Рассказываем о ключевых уранодобывающих странах и о технологическом прорыве, который произошёл на Урале осенью 2022 года.
Значение
Уран был открыт в конце XVIII века и назван в честь одноимённой планеты, обнаруженной незадолго до этого. Уже в конце XIX века были доказаны его радиоактивные свойства.
По большому счёту, в современном мире есть только два основных направления использования этого элемента: оружие массового поражения и атомная энергетика.
В природе, встречаются три изотопа урана: уран-238 (содержание 99,2% в природном уране), уран-235 (0,7%) и уран-234 (0,05%).
К использованию в атомных бомбах и ядерных реакторах пригоден только уран-235. То есть, 7 кг с каждой тонны урана.
В ядерной энергетике используется обогащённый уран (содержание урана-235 доведено до 3-5%). Отходы в виде обеднённого урана-238 зачастую просто складируются на обогатительных производствах.
Добыча
По данным Всемирной ядерной ассоциации (World Nuclear Association, WNA), всего в мире в 2021 году было добыто более 48 тысяч тонн урана.
Это больше, чем в 2020 году, хотя, в целом, тренд нисходящий. Для сравнения, в 2016 году было извлечено более 63 тысяч тонн. Больше всех за 4 года добычу сократила Канада (с 14 до 4,7 тыс. тонн).
Наибольшую долю в мировой добыче урана занимают Казахстан (около 45%) и Намибия (12%) - страны, в которых нет ни одной действующей АЭС.
При этом меняются методы извлечения. Если в 1990 году большая часть разрабатывалась в шахтах, то на сегодня около 66% добычи осуществляется более прогрессивным и экологически безопасным методом скважинного подземного выщелачивания. Эта технология была разработана в СССР и США (независимо друг от друга) и является основной, например, в Казахстане.
В Канаде и некоторых других странах продолжают добывать уран в шахтах и в открытых карьерах. Таким устаревшим способом поднимается 29% урановой руды. Ещё 5% извлекается в качестве побочного продукта на медных и фосфатных месторождениях.
По данным WNA, вся мировая добыча в 2021 году составляет 77% от потребности. Малое количество урана-235 в природе – один из сдерживающих факторов развития атомной энергетики.
Запасы
Как нередко бывает (по многим полезным ископаемым, которые мы разбирали) лидеры по добыче - не обязательно те страны, в которых сосредоточено наибольшее количество ресурсов.
Уран – яркое тому подтверждение. По данным WNA, наибольшие запасы находятся в Австралии (1,7 млн. тонн), Казахстане (907 тыс. тонн), Канаде (565 тыс. тонн), России (486 тыс. тонн) и Намибии (448 тыс. тонн).
Всего в мире извлекаемые запасы составляют порядка 6,1 млн. тонн.
Импорт/экспорт
До 2019 года включительно Россия активно работала на урановом рынке как в плане импорта, так и в плане экспорта. Причём импорт в несколько раз превышал экспорт.
Основные поставщики урана на российский рынок: Казахстан, Украина и Канада.
Примечательно, что в 2020 году импорт резко снизился, а в 2021 году исчез из таможенной статистики ГТС РФ (как впрочем, и экспорт).
Российский технологический прорыв 2022 года
Как мы уже отмечали, в ядерный реактор закладывается топливо, содержащее уран-235 (который собственно, производит энергию) и уран-238 который в процессе активно не участвует.
Тем не менее часть нейтронов, выделяющихся при делении ядер урана-235, поглощаются ураном-238, в результате чего образуется небольшое количество плутония-239 которое можно отделить и использовать в атомной энергетике.
Проблема заключается в том, что для топлива на основе энергетического плутония-239 нужно построить отдельный ядерный реактор на быстрых нейтронах (урановый на «замедленных» не подойдёт).
Задача технически очень сложная но в таком реакторе плутоний-239 при «сгорании» будет выделять не только энергию, но и в большом количестве (гораздо большем, чем урановый реактор), свободные нейтроны, которые будут облучать уран-238, помещаемый на границе активной зоны реактора.
Таким образом, технология подразумевает производство не только энергии, но и нового плутония-239 для следующих циклов, причём, в промышленных объёмах (несколько больших, чем исходное количество плутония-239).
Ну а самое главное - решаются проблемы как с дефицитом урана-235, так и с использованием огромных накопленных запасов урана-238.
И вот 22 сентября 2022 года энергоблок № 4 Белоярской АЭС Свердловской области с реактором на быстрых нейтронах БН-800 впервые был выведен на 100% уровень мощности при полной загрузке активной зоны МОКС-топливом на основе плутония. Реактор работает в штатном режиме, все показатели соответствуют проектным.
Похоже, что в ядерной энергетике началась новая эпоха.
Возможно, Вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и я обещаю ещё много интересного.