今年9月16日，全球激光浓缩公司（GLE）宣布，其SILEX激光铀浓缩技术已通过大规模示范验证，达到商业化应用标准。作为第三代铀浓缩技术，该技术具有高分离系数、低能耗和高铀资源利用率等特点。此次示范成功标志着全球激光浓缩公司朝着2030年建成商业铀浓缩厂的目标迈出关键一步。

相关背景

全球已有两代铀浓缩技术实现了商业应用。第一代是气体扩散技术，原理是利用不同质量UF6分子扩散能力差异进行分离：在高压条件下，质量较小的235UF6分子比质量较大的238UF6分子更易穿过扩散膜，经过多级扩散膜，逐步提高铀-235丰度。但该技术分离效率低、能耗大、成本高，已逐步被淘汰。第二代是气体离心技术，原理是利用高速旋转的离心力使不同质量的UF6分子产生分离：质量较小的235UF6分子趋于富集在筒体轴线附近，质量较大的238UF6分子富集在筒壁附近。该技术效率较高，是当前的主流铀浓缩技术。

激光浓缩技术被广泛认为是最有望实现商业应用的第三代铀浓缩技术，具有分离系数高、厂房占地面积小、能耗低等特点，可分为两条技术路线，即原子蒸汽技术和分子技术。这两种技术都是利用激光的单色性、可调谐性以及铀原子（或含铀分子）的同位素位移，选择性“激发”（或“激发和解离”）目标同位素原子（或分子），实现铀同位素分离。20世纪70年代，美国和法国启动原子蒸汽技术研究。美国曾于1985年决定使用该技术取代当时的气体扩散技术，但在支出了约20亿美元研发费用后，最终选择采用流程更简单、经济性更好的分子技术——SILEX。法国于2003年停止原子蒸汽技术研发，尽管已利用该技术生产了约200千克铀-235丰度为2.5%的浓缩铀。

SILEX技术相对于原子蒸汽技术的一个优势是：前者以六氟化铀为原料，核工业界拥有如何处理这种原料的丰富经验；后者以金属铀为原料，需要将其加热至3000摄氏度以产生铀蒸汽，相关工艺技术难度更大且成本更高。SILEX是目前最有可能率先实现商业应用的第三代铀浓缩技术。

基本情况

全球激光浓缩公司拥有SILEX技术独家使用权，正在推进该技术的商业化应用。SILEX技术的细节迄今尚未公开。国际铀浓缩行业专家普遍认为，该技术属于激光辅助冷凝抑制同位素分离技术，包括3个基本步骤。一是使UF6分子与载气分子（氩气或氮气）在低温下形成二聚体。将常温高压的UF6和载气混合气体喷入低压腔，混合气体因绝热膨胀迅速降温，低温UF6分子与载气分子冷凝结合成为二聚体。二是激光激发和解离。利用16微米波长激光照射二聚体，选择性激发235UF6分子，使其电子从基态跃迁到激发态，生成范氏络合物，从二聚体解离；依据动量守恒原理，解离后的235UF6分子将以较大的平动速度迁移出气流中心，富集在气流边缘；未被激发的238UF6保持与载气分子的二聚体状态，仍富集在气流中心。三是精料和贫料分离。边缘区域因 235UF6分子的富集而形成精料流，中心区域则因235UF6丰度较低而构成贫料流。 

SILEX激光铀浓缩原理示意

SILEX技术的分离系数为2～20，远高于气体离心技术和气体扩散技术的1.25和1.004。由此带来的主要益处：一是选址灵活性高，铀浓缩设施的级联数量大幅减少，同等生产规模浓缩厂的占地面积仅相当于现有浓缩厂的25%，便于选址；二是天然铀资源利用率高，高分离系数意味着浓缩尾料中235U丰度大幅降低，相同数量的天然铀能生产出更多浓缩铀，这种技术也可用于尾料再浓缩；三是能耗低，由于分离效率高，耗电量低于同等规模的离心铀浓缩厂。

商业化进展方面，全球激光浓缩公司于2010年建成首个SILEX技术试验回路，初步验证了技术可行性；2012年获得核管会关于在北卡罗莱纳州威尔明顿建设商业铀浓缩厂的许可；由于市场持续低迷，2014年起建设步伐放缓。为推动激光铀浓缩厂建设，2016年美国能源部与全球激光浓缩公司签署协议，向该公司供应30万吨贫铀，以备利用后者拟建的帕杜卡激光铀浓缩厂进行再浓缩。当时计划该厂在2030年前投运，每年可利用贫铀生产2000吨“天然铀丰度”的铀，相当于2022年全球第七大铀矿的产能。

随着市场回暖，全球激光浓缩公司近年来加快了铀浓缩厂建设步伐，目前已购置建厂用地，并向核管会提交建厂许可证申请。自今年5月位于北卡罗来纳州威尔明顿的激光浓缩示范设施启动运行以来，该公司已收集到SILEX分离工艺的完整性能数据，证实该项技术具备商业化部署条件，标志着向建厂投产又迈出了关键一步。根据规划，商业铀浓缩厂将于2030年投运。除了生产“天然铀丰度”的铀，SILEX技术还将被用于生产低浓铀和高丰度低浓铀。

影响分析

重塑全球铀浓缩产业竞争格局。SILEX技术的成功商业化，或将打破长期由气体离心法主导的市场垄断，推动新一轮产业洗牌。凭借激光同位素分离的技术优势，美国有望重建自20世纪后期以来逐渐削弱的铀浓缩技术领导地位，从而改变目前由俄罗斯和欧洲企业主导的市场结构。

助力美西方在铀浓缩服务领域“去俄化”。俄目前拥有全球近50%的铀浓缩产能，是美西方国家的重要供应商及高丰度低浓铀的唯一商业来源。为应对俄乌冲突带来的供应链风险，美西方正积极推动铀浓缩领域“去俄化”。美国联合法、英、日、加四国于2023年12月承诺，未来三年将共同投资至少42亿美元，用于扩大本土铀浓缩与转化产能，旨在构建独立于俄罗斯的核燃料供应链。在此战略下，美国能源部已将全球激光浓缩公司列为铀浓缩服务的六家重点候选供应商之一。

作者｜伍浩松 祁   博

作者单位｜中核战略规划研究总院

责编｜李   汐

主编｜连   敏

审校｜孔美荣