大型矿床位于地下,深达350米,是世界上已知的最大的铀矿床。
这一大型地下矿山主要生产铜,铀和金是其主要副产品。
铀氧化物的年生产能力已从1800吨扩展到4600吨。
现在由BHP Billiton拥有,其在2005年通过收购WMC Resources而获得该矿。
曾计划通过大型露天矿来大幅增加矿山规模和产量,矿体占地约4.1公里 x 3.5公里,深达1000米。
但自2015年以来,计划仅限于地下开发。
Olympic Dam大约80%的铀由常规酸浸和铜精矿的浮选尾矿中回收。
其余大部分20%来自铜精矿的酸浸,但铜精矿中仍含有高达0.15%的铀。
因此,铜必须在现场冶炼,因为将其出售给国外铸造厂将造成加工和保障问题。
然而,这种情况可能会随着大型预期扩展的进行而改变。
Ranger和现已关闭并已修复的Nabarlek矿均位于北领地的阿利格特河地区的希尔比尔土地上,紧邻卡卡杜国家公园。
原住民在北领地铀矿销售中获得4.25%的皇家费用。
仅从Ranger收到的总额超过2.07亿澳元,来自Nabarlek的数额为1400万澳元。
能源资源有限公司(ERA)预计将在2023年9月完成对Ranger项目区域的2022年修复可行性研究。
Olympic Dam矿在南澳大利亚的前牧场土地上。
Roxby Downs建了一座容纳3500人的城市来服务矿区。
18000公顷的矿山租地被管理为自然保护区。
南澳大利亚的Beverley矿于2000年底开始运营。在离阿德莱德520公里的Froome湖西北的平原上开采。
它是澳大利亚第一个在位的铀矿,利用在盐水含水层中的古湖泊铀矿脉开发。
这种铀矿的生产能力为1180吨U3O8(1000吨U),并在2004年达到了这一水平。
它由Heathgate Resources Pty Ltd拥有和运营,是美国通用原子能公司(GA)的子公司。
在2010年12月,该公司获得了开采Beverley North矿床的政府批准。
Beverley的开采于2013年底停止,Beverley North于2014年初停止,尽管在2016年下半年报告了100吨。
2014年,Heathgate在相邻的Four Mile矿床上开始了ISR开采,四英里资源分为西、东和东北矿床。
铀处理仍在Beverley处理厂进行,直接从Four Mile井场泵送富浓浸出液。
产量保持在每年约2000吨U3O8。
2015年,Quasar购买了Alliance Resources对Four Mile铀项目25%的股份,包括其已经开采的铀氧化物浓缩的份额。
目前该项目全由Quasar拥有。
Honeymoon ISL矿于2011开启运营。
业主在2001年11月获得了政府的批准以推进ISR矿开发,但在再次评估矿石储量后,总部位于多伦多的Uranium One最终在2007年实施开发。
在2008年,Mitsui同意以49%的合资伙伴身份加入该项目,并随后发布了建设合同。
运营逐步增加到每年400吨。
2012年,预计生产为275吨U3O8,成本为47美元/磅,约为哈萨克斯坦平均生产成本的三倍。
实际上它的产量更低。
Mitsui在发展和调试过程中提供了大量资金,但在2012年退出了该项目。
2013年11月,Uranium One,时任母公司为俄罗斯ARMZ,关闭了该矿,并将其置于维护模式,直至铀价格恢复。
2015年9月,位于珀斯的Boss Resources Ltd,现已更名为Boss Energy Ltd,达成协议收购拥有该矿的Uranium One Australia。
Boss在2020年1月完成了一项明确的可行性研究,以快速恢复年产907吨U3O8(769吨U)的铀生产,计划开矿为期12年。
2022年6月,Boss批准了对原位浸出项目的最终投资决策,称预计在2023年最后一季度开始生产。
关于矿山的更多细节见附录:澳大利亚铀矿。
根据2019年的数据,澳大利亚拥有28%的全球铀资源(在130美元/千克以下)——约170万吨铀。
几乎一半的澳大利亚合理保证的铀资源在这一价格类别下实际上是在80美元/千克U以下时报告的。
绝大多数澳大利亚的铀资源(至130美元/U)位于五个矿床之内:Olympic Dam(全球最大铀储量)、Ranger、Jabiluka、Kintyre和Yeelirrie。
在全球合理保证的资源以及推测资源在130美元/千克的目录中,相关信息可在铀供应信息页面上找到。
关于澳大利亚铀的审查可在Geoscience Australia网站上找到。
矿山和主要矿床的铀资源如下:
矿山或矿床类型储量测量与指示资源推测资源Ranger硬岩,大部分是地下8081 44883 11087 Olympic Dam硬岩,地下305150 1555100 1012800 Beverley古湖,ISR?? Four Mile古湖,ISR14520 39926 Honeymoon古湖,ISR4920 7620 Jabiluka硬岩,地下82945 54162 Kintyre硬岩25274 2400 Yeelirrie钙质土壤57760 0 Wiluna钙质土壤27400 9600 Mulga Rock古湖和褐煤20650 20000 Samphire古湖和基岩021000 Valhalla硬岩24765 5860
资源是额外于储备。
前景矿与扩展
Northern Territory的Jabiluka铀矿床于1971-1973年发现,距离Ranger北面20公里。
它被卡卡杜国家公园包围,但矿山租赁区排除在公园之外,与Ranger矿地相邻。
它的铀氧化物储量超过130,000吨,是世界上更大高品位铀矿床之一。
1982年获得了矿业许可,但由于与原住民传统所有者的分歧开发被搁置。
随着2016年的政治转变,ERA(Ranger矿的运营商)收购了Jabiluka矿的租赁权。
截至2016年底,经过优先批准后,Ranger不再接受新开的应用。
在Kintyre,Cameco在西澳大利亚于2008年获得了这个矿床。
最初Cameco计划在2013年开始建设,并于2015年进行生产,但因铀价格不确定而被暂停。
州和联邦环境批准在2015年获得。
BHP Billiton申请启动Yeelirrie矿项目,预计2014年以2000吨/年的铀氧化物生产,尽管由于处理成本较高,该项目于2012年被转交给Cameco。
Toro Energy正在推进Wiluna项目的计划,目标是每年900吨的铀氧化物生产。
Vimy Resources正在开发Mulga Rock矿的计划,以每年1300吨的铀氧化物生产。
此外,位于昆士兰的Valhalla也是一处主要项目。不久前,加拿大和中国的企业日益增持了澳大利亚铀储备。
即使在严格的州政府政策下,2006年铀勘探活动依然加速,在当时有超过200家公司对该领域表示兴趣,其支出超过8000万澳元。
这一支出在随后的年份中大幅增加,但已于2012年急剧下降。
在维多利亚州和新南威尔士州,铀勘探曾为非法,维州至今依旧是。
铀矿业正在昆士兰重新复苏,此前在几年内曾休整。
铀矿开采的经济利益相当可观,铀矿开采行业雇佣了约1400名员工,铀勘探至少雇佣了500人,铀矿监管上则有约60个工作岗位。
铀出口
澳大利亚的铀生产完全用于出口。
2022年,澳大利亚生产了4087吨U铀,约占全球生产的8%。
铀约占该国热量出口的17%。
澳大利亚的铀严格销售给电力生产,仅限于此,因此也有保障措施。
作为非核武器国家,澳大利亚是《核不扩散条约》(NPT)的参与国。
该国根据NPT的保障协议在1974年生效,而在1997年成为全世界首个启动《补充议定书》的国家。此外,澳大利亚要求进口国与其签署双边保证协议,这项协议比NPT的要求更为严格。
澳大利亚的铀氧化物浓缩物(U3O8)的出口价值相当可观,2021年达到了超过7亿澳元。
一些国家主要购买澳大利亚的铀。
具体细节的更新不多,但可以发现这些国家对核能有着较强的承诺。
美国产生了全球约30%的核电,但其进口的铀中大部分来自加拿大,澳大利亚也是匆匆的主要供应国之一,2021年几乎提供了15%的进口量。
在2020年,占欧盟铀的13%(1671吨)从澳大利亚进口。而日本、韩国、中国和印度则因为依赖核能而成为重要买家。
为客户国家与澳大利亚签署的合同的具体进口规模约如下:
美国:每年最高5000吨。
欧盟:每年最高3500吨,包括比利时,芬兰,法国,德国,西班牙,瑞典和英国。
日本:曾经最高2500吨每年。
韩国:每年最高1500吨。
中国:每年约500吨。
台湾:每年最高500吨。
印度:预计2018年之后,约300吨。
澳大利亚是全球核能市场的优选铀供应商,尤其是面对增长最快的东亚市场。
2006年与中国达成的双边保障协议使得铀能出口至此,随后在2007年与俄罗斯签署了类似协议,2010年生效。
在2014年与阿联酋达成的协议也已生效,2015年与印度达成的协议于11月生效,彼时相关的行政安排也已完成并正式启用。
在2016年,澳大利亚与乌克兰签署了双边协议。至此,共有25项协议,覆盖了43个国家及台湾。
由于资源丰富、政治和经济稳定,澳大利亚很快便可扩大其在全球市场的份额。
除了四家铀矿公司向海外客户(主要是公用事业公司)出售的铀外,拥有中国多数股权的探索公司Energy Metals Ltd.也获得了出口许可证。
2011年12月,该公司宣布向其母公司中国核电公司出售68吨U3O8,并于2012年装运。
(中核公司全资子公司中国铀开发公司的60.6%股份也是Energy Metals最大的股东。该公司从澳大利亚的生产商采购铀。)
铀出口的环境影响显著:例如,2021年约6000吨U3O8的运输,其能量相当于运输120万吨热煤。
而澳大利亚目前的热煤出口约为2亿吨,每年需要进行6000到8000次运载工作,穿越如大堡礁等生态敏感地区。
铀出口的环境影响还体现在港口和铁路的建设上。
核电前景
尽管澳大利亚目前不使用核电,但随着对煤炭的高度依赖,任何可能的电力生产排放约束都使得核能强有力成为一种可能性。
澳大利亚具备了一定的基础设施以支持未来的核能项目。
除了澳大利亚核科学技术组织(ANSTO)外,该组织拥有并运营现代化的20 MWt Opal研究反应堆, 还有一套世界排名的保障体系——澳大利亚保障与不扩散办公室(ASNO)、澳大利亚辐射保护与核安全局(ARPANSA)和成熟的铀矿业。
然而,与大多数G20国家相比,推动澳大利亚核电发展的唯一真实驱动因素是减排二氧化碳,或产生这一成果所产生的成本。
除此之外,澳大利亚拥有大量的煤炭资源和显著的天然气,有效保障了能源的安全性,并提供了低成本的电力。
(许多其他国家将电力成本和能源安全视为主要因素。)
在考虑核电时,有几个法律障碍阻碍了其进程。新南威尔士州通过了《铀矿开采和核设施(禁令)法案1986》,维多利亚州则通过了《核活动(禁令)法案1983》。
此外,联邦层面环境保护与生物多样性保护法案1999和澳大利亚辐射保护与核安全法1988亦需要修订,以去除对有效监管核电厂的限制。
报告在2006年发布的澳大利亚首相专家小组关于核电的任务中,认为“核电作为澳大利亚电力生产的一个实用选项”,并表示在碳排放的政府限约下,核电与煤炭相比将昂贵20-50%。
核电被视为提供基荷电力的成本最低的低排放技术,其在环境上的生存周期影响也很低。
当时的总理表示,在满足日益增长的能源需求、同时减少温室气体排放的环境下,“我们应采取合理的应对方式,必须考虑核电”。
这项报告对核燃料循环的各个方面进行了全面的审查,清晰明了地分析了核工业相关事实,并揭穿了许多片面的看法。
报告认为,首批核电厂可能在15年内运行。
到2050年,若建造25个核反应堆的情况下,澳大利亚或能供应三分之一的电需求。
显然,遏制与减少温室气体排放的挑战将因投资核电厂而显著减轻。
核电的减排效果可能到2050年可达到澳大利亚的8至18%。
2007年4月,总理宣布,政府将开辟通道,支持澳大利亚对核能的探索,以建立核电监管体系,并消除任何可能对建立核电站不合理的监管障碍。
澳大利亚还将申请加入发展设计于2025年投入商业运营的先进反应堆设计的第四代国际论坛。
政府还将采取步骤,消除对铀矿的限制。
“那些试图限制澳大利亚铀产业发展,且排除应对气候变化的核电可能的政策或政治平台,事实上并没有积极认真地推动气候问题的解决。”
2007年6月, 排放交易工作小组的报告提出,澳大利亚应稳步实施则于2012年生效的排放交易计划。
尽管澳大利亚不能指望全球制度,其自身应制定一套节能制度,针对目前方案缺失的地方并清晰说明。
排放减排目标和碳价格初期较低后逐渐提高,预计未来采用核电的情况将更为深入。
任何关于建设核电厂的建议都需要发电公司提出。
国家发电公司在2006年发布的《减少发电灰气排放的报告》中总结认为, “如不影响固有负担,稳定排放且满足基荷要求,可以通过核电以较低成本实现。”
预计2050年碳排放税可能高达120%,使用核能可减少这一比率。
在20美元/吨CO2的税率下,核电的成本会高于现有化石燃料技术。
冷却将对未来基荷发电能力构成一大挑战。
2020年,约55%的电力来自煤炭发电,主要通过蒸发冷却塔来冷却。
据估计,每年约有300GL的淡水因此蒸发而损失——与墨尔本的年水使用量相当。
考虑到淡水严重短缺,核电厂的冷却需要使用海水,因此必须选择沿海地区。
同时,若将核电站替代燃煤电厂,也将为其他用途释放大量的淡水。
核电厂的海滨位置还将为利用废热或剩余热进行海水淡化及生产饮用水创造可能性。
在2007年9月,澳大利亚是11个国家中加入的成员国之一,并且是发起者之一,加入了全球核能伙伴关系(现为国际核能合作框架 – IFNEC)。
澳大利亚附加条件是不得接受任何外国核废料,并保留未来铀浓缩的权利。
在此之前,澳大利亚与美国就核能合作的民用核能协议达成联合行动计划,包括研发和监管相关问题。
2016年4月,澳大利亚成为第14个加入指导第四代国际论坛(GIF)的国际组织,并且正在开发6种预计在2030年左右商业可行的发电机设计。
ANSTO将是实现GIF目标的重要途径。
GIF成立于2001年,技术秘书处位于巴黎OECD的核能署,此外IFNEC和另一个主要国际项目也在此处。
2014年ATSE行动计划指出,重要的基础设施研究设备(例如OPAL反应堆与墨尔本的澳大利亚同步加速器)是国家利益所需要,并应由政府投资。
2015年2月,南澳大利亚政府成立了核燃料周期的皇家委员会,评估此州未来核能的潜力。
该州已生产澳大利亚三分之二的铀。
相关条款旨在对核燃料周期及高水平废物处理与电力生产进行审查。
调查得到了州立法(保守派)和联邦政府的支持,但联邦工党(尽管也支持铀矿开采)并不支持。
虽然报告在许多方面持积极态度,但其中一些建议需要修改联邦法律。
至于皇家委员会是否将引导南澳大利亚的未来电力投资,反应堆单元的规模也是一个关键问题。
目前该州对的任何发电单位的规模限制在260 MWe。然而,建模显示500 MWe的单元是可行的。
因此小型模块化反应堆很可能是最佳方案。
但若扩展传输网络,南澳大利亚的核电厂就能为东部州提供服务。
2016年5月,皇家委员会的核燃料周期调查发布。
其结果显示,发电站的开发在当前市场规则下并无商业可行性,然而认为“作为一种低碳能源,核能与其他可再生技术持平,未来可能需要。”
因此建议南澳政府“推动在联邦层面去除对核电发电的现有禁令,以便如有需要可对此有贡献。”
还建议在联邦层面去除对铀燃料循环活动许可的限制,尽管报告称在目前的市场供应充足的情况下,这项服务在十年内不会商业可行。
2016年5月,一座520 MWe的燃煤电站关闭并被拆除,该电站曾占该州约五分之一的需求。在2016年9月,南澳大利亚经历了全国范围的停电几个小时,促使人们重新评估该州电力供应的安全性。
2016至2017年,南澳大利亚的电力市场批发价格平均增长了76%(从61.67澳元/MWh升至108.66澳元/MWh)。
2017年中,总容量5440 MW,分别由:燃气2670 MWe(49%)、风能1700 MWe(31%)、屋顶太阳能PV780 MWe及柴油290 MWe构成。
MIT南澳报告2018年
2018年10月,麻省理工学院(MIT)为南澳大利亚建模了16种电力供应情景。在任何低于100克每千瓦时的碳排放限制下,包含核能的情景成本明显较低。
(南澳的碳强度在2016-2017年约为290克/千瓦时。)
它预期小型反应堆逐步部署,其总装机容量在600-1500 MWe之间。
较高的数值将为海水淡化装置提供支持。
核动力潜艇
2021年9月,澳大利亚政府承诺从美国或英国购置小型核动力潜艇。
《核不扩散条约》(NPT)并未对此进行限制。
2022年7月,国际原子能机构(IAEA)与澳大利亚合作,确保在采购核动力潜艇方面的安全。IAEA总干事Rafael Mariano Grossi形容这一情况为“复杂”。
核电的早期背景
1953年,澳大利亚国会通过《原子能法》,建立了澳大利亚原子能委员会(AAEC)。
AAEC的职能包括建议政府相关核能事务,迅速决定其有效的和经过认真的建议将依赖于有直接分配给它的专长。
因此在1955年,该委员会在悉尼附近的Lucas Heights建立了一个研究机构并开始组建世界级的科学家和工程师团队。
它还开始建设一种材料测试反应堆HIFAR,该反应堆在1958年1月26日首次实现临界状态并投入使用。
AAEC的研究计划最初非常雄心勃勃,涵盖了两种不同的电力反应堆系统,基于多个学科在物理、化学、材料科学和工程等领域的深入研究。
后来,意识到澳大利亚作为铀资源来源的潜力,AAEC还开展了铀浓缩的实验研究项目。
AAEC在最初说服政府相信,建设一座“引导”核电站将为联邦建设于Jervis Bay(靠近悉尼)更具前景的项目。
经过多方竞争性招标,政府领导层变动导致该项目丧失了吸引力,该项目最终在1972年被放弃。
1950年代晚期,核电被考虑用于南澳大利亚新的大型发电站该发电项目最终在1963年投产,使用的是莱溪地区所取的低等级煤。
1960年代后期,维多利亚州的州电力委员会曾对在Westernport的法国岛建设大型核电厂进行初步研究。
1969年,南澳大利亚州政府提出了一项核电招标项目,以供电给东部地区的电网。
而在1976年,南澳政府在其对Ranger铀矿调查中提到,核电似乎是必然的,或许要到2000年。
1981年,政府的国家能源咨询委员会提出了一份关于国内核电项目行政和法律问题的报告。
报告建议“联邦、各州及北领地政府应尽快制定法律框架,采用适当的互补立法来监管健康、安全、环境与第三方责任方面的内容。”
在澳大利亚,核能的潜力因维多利亚州和新南威尔士州立法的影响而受到限制。维州的《核活动(禁令)法案1983》中禁止任何核反应堆的建设或操作,相关条款进一步加强了这一禁令。
新南威尔士州的《铀矿开采与核设施(禁令)法案1986》也相似。
2007年,昆士兰州政府制定了《核设施禁令法案2006》,内容相似(但允许铀矿开采)。
核动力潜艇
2021年9月,政府承诺收购一批来自美国或英国的核动力潜艇。
《核不扩散条约》(NPT)并不对此作出限制。