Кіріспе

Уран кенін жер астынан алу процесі Уран өндіру - жер астынан уран кенін алу процесі. 2019 жылы 50 мың тоннадан астам уран өндірілді. Қазақстан, Канада және Австралия тиісінше уран өндірушілердің алдыңғы үштігіне айналды, олар әлемдегі өндірістің 68% құрайды. Жыл сайын 1000 тоннадан астам өнім өндіретін басқа елдерге Намибия, Нигер, Ресей, Өзбекстан, АҚШ және Қытай кіреді. Әлемдегі барлық уран ядролық электр станцияларын қуаттандыруға жұмсалады. Тарихи түрде уран уран шыны немесе ферроуран сияқты қосымшаларда да қолданылған, бірақ бұл қосымшалар уранның радиоактивтілігіне байланысты азайды және қазіргі уақытта негізінен уран оқ-дәрілерінде де қолданылатын арзан уранмен қамтамасыз етіледі. Арзан болумен қатар, кемітілген уран, қысқа өмір сүретін және табиғи ураннан төменгі құрамына байланысты, радиоактивтілігі төмен. Уранды өндірудің негізгі әдісі - in situ сұйыту (дүниежүзілік өндірістің 57%) немесе дәстүрлі жерасты кендерін жер астынан немесе ашық кен орнында өндіру (өндірістің 43%). Бұл жағдайда уранды кен орнына бұрғылау тесіктері арқылы сумен тазарту үшін сұйықтық құйылады. Уранға бай сұйықтық кейін бетке қайтарылады және ерітіндіден уран қосылыстарын алу үшін өңделеді. Кәдімгі тау-кен өндірісінде кенді өңдеуге кен материалдарын біркелкі бөлшектер мөлшеріне дейін ұнтақтау және кенді химиялық сұйықтықпен уранды алу үшін өңдеу жүргізіледі. Дәнекерлеу процесі әдетте табиғи ураннан тұратын құрғақ ұнтақ түріндегі материалды береді, "сары торт", ол қазіргі уақытта уран нарығында U3O8 ретінде сатылады. Кейбір ядролық электр станциялары - ең алдымен CANDU сияқты ауыр су реакторлары табиғи уранмен (әдетте уран диоксиді түрінде) жұмыс істей алады, ал коммерциялық ядролық электр станцияларының басым бөлігі және көптеген зерттеу реакторлары уран байытуды қажет етеді, бұл табиғи 0,72% -дан 35% -ға дейін (жеңіл су реакторларында пайдалану үшін) немесе одан да жоғары, қолдануына байланысты. Байыту үшін сары тортты уран гексафторидіне айналдыру және отын өндіру қажет (әдетте уран диоксиді, бірақ кейде уран карбиді, уран гидриді немесе уран нитриді) осы шикізаттан.

Уранның алғашқы өндіруі

1789 жылы Мартин Генрих Клапрот элементті ашқанға дейін уран қосылыстары құрамында нитрат, сульфат, фосфат, ацетат, калий және натрий диуранаты болды. Клапрот Джордж Вагсфорт кен орнында, Ore тауларында, пичбленде элементін анықтады және әйнекті бояу ретінде коммерциялық пайдалануды құрды. Бұл таулардан алынған қыш бленді 1565 жылы айтылған, ал 1825 жылдан бастап 1898 жылға дейін 110 тонна уран өндірілген. 1852 жылы Орталық массивтен уран минералы автониті анықталды. 1850 жылы Богемиядағы Йоахимсталь қаласында уран өндіру басталды, онда 1850 және 1898 жылдар аралығында 620 тоннадан астам уран металл (tU) өндірілді, 1968 жылы жабылуға дейін 10 000 tU өндірілді. 1871 жылы Колорадо штатының Централ-Сити қаласында уран кенін өндіру басталды, онда 1895 жылға дейін 50 тонна кен қазылып алынды. 1873 жылы Корнуолл штатының Браннел қаласындағы Сент-Стивендегі Оңтүстік Террас кенішінде уран өндіру басталды, бұл аймақта 19 ғасырда 300 тУ-дың көп бөлігі өндірілді. 1898 жылы карнотит алғаш рет Ураван минералды белдеуінде қазылып, жылына 10 тУ өндірді. 1913 жылы Катанга провинциясындағы Шинколобве тауы табылды. 1931 жылы Порт-Радий кен орны ашылды. Басқа маңызды табылған жерлерге Бейра провинциясы, Тюя Муюн және Радий төбелері кіреді. Ричард Родстың айтуынша, неміс уран зерттеулеріне сілтеме жасай отырып, "Ауер, торий мамандары Жоахимсталь кенінен өңделген таза уран оксиді бірінші тоннасын 1940 жылдың қаңтарында Соғыс кеңсесіне жеткізді. 1940 жылдың маусым айында Ауер Бельгиядағы "Союз Миниер" компаниясынан 60 тонна тазартылған уран оксидіне тапсырыс берді". Қазақстан мен РСФСР Кеңес республикалары кейін әлемдегі жетекші уран өндірушілердің біріне айналған кезде, Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін КСРО-да ірі уран кен орындары әлі белгілі болмағандықтан, Кеңестер өздерінің спутниктері Шығыс Германия мен Чехословакияда орасан зор тау-кен операцияларын дамытты. Қалай аталса да, бұл SDAG Wismut (неміс тілінде "Wismut" - бисмут) деп аталды, бұл кеңестер іздемеген металл іздеу туралы ойды туғызуы керек) Саксония кен тауларында ең үлкен жұмыс беруші болды және Йоханнгеоргенштадт сияқты алыс кен қалалары бірнеше жылда өз халқынан он есеге өсті. Кен қазуға үлкен қаражат жұмсалды, ал кеншілер бір жағынан қатаң репрессияға және қадағалауға ұшырады, бірақ екінші жағынан басқа шығыс немістерге қарағанда тұтыну тауарларына кеңпейілдікпен қамтамасыз етілді. Өндіріс ешқашан әлемдік уран нарығындағы бағалармен бәсекелесе алмаса да, кен өндірілетін материалдың қос мақсатты сипаты, сондай-ақ кеншілерге жұмсақ валютада ақы төлеу мүмкіндігі, бірақ уранды қатты валютаға сату немесе импортты алмастыру, ол үшін қатты валютада төлеу керек еді. Салмақты суық соғыс кезінде кен өндіруді жалғастыруға мүмкіндік берді. Германия қайта біріккеннен кейін кен өндіру тоқтатылды және кен өндіруден зардап шеккен жерлерді қалпына келтірудің қиын жұмысы басталды. Висмуттың бақылауындағы он жеті қала мен кен орындары Кеңес Одағының алғашқы атом бомбасы Джо 1-де пайдаланылған уранның 50 пайызын және Кеңес Одағының ядролық бағдарламасында пайдаланылған уранның 80 пайызын өндірді. 150 мың жұмысшының 1281-і апаттан қаза тауып, 20 мыңы жарақат алған. 1953 жылы Сталин қайтыс болғаннан кейін Қызыл Армия өндірісті басқаруды SDAG-ке тапсырды, ал түрмедегі жұмысшылар босатылды, жұмысшылар саны 45 000-ға дейін қысқарды. 1953 жылы ең көп қамалған кезде Санкт-Иоахимсталь кенішінде 16100 тұтқын болды, олардың жартысы кеңес саяси тұтқындары болды. 1990 жылы жер асты кен орындарынан әлемдегі өнімнің 55%-ы өндірілді, бірақ 1999 жылы бұл көрсеткіш 33%-ға дейін төмендеді. 2000 жылдан бастап Канаданың жаңа кен орындары жер асты кен өндіру үлесін арттырды, ал қазір Olympic Dam-пен бірге ол 37% құрайды. In situ leach (ISL немесе ISR) кен өндіру жалпы үлесін үнемі арттырып келеді, негізінен Қазақстанға байланысты. 2009 жылы ең көп өндіретін кен орындары 7400 тУ-ға жеткен McArthur River уран кеніші, 4423 тУ-ға жеткен Ranger уран кеніші, 3574 тУ-ға жеткен Rössing уран кеніші, 3250 тУ-ға жеткен Moiynkum Desert кеніші, 3003 тУ-ға жеткен Streltsovsk кеніші, 2981 тУ-ға жеткен Olympic Dam кеніші, 1808 тУ-ға жеткен Arlit кеніші, 1400 тУ-ға жеткен Rabbit Lake кеніші, 1435 тУ-ға жеткен Akouta кеніші және 1400 тУ-ға жеткен McClean Lake кеніші болды. Әлемдегі ең ірі кен орындарына 295,000 тУ-ға Олимпик Дам кен орны, 183,520 тУ-ға Имурарен кен орны, 128,900 тУ-ға МакАртур өзені кен орны, 118,341 тУ-ға Стрельцовск кен орны, 93,630 тУ-ға Новоконстантиновка кен орны, 80,500 тУ-ға Сигар көл кен орны, 76,000 тУ-ға Өзбекстан кен орны, 71,300 тУ-ға Элькон кен орны, 67,240 тУ-...

Депозиттердің түрлері

Уранның көптеген әртүрлі түрлері ашылып, қазылып алынды. Негізінен уранның үш түрі бар, оның ішінде сәйкестіксіз типтегі кен орындары, атап айтқанда палеоплацерлік кен орындары және құмтасты типтегі, сонымен қатар рольді алдыңғы типтегі кен орындары деп аталады. Уран кен орындары геологиялық орналасуы мен табылған тау жыныстарының түріне қарай 15 санатқа бөлінеді. Бұл геологиялық сыныптау жүйесін Халықаралық атом энергиясы агенттігі (МАГАТЭ) белгілейді. Уран теңіз суында да бар, бірақ қазіргі баға бойынша уран нарығында, оны қайта өңдеу үшін шығындарды 3-6 есе төмендету керек.

Игнатикалық немесе гидротермиялық

Гидротермиялық уран кен орындары тамыр типті уран кендерін қамтиды. Веналық типтегі гидротермалды уран кен орындары, әдетте, брекцияларды, сынықтарды және қиыршық аймақтарды толтыратын уран минералдарының эпигенетикалық шоғырлануын білдіреді. Көптеген зерттеулер уранның көзін гидротермальдық тамырлар типіндегі кен орындарымен анықтауға тырысты және ықтимал көздер әлі күнге дейін құпия болып қала береді, бірақ ауа райы мен күштің әсерінен бұзылған, ұзақ мерзімді шөгінді жиналған аймақтардан келетін бұрыннан бар тау жыныстарын қамтиды деп есептеледі.

Брексия

Брекция уран кен орындары тектоникалық сынықтардың немесе ауа райының әсерінен сынған тау жыныстарынан кездеседі. Бречча уран кен орындары ең көп таралған Үндістанда, Австралияда және АҚШ-та. Брекцияның үлкен массасы брекция түтігі немесе түтіндік деп аталады және ол ағаштан түзілген, қалыпты емес және цилиндр тәрізді пішінді. Брекция құбырларының шығу тегі белгісіз, бірақ олар қиылыстар мен ақауларда пайда болады деп есептеледі. Құрылымдар қатты жердегі қазбаларда кездескенде, бұл көбінесе мыс немесе уран өндіру орны болып табылады. Коппер Крик, Аризона штатында шамамен 500 минералданған бречча құбырлары бар, ал Криппл Крик, Колорадо штатында, сондай-ақ, вулкандық құбырмен байланысты бречча құбырларының кен орындары бар. 1975 жылы Western Mining Corporation компаниясы дүние жүзіндегі ең ірі уран кен орнын тапты.

Барлау

Уран іздеу радиоактивті изотоптарды анықтау үшін арнайы құралдарды қоспағанда, минералдарды барлаудың басқа түрлеріне ұқсас. Гейгерлік санағыш - сәулеленудің барлық энергия деңгейлеріндегі жалпы санау жылдамдығын тіркейтін алғашқы сәулелену детекторы. Иондау камералары мен Гайгерлік есептегіштер алғаш рет 1930 жылдары далалық пайдалану үшін қолданылды. Алғашқы тасымалданатын Geiger-Müller есептеуіші (салмағы 25 кг) 1932 жылы Британдық Колумбия университетінде жасалды. 1934 жылы ГСК-нің Х. В. Эллсвортты жеңілдетілген, практикалық құрылғысы болды. Кейінгі модельдер уран іздеу үшін көптеген жылдар бойы пайдаланылған негізгі құралдар болды, гейгерлік есептеуіштер сцинтилляциялық есептеуіштермен ауыстырылғанға дейін. Радиоактивті минералдарды іздеу үшін әуедегі детекторларды пайдалануды алғаш рет 1943 жылы Порт Радиумда жұмыс істейтін геофизик Г. С. Ридланд ұсынды. 1947 жылы ауадағы радиациялық детекторлардың (иондау камералары мен Гейгерлік есептегіштер) алғашқы сынағын Эльдорадо тау-кен және өңдеу компаниясы жүргізді. (Канадалық Король корпорациясы кейіннен Cameco Corporation болып өзгерді). Перфектке арналған гамма-сәулелік спектрометрдің алғашқы патентін 1949 жылы Манитоба университетінің профессорлары Прингл, Роулстон және Брауннелл тіркеген. Әуедегі гамма-сәулелік спектрометрия қазір уран іздеудің ең танымал әдісі болып табылады, оны геологиялық картаға түсіру, минералдарды барлау және қоршаған ортаны бақылау үшін бүкіл әлемде қолданады. Уранды өлшеу және іздеу үшін арнайы қолданылатын гамма сәулелерінің спектрометриясы көз мен детектор арасындағы қашықтық және радиацияның минералдар арқылы, жерді қоршаған және тіпті ауадағы шашырауы сияқты бірқатар факторларды ескеруі керек. Австралияда Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) ұшу-қону станциясының биіктігі мен гамма-сәулелік спектрометриялық суреттеріне негізделген алтын іздеушілерге көмектесу үшін ауа райының қарқындылығы индексі әзірленді. Геофизикалық әдістермен табылған уран кен орнынан белгіленген шығындармен алынатын уран материалдарының мөлшерін анықтау үшін бағаланады және үлгі алынады. Уран қоры - бұл көрсетілген шығындар бойынша өндірілетін кен мөлшері. Бағаның өсуі немесе технология бұрын экономикалық емес, белгілі кен орындарын қалпына келтірудің төменгі шығындарын қамтамасыз етуді қамтамасыз еткенде, қорлар артады. Уран үшін бұл әсер әсіресе айқын, өйткені қазіргі уақытта ең үлкен экономикалық емес қор - теңіз суынан уран өндіру - барлық белгілі жер бетіндегі уран қорларынан үлкен.

Тау-кен өндірісі әдістері

Қатты тау-кен өндірісінің басқа түрлеріне ұқсас, өндірудің бірнеше әдістері бар. 2016 жылы әр тау-кен әдісімен өндірілген уранның пайызы: in situ leach (49,7 пайыз), жер асты тау-кені (30,8 пайыз), ашық шахта (12,9 пайыз), үйінді линзинг (0,4 пайыз), өнім / өнім (6,1 пайыз). Қалған 0,1% - әртүрлі өндірілген қаражат.

Ашық шұңқыр

Ашық кен қазу кезінде кенді табу үшін бұрғылау және жарылыс арқылы артық жүктеме алынып тасталады, содан кейін ол жарылыс және қазу арқылы жүк тиегіштер мен құйма машиналарын пайдаланады. Жұмысшылар көп уақытын жабық кабиналарда өткізеді, осылайша радиацияға ұшырауды шектейді. Ауадағы шаңның деңгейін төмендету үшін су кеңінен қолданылады. Жер асты сулары тау-кен өндірісінің барлық түрлерінде мәселе болып табылады, бірақ ашық тау-кен өндірісінде оны шешудің әдеттегі тәсілі - яғни мақсатты минерал табиғи су деңгейінен төмен кезде - суды сорғылау арқылы су деңгейін төмендету. Жер асты сулары шығарылған кезде жер қатты тұншығып, кен қазу аяқталғаннан кейін жер асты сулары қайта көтерілгенде қайтадан күтпеген түрде қозғалуы мүмкін. Тау-кен өндірісінен кейін жерді қалпына келтіру, алынған материалдың мөлшеріне байланысты әртүрлі жолдармен жүргізіледі. Уранның жоғары энергия тығыздығына байланысты бұрынғы кен орнын артық жүктемемен толтыру жеткілікті, бірақ массалық тапшылық бұрынғы жер бетінің деңгейі мен табиғи су деңгейінің биіктік айырмасынан асып кеткен жағдайда, жер асты суларын алу тоқтаған кезде жасанды көлдер пайда болады. Егер сульфиттер, сульфидтер немесе сульфаттар қазір ашық тау жыныстарында болса, қышқыл шахтасының дренажы жаңадан пайда болған су тобына алаңдаушылық туғызады. Тау-кен компаниялары қазір заң бойынша болашақтағы кен өндіру үшін қор құруға міндетті, ал бұл қорлар әдетте тау-кен компаниясының банкротқа ұшырауы мүмкін емес түрде сақталады.

Жер асты

Егер уран ашық кен өндіру үшін жер бетінен тым төмен болса, онда уран кенін табу үшін жер астындағы шахтаны пайдалану керек. Жер астындағы уран өндіру басқа қатты тау-кен өндіруден айырмашылығы жоқ және басқа кендер жиі бірлесіп өндіріледі (мысалы, мыс, алтын, күміс). Кенді табу үшін кен тамырының маңайына шахта салынады, содан кейін әр 100 - 150 метр сайын арқанға көлденең қималар салынады. Дрифтер деп аталатын ұқсас туннельдер кен тамырлары бойымен қиылыстан басталады. Кенді өндіру үшін келесі қадам - кен орнын деңгейден деңгейге дейін өсіру. Кейіннен кенді тамырдан шығаратын топырақтарды әзірлеу үшін көтерулер қолданылады. Шахтаның шеберханасы - кенді шығаратын жер. Тоқтау-шаруашылықтың үш әдісі кеңінен қолданылады. "Кептіру және толтыру" немесе "ашық тоқтату" әдісі бойынша, жарылыстан кейін кенді алып тастағаннан кейін қалған орын қалдық тас пен цементпен толтырылады. "Қию" әдісі бойынша, төмендегі шұңқырлар арқылы кен орнын бұрғылау мен жарылту үшін үймеден жұмыс істейтін кеншілерге келесі қабатты бұрғылауға және жарылтуға мүмкіндік беру үшін жеткілікті мөлшерде сынық кен алынып тасталады, нәтижесінде үлкен саңылау қалдырылады. "Орын мен бағана" әдісі жұқа, жалпақ кен денелеріне қолданылады. Бұл әдісте кенді алдымен қиылысатын дискілер арқылы блоктарға бөледі, сонда кенді алып тастайды, содан кейін жүйелі түрде блоктерді алып тастайды, шатырды қолдау үшін жеткілікті кен қалдырады. Радонның ауамен желдетпейтін уран өндіруде пайда болатын әсері, уранды туннель арқылы өндіруден ашық кесу және ин-ситу лизинг технологиясына ауысуға түрткі болды. Бұл әдіс кәдімгі кен өндіру сияқты кәсіби қауіптер немесе кен қалдықтарын тудырмайды. Егер уран өндіру кезінде ауқымды желдету технологиясын қолдануды қамтамасыз ететін ережелер енгізілсе, кәсіби әсер ету мен кен өндірісінде болатын өлім-жітімдер негізінен жойылуы мүмкін. Олимпиадалық бөгет пен Канаданың жер асты кен орындары уран кен орындарында радон деңгейі өте төмен, іс жүзінде "қауіпсіз деңгейге" дейін сақталатын қуатты желдеткіштермен желдетіледі. Уран емес басқа кен орындарында табиғи түрде кездесетін радонды да желдету арқылы бақылау қажет болуы мүмкін.

Топтық сұйыту

Құрастыру процесінде химиялық заттар (әдетте күкірт қышқылы) пайдаланылады, ол кеннен экономикалық элементті алу үшін пайдаланылады, ол кеннен шығарылады және жер бетінде үйме-үйме орналастырылады. Топтық сұйықтықпен тазарту, әдетте, тек оксид кен орындары үшін ғана экономикалық тұрғыдан тиімді. Сульфидті кен орындарының тотығуы ауа райы деп аталатын геологиялық процесс кезінде болады. Сондықтан оксид кендері әдетте жер бетіне жақын орналасқан. Егер кен ішінде басқа экономикалық элементтер болмаса, кен орнында уранды сұйытушы затты, әдетте аз молярлы күкірт қышқылын пайдалану арқылы алуды таңдай алады. Егер экономикалық және геологиялық жағдайлар дұрыс болса, тау-кен компаниясы үлкен жерлерді шағын градиентпен тегістеп, оны қалың пластикпен (әдетте HDPE немесе LLDPE), кейде пластик қаптаманың астында саз, шламы немесе құмырамен қаптайды. Пайдаланылатын кенді, әдетте, ұсақтағыш арқылы өткізіп, пластмассаның үстіне үйіліп қойылады. Содан кейін сұйытушы затты кенге 30 - 90 күн бойы шашып отырады. Содан кейін ерітінді градиент бойымен жиналатын бассейндерге сіңіріледі, содан кейін олар одан әрі өңдеу үшін жергілікті зауыттарға құйылады. Уранның тек бір бөлігі ғана (әдетте шамамен 70%) шынымен алынады. Ерітіндідегі уран концентрациясы таза уранды қышқылдан тиімді бөлу үшін өте маңызды. Әр түрлі үймеден әр түрлі концентрация шығатындықтан, ерітінді мұқият бақыланатын араластыру қондырғысына құйылады. Содан кейін дұрыс теңдестірілген ерітінді уранды күкірт қышқылынан бөліп алатын өңдеу зауытына құйылады. Құрастырып суарудың дәстүрлі ұнтақтау процестеріне қарағанда арзан. Төменгі шығын төменгі дәрежелі кеннің экономикалық тұрғыдан тиімді болуына мүмкіндік береді (бұл дұрыс кен денесі түрі). АҚШ-тың экологиялық заңдары жер асты суларының ықтимал ластануын үнемі бақылап отыруды талап етеді. Сондай-ақ, кен орны жабылып қалғаннан кейін де бақылау жүргізілуі тиіс. Бұрын кен өндіруші компаниялар банкротқа ұшырап, кен орындарын қалпына келтіру жауапкершілігін халыққа қалдыратын. АҚШ-тың тау-кен заңдарына 21-ғасырлық толықтырулар жоба басталғанға дейін компаниялардың кенді қалпына келтіру үшін ақша бөлуге міндетті. Бұл ақшаны компания банкротқа ұшыраған жағдайда экологиялық талаптарды сақтау үшін халық сақтайды.

Жер бетінде сұйыту

In situ leaching (ISL), сондай-ақ шешімді тау-кен өндіру немесе Солтүстік Америкада in situ қалпына келтіру (ISR) деп аталады, кенді жерде қалдырып, одан минералдарды еріту арқылы және минералдарды қалпына келтіруге болатын жер бетіне жүкті ерітіндісін сорғылау арқылы қайта қалпына келтіруді қамтиды. Нәтижесінде жер бетінде аз ғана бұзылулар болады және қалдықтар немесе қалдық тас пайда болмайды. Алайда кен орнының денесі пайдаланылатын сұйықтықтарға өткізгіш болуы керек және олар кен орнының жер асты суын ластамайтындай орналасуы керек. Уран ISL кен орнындағы жер асты суын пайдаланады, ол кешендеуші затпен және көбінесе тотықтырғышпен қуаттандырылады. Мұнан кейін ол жер асты кен орнында сумен тазартылып, минералдарды қайта қалпына келтіреді. Жүкті ерітінді жер бетіне қайтарылғаннан кейін уран басқа уран зауытында (мельницада) сияқты қалпына келтіріледі. Австралияның ISL шахталарында (Беверли, Four Mile және Honeymoon Mine) пайдаланылатын тотықтырғыш сутек пероксиді және комплекстеуші агент күкірт қышқылы. Қазақтың ИСЛ шахталары әдетте тотықтырғыш қоспаны қолданбайды, бірақ айналымдағы ерітінділерде қышқыл концентрациясы әлдеқайда жоғары. АҚШ-тағы ISL шахталары қосалқы су қоймаларында гипс және әк тас сияқты қышқылды қажет ететін минералдардың көп мөлшерде болуына байланысты сілтілік суды пайдаланады. Карбонат минералдары бірнеше пайыздан артық болса, алкалды сұйықтықтарды тиімді қышқыл сұйықтықтарға қарағанда артық пайдалану керек дегенді білдіреді. Австралия үкіметі уранды жергілікті жерде сұйытып алу бойынша үздік тәжірибе нұсқаулығын жариялады, ол халықаралық айырмашылықтарды ескере отырып, қайта қаралуда.

Теңіз суын қайта өңдеу

Теңіз суында уранның концентрациясы төмен, шамамен миллиардқа 3,3 бөлік немесе теңіз суының литріне 3,3 микрограмм. Бірақ бұл ресурстың көлемі өте үлкен және кейбір ғалымдар бұл ресурс әлемдік сұранысқа қатысты іс жүзінде шексіз деп санайды. Яғни, егер де теңіз суындағы уранның бір бөлігі қолданылса, бүкіл әлемдегі ядролық энергия өндіруге арналған отын ұзақ уақыт бойы қамтамасыз етілуі мүмкін. Кейбір қолдаушылар бұл статистика тым жоғары деп санайды. Бұл элементті титан оксиді қосылыстары сияқты органикалық емес адсорбенттер арқылы қайтару бойынша зерттеулер мен әзірлемелер 1960 жылдан бастап Ұлыбританияда, Францияда, Германияда және Жапонияда жүргізілгенімен, бұл зерттеулер қайтарудың төмен тиімділігіне байланысты тоқтатылды. Жапонияның атом энергиясын зерттеу институтының (JAERI Takasaki Research Establishment) Такасаки радиациялық химиялық зерттеу мекемесінде зерттеулер мен әзірлемелер жалғасып, полимерлі талшықты сәулемен шашырату арқылы адсорбентті өндіруде аяқталды. Ауыр металдарды іріктеп сіңіретін функционалдық тобы (амидоксим тобы) бар адсорбенттер синтезделді және мұндай адсорбенттердің өнімділігі жақсарды. Полимерлі талшықты адсорбенттің уранды адсорбциялау қабілеті жоғары, ол дәстүрлі титан оксиді адсорбентіне қарағанда шамамен он есе жоғары. Теңіз суынан уранды алудың бір әдісі - уранға тән тоқымасыз матаны адсорбент ретінде пайдалану. 350 кг матадан тұратын үш жинақтау қораптарынан алынған уранның жалпы мөлшері мұхитта 240 күн суға батып болғаннан кейін 1 кг сары торттан артық болды. Seko және басқалардың эксперименті. Тамада және басқалар қайталады. 2006 жылы. Олар шығынның шамасына қарай 15000-ден 88000 иенге дейін өзгергенін анықтады және "Окинаваның теңіз аймағында 4 г бірлік / кг адсорбентпен 18 қайталанумен ең төменгі шығын 25000 иен". 2008 жылдың мамыр айындағы бағаммен есептегенде бұл шамамен 240 доллар/кг. 2012 жылы ORNL зерттеушілері "HiCap" деп аталатын жаңа адсорбентті материалды табысты әзірлегенін жариялады, ол қатты немесе газ молекулаларын, атомдарын немесе иондарын беткі ұстап тұратын алдыңғы ең жақсы адсорбенттерден әлдеқайда жақсы. "Біздің адсорбенттер әлемдегі ең жақсы адсорбенттерден жеті есе жылдам, жеті есе көп уранды шығара алатынын көрсеттік", - деді ORNL материалдарды зерттеу және технология бөлімінің мүшесі, өнертапқыштардың бірі Крис Янке. HiCap сонымен қатар Тынық мұхитының солтүстік-батысындағы ұлттық зертхананың зерттеушілері растаған нәтижелерге сәйкес, судан уытты металдарды тиімді түрде алып тастайды. 2012 жылы осы отын көзін уранның қазіргі бағасынан 10 есе қымбатқа өндіруге болады деп есептелген. 2014 жылы теңіз суынан уран өндірудің тиімділігі бойынша жасалған жетістіктермен, егер бұл процесс кең ауқымда жүзеге асырылса, теңіз суынан жеңіл су реакторларына отын өндіру экономикалық жағынан бәсекеге қабілетті болатыны айтылды. Теңіз суынан өнеркәсіптік масштабта алынған уран тас тастардың өзендік эрозиясымен және мұхит түбінің бетіндегі уранның табиғи процестерімен үнемі толықтырылады, бұл екеуі де теңіз суының концентрациясының ерігіштігі тепе-теңдігін тұрақты деңгейде сақтайды. Кейбір сарапшылар бұл ядролық энергияны жаңартылатын энергия ретінде қарастыруға негіз береді деп айтады.

Қосалқы өнім/ішкі өнім

Уранды басқа қосалқы өнімдермен, мысалы, молибден, ванадий, никель, мырыш және мұнай өнімдерімен бірге қосалқы өнім ретінде қалпына келтіруге болады. Уран көбінесе фосфат минералдарында кездеседі, өйткені оны алып тастау керек, өйткені фосфат көбінесе тыңайтқыштарда қолданылады. Фосфогипс - фосфатты өндіруден шығатын қалдық өнім, онда уран мен радийдің едәуір мөлшері болуы мүмкін. Көмірдің ұшқыр күлінде едәуір мөлшерде уран бар және уран өндірудің көзі ретінде ұсынылды.

Резервтер

Резервтер - ең оңай қол жетімді ресурстар. Дүниежүзілік уран қорының 96 пайызы осы он елде: Австралия, Канада, Қазақстан, Оңтүстік Африка, Бразилия, Намибия, Өзбекстан, АҚШ, Нигер және Ресейде орналасқан. Уранның белгілі ресурстары минералдардың көпшілігі үшін қалыпты деңгейден жоғары деңгейді білдіреді. Геологиялық зерттеулер мен бағаның өсуі қазіргі геологиялық білімнің негізінде, қазіргі ресурстар толған сайын, одан әрі ресурстар табылатыны сөзсіз. 1985-2005 жылдар аралығында уран барлау жұмыстары өте аз жүргізілді, сондықтан біз қазір көріп отырған барлау жұмыстарының едәуір артуы белгілі экономикалық ресурстарды екі есеге көбейтуі мүмкін. Басқа металл минералдармен салыстырғанда, 2007 жылғы баға деңгейінен екі есе жоғарыласа, уақыт өте келе өлшенген ресурстар он есе өседі деп күтуге болады.

Белгілі дәстүрлі ресурстар

Белгілі дәстүрлі ресурстар - бұл бар екендігі белгілі және оларды өндіру оңай ресурстар. 2011 жылы бұл көрсеткіш 7 млн. тоннаға дейін өсті. Уранды барлау өсті: 1981 жылдан 2007 жылға дейін жыл сайынғы барлау шығыны 4 миллионнан 7 миллионға дейін өсті. Бұл 2011 жылы 11 миллион АҚШ долларына дейін өсті. ЭЫДҰ-ның Қызыл кітабында әлемде әлі барлауға ашық аймақтар көрсетілген. Көптеген елдер әлі табылмаған пайдалы қазбалардың көлемін бағалау үшін толық аэромагниттік градиометрлік радиометриялық зерттеулер жүргізеді. Гамма сәулелерін зерттеумен бірге бұл әдістер әлі табылмаған уран мен торий кен орындарын таба алады. АҚШ Энергетика министрлігі 1980 жылы Уран ресурстарын бағалаудың ұлттық бағдарламасы (NURE) бойынша алғашқы және жалғыз ұлттық уранды бағалауды жүргізді.

Екінші реттік ресурстар

Уранның екінші реттік ресурстары басқа көздерден, мысалы, ядролық қарудан, қорлардан, қайта өңдеуден және қайта байытудан алынады. Екінші реттік ресурстардың табылу құны өте төмен және өндіріс құны өте төмен болғандықтан, олар бастапқы өндірістің едәуір бөлігін ауыстырды. 2017 жылы уранға деген сұраныстың шамамен 7%-ы екінші реттік ресурстар арқылы қамтамасыз етілді. Алайда бұрынғы қару-жараққа арналған уранның қоры толған сайын, кен өндіру көлемі өсті. 2012 жылы кен өндіру реактордың қажеттіліктерінің 95 пайызын қамтамасыз етті.

Сақтандыру

Инвентаризацияны әр түрлі ұйымдар жүргізеді: мемлекеттік, коммерциялық және басқалар. АҚШ-тың Энергетика министрлігі уранның қандай бағада болмасын қол жетімді емес апатты жағдайларды жабу үшін оның қауіпсіз жеткізілімін қамтамасыз ету үшін қорлар жүргізеді.

Ядролық қаруды жою

АҚШ пен Ресей ядролық қаруларын электр энергиясын өндіру үшін отынға қайта өңдеуге міндеттенді. Бұл бағдарлама мегатоннан мегаваттқа көшу бағдарламасы деп аталады. Ресей қару-жарағының жоғары байытылған уранды (ЖЭУ) төмен байытылған уранды (ЖЭУ) 20 жыл ішінде шамамен Бұл шамамен табиғи U, немесе жыл сайынғы әлемдік сұраныстың екі еседен астамы. 2000 жылдан бастап әскери HEU жыл сайын уран тотығы кен өндірісін шамамен 13% -ды құрайды. Мегатоннан мегаваттқа көшу бағдарламасы 2013 жылы аяқталды. АҚШ-тың қалдық емес HEU-ны жоюға қатысты міндеттемелері бар.

Дәстүрлі емес ресурстар

Дәстүрлі емес ресурстар - оларды пайдалану және/немесе пайдалану үшін жаңа технологияларды қажет ететін жағдайлар. Көбінесе дәстүрлі емес ресурстар аз шоғырлануда кездеседі. Дәстүрлі емес уранды пайдалану үшін қосымша ғылыми-зерттеу және әзірлеу жұмыстарын жүргізу қажет, бірақ бұл үшін экономикалық қажеттілік жоқ, өйткені дәстүрлі ресурстардың базасы үлкен және пайдаланылған отынды қайта өңдеу мүмкіндігі бар. Фосфаттар, теңіз суы, уранды көмір күлдері және мұнай шикізатының кейбір түрлері - бұл дәстүрлі емес уран ресурстарының мысалы.

Фосфаттар

Уран фосфатты топырақ немесе фосфатты тау жыныстарында 50-200 миллиондық концентрациясында (ppm) кездеседі. Уран бағасының өсуі фосфатты тыңайтқыштардың негізі ретінде пайдаланылатын фосфатты тау жыныстарынан уран өндіруге қызығушылық тудырады. Фосфат кен орындарында 22 миллион тонна уран бар. Фосфаттан уранды өндіру - бұл жетілген технология; Фосфор қышқылынан уранды өндірудің тарихи операциялық шығындары 48-119 АҚШ доллары / кг U3O8 аралығында. 2011 жылы АҚШ-та U3O8 үшін төленген орташа баға 122,66 долларды құраған. Әлемде 400-ге жуық фосфор қышқылының ылғалды өңдеу зауыты жұмыс істеп тұрды. Уранның орташа қайта өңделетін мөлшері 100 ppm деп болжағанда және уран бағасы фосфаттарды тыңайтқышқа пайдалану үшін өспеген жағдайда, бұл сценарийдің нәтижесінде теориялық жылдық ең жоғары U3O8 өндірісі пайда болады.

Теңіз суы

Үлгісіз уран ресурстары теңіз суында бар уранның шамамен Теңіз суынан уран алудың бірнеше технологиялары зертханалық масштабта дәлелденді. ЭЫДҰ-ның мәліметінше, теңіз суынан уранды шамамен 300 АҚШ доллары/кГУ-ға алуға болады.

Уранды көмір күлдері

Оук Ридж ұлттық зертханасының зерттеуіне сәйкес, көмірдегі уран мен торийдің теориялық ең жоғары энергия әлеуеті (ауыстырушы реакторларда қолданылған кезде) көмірдің өзінде жану арқылы шығарылатын энергиядан асып түседі. Халықаралық консорциум Қытайдың Юньнань провинциясындағы көмір электр станцияларында уранды көмір күлінен уранды коммерциялық өндіруді зерттей бастады. Ксяолонтанг, Далонгтанг және Кайюаньдағы үш көмір электр стансалары қалдық күлін жинады. Xiaolongtang күл үйіндісінен алынған алғашқы сынақтар материалда (160-180 миллионға бөлшек уран бар) деп көрсетеді, бұл күл үйіндісінен ғана жалпы U3O8 алуға болады.

Өсіру

Көбейту реакторы тұтынудан гөрі көп ядролық отын өндіреді, осылайша уранмен қамтамасыз етуді кеңейте алады. Ол табиғи уранның 238 уранның басым изотобын 239 плутонийге айналдырады. Бұл уранның массалық бірлігіне шаққанда өндірілетін энергияның жүз есеге өсуіне әкеледі, өйткені табиғи уранның 99,3% құрайтын уран-238 әдеттегі реакторларда пайдаланылмайды, оның орнына уран-235 қолданылады (табиғи уранның 0,7% құрайтын). 1983 жылы физик Бернард Коэн уранның әлемдік қоры шынымен де түгіл жоқ екенін және оны жаңартылатын энергияның бір түрі деп қарастыруға болатынын ұсынды. Оның айтуынша, теңіз суынан алынған уран-238 затын пайдаланатын реакторлар, кем дегенде, күннің қалған өмір сүру ұзақтығына, яғни бес миллиард жылға, дейін энергияны жеткізе алады. Бірнеше коммерциялық селекциялық реакторлар бар. 2016 жылы ресейлік BN 800 жылдам нейтронды селекторлық реакторы толық қуатымен (800 МВт) коммерциялық өндіріске кірісті, бұл BN 600-ге қосылды. 2020 жылдан бастап BN 800 негізінде Қытайдың эксперименталды жылдам реакторының табысынан кейін қытайлық CFR 600 құрылысы жүргізілуде. Қазіргі уақытта бұл реакторлар жаңа отын емес, көбінесе электр энергиясын өндіреді, өйткені кенден өндірілген және қайта өңделген уран оксидінің мол болуы және төмен бағасы асылдандыруды экономикалық емес етеді, бірақ олар жаңа отын өндіруге ауысып, қажет болған жағдайда циклді жаба алады. Табиғи уранмен жабдықталатын CANDU реакторы, табиғи ураннан гөрі бөлініп шығатын материалды көп құрайтындықтан, жеңіл су реакторларынан шыққан отты отынды отын ретінде пайдалануға қабілетті. "DUPIC" CANDU типті реакторларда PWR пайдаланылған отынның тікелей пайдаланылуы бойынша зерттеулер жалғасуда және қайта өңдеу қажетсіз отынның пайдалану мүмкіндігін арттыра алады.

Тез көбейетін

Тез көбейтуші уран 235 тұтынумен қатар, 238 ұрықты уранды 239 плутонийге, яғни бөлінгіш отынға айналдырады. Тез көбейту реакторларын салу және пайдалану, оның ішінде қайта өңдеу қымбат және уран бағасы 1980 жылға дейінгі нақты мәндерге дейін көтерілсе ғана экономикалық тұрғыдан негізделуі мүмкін. Пайдаланылатын отынмен қамтамасыз етуді едәуір кеңейтуден басқа, бұл реакторлардың артықшылығы - олар ұзақ уақытқа созылған трансураникалық қалдықтарды аз өндіреді және қазіргі жеңіл су реакторларынан ядролық қалдықтарды тұтына алады, бұл процесте энергия өндіреді. Уран күткеннен әлдеқайда көп болып шықты және уран бағасы тез төмендеді (1970 жылдары жоғарылау болды). Осы себепті АҚШ-та оларды 1977 жылы қолдану тоқтатылды, ал Ұлыбритания 1994 жылы бұл идеядан бас тартты. ФБР-мен байланысты маңызды техникалық және материалдық проблемалар туындады, ал геологиялық барлау уранның жетіспеушілігі біраз уақыт бойы алаңдаушылық тудырмайды деп көрсетті. 1980 жылдары екі фактордың арқасында FBR-лер қазіргі жеңіл су реакторларымен коммерциялық бәсекеге қабілетті бола алмайтыны анық болды. ФБР-дің экономикалық жағдайы әлі де жаңадан өндірілген уранның құнына қатысты өндірілген плутоний отынының құнына байланысты. Уранның жоғары бағасы бойынша селекторлық реакторларды құру экономикалық тұрғыдан ақталуы мүмкін. Көптеген елдерде селекционерлерді зерттеу бағдарламалары бар. Қытай, Үндістан және Жапония алдағы онжылдықтарда селекторлық реакторларды кең көлемде пайдалануды жоспарлап отыр. 300 реакторлық жыл оларды пайдалануда тәжірибе жинақталды.

Термиялық селектор

Термиялық көбейту реакторларында торийден бөлшек уран өндірілуі мүмкін. Торий ураннан үш есе көп. Торий-232 өздігінен бөлінгіш емес, бірақ оны көбейту реакторында бөлінгіш уран-233 етіп жасауға болады. Өз кезегінде уран-233 ядролық бөлініске ұшырай алады, оның артықшылығы - уран-235 және әсіресе плутоний-239-ға қарағанда нейтронды ұстау арқылы трансуранның аз мөлшерде өндірілуі. Торий отын циклының бірқатар тартымды ерекшеліктеріне қарамастан, оны кең ауқымды дамыту қиындықтарға ұшырауы мүмкін, негізінен отынды бөлу мен қайта өңдеудің күрделілігіне байланысты. Сұйық ядролық және балқытылған тұз реакторларының жақтаушылары, мысалы, LFTR, бұл технологиялар жоғарыда аталған торийдің қатты отынмен жұмыс істейтін реакторларда кездесетін кемшіліктерін жоққа шығарады деп мәлімдейді. Нью-Йорк штатының Буканен қаласында орналасқан Индиан Пойнт Энергия Орталығының алғашқы коммерциялық реакторы (Индиан Пойнт 1-ші блок) ториймен жұмыс істеді. Бірінші ядро күткен нәтижеге қол жеткізе алмады.

Өндіріс

2017 жылы әлемдегі ең ірі уран өндірушілер Қазақстан (дүниежүзілік өндірістің 39%), Канада (22%) және Австралия (10%) болды. Басқа ірі өндірушілер - Намибия (6,7%), Нигер (6%) және Ресей (5%). Қалған қаржы коммуналдық және басқа да отын айналымы компанияларының, үкіметтердің, қайта өңделген реактор отынның, әскери ядролық бағдарламалардың қайта өңделген материалдарының және кеміген уран қорларындағы уранның қорларынан алынды.

Сұраныс

Уранға сұраныс 2017 жылы болды. Кейбір елдер өздерінің уран қажеттіліктерін экономикалық жағынан қамтамасыз ете алмайтындықтан, уран кенін басқа жерден импорттауға бет бұрды. Мысалы, АҚШ ядролық реакторларының иелері 2006 жылы табиғи уран сатып алды. Энергетика департаментінің мәліметінше, оның 84% немесе 50000 тоннасы шетелдік жеткізушілерден әкелінген. Газдық центрифуга технологиясының 2000-шы жылдардағы жетілуі нәтижесінде бұрынғы газды диффузиялық қондырғыларды алмастырған арзан сепаративтік жұмыс бірліктері табиғи уранның берілген мөлшерінен байытылған уранды экономикалық өндіріске мүмкіндік берді. Бұл табиғи уранға деген сұранысты біршама төмендетті. 1000 мегаватт электр қуатын өндіретін ядролық электр станцияларына жылына шамамен 100 тонна табиғи уран қажет. Мысалы, АҚШ-та 2005 жылы табиғи ураннан талап етілген 950 МВт орташа қуаты бар 103 реактор жұмыс істейді. Ядролық электр станцияларының саны өскен сайын, уранға деген сұраныс та артады. Ядролық электр станцияларын салуға көп уақыт кетеді, ал жанармай толтыру кейде-ақ, болжамды аралықтарда жүргізіледі, сондықтан уранға деген сұранысты қысқа мерзімде болжауға болады. Сонымен қатар, ол қысқа мерзімді экономикалық өрлеу мен құлдырау циклдеріне тәуелді емес, өйткені ядролық энергияның тұрақты шығындар мен айнымалы шығындар арақатынасы ең жоғары (яғни, қазірдің өзінде салынған электр стансасын бос қалдырудың шекті шығындары салыстырғанда өте төмен) және сондықтан экономикалық себептермен ядролық электр стансасын бос қалдыру ешқашан ұсынылмайды. Алайда, ядролық саясат сұраныстың қысқа мерзімді ауытқуына әкелуі мүмкін, бұл туралы Герхард Шредер үкіметі (1998-2005) қабылдаған Германияның ядролық энергиясын кезең-кезеңмен тоқтатуы дәлелдейді, ол Меркельдің екінші кабинеті (2009-2013) кезінде кері бұрылды, тек Фукусимадағы ядролық апаттың салдарынан бұл кері бұрылудың салдарынан болды, бұл бірнеше неміс атом электр станцияларының уақытша тоқтатылуына әкелді.

Бағалар

Жалпы алғанда, ядролық энергияны пайдалану кезінде отынның құны барлық отын тұтынатын энергия түрлерінің (яғни, қазба отын, биомасса және ядролық) жалпы энергия шығындарында ең төмен үлеске ие. Сонымен қатар, ядролық отынның энергия тығыздығының жоғарылығын ескере отырып (әсіресе байытылған уран немесе жоғары дәрежелі плутоний түрінде), тұрақты тұтыну кезінде бірнеше жылға жететін отын материалдарын сақтау оңай. Электр станцияларында онлайн-оңайлылық жоқ, өйткені коммерциялық электр станцияларының басым көпшілігі қымбатқа түсетін үзілістерді болдырмау үшін мүмкіндігінше сирек отын құяды және әдетте отын құюды тоқтатуды ұзақ уақытқа дейін жоспарлайды, сондықтан техникалық қызмет көрсету мен тексеру жоспарланған үзіліс уақытын да пайдалана алады. Осылайша, электр стансаларының операторлары отын жеткізушілермен ұзақ мерзімді келісімшарттар жасасады, олар уран бағасының ауытқуынан аз ғана зардап шегеді. Электр энергиясының соңғы тұтынушыларға әсері тіпті Франция сияқты елдерде де елемеуге тұрарлық, өйткені олар өз электр энергиясының басым бөлігін ядролық энергиядан алады. Алайда, қысқа мерзімді бағалар өзгерісі, мысалы, 2007 жылғы уранды көпіршік, тау-кен компанияларына, іздестіру мен белгілі бір кен орнының коммерциялық мақсаттар үшін пайдалы екендігіне қатысты экономикалық есептеулерге әсер етуі мүмкін. 1981 жылдан бастап АҚШ-тағы уран бағасы мен мөлшері Энергетика департаментімен хабарланады. Импорттық баға 1981 жылы 32,90 АҚШ долларынан 1 фунт U3O8-ға дейін 1990 жылы 12,55 АҚШ долларына дейін төмендеді және 2000 жылы 10 АҚШ долларынан 1 фунт U3O8-ға дейін төмендеді. 1970 жылдары уран үшін төленген бағалар жоғары болды, 43 АҚШ доллары / фунт U3O8 ядролық ақпарат орталығы 1978 жылы Австралия уранның сату бағасы ретінде хабарлады. Уран бағасы 2001 жылы 7 АҚШ долларына дейін төмен болды, бірақ 2007 жылдың сәуірінде уранның бағасы spot нарығында 113,00 АҚШ долларына дейін көтерілді, бұл 2007 жылғы уранды көпіршіктің ең жоғары нүктесі болды. Бұл 1977 жылы инфляцияға сәйкес ең жоғары көрсеткішке жақын болды. 2011 жылы Фукусимадағы ядролық апаттан кейін әлемдік уран секторының жағдайы төмендеді, өйткені уран бағасы 50%-дан астам құлдырады, акциялар бағасы төмендеді және 2011 жылдың наурызынан бастап 2014 жылға дейін уран өндірушілердің табысы төмендеді. Нәтижесінде, бүкіл әлем бойынша уран өндіруші компаниялар шығындарды азайтып, жұмысты қысқартуда. Мәселен, Westwater Resources (бұрынғы Uranium Resources) компаниясы қолайсыз бағаларға байланысты барлық уран операцияларын тоқтатуға мәжбүр болды. Содан бері Westwater басқа нарықтарға, атап айтқанда литий мен графитке, кіріп шығуға тырысты. 2014 жылдың шілдесінде уран концентратының бағасы бес жылдағы ең төменгі деңгейге дейін төмендеді, 2011 жылдың қаңтар айындағы ең жоғары бағадан 50%-дан астам төмендеді, бұл 2011 жылғы Фукусимадағы ядролық апатынан кейін Жапония сұранысының төмендеуін көрсетеді. 2014 жылдың ақпан айында Cameco компаниясы Канаданың қазіргі кен орындарынан өндірісті кеңейту жоспарларын кейінге қалдырды, бірақ Cigar Lake-те жаңа кен орнын ашу бойынша жұмысты жалғастырды. Сонымен қатар 2014 жылдың ақпан айында Paladin energy компаниясы Малавидегі шахтада жұмыс істеуді тоқтатты, өйткені қазіргі баға бойынша қымбат операциялар ақша жоғалтты.

Бағаның тау-кен өндірісі мен атом электр станцияларына әсері

Уран бағасының қысқа мерзімді ауытқуы электр стансаларының операторларына қарағанда кен орындары мен әлеуетті табысты кен орындарының операторлары мен иелерін көбірек алаңдатады. Энергиясы көп уранды стратегиялық қор түрінде жинау оңай, сондықтан қысқа мерзімді бағаның өсуі осы қорларға қол жеткізу арқылы өтеледі. Сонымен қатар, көптеген елдерде қайта өңделген уран немесе кемітілген уран түріндегі нақты қорлар бар, олар әлі де бөлінгіш материалды қамтиды, егер нарық жағдайлары қажет болса, қайта байыту тиімді болады. Пайдаланылған отынды ядролық қайта өңдеу 2020 жылдардан бастап негізінен пайдаланылған отынды құрамында бар бөлшектенетін материалды пайдалану үшін коммерциялық түрде жүзеге асырылады. PUREX процесімен уран мен плутоний қайта өңделеді, содан кейін оларды MOX отына айналдырып, жұмсалған отынды өндірген жеңіл су реакторларында пайдалануға болады. Қайта өңдеудің экономикалық тиімділігі көп талқылануға жатады және ол ішінара уранның бағасына және терең геологиялық қойма арқылы немесе ядролық трансмутация арқылы жою шығындарына байланысты болжамдарға байланысты. Табиғи уранмен жұмыс істейтін реакторлар өндірілген энергия бірлігіне шахтадан алынған уранды аз тұтынады, бірақ модератор ретінде ауыр су қажет болғандықтан, құрылыс үшін күрделі шығындар жоғары болуы мүмкін. Сонымен қатар, олар онлайн-оңайлы түрде жанармай құюға қабілетті болуы керек, өйткені табиғи уранмен қол жетімді жану байытылған уранмен қол жетімдіден төмен. Сонымен қатар, көбейту реакторлары уран бағасының өсуімен экономикалық тұрғыдан тиімді болады. Торий отын циклы уран бағасы тұрақты жоғары деңгейде қалатын жағдайда және одан кейін уран бағасына байланысты қазіргі "негізгі" жеңіл су реакторы технологиясына қатысты бұл баламаға қызығушылық аз емес.

Заңдық

Уран өндіру бірқатар юрисдикцияларда заңсыз. Уран басқа минералдармен бірге өндірілетіндіктен, тыйым салу әдетте уранды бастапқы өндіруден кейін кен орнында қайта көмуді білдіреді. Ел/Территория Мемлекеттік/Облыстық мәртебелі жазбалар Жаңа Оңтүстік Уэльс 1986 жылы тыйым салынды. Мұнай іздеу заңды. Викторияға Оңтүстік Австралияға тыйым салынды Әлемдегі ең ірі көздердің бірі Тасманияда белсенді кен орындары жоқ Квинслендке тыйым салынды Солтүстік территорияда уран өндірудің ұзақ тарихы Батыс Австралияда тыйым салу 2008 жылы барлық жерде алынып тасталды барлық жерде тыйым салу 2021 жылы барлық жерде тыйым салынды 1996 жылы Вирджинияда тыйым салынды 1982 жылы барлық жерде тыйым салынды 2019 жылы барлық жерде ірі өндіруші

Саясат

1951 жылдың наурыз айында АҚШ-тың Атом энергиясы жөніндегі комиссиясы уран кенінің жоғары бағасын белгіледі. Одан пайда болған уранның көптігі көптеген кен іздеушілерді оңтүстік-батысқа тартты. Чарльз Стин Моаб, Юта қаласының маңында маңызды табылған, ал Пэдди Мартинес Грантс, Нью-Мексиконың маңында тағы бір табылған. Алайда, 1960 жылдары АҚШ, КСРО, Франция және Қытай уран сатып алуды қысқартты. АҚШ өз елінде өндірілетін уранды ғана байыта бастады, бірақ 1965 жылы өндіріс 40 пайызға төмендеді. 1971 жылы бағалардың одан әрі төмендеуін тоқтату үшін, UCAN, Nufcor, Rio Tinto компанияларының басшылары және үкімет өкілдері нарықты бөлісуге келісті, канадалықтар 33,5 пайыз, Оңтүстік Африка 23,75 пайыз, Франция 21,75 пайыз, Австралия 17 пайыз, ал Rio Tinto цинк 4 пайыз алады. 1974 жылы бұл нарық үлесі туралы келісім аяқталды, өйткені ОПЕК бойкоттарынан кейін уран бағасы энергия бағасымен бірге көтерілді, ал АҚШ шетелдік уран саудасына тыйым салды. Ирландия 2008 жылы ядролық қарудан бас тарту ұстанымын өзгерткісі келмеді. 1976 және 1977 жылдары уран өндіру Австралияда үлкен саяси мәселеге айналды, Рейнджерлік тергеу (Фокс) есебімен уран өндіру туралы қоғамдық пікірталас басталды. Уран өндіруге қарсы қозғалысы 1976 жылы құрылды, және уран өндіруге қарсы көптеген наразылық акциялары мен демонстрациялар өткізілді. Қауіпті факторлар - уран өндіруден болатын денсаулыққа және қоршаған ортаға зиян. Австралияның атақты уранға қарсы белсенділері Кевин Буззкотт, Жакки Катона, Ивонн Маргарула және Джиллиан Марш. 1992 жылдың қыркүйек айында Австрияның Зальцбург қаласында Уран туралы дүниежүзілік тыңдау өтті. Барлық континенттердің ядролық қаруға қарсы спикерлері, соның ішінде жергілікті спикерлер мен ғалымдар уран өндіру мен өңдеудің, ядролық энергияның, ядролық қарудың, ядролық сынақтардың және радиоактивті қалдықтарды жоюдың денсаулық пен экологиялық проблемаларына куәлік етті. 1992 жылғы тыңдау кезінде сөйлеген адамдар: Томас Баньякия, Кацуми Фурицу, Мануэль Пино және Флойд Ред Кроу Вестерман. Олар барлық халықтарға, әсіресе жергілікті қауымдарға радиоактивті ластану қаупі төніп тұрғанын атап өтіп, олардың өмір сүруі үшін өзін-өзі анықтауды және рухани және мәдени құндылықтарға баса назар аударуды қажет ететінін айтты. Жаңартылатын энергияны коммерцияландыруды күшейту ұсынылды. Сауд Арабиясы Корольдігі Қытайдың көмегімен уран кенінен уран сары тортын алу үшін өндіру қондырғысын салды. Батыс елдерінің ресми өкілдерінің айтуынша, мұнай өндіруге арналған бұл жобаны мұнайға бай патшалық ядролық технологияны дамыту мақсатында жүзеге асырып отыр. Алайда Сауд Арабиясының Энергетика министрі уран кен орнын салуды жоққа шығарды және минералдарды өндіру патшалықтың экономикасын әртараптандыру стратегиясының негізгі бөлігі болып табылады деп мәлімдеді. Ресейге санкцияларға қарамастан, кейбір елдер 2022 жылы оның уран сатып алуын жалғастыра береді, ал кейбіреулер Еуропалық Одақ тоқтатуы керек деп санайды. 2022 жылдан бастап S&P Global компаниясы ресейлік емес шахтерлер жаңа шахталарға инвестиция салу туралы шешім қабылдамас бұрын көбірек сенімділікті күтеді дейді.

Денсаулыққа қауіп төндіреді

Уран рудасы радон газын шығарады. Радонның жоғары мөлшерде әсер етуінің денсаулыққа әсері уран өндіруде ерекше проблема болып табылады; 1940-1950 жылдары уран өндірушілердің эпидемиологиялық зерттеулерінде өкпе қатерінен өлім-жітімнің елеулі көп болуы анықталды. Радон мен денсаулыққа қатысты алғашқы ірі зерттеулер уран өндіру кезінде, алдымен Богемияның Иоахимсталь аймағында, содан кейін АҚШ-тың оңтүстік-батысында, суық соғыстың басында жүргізілді. Радон уранның радиоактивті ыдырауының нәтижесі болғандықтан, жер астындағы уран кен орындарында радонның жоғары концентрациясы болуы мүмкін. 1950 жылдардың ортасында радонның жоғары деңгейіне ұшырауы нәтижесінде төрт бұрышты аймақта көптеген уран өндірушілер өкпе қатерлі ісігі мен басқа да патологияларға шалдықты. Өкпе қатерлі ісігінің жиілігі, әсіресе, навахо және мормон (бұлар әдетте өкпе қатерлі ісігінің төмен деңгейі) кеншілері арасында айрықша болды. Бұл, бір жағынан, мормондықтардың темекі шегуге тыйым салған діни көзқарасына байланысты. Бұл кезеңде қымбат желдетуді талап ететін қауіпсіздік стандарттары кеңінен қолданылмаған немесе бақыланбаған. Радонға төзімділік - бұл өкпе қатерлі ісігінің негізгі көзі, бірақ темекі шегуші мен радонның әсері екі зиянды заттың біріктірілген әсерінен де жоғары. Уран кеншілерін зерттеу барысында шамамен 10 жыл бойы ауаның литріне 50-150 пикокурий радион (2000-6000 Bq/m3) радион деңгейіне ұшыраған жұмысшылар өкпе қатерлі ісігінің жиілігін арттырды. Өкпе қатерлі ісігімен өлім- дерт санының статистикалық тұрғыдан елеулі артуы 50 WLM- ден төмен жиынтық әсерден кейін байқалды. Өкпе қатерлі ісігі қаупіне әсер ететін радонның мөлшері әртүрлі зерттеулерде бір шамадан артық өзгерді. Содан бері радион деңгейін төмендету үшін желдету және басқа да шаралар қолданылды. Соңғы жылдары уран кеншілерінің орташа жылдық әсері кейбір үйлерде жұтылатын концентрациямен ұқсас деңгейге дейін төмендеді. Бұл радонның кесірінен ісіктен болатын қатерлі ісікке шалдығу қаупін төмендетті, бірақ ол әлі де қазіргі уақытта зардап шеккен шахталарда жұмыс істейтіндер үшін де, бұрын жұмыс істегендер үшін де проблема болып қала береді. Көмір өндіру басқа да денсаулыққа қауіп төндіретін факторлардан басқа, радионға ұшырауы мүмкін, өйткені уран (және оның ыдырау өнімдері) көбінесе көмір кен орындарында және оның жанында кездеседі және жер астында жиналуы мүмкін, өйткені радон ауадан тығыз. АҚШ-та радиациялық әсерден зардап шеккендерге немесе олардың туыстарына өтемақы төлеу туралы заң бар. Осы бағдарлама бойынша уран өндірушілер, уран өндірушілер және уран тасымалдаушылар өтемақы алды.

АҚШ-тың тазалау жұмыстары

Уранды тазалау бойынша күш-жігер жұмсауға қарамастан, уран өндірісінің мұрасынан туындайтын маңызды проблемалар әлі күнге дейін Навахо халқының аумағында және Юта, Колорадо, Нью-Мексико және Аризона штаттарында бар. Жүздеген тасталған кен орындары тазартылмаған, олар көптеген қоғамдастықтарға экологиялық және денсаулыққа қауіп төндіреді. 2007 жылдың қазан айында АҚШ Палатасының қадағалау және үкіметтік реформа жөніндегі комитетінің өтініші бойынша және Навахо ұлтымен консультация барысында Экологиялық қорғау агенттігі (ЭҚА) Үнді істер бюросымен (БИА), Ядролық реттеуші комиссиямен (НРК), Энергетика департаментімен (ЭДО) және Үндістанның денсаулық сақтау қызметімен (IHS) бірлесіп уранның ластануын жою үшін бесжылдық жоспар әзірледі. Жаңа Мексика штатында да осындай мекемелер арасындағы үйлестіру жұмыстары басталуда. 1978 жылы Конгресс Уранды өңдеу зауытының қалдықтарын радиациялық бақылау туралы заңды (UMTRCA) қабылдады, бұл оңтүстік-батыстағы 22 белсенді емес кен өңдеу орындарын тазартуға көмектесу үшін жасалған шара. Сонымен қатар, 19 қалдықтарды жою орындарын салу, олардың ішінде 40 миллион текше метр радиоактивті материал бар. Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің бағалауы бойынша, 14 батыс штатта уран өндірісі туралы құжаттама бар 4000 шахта және уранның 15000 орны бар, көбісі Төрт бұрышты аймақта және Вайомингте. Уран зауытының қалдықтарын радиациялық бақылау туралы заң - 1954 жылғы Атом энергиясы туралы заңға өзгертулер енгізген және Қоршаған ортаны қорғау агенттігіне уран зауытының қалдықтарын тұрақтандыру, қалпына келтіру және жою үшін денсаулық пен экологиялық стандарттарды белгілеу өкілеттігін берген АҚШ-тың экологиялық заңы. Заңның 1-тарауында ЭҚА-дан ресурстарды қорғау және қалпына келтіру туралы заңға сәйкес келетін қоршаған ортаны қорғау стандарттарын, соның ішінде жер асты суларын қорғау шектерін белгілеуді талап етті; Энергетика департаменті ЭҚА стандарттарын іске асыру және кейбір сайттарға мәңгілік күтім жасауды қамтамасыз ету; және Ядролық реттеу комиссиясы тазартуларды және лицензиялық сайттарды мемлекеттерге немесе DOE-ге мәңгілік күтім жасау үшін қарауды талап етті. 1-тарау бойынша федералды үкімет пен штат бірлесіп қаржыландыратын уран зауытын қалпына келтіру іс-қимыл бағдарламасы құрылды. Заңның 1-тарауында сондай-ақ 22 белсенді емес уран зауыты қалпына келтіру үшін тағайындалды, нәтижесінде 40 миллион текше метр радиоактивті материал UMTRCA 1-тараудағы камераларда сақталды.

Уранмен жабдықтау

Жер қыртысында шамамен 40 триллион тонна уран бар, бірақ оның көпшілігі 3 массаға бөлінген миллионға аз мөлшерде бөлінеді. Ян Виллем Сторм ван Леувеннің өмірлік цикл зерттеуі кендегі 0,010,02% (100200 ppm) төмен, кенді өндіру және өңдеу үшін қажетті энергия отынмен қамтамасыз ету, реакторларды дұрыс пайдалану және жою реактордағы уранды бөлінгіш материал ретінде пайдалану арқылы алынған энергияға жақын келеді. Алайда, Ян Виллем Сторм ван Леувеннің құжатын талдаған Пол Шеррер институтының зерттеушілері оларды осы бағалауға әкелген Ян Виллем Сторм ван Леувеннің көптеген қате болжамдарын, оның ішінде Олимпиадалық бөгет кен өндіруде қолданылатын барлық энергия уран өндіруде қолданылатын энергия деп болжайды, бұл кен негізінен мыс кен орны болып табылады және уран тек алтынмен және басқа металдармен бірге копродукты ретінде өндіріледі. 2003 жылы MIT командасы жасаған және 2009 жылы жаңартылған ядролық энергияны бағалауда: Көптеген комментаторлар жарты ғасырлық кедергісіз өсу мүмкін деп санайды, әсіресе, бір килограммға бірнеше жүз доллар тұратын ресурстар (Қызыл кітапта бағаланбаған) экономикалық тұрғыдан пайдалы болады. Біз уран кенінің әлемдік жеткізілімі келесі жарты ғасырда 1000 реакторды іске қосуға жеткілікті деп санаймыз.

Өндіріс

ОЭСР-дің ядролық энергия агенттігінің қызметкері Роберт Вэнс 1980 жылы әлемдегі уран өндірудің ең жоғары деңгейіне жеткенін айтады. Алайда бұл өндіріс қабілетінің жоқтығынан емес. Тарихи тұрғыдан алғанда, бүкіл әлемдегі уран кендері мен дизельдік фабрикалары жалпы өндірістік қуаттың шамамен 76% -ын, 57% және 89% аралығында жұмыс істеді. Өндірістің төмен деңгейі негізінен қуаттың артық болуына байланысты. Ядролық энергияның баяу өсуі және екінші реттік жеткізуден келетін бәсекелестік жақында ғана жаңадан қазып алынған уранға сұранысты едәуір төмендетті. Екінші реттік жеткізілімдерге әскери және коммерциялық қорлар, байытылған уран құйрықтары, қайта өңделген уран және қоспалы оксидтік отын кіреді. Халықаралық атом энергиясы агенттігінің деректеріне сәйкес, бұрын-соңды екі рет уран өндірудің әлемдік деңгейі жоғары болды: бір рет 1960 жылы әскери мақсаттағы қорлар жинауға жауап ретінде, ал екінші рет 1980 жылы коммерциялық ядролық энергияны пайдалану үшін қорлар жинауға жауап ретінде. 1990 жылға дейін кенден өндірілген уранның көлемі электр станцияларының тұтынуынан асып түсті. Бірақ 1990 жылдан бастап электр станцияларының тұтынуы өндірілетін ураннан асып түсті; ол жетіспеушілікті әскери (ядро қаруын жою арқылы) және азаматтық қорларды жою арқылы толтырады. 1990 жылдардың ортасынан бастап уран өндіру көлемі өсті, бірақ ол электр станцияларының тұтынуынан әлі де аз.

Негізгі дереккөздер

Түрлі агенттіктер уранның бастапқы ресурстары қанша уақытқа жетеді деп болжауға тырысты. Еуропалық комиссия 2001 жылы уранды тұтынудың қазіргі деңгейінде белгілі уран ресурстары 42 жылға жетеді деп мәлімдеген болатын. Әскери және екінші реттік дереккөздермен қосылғанда, ресурстар 72 жылға дейін созылуы мүмкін. Алайда, осы мөлшерде ядролық энергия әлемдегі энергияның тек бір бөлігін ғана қамтамасыз етеді. Егер электр қуаты алты есеге көбейсе, онда 72 жылға арналған электр қуаты 12 жылға ғана жетеді.

Болжамдар

Бұрын уранның шыңы туралы көптеген болжамдар болған. 1943 жылы Альвин М. Вайнберг және басқалар. Ядролық энергияны пайдалануда үлкен шектеулер болады деп ойлады, егер тек U ядролық электр станциясының отын ретінде пайдаланылса. Олар бала өсірудің өзі шексіз энергияға ие дәуірдің басталуы деп есептеді. 1956 жылы М. Кинг Хабберт, кем дегенде, келесі бірнеше ғасырлар бойы әлемдегі бөлінуі мүмкін қорлар жеткілікті деп жариялады, асылдандыру мен қайта өңдеу экономикалық процестерге айналады деп болжады. 1975 жылы АҚШ-тың ішкі істер министрлігі, геологиялық зерттеулер "АҚШ-тың белгілі уран қоры сұранысқа жауап бермейді" деген баспасөз хабарламасын таратты. АҚШ-қа уранның шетелдік импортына тәуелді болмау ұсынылды.]] Көптеген сарапшылар уранның шыңы мен уран қорының таусылуын бұрын немесе жақын болашақта болжады. Пенсильвания мемлекеттік колледжінің минералды өнеркәсіп мектебінің деканы Эдвард Стайдл 1952 жылы бөлінгіш элементтердің коммерциялық масштабтағы энергия өндірісін қамтамасыз ету үшін тым аз екенін болжады. Ұлыбританияның бұрынғы қоршаған ортаны қорғау министрі (1997-2003) Майкл Мичердің айтуынша, уран өндірудің ең жоғары деңгейі 1981 жылы болған. Сонымен қатар ол 2013 жылға дейін уранның жетіспеушілігіне байланысты, оның құндылығы қымбат металл деңгейіне дейін көтерілетінін болжайды. М. К. Дей 1975 жылы уран қоры 1989 жылы бітуі мүмкін деп болжады, бірақ, оптимисттік тұрғыдан қарағанда, 2015 жылға дейін толады. Energy Watch Group компаниясы уранның бағасы жоғары болса да, уран өндіру 2035 жылға дейін ең жоғары деңгейге жетеді деп есептеді және осы уақытқа дейін ғана ядролық станциялардағы отын сұранысын қанағаттандыруға болады. Әртүрлі агенттіктер бұл ресурстардың қанша уақытқа жететінін бағалауға тырысты. Еуропалық комиссия 2001 жылы уранды тұтынудың қазіргі деңгейінде белгілі уран ресурстары 42 жылға жетеді деп мәлімдеген болатын. Әскери және екінші реттік дереккөздермен қосылғанда, ресурстар 72 жылға дейін созылуы мүмкін. Алайда, осы мөлшерде ядролық энергия әлемдегі энергияның тек бір бөлігін ғана қамтамасыз етеді. Егер электр қуаты алты есеге көбейсе, онда 72 жылға арналған электр қуаты 12 жылға ғана жетеді. Өндірістік топтар ЭЫДҰ, NEA және МАГАТЭ мәліметтері бойынша, әлемдегі уранның қазіргі ресурстары, оны 130 АҚШ доллары/кг бағамен экономикалық тұрғыдан қайтаруға болады, қазіргі тұтыну бойынша 100 жылға жетеді. Сенімсіз дереккөз: күні = 2013 жылдың қыркүйегі Алайда, қазіргі уақытта қайта өңделген уранды пайдалануға қарағанда, жер астынан жаңа уранды өндіру арзан екені анықталды, сондықтан қайта өңделген уранның қолданылуы бірнеше елмен ғана шектелген. ЭЫДҰ-ның бағалауы бойынша, 2002 жылғы әлемдік ядролық электр энергиясын өндіру деңгейі бойынша, LWR-мен, отын циклы арқылы, белгілі ресурстарды пайдалану арқылы 85 жылға және 270 жылға дейін белгілі және әлі табылмаған ресурстарды пайдалану үшін жеткілікті дәстүрлі ресурстар бар. Бұл 8500 жылға дейін ұзартылады. Егер адам уран үшін 300 доллар/кг төлеуге дайын болса, онда мұхитта оның өте көп мөлшері бар. МАГАТЭ-нің бағалауы бойынша, қазіргі сұранысқа сәйкес, белгілі қорларды ғана қолдану және ядролық цикл арқылы бір рет, кем дегенде 100 жылға жеткілікті уран бар деп болжау. Алайда, егер барлық алғашқы, екінші реттік, табылмаған және дәстүрлі емес уран көздері пайдаланылса, уран 47000 жылда түгеліне түседі.

Мүмкін болатын әсерлер мен салдарлар

Уран өндірісі төмендей түскен сайын, оның бағасы да өседі деп күтіледі. Алайда уранның бағасы ядролық электр стансасын пайдалану шығындарының тек 9% құрайды, бұл көмірмен жұмыс істейтін электр стансасында көмірдің құнына (77%) немесе газбен жұмыс істейтін электр стансасында табиғи газдың құнына (93%) қарағанда әлдеқайда төмен. Уран мұнай мен көмір сияқты кәдімгі энергия көздерінен бірнеше маңызды аспектіде ерекшеленеді. Бұл айырмашылықтар уранның қысқа мерзімді жетіспеушілігінің әсерін шектейді, бірақ олардың көпшілігі уранның ақырғы жетіспеушілігіне әсер етпейді. Негізгі белгілері: Уран нарығы әртүрлі, және ешқандай ел оның бағасына монополиялық ықпал ете алмайды. Уранның энергия тығыздығының жоғары болуының арқасында бірнеше жылға жететін отынды жинауға болады. Қазірдің өзінде өндірілген уранның қосалқы қорын, оның ішінде пайдалануға берілмеген ядролық қару, қайта байытуға жарамды кемітілген уранның құйрықтары және қолданыстағы қорлар бар. Уранның үлкен мөлшері, шамамен 800 еседен астам, белгілі қорлары, кенден алынған уран, өте сұйылтылған концентрациясында бар теңіз суында. Тез нейтронды реакторларды енгізу уранды пайдалану тиімділігін шамамен 100 есеге арттырады.

Орналастырғыш заттар

Уранның баламасы - торий, ол ураннан үш есе көп таралған. Тез көбейту реакторлары қажет емес. Дәстүрлі уран реакторларымен салыстырғанда, торий отын циклін пайдаланатын торий реакторлары масса бірлігіне шамамен 40 есе көп энергия өндіре алады. Алайда, торий отыны экономикасына қажетті технологияны, инфрақұрылымды және білімімізді құру қазіргі және болжамды уран бағаларына қарағанда экономикалық емес.