Урана на всех не хватит. Как дефицит сырья затормозил атомную энергетику?

Історія атомної енергетики – це про Атланта, який досі не розправив плечі. Ядерні реактори вважаються чистими, стабільними та дешевими в експлуатації, однак цій технології так і не судилося підкорити світ.

Спочатку її розвиток спіткнувся об трагедію на атомній електростанції (АЕС) Three Mile Island у 1979 році, через яку США на 33 роки припинили будівництво нових реакторів. Через сім років сталась аварія на Чорнобильській АЕС, яка налякала весь світ.

Добила крихку репутацію атомних електростанцій аварія на ” Фукусіма-1 ” у 2011 році. І хоча людських жертв там майже не було, вона подарувала “зеленим” політикам аргументи для масового переходу на альтернативні джерела електроенергії.

Побудовані раніше АЕС закривали після вичерпання їх ресурсу або навіть раніше. А нових реакторів майже не будували.

Лише велика війна в Україні, і спровоковане діями росіян подорожчання нафти та газу змусили світ повернутись до “мирного атому”. У наступні 17 років World Nuclear Association ( WNA ) очікує зростання виробництва ядерної енергії на 75%.

На шляху до будівництва сотень нових атомних реакторів чимало випробувань. Видобуток урану зростає повільніше за амбіції великих країн, а складні ланцюги постачань ядерного палива вже потерпають від війн, санкцій та державних переворотів.

Відродження атомної енергетики

Світ взяв курс на зменшення викидів вуглецевого газу, а отже – заміну “брудних” вугільних станцій та мазуту, на які наразі припадає близько 40% виробництва електроенергії на планеті.

Самих лише вітряків та сонячних панелей недостатньо, адже їх потужності залежать від погоди. Відновлювальна енергетика стане надійною лише через кілька десятиліть після поширення технологій зберігання та перерозподілу енергії. А поки потрібне принаймні одне стабільне джерело електрики.

Ідеальним варіантом довгий час вважався газ. Саме під блакитне паливо будували свою енергетичну інфраструктуру країни Заходу та Азії. І досить скоро про це пошкодували.

Росія, ключовий експортер газу, перекрила постачання у Європейський Союз та “зламала” весь світовий ринок блакитного палива. Тож ЄС почав купувати скраплений газ, притягуючи до себе все більше танкерів, та розкручуючи ціни до рекордних показників.

Міні-АЕС для України: чи врятують країну малі модульні реактори, про які згадував Зеленський

В останні роки держави все частіше використовують торгівлю енергоносіями як зброю. Країни, які не мають власного видобутку газу та вугілля, кинулись шукати острівець стабільності. І знайшли його в атомній енергетиці.

Чудовий приклад – Японія . Після аварії на АЕС “Фукусіма-1”, влада закрила більшість ядерних реакторів та зменшила частку атомних станцій у виробництві електрики з 30% до 4%. Енергосистему перебудували під природний газ та вугілля, які купували на світовому ринку.

У підсумку країна страждає від зростання цін на енергоносії та змушена йти на компроміси з державою-спонсором тероризму , купуючи російський скраплений газ. А у випадку воєнного конфлікту в регіоні вся енергетика країни опиниться під загрозою через вразливість портів.

Все це підштовхнуло владу до відродження в Японії атомної енергетики. До перезапуску готують близько 20 реакторів. За планом, вже у 2030 році АЕС вироблятимуть 20-22% електроенергії країни.

В подібній ситуації опинилась й Туреччина . Країна намагається пом’якшити свою залежність від імпорту газу та вугілля, реалізуючи великі атомні проєкти з росіянами та китайцями .

Китай постійно зростає та потребує більше енергії, однак 60% електрики виробляє з вугілля. Влада планує відмовитись від цього енергоносія до 2060 року. Щоб замінити вугільні електростанції, країна планує будувати шість-вісім нових ядерних реакторів на рік. Разом в Китаї та Індії зараз будують 29 з 57 нових реакторів, які зводять по всьому світу.

Ще кілька років тому Сполучені Штати взяли курс на продовження терміну служби своїх АЕС, а також розвиток технологій малих модульних реакторів . Вони будуть дешевшими, простішими у будівництві та комерційно привабливішими. На їх будівництво та випробування в США видаватимуть мільярди доларів державних субсидій.

Після палких дискусій атомний “злам” стався і в Євросоюзі . Група країн на чолі з Францією домоглася включення атомної енергетики до списку екологічно чистих, чим поліпшила галузі доступ до фінансування з боку інвесторів та урядів. “Зламу” сприяла газова війна з Росією та прагнення блоку першими досягти “вуглецевої нейтральності”.

З великих країн в опозиції до атомки стоїть хіба що Німеччина, яка цьогоріч під тиском “зелених” закрила всі свої АЕС. Щоправда, повного політичного консенсусу по цьому рішенню там немає. Вже лунають заклики не демонтувати німецькі реактори, а лише законсервувати їх.

Загалом можна стверджувати, що в атомну енергетику нарешті повірив увесь світ, тож потреба у ядерному паливі кратно зростатиме. І це – перший виклик для галузі.

Дефіцит урану

Для виробництва електрики з вугілля або газу потрібно купити сировину та з мінімальною обробкою доставити до місця спалювання. З ядерним паливом ситуація інша. Уранову руду спочатку добувають, обробляють кислотою, роблять конверсію, збагачують і лише потім створюють “капсули” з ядерним паливом.

Обробка урану є капіталомісткою та складною, тому на глобальному рівні цим займаються лише кілька компаній: дві міжнародні – Orano та Urenco, а також “Росатом”. Для нарощування виробництва палива доведеться інвестувати в увесь технологічний ланцюг, а не тільки у видобуток сировини.

І проблеми можуть початись вже на першому етапі. Профільна асоціація WNA попереджає про дефіцит урану, якщо не буде інвестицій у розробку нових шахт.

Річ у тім, що видобуток урану зазвичай відстає від попиту. У 2022 році шахти покрили лише 74% потреби АЕС. Решта припадає на вторинні джерела сировини: повторно перероблений “збіднений” уран, комерційні запаси та високозбагачений уран з ядерних арсеналів.

Уран, який діставали з ядерних ракет та переробляли на паливо, довгий час був одним з ключових джерел сировини для АЕС. У 1993 році США та Росія розпочали програму “Мегатони у мегавати”, за якою 20 тисяч ядерних боєголовок “переплавили” в енергетичний уран. В останні роки дії програми лише російський “збройний” уран забезпечував 13% світового попиту, витісняючи видобуток з уранових шахт.

У 2013 році російсько-американська угода завершилась. “Збройний” уран почав закінчуватись, але видобуток на шахтах не зріс – все зіпсувала аварія на “Фукусіма-1”. Таким чином уранові шахти протягом десятиліть залишалися недоінвестованими, а фінансування розвідки нових родовищ впало в рази.

Нові ядерні реактори потрібно не тільки запустити, але й зробити для них стратегічні запаси палива на роки вперед, як того вимагають норми безпеки. Отже, зараз світу потрібно багато урану і якомога швидше. WNA очікує , що до 2040 року попит на цю сировину подвоїться.

В ядерних арсеналах по всьому світу залишається близько 1500 тонн високозбагаченого урану. Якщо переробити половину з них у ядерне паливо, цього вистачило б покрити світовий попит на кілька років. Але сьогодні важко уявити, що ядерні країни підуть на масове скорочення арсеналів, адже ситуація у світі спонукає лише до їх нарощування.

З одного боку попит на уран зростатиме найшвидшими темпами за останні десятиліття, а з іншого – світ не матиме “плеча” у вигляді розбавленого “збройного” урану. Первинний же видобуток сировини страждає від хронічного недофінансування.

Вихід один – підвищити ціни, щоб привабити інвесторів. Лише за рік вартість урану на спотовому ринку зросла майже на 40% – до 73 дол за фунт (0,45 кг). І це лише початок.

Економічні складнощі не є вироком для галузі, однак це може загальмувати її розвиток. Ба більше, напруга, яка супроводжуватиме вирішення проблем з забезпечення ураном, зробить атомну енергетику вразливою перед ще одним викликом – геополітичним.

Війни, санкції та державні перевороти

Ядерні технологічні ланцюги розкидані по всій Земній кулі. І це велика проблема для світу, який все більше потопає у війнах та використовує торгівлю як зброю.

46% уранової руди добувається в Казахстані. Ця країна позиціює себе як нейтральна і не погрожує припиненням постачань. Однак логістичні шляхи до ЄС пролягають через РФ. Спроба західних компаній знайти альтернативні маршрути вже призвели до затримок . До того ж країну, затиснуту між Росією та Китаєм, важко назвати стабільною – у 2022 році там сталась спроба державного перевороту.

4% видобутку зосереджено у Нігері, де нещодавній державний переворот уже вдарив по постачанням урану для Франції. Частка здається невеликою, але в умовах напруженого ринку втрата цих обсягів може ще більше підігріти ціни. Ще 8% уранової руди добувається в Росії та Китаї, які зараз конфронтують із західними країнами.

На території України зосереджено 2% світових покладів урану. Це більше, ніж у будь-якій країні ЄС. Близькість до ринків збуту та високі світові ціни з роками стимулюватимуть і вітчизняну ядерну галузь.

Видобуток урану – це лише половина проблем. Картина стане ще складнішою, якщо подивитись на країни, які його збагачують. Передове місце тут посідає Росія, на заводи якої припадає третина всього світового збагаченого урану.

Захід боїться вводити санкції проти “Росатома”. Чому?

Росія володіє найбільшою кількістю вільних потужностей зі збагачення, а також єдина у світі здатна виробляти високопробний низькозбагачений уран (HALEU). Саме на ньому мають працювати новітні американські малі модульні реактори. Це вже не кажучи про те, що РФ є постачальником палива для 18-ти ядерних реакторів у країнах ЄС.

Оскільки “Росатом” є компанією-рейдером, яка захопила найбільшу в Європі Запорізьку АЕС, рано чи пізно вона опиниться під санкціями. Навіть загроза такого сценарію гальмує розвиток галузі та інвестиції в неї.

Майбутнє атомних електростанцій світу залежатиме від боротьби з геополітичними викликами та швидкістю перебудови технологічних ланцюгів під нові реалії. Отже, боротьба атомної енергетики тільки починається.

Уранът е навсякъде около нас: какви са рисковете

Уранът е радиоактивен елемент, който може да се открие навсякъде около нас – в скалите, в питейната вода и дори във въздуха. Големи количества уран има и в България. Колко опасен е той и кои рискове са свързани с него?

Снимка: SalamPix/abaca/picture alliance

Уранът е открит още през 18 век от германския химик Мартин Клапрот. Радиоактивният елемент се среща в цялата заобикаляща ни среда, но в много малки количества, които учените наричат „следи“. Тези следи можем да открием навсякъде: в скалите, в почвата, в растенията, във водоизточниците, в прахоляка из въздуха.

Как изглежда уранът?

Радиоактивният елемент прилича по своя сребристо сиво-бял цвят на другите тежки метали: оловото, кадмия, волфрама. Уранът е изключително плътен метал: кубче със страна 10 сантиметра тежи цели 20 килограма. Представете си само: едно малко по-голямо кубче на Рубик да тежи колкото цял куфар с багаж!

Уран в околната среда

Ако разровите почвата в своя двор или в градината, сигурно ще попаднете на уран, макар и в пренебрежимо малки количества. Според Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) средната концентрация на уран в почвата възлиза на две части на един милион, което изразено в проценти изглежда така: 0,0002%. Точно такива количества учените наричат „следи“.

Уранът от прахоляците във въздуха може да се утаи върху повърхността на реките, потоците и езерата, след това да потъне към дъното и там да се смеси със следите от друг уран. Тревопасните животни също поемат уран в организмите си с храната, но той бързо се изхвърля от организма с помощта на урината и изпражненията.

За какво се използва уранът?

Обогатеният уран се използва като гориво в атомните електроцентрали и в други ядрени реактори – например такива, които захранват военни кораби и подводници. Разбира се, обогатеният уран е централната компонента и на изключително опасните ядрени оръжия. Обогатеният уран може да служи освен това за радиационна защита или за производството на бронебойни снаряди.

Знаете ли, че уран има дори в питейната ни вода?

Както стана дума, уран се утаява на дъното на водоизточниците, а също и в подпочвените води. Световната здравна организация (СЗО) ни успокоява обаче: приемът на уран чрез питейна вода е изключително нисък. Макар че не навсякъде по света това е така. Според МААЕ в някои области концентрацията на уран в питейните води е особено висока.

В някои части от Финландия например на човек може да му се случи да поеме десетки микрограма уран дневно. Учените все още не могат за сигурност да кажат дали такова поемане на уран може да предизвика ракови заболявания. СЗО съобщава само, че не разполага с достатъчно данни от лабораторни изследвания върху хора или животни.

Колко опасен е уранът?

Да, този радиоактивен елемент може да бъде много опасен, но всичко зависи от това в каква степен сте се изложили на въздействието му. Ако става дума за минималните количества уран в околната среда, тоест това, което учените наричат „външна експозиция“, то рискът за здравето си остава нисък.

Уранът се разпада на алфа частици, а човешката кожа може да ги блокира. Тези частици са сравнително бавни и тежки в сравнение с другите форми на ядрена радиация и те не могат да проникнат много дълбоко или да преодолеят слоеве материя. И все пак: ако човек поеме висока концентрация на уран, това може да причини рак, който да засегне костите или белия дроб. При вдишване на висока концентрация от уран рискът от рак на белия дроб става особено голям.

Уранът е токсичен химически елемент и поемането му вътре в човешкия организъм сериозно уврежда вътрешните органи и особено бъбреците.

Изтичане на уран в промишлеността и минното дело

Част от урана в околната среда е резултат от течове – от промишлени предприятия или мини. Самият уран се добива в изкопни мини най-вече в държави като Казахстан, Канада и Австралия. Но уран има и другаде – например в Нигерия и Намибия.

И в България има доста уран

В България добивът на уран води началото си от мина Бухово, където през 1938 г. започват добивни работи. След края на Втората световна война НРБ започва да изнася добитата суровина за СССР. През следващите години са открити още множество находища – в Стара Планина, Родопите и другаде.

Според „Уикипедия“ през 1988 г. в България работят 47 уранови мини, с общ добив от 662 тона за съответната година, което е било 1,5% от световния добив. През 1992 г. добивът на уран в България е преустановен като „икономически неизгоден“. Към 2014 г. доказаните запаси уран на територията на България се равняват на 35 374 тона. Най-големите находища са Бухово, Симитли, Елешница, Момино, Белозем, Симеоновград и Смолян.

Вижте и тази снимкова галерия на ДВ: