Poznaj atom

Wydobycie i produkcja uranu

Wtorek 18 marca 2014

W ciągu ostatnich 60 lat uran stał się jednym z najważniejszych surowców energetycznych na świecie. Jest on wydobywany z rudy podobnie do innych metali. Prawie w całości wyko-rzystywany jest do produkcji energii elektrycznej, jedynie niewielka jego ilość jest zużywa-na do wytwarzania izotopów medycznych, a także do napędu jednostek pływających i zasi-lania statków kosmicznych.

1. ŚWIATOWE ZASOBY URANU
Uran jest pierwiastkiem należącym do grupy aktynowców. Występuje powszechnie w przyrodzie a jego średnia zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 2,8 ppm. Jest bardziej rozpowszechniony niż złoto, srebro czy rtęć. Duża ilość uranu znajduje się w wodzie oceanicznej lecz w bardzo małym stężeniu.
Jest przyswajany przez organizmy żywe (bakterie, porosty i rośliny jadalne), można go znaleźć także w ciele człowieka.
Najlepszym surowcem do otrzymywania uranu jest uraninit (zwany także blendą smolistą) zawierający 60-80% uranu. Składa się on z tlenków uranu (głównie UO2, UO3) i jest minerałem najczęściej wydobywanym w kopalniach uranu.
Do produkcji uranu wykorzystywane są również inne minerały znajdujące się w rudach uranu, m. in. takie jak:
- autunit;
- branerit;
- karnotyt ;
- kofinit;
- uranofan.
Wydobycie prowadzi się w złożach, w których zawartość uranu wynosi zwykle 0,1%. Uboższe złoża są obecnie eksploatowane tylko w bardzo szczególnych okolicznościach. Najbogatsze eksploatowane obecnie złoże (o średniej zawartości 19,5% U3O8) znajduje się w podziemnej kopalni McArthur River w prowincji Saskatchewan w Kanadzie, natomiast najuboższe złoże (o zawartości 0,03% U3O8) eksploatowane obecnie na dużą skalę to kopalnia odkrywkowa Röss-ing w Namibii. Kopalnia ta należy do 10 największych na świecie.
Największe złoża rud uranu znajdują się w Australii, Kazachstanie, Rosji, Kanadzie, Nigrze, RPA, Brazylii, Namibii i USA. Wg danych OECD z 2012 r. rozpoznane światowe zasoby złóż uranu przy koszcie wydobycia do 130 USD/kgU wynoszą ogółem 5.327.200 tU, co przy obecnym rocznym zapotrzebowaniu wynoszącym ok. 67 tys ton wystarczy na ok. 80 lat.
Ponadto przewidywane światowe zasoby nierozpoznane wynoszą 6.251.800 tU, co gwarantuje dostawy na kolejne ok. 100 lat.
Uran otrzymywany jest także jako produkt uboczny przy produkcji miedzi (kopalnia Olympic Dam, Australia), lub podczas przerobu innych rud takich jak np.: złota (RPA) czy fosforytów (Maroko, USA). W tych przypadkach zawartość uranu może być nawet dziesięciokrotnie mniejsza niż w normalnych kopalniach uranu.

2. WYDOBYCIE URANU NA ŚWIECIE
W zależności od głębokości zalegania złoża oraz jego rodzaju wydobycie rudy uranowej prowa-dzone jest następującymi metodami:
• podziemną (głębinową) – jak w typowej kopalni węgla kamiennego;
• odkrywkową;
• otworową (ang. In Situ Leaching - ISL) - polegającą na ługowaniu podziemnego złoża roztworami zasad lub kwasów i po upłynnieniu rudy wypompowywaniu jej na po-wierzchnię.
Wydobycie uranu w 2012 r. nadal głównie oparte było o konwencjonalne kopalnie podziemne i odkrywkowe (48,3%). Jednak coraz większego znaczenia nabiera technologia otworowa (ISL). Za jej pomocą w 2012 r. wydobyto 45% uranu. Wykorzystuje się ją głównie w kopalniach znaj-dujących się na terytorium USA i Kazachstanu.

W ostatnich latach znacząco wzrosło wydobycie uranu w Kazachstanie oraz w państwach afry-kańskich (Niger, Namibia). Maleje natomiast udział dotychczasowych liderów: Australii i Kanady. Jest to spowodowane dwoma czynnikami:
• niższymi kosztami wydobycia rudy w Kazachstanie i Afryce;
• generalnymi założeniami polityki surowcowo-energetycznej większości państw zachod-nich, która przewiduje jak najdłuższe utrzymanie własnych zasobów ze względów strate-gicznych i bezpieczeństwa państwa.
W najbliższym okresie uruchomionych zostanie kilka nowych projektów wydobywczych:
Vitimsky Rosja w trakcie
Four Mile Australia w trakcie
Cigar Lake Kanada w trakcie
Talvivaara Finlandia 2014 r.
Imouraren Niger 2015 r.
Husab Namibia 2015 r.

3. PRODUKCJA URANU NA ŚWIECIE
Od początku lat 90. XX w. obserwuje się konsolidację na rynku producentów uranu. Dokonuje się ona poprzez przejęcia firm, ich łączenie i zamykanie. W 2012 r. zaledwie 8 największych przedsiębiorstw wyprodukowało 47.846 tU, pokrywając aż 88% światowego wydobycia uranu.
Wśród przedsiębiorstw wydobywczych pierwsze miejsce utrzymuje firma z Kazachstanu KazAtomProm z wynikiem 8863 tU. Kolejne pozycje zajmują francuska Areva – 8641 tU i kanadyjska Cameco - 8437 tU. Do czołówki dołączyła rosyjsko-kanadyjska firma ARMZ-Uranium One z wynikiem 7629 tU.

Duży wpływ na skalę wzrostu popytu na uran ma rozwój technologii reaktorów w kierunku zwiększania ich efektywności. Najnowsze reaktory generacji III i III+ umożliwiają znacznie większe wypalenie paliwa dochodzące do 60.000 MWd/t. Wzrasta również stopień wzbogacania paliwa z 3,3 do 5% U-235. Redukowana jest także zawartość uranu w odpadach podczas procesu wzbogacania.

4. ASPEKTY EKOLOGICZNE I BEZPIECZEŃSTWA WYDOBYCIA I PRODUKCJI URANU
Wszystkie operacje związane z wydobyciem uranu są prowadzone zgodnie z przyjętymi przez dane państwo zasadami postępowania. Przy ich opracowywaniu brane są pod uwagę wytyczne międzynarodowej komisji ochrony radiologicznej (International Commission on Radiological Protection, ICRP). Środki ochronne stosowane przy wydobyciu uranu obejmują m.in.:
• Wydajne systemy wentylacji w kopalniach podziemnych zapewniające, że narażenie na radon i jego produkty rozpadu nie przekracza ustanowionego bezpiecznego poziomu;
• Wydajne i efektywne systemy kontroli pyłów w celu zminimalizowania możliwości inha-lacji minerałów alfa i gamma promieniotwórczych (głównie w kopalniach odkrywko-wych i w procesie mielenia rudy);
• Ograniczanie narażenia na promieniowanie jonizujące górników zatrudnionych w kopal-niach, zakładach przerobu uranu i w rejonach zbiorników odpadowych, w tym stosowa-nie systemów zdalnie sterowanych w miejscach szczególnie narażonych;
• Stosowanie sprzętu do wykrywania promieniowania jonizującego, w tym dozymetrów osobistych oraz rutynowa kontrola skażenia powietrza, pyłu i powierzchni;
• Wymuszanie stosowania wysokich standardów higieny osobistej u pracowników mają-cych bezpośredni kontakt z koncentratem uranowym.
Ostateczni użytkownicy uranu, którymi są głównie firmy energetyczne, świadome konieczności stosowania zasad zrównoważonego rozwoju wprowadzają coraz częściej (Vattenfall, EdF) sys-temy audytu swojego cyklu paliwowego (obejmujące także kopalnie uranu) w celu zapewnienia, że w procesie wytwarzania energii stosują one najwyższe standardy ochrony środowiska i so-cjalne w kontaktach ze społecznościami lokalnymi.

5. ZAGADNIENIA ZWIĄZANE Z NIEROZPRZESTRZENIANIEM BRONII JĄDROWEJ
Państwa-eksporterzy uranu posiadają specjalistyczne systemy zabezpieczeń, które gwarantują, że eksportowany uran jest wykorzystywany wyłącznie do celów pokojowych i w żaden sposób nie przyczynia się do rozwoju programów militarnych.
Państwo pragnące dokonać zakupu uranu w jednym z tych krajów musi uprzednio zawrzeć poro-zumienie dwustronne, niezależnie od systemu zabezpieczeń (safeguards) obowiązującego w ramach układu NPT, w którym wyraża zobowiązanie o niestosowaniu pozyskanego uranu w celach innych niż pokojowe.
Spośród państw-eksporterów uranu najbardziej rygorystyczne uregulowania prawne odnoszące się do sposobu wykorzystywania dostarczanego uranu posiadają Australia i Kanada.

Fot.: Rozmieszczenie światowych zasobów uranu (wikipedia)





Facebook