
在20世纪60年代,中国曾一度被视为铀矿资源匮乏的国家。那时,中国不仅缺乏足够的资源来发展核工业,而且提炼铀的技术水平也相对落后。尽管如此,刚刚成立不久、物资极其短缺的中国,从1959年开始制造,到1964年10月16日成功进行首次核试验,竟然只用了五年时间。这一突破使中国成为继美、苏、英、法之后,世界上第五个拥有核武器的国家。
那么,面对资源匮乏、技术落后的局面,中国究竟是怎么样找到足够的铀来制造的呢?要解答这样的一个问题,首先得从美国引爆人类历史上第一颗谈起。铀这一元素最早是由德国化学家克拉普罗特于1789年在沥青铀矿中发现的。在接下来的一个世纪里,铀只是元素周期表中一个普通的存在,未受到太多关注。
直到1945年,美国以20多亿美元的投资,成功制造了三枚,并分别命名为“小玩意儿”、“小男孩”和“小胖子”。同年7月16日凌晨5时24分,美国在新墨西哥州阿拉莫戈多的“三一”试验场上进行了一次史无前例的核试验。“小玩意儿”从一座30米高的铁塔上被投下,爆炸后瞬间形成了巨大的蘑菇云。爆炸半径400米的砂石被瞬间熔化成了黄绿色的玻璃状物质,半径1600米范围内的所有动物在爆炸中瞬间死亡,爆炸中心的高塔甚至被完全蒸发成了气体。
这次核爆炸的威力使铀这一元素迅速引起了全世界的关注。1955年,中国做出了一个重大的决策:无论如何也要有自己的,力图在核武器的领域与西方大国平起平坐。这一决定的背景,正如2021年热播电视剧《功勋》中的一个情节所描述的。剧中,核物理学家于敏带着被人欺负的儿子找回公道,儿子问他:“你该不会是谁都不怕?”于敏回答:“你心里不虚,就不怕。”接着,儿子问:“什么叫不虚?”于敏的回答非常深刻:“你怕谁,就会变得和他一样强大。人与人、国家与国家之间,都是一样的。”因此,制造不单单是为了战争,更是为了让国家变得强大,从而避免被欺负。
然而,要制造,首先必须找到裂变材料。铀是自然界中唯一可以有效的进行裂变的元素,但新中国成立初期,并未发现能用来制造的铀矿资源。西方国家还对新中国实行封锁,连普通物品的进口都异常困难,更加不用说这些战略物资。面对这种困境,寻找铀矿资源成为了中国当时的重中之重。
为了找到铀矿,中国开始在全国范围内进行大规模的矿物普查,并且请来了苏联的地质专家帮助勘探。铀作为亲石元素,具有着强烈的亲氧性,因此常以氧化物或含氧盐的形式存在于自然界中。铀矿有180多种类型,但其中只有二三十种具有工业开采价值,而它们又具有放射性,这为铀的勘探增加了难度。
1957年4月,中国的中央地质部309队11分队出现在广东省翁源县的下庄。那时,队员们并未意识到,他们正在进入一个被认为是“铀矿禁区”的地方。下庄位于花岗岩覆盖的粤北山区,花岗岩被一致认为不可能含有铀矿。然而,队员们坚信这一点并不意味着中国的情况也一样。于是,他们发现了一条铀矿带,矿体长可达200米,厚度在2到5米之间。矿体的品位为0.1%到0.3%,相比来说较低,但依然具备开采价值。这一发现直接推翻了“花岗岩不含铀矿”的观点,并且成为国际地质界的重大突破。
原来,花岗岩是岩浆在地下凝固形成的,铀元素在凝固过程中会浓缩于岩浆的最后部分,随后随着岩石的破裂而形成矿脉。这一过程与澳大利亚奥林匹克坝矿的铀矿床类似,后者变成全球上最大的铀矿床之一,储量可达100万吨。除了下庄的发现,309队还在湖南省发现了711矿,为中国的、氢弹及核潜艇提供了充足的铀资源。
尽管如此,直到上世纪60年代,中国依然面临铀矿资源短缺的困境。全球的铀资源分布极为不均,大多分布在在澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦、和尼日尔五国,这些国家的铀储量占全球总资源量的65%。中国的铀资源仅占4.73%,但需求量却非常大。2022年,中国对铀矿的需求为9830吨,仅次于美国。然而,2022年中国的铀产量仅为1885吨,意味着大约80%的铀资源需要进口。
随着我国核能事业的蓬勃发展,铀资源的紧缺问题愈发严峻。根据国际原子能机构的预测,2025年中国有望成为全世界最大的铀矿资源需求国,届时铀矿资源的缺口可能达到90%以上。
面对这一挑战,中国并未坐等他人援助,而是采取了一系列措施。到21世纪初,我国的铀矿勘探手段已不再局限于传统的地表放射性测量和钻探,而是逐步应用先进的铀成矿理论和技术。2012年,鄂尔多斯盆地东北部发现了中国最大的砂岩型铀矿——大岩铀矿,其储量估计达到5万吨,相当于能生产约300万枚。
此外,煤铀兼探和油铀兼探的新方法也取得了突破。煤炭、石油和铀矿往往共生于同一地质盆地,通过对煤田和油田的勘探,往往能顺便发现铀矿。2018年,中国石油辽河油田公司就在内蒙古通辽地区发现了特大型铀矿床。
更具前瞻性的是,中国正在探索海水提铀技术。海水覆盖了地球70.8%的面积,而其中蕴含的铀资源远超想象。科学家估算,海水中的铀储量达到45亿吨,远超全球已知的铀资源储量。虽然海水中的铀浓度极低,每吨海水仅含3.3毫克铀,但中国选择迎难而上,并已制定了详细的“三步走”战略。到2030年,海水提铀的研究可能会取得突破,为中国核能发展提供稳定的铀资源供应。
目前,中国的铀资源开采不仅局限于陆地,海洋资源的开发也在不断推进。这些创新手段无疑将在未来为我国核能事业的发展提供有力的支撑。
[2] 欧阳伟:我们得知了新中国第一个铀矿[J]. 光明网, 2019, 3
[3] 赫赫“铀”名,“源”来是你[J].地调局乌鲁木齐中心, 2022, 11
[4] 铀——尘封于煤田、油田中的宝贵财富[J].地科院地质所, 2023, 2
[5] 2022年最新全球铀矿行业现状及前景分析[J].研精毕智调研, 2023, 1
[6] 赫赫“铀”名,“源”来是你[J].地调局乌鲁木齐中心, 2022, 11
[7] 世界级产铀盆地诞生!这里新发现铀矿产地8处[J].中国矿业报, 2020, 2
[8] 油铀兼探,辽河油田在内蒙古通辽地区发现特大型铀矿床[J].环球网,2019, 2
[9] 大海捞“铀”,取沧海一粟[J].中科院物理所,2022,返回搜狐,查看更加多
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