Место России в мировой добыче урана и почему так важен прорыв в российской ядерной энергетике

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

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