天然鈾，是從鈾礦石中直接提取的混合物，是重要的戰略資源和能源礦產。鈾資源被譽為核電“糧倉”，鈾礦采冶位于核燃料循環體系的前端，是核工業發展的重要基礎。掌握先進的鈾礦采冶技術，建設綠色、智能、高效的千噸級鈾礦山，對保障國家能源安全具有重要戰略意義。 　　

進入新世紀，我國鈾資源勘查重心由南方硬巖轉向北方砂巖，在北方盆地陸續發現和落實了一批超大型、特大型和大型鈾礦床。其中，鄂爾多斯盆地已成為我國鈾資源最豐富的基地。但是，礦體地質與水文地質條件差、礦石性質復雜、礦層與煤層疊置等特點，使得采冶難度極大。 　　

經過數十年科技攻關，我國自主研發了“國鈾一號”成套采鈾技術，建成了國內首座單體千噸級鈾礦大基地，盤活了國內數十萬噸鈾資源，讓“呆礦”變“寶藏”，實現了國內鈾資源開發的突破性進展。 　　

喚醒“沉睡”的鈾礦，挑戰極大 　　

傳統的采鈾方法是在露天工作面或地下巷道施工，打開含鈾礦層，從地下采出鈾礦石運至地表，經破磨處理、化學浸出實現鈾的提取。這種方法安全度和生產效率低，尤其不適用于疏松含水的砂巖型鈾礦。 　　

“國鈾一號”采用了原地浸出采鈾工藝：在地表施工鉆孔，向地下注入化學試劑，沿礦石孔隙滲透使鈾溶解，再將含鈾溶液提升至地表，經水冶處理得到鈾產品。面對鄂爾多斯盆地復雜砂巖鈾礦，要想建立這一顛覆性的鈾礦開采模式，挑戰前所未有。 　　

如何高效地溶解鈾？鈾礦石具有高鈣、高鐵的特點，采用常規高酸、高堿浸出時，極易發生硫酸鈣、氫氧化鐵等化學沉淀反應，將礦石孔隙堵死，不僅化學試劑無法與礦石接觸，還會污染地下水。因此，尋找科學的溶浸劑配方成為關鍵。 　　

如何快速精準地開采鈾？鈾礦含水層厚度大、礦體分散不連續，就像厚厚的蛋糕里鑲嵌著很小的鈾礦“堅果”，注入的化學試劑被嚴重稀釋。此外，地層深處看不見、摸不著，想靠有限的鉆孔準確開采鈾礦，難度極大。 　　

如何從溶液中高效提取鈾？含鈾溶液濃度極低，從溶液中回收鈾猶如大海撈針。要想解決這一問題，需要處理能力大并且能夠快速富集鈾的水冶裝備，這在當時尚屬國際空白。 　　

如何確保鈾礦山穩定運行？煤礦開采排水使鈾礦層水位下降，破壞了原地浸出所依賴的水力條件。此外，煤層采掘導致鈾礦層底板坍塌，引發放射性核素遷移，污染煤層并造成嚴重的環境影響。實現鈾煤協同開采，是一個世界性難題。 　　

采冶“黑科技”，更綠色、智慧、高效 　　

在近20項國家重點科研與工程示范項目的支持下，我國科研人員在原地浸出采鈾理論方法、關鍵技術、裝備材料等方面取得系統性、原創性成果，成功破解了復雜鈾礦開發的世界性難題，使我國鈾礦采冶邁入綠色安全、智能高效的新階段。 　　

更綠色——創新二氧化碳和氧氣地浸采鈾理論與方法。這兩種人們生活中接觸最多的氣體，在特定的條件下對鈾有較好的溶解效果。這種溶有二氧化碳和氧氣的近中性水溶液，綠色、安全、環保，對環境影響小，既解決了堵塞問題，又極大提高了地浸采鈾的本質安全度，還使溫室氣體得到了資源化利用。

更智慧——研發“數字建井”工藝。利用非均質地層建模和流場表征技術實現鉆孔精準設計和施工，井網建造精度由米級提升至厘米級，打破了過去“閉著眼睛憑經驗”的粗放建設模式，礦山建設周期由4年縮短至1年。創新高壓水力定向切割技術，精準控制化學試劑流向，實現對鈾礦物的溶解，解決了稀釋問題，顯著提高資源回收率，實現了鈾礦山“快建快采”。 　　

更高效——研發U型飽和再吸附鈾富集工藝，將鈾溶液中每升幾毫克的鈾富集至每升近百克。自主研制的高吸附量國產化鈾提取材料，在打破國外壟斷的同時實現重要指標超越，我國鈾礦山生產能力由單體百噸級提升到單體千噸級。 　　

更科學——針對鈾煤協同開采相互影響的問題，我國科研人員提出“先鈾后煤，時空錯開”的科學開發方法，在此基礎上研發了水力帷幕地浸流場再造與地下核素遷移控制技術，掃除鈾煤同采技術障礙。此外，應用地浸采鈾智能化分析控制系統，開啟了我國鈾礦山“千里之外、一鍵采鈾、一屏掌控”的新格局，有效提升產能。 　　

保障天然鈾國家重大戰略需求 　　

當前，我國核電總體規模居世界第一。未來15年，國內天然鈾需求量將增長3倍，達到目前全球天然鈾總產量的一半以上。開發國內鈾資源先進技術并進行推廣，至關重要。 　　

去年7月，“國鈾一號”示范工程開工建設，僅一年時間，“第一桶鈾”就成功生產下線。該工程產能規模大、建設標準高、技術先進，進一步提升了中國天然鈾保障能力、天然鈾產業自主創新能力和國際競爭力。 　　

目前，“國鈾一號”先進技術正加速推廣至內蒙古二連盆地、東北松遼盆地和新疆伊犁盆地等鈾礦資源開發，將支撐建成新一批天然鈾生產基地，實現我國天然鈾產能大幅增長。隨著全球核能發展的提速，未來，“國鈾一號”技術還將走出國門，推廣到中亞、非洲等地，為世界復雜鈾礦開發貢獻智慧。 　

（作者為中核集團“國鈾一號”示范工程總設計師）

內容支持：中國科協科普部、人民網科普頻道

《人民日報》（2025年09月13日 第 06 版）

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