Самый тяжелый металл из всей таблицы Менделеева — это уран.
Его добыча состоит из 99,4% U238 и лишь 0,6% составляет U235.
Львиную долю его мирового запаса производят Канада, Казахстан и Австралия.
Занимаются добычей металла и многие другие страны.
Немного истории
Природную урановую руду перерабатывают и получают окиси-закиси, которые являются промежуточным сырьем для получения ядерного топлива.
На мировом рынке продают концентрированные материалы.
После аварии на японской атомной электростанции Фукусима в 2011 году, зафиксировано серьезное падение цен на ядерное топливо.
Это событие повлекло за собой закрытие шахт, увольнение рабочих и ужесточение конкуренции.
Начиная с 2011 по 2014 год, цена окиси-закиси урана («желтый кек») снизилась с $44 до $37,5 за фунт.
Сейчас цену на это сырье диктуют Казахстан и Канада, как самые крупные производители.
Крупнейшая в мире компания «Казатомпром».
Занимается разведкой месторождений, добычей руды, ее переработкой и экспортом.
Крупнейшие потребители урана — страны с развитой атомной энергетикой.
Наибольшее количество АЭС находится в США — 104 работающих энергоблока, на втором месте — Франция (у нее 58 энергоблоков), а на третьем — Япония с 54 энергоблоками, которые некоторое время не работали.
В 2016 году цена урана упала на 40%.
Казахстан сократил производство на 10% (22 тыс. тонн).
Это 3% мировой добычи, благодаря чему цена на уран начала подниматься.
В том же году в России добыли 7,9 тысячи тонн урана.
Секретные данные
В естественном природном уране содержится всего 0,7% изотопа, а для создания оружия необходим высоко обогащенный материал с 90% U235.
Самые передовые технологии обогащения урана разработаны в России.
Оружейный легко переводится в топливный.
Для этого его разбавляют обедненным или естественным ураном.
Из 500 тонн обогащенного на 90% сырья, в котором содержится 450 тонн U235, изготавливают 10000 тонн топлива с обогащением 4,5%.
1 кг концентрированного U238 стоит 17,3 доллара. Уран в слитках изотопного состава 0,711 U235 — $40 за кг.
Высоко обогащенный U235 стоит $21000 за килограмм.
Развивающиеся тенденции
В начале 2017 года цена на «желтый кек» поднялась с 22,5 до 23,5 бакса (с 1285 до 1342 руб.) за фунт.
В результате переизбытка поставок урана на мировой рынок из Австралии, Казахстана и Канады, цена фьючерсных контрактов упала на 18%.
Спотовая стоимость урана на сегодня составляют 20,02 у.е. (1155,3 руб.) за фунт, 1 грамм стоит 2,5 руб., а килограмм — 2500 рублей.
Казахстан продолжает сокращать добычу руд в связи с его переизбытком на мировом рынке.
Не имея собственных АЭС, он экспортирует 50% добываемого урана в Китай.
Аналитики прогнозируют повышение стоимости урана.
Через пару лет она будет составлять $65 (около 3712 руб.) за фунт, т.е., за 1 грамм металла будут платить 8,2 рубля, а за 1 кг — 8200 руб.
Как его производят?
Урановые рудники разрабатывают тремя способами:
- Открытым — когда залежи руд находятся в верхних слоях земли. Создают карьер и выгружают руду на грузовые машины для дальнейшей перевозки на переработку.
- Подземным — когда рудное тело находится глубоко под землей. Делают шахту протяженностью до 2 км, породу сверлят и поднимают на поверхность грузовыми лифтами.
- Используют инновационный метод подземного выщелачивания. Это самый безопасный для обслуживающего персонала и окружающей среды способ. Для его внедрения бурят 6 скважин на равном расстоянии друг от друга, получается равносторонний шестиугольник. В них закачивают H2SO4 (серную кислоту), которая смешивается с урановыми солями. Получившуюся смесь прокачивают сквозь центральную скважину и несколько раз пропускают через очистительные колонны, добиваясь высокой концентрации.
С помощью газовых центрифуг, получают диоксид.
По разработанной технологии, при помощи специальной смазки, из него изготавливают урановые «таблетки» и обжигают в печах при температуре свыше +1000 градусов.
Затем проверяют качество поверхности, уровень влажности, пропорции урана к кислороду.
Именно в таком виде этот материал поступает в продажу на спотовомрынке (немедленная продажа наличного материала).
Ядерное топливо для АЭС
Большинство современных атомных электростанций работают на уране-235 (в мире его лишь 0,6%, смотрите выше).
Это приводит к большому скоплению ядерных отходов, которые почти не перерабатываются и требуют утилизации.
Учеными разрабатываются две основные концепции по эффективному использованию природного урана:
- Первая — это управляемая термоядерная реакция, идея так и осталась на стадии разработки.
- Вторая — это замыкание ядерного топливного цикла.
Основная задача — научиться извлекать энергию из U238, который не расщепляется.
При поглощении одного нейрона, он превращается в плутоний-239, поддерживающий ядерную реакцию.
Его сжигают в реакторе, в результате чего из U238 получается новый плутоний.
Так происходит замыкание ядерного топливного цикла.
Мало обогащенный уран-235 в процессе ядерной реакции, выделяет огромное количество энергии.
Столько же получается при сжигании 100 тыс. кг угля или 61 т нефти.
На этом топливе работают тепловые реакторы на медленных нейронах.
Исследования показали, что это экономически не выгодно и недальновидно, ведь его запасы исчерпаются в ближайшие 50 лет.
Уже разработаны новые реакторы, работающие на быстрых нейронах урана-238 и тория, которых хватит еще на многие века, а уран-235 необходим лишь для начального этапа работы реактора.
