В последние несколько все большей актуальности набирает тема ядерной энергетики. Для производства атомной энергии принято использовать такой материал, как уран. Он представляет собой химический элемент, относящийся к семейству актинидов.
Химическая активность этого элемента обуславливает тот факт, что он не содержится в свободном виде. Для его производства используются минеральные образования под названием урановые руды. В них концентрируется такое количество топлива, которое позволяет считать добычу этого химического элемента экономически рациональной и выгодной. На данный момент в недрах нашей планеты содержание этого металла превышает запасы золота в 1000 раз (см. ). В целом залежи данного химического элемента в грунте, водной среде и горной породе оцениваются в более чем 5 миллионов тонн .
В свободной состоянии уран представляет собой серо-белый металл, которому свойственно 3 аллотропических модификации: ромбическая кристаллическая, тетрагональная и объемно центрированная кубическая решетки . Температура кипения этого химического элемента составляет 4200 °C .
Уран является химическим активным материалом. На воздухе этот элемент медленно окисляется, легко растворяется в кислотах, реагирует с водой, но при этом не взаимодействует с щелочами.
Урановые руды в России принято классифицировать по различным признакам. Чаще всего они различаются условиями образования. Так, существуют эндогенные, экзогенные и метаморфогенные руды . В первом случае они представляют собой минеральные образования, сформировавшиеся под воздействием высоких температур, влажности и пегматитовых расплавов. Экзогенные урановые минеральные образования возникают в поверхностных условиях. Они могут формироваться непосредственно на поверхности земли. Это происходит из-за циркуляции подземных вод и накопления осадков. Метаморфогенные минеральные образования появляются, как результат перераспределения первично разнесенного урана.
В соответствии с уровнем содержания урана, эти природные образования могут быть:
- супербогатыми (свыше 0,3%);
- богатыми (от 0,1 до 0,3%);
- рядовыми (от 0,05 до 0,1%);
- убогими (от 0,03 до 0,05%);
- забалансовыми (от 0,01 до 0,03%).
Современное применение урана
Сегодня уран чаще всего используется в качестве топлива для ракетных двигателей и ядерных реакторов. Учитывая свойства этого материала, он также предназначен для повышения мощности ядерного орудия. Этот химический элемент также нашел свое применение в живописи. Его активно применяют в качестве желтого, зеленого, бурого и черного пигментов. Уран также используется для производства сердечников для бронебойных снарядов.
Добыча урановой руды в России: что для этого необходимо?
Добыча радиоактивных руд осуществляется тремя основными технологиями. Если залежи руды сконцентрированы максимально близко к поверхности земли, то для их добычи принято использовать открытую технологию. Она предусматривает использование бульдозеров и экскаваторов, которые роют ямы большого размера и грузят полученные полезные ископаемые в самосвалы. Далее она отправляется в перерабатывающий комплекс.
При глубоком залегании этого минерального образования принято использовать подземную технологию добычи, предусматривающую создание шахты глубиной до 2-х километров. Третья технология существенно отличается от предыдущих. Подземное выщелачивание для разработки месторождений урана предполагает бурение скважин, через которые в залежи закачивается серная кислота. Далее осуществляется бурение еще одной скважины, которая необходима для выкачивания полученного раствора на поверхность земли. Затем он проходит процесс сорбции, позволяющий собрать соли этого металла на специальной смоле. Последний этап технологии СПВ – циклическая обработка смолы серной кислотой. Благодаря такой технологии концентрация этого металла становится максимальной.
Месторождения урановых руд в России
Россия считается одним из мировых лидеров по добыче урановых руд. На протяжении последних нескольких десятков лет Россия стабильно входит в топ-7 стран-лидеров по этому показателю.
Наиболее крупными месторождениями этих природных минеральных образований являются:
Крупнейшие месторождения по добыче урана в мире – страны лидеры
Мировым лидером по добыче урана считается Австралия. В этом государстве сконцентрировано более 30% всех мировых запасов. Наиболее крупными австралийскими месторождениями являются Олимпик Дам, Биверли, Рейнджер и Хонемун.
Главным конкурентом Австралии считается Казахстан, на территории которого содержится практически 12% мировых запасов топлива. На территории Канады и ЮАР сконцентрировано по 11% мировых запасов урана, в Намибия – 8%, Бразилии – 7%. Россия замыкает семерку лидеров с 5%. В список лидеров также входят такие страны, как Намибия, Украина и Китай.
Крупнейшими мировыми урановыми месторождениями являются:
| Месторождение | Страна | Начало обработки |
| Олимпик-Дэм | Австралия | 1988 |
| Россинг | Намибия | 1976 |
| МакАртур-Ривер | Канада | 1999 |
| Инкай | Казахстан | 2007 |
| Доминион | ЮАР | 2007 |
| Рейнджер | Австралия | 1980 |
| Харасан | Казахстан | 2008 |
Запасы и объемы добычи урановой руды в России
Разведанные запасы урана в нашей стране оцениваются в более чем 400 тысяч тонн. При этом показатель прогнозируемых ресурсов составляет более 830 тысяч тонн. По состоянию на 2017 год в России действует 16 урановых месторождений. Причем 15 из них сосредоточены в Забайкалье. Главным месторождением урановой руды считается Стрельцовское рудное поле. В большинстве отечественных месторождениях добыча осуществляется шахтным способом.
- Уран был открыт еще в XVIII веке. В 1789 году немецкий ученый Мартин Клапрот сумел произвести из руды металлоподобный уран. Что интересно, этот ученый также является первооткрывателем титана и циркония.
- Соединения урана активно используют в сфере фотодела. Этот элемент применяется для окрашивания позитивов и усиления негативов.
- Главным отличием урана от других химических элементов является естественная радиоактивность. Атомы урана имеют свойство самостоятельно изменяться с течением времени. При этом они испускают лучи, невидимые глазу человека. Эти лучи делятся на 3 вида – гамма-, бета- альфа-излучения (см. ).
Я писал, на сколько в мире хватит газа, угля, нефти. Выглядит картина достаточно оптимистично: не то чтобы мы были обеспечены ресурсами навечно, но время у человечества есть. Как оно его использует - это другое дело. Однако если потребление будет расти, и через 20, 40, 100 лет не произойдет качественного прорыва в энергетическом развитии, то однозначно придет тот момент, когда человечество упрется в пустые карьеры и свистящий в скважинах ветер, и вслед за этим наступит коллапс. Откат к темным векам, к технологиям 19 столетия без шанса на возрождение.
Мы этого не узнаем - лишь на седую старость наших еще не рожденных правнуков может выпасть участь видеть эпоху заката человечества.
Но время еще есть, впереди десятилетия нарастающей добычи ресурсов и развития технологий. У грядущих поколений есть шанс выстроить благополучное будущее.
Я не тешу себя иллюзиями увидеть, как автобаны заполнят уютные электромобили, как по выделенным полосам городских артерий будут спешить на работу тысячи велосипедистов, сбивая капли чистейшей росы с листьев городских деревьев. Но кое-что уже можно изменить в ближайшие десятилетия.
Вот так выглядит динамика мирового производства электроэнергии (Год - млрд кВт/час):
- 1890 - 9
- 1900 - 15
- 1914 - 37,5
- 1950 - 950
- 1960 - 2300
- 1970 - 5000
- 1980 - 8250
- 1990 - 11800
- 2000 - 14500
- 2005 - 18138,3
- 2007 - 19894,9
Миру нужно больше электроэнергии, чтобы прятаться от темноты в ярко освещенных городах, привлекать стайки покупателей к витринам, а также растить, строить и добывать.
37% от всей произведённой энергии расходует промышленность: станки должны работать 24 часа в сутки, им нужно много электричества. Транспорт забирает себе еще 20%. В личных целях люди всей планеты используют еще 11% - и 5 % остается на коммерческое потребление (освещение, отопление и охлаждение коммерческих зданий, водоснабжение и канализация). Куда делись еще 27%? Потерялись при производстве и передаче электроэнергии.
Такие дела, а что поделать.
Вот такие виды топлива использовались при генерации электроэнергии в далеком 1973 году:
А вот как ситуация выглядела в 2011 году:
Фото: Интернет
Нефть подорожала, ее место заменил газ. У кого не хватило денег на то и другое, жжет уголек. ГРЭС в мире не то чтобы стало меньше, просто они не поспели за увеличивавшимися в 4 раза объемами генерации электричества. Атомные электростанции упорно отвоевывают свое место под солнцем, но недостаточно быстро. О них и поговорим.
Очевидно, что производить электроэнергию, сжигая мазут, газ или уголь - дело глупое. Гораздо более разумно изготавливать из них полимеры, пластмассы и извлекать редкоземельные металлы. А уран ресурс такой - только на электричество и войну годен.
Генерация электроэнергии с помощью ядерных технологий - процесс чрезвычайно сложный. Чего стоит только добыча урана.
Вообще, если речь идет об уране, нужно сразу понять: это сложно. Сложно его добывать, сложно его перерабатывать, сложно запускать на нем реакторы, сложно читать об этом, сложно понять и сложно рассказывать.
Но я попробую.
Добывают уран из урановых руд. Это могут быть самые разные минеральные образования, главное, чтобы в них содержался уран. При этом, если урана более 0,3%, то это уже супербогатые залежи, и если их более 59 тыс. тонн - то это очень крупное месторождение. Вот такие дела.
Если у вас имеется такое месторождение, то вы добываете оттуда руду шахтным способом. Но богатых руд в мире остается все меньше, а это значит, что сложности начинаются уже с этого этапа.
Чтобы добыть уран из бедных руд, вам нужно закачать под землю, внимание, серную кислоту и затем откачать ее обратно, уже с ураном. Серную кислоту, Карл! Кем нужно быть, чтобы работать на добыче урана? Серная кислота иногда, бывает, не подходит, поэтому применяется другая магия, на которой мы не будем останавливаться.
Из раствора, который мы получили, нужно выделить уран, при том, что его содержание может быть десятые доли на литр. Для этого процесса требуются множественные окислительно-восстановительные реакции, чтобы избавиться от каждого нежелательного попутчика.
Затем требуется получить уран в твердом состоянии, но перед этим очистить его от примесей. На этом этапе применяется уже азотная кислота.
И теперь можно загружать в реактор? - Не-а, теперь начинаем собственно обогащение урана посредством разделения изотопов. На выходе получаем обогащенную смесь и обедненную. Методов добиться этого добрый десяток. Кто-нибудь еще считает, что этим занимаются действительно химики, а не маги высшей категории?
И лишь после всех этапов на выходе получаем ТВЭЛы - тепловыделяющие элементы, наполненные таблетками ядерного топлива.
Сложно? По-моему очень. И, что показательно, по добыче урана Россия находится на 6 месте в мире, однако по обогащению -на первом.
Это вам не седаны собирать.
Для того, чтобы получить 20 тонн уранового топлива, требуется обогатить 153 тонны природного урана. Однако одна тонна обогащенного урана выделяет столько же тепла, сколько 1 миллион 350 тысяч тонн нефти или природного газа.
Теперь понятно, почему жечь
газ ради электричества глупо?
Только вот после того, как мы
добудем, обогатим уран, построим архисложную АЭС, запустим ее, нам нужно что-то
сделать с отработанным ядерным топливом.
Отслужившие свой срок ТВЭЛы очень радиоактивны и очень горячи. После извлечения из активной зоны реактора их нужно выдержать лет 5 в бассейне выдержки, а затем отправить в хранилище, где он будет «выдыхаться», остывая от радиоактивного излучения. После этого с ним станет проще работать и можно будет захоронить навечно, а лучше переработать, в процессе чего можно извлечь полезные элементы, а отходы все же отправить на хранение куда-нибудь подальше.
Очевидно, что такие производственные процессы явно не только не по карману многим странам, но и просто сложны в эксплуатации. Рабочая культура на таком производстве - это не упражнение в духе модных корпораций. Наплевательское отношение здесь - бух! - и чернобыльская зона отчуждения готова.
Отсюда и медленные темпы постройки АЭС по всему миру. Присосаться к газовой трубе все же гораздо проще. Так может, атомная энергетика невыгодна?
Я нашел одну любопытную табличку. Правда, на иностранном языке. В таблице приведены данные по количеству полученных единиц энергии на каждую затраченную. Чем выше значение - тем перспективнее направление.
Фото: IAEA, TecDoc
Что мы видим: гидроэлектростанции - это круто, особенно большие. Они на первом месте. Но большие и удобные реки есть не везде.
Ветрогенераторы (в конце таблички) - тоже неплохо, но не везде дуют сильные и постоянные ветра. Тем более, что тут встает вопрос аккумулирования энергии про запас, ветер может и стихнуть. Газ, уголь, а уже тем более солнце - все недостаточно эффективно, в отличие от ядерной энергетики.
Nuclear diffusion enrichment - метод обогащения урана посредством газовой диффузии, сложный и энергозатратный. Но даже он наносит серьезный удар по газу, не говоря уж об угле.
Nuclear centrifuge enrichment - метод обогащения, называемый газовым центрифугированием. Современный метод с уменьшенным энергопотреблением, к слову, основной промышленный метод разделения изотопов в России. Нокаутирующий удар по любым другим способам получения электроэнергии, если у вас только под рукой нет хорошей речки в ущелье, которую вы можете перегородить.
Поэтому АЭС хотят многие,
но далеко не всем по силам ее построить и эксплуатировать.
Однако, если вы все же решите приобрести для вашей страны пару ядерных реакторов, вы знаете куда обратиться: РосАтом предложит вам линейку безопасных ядерных электростанций по доступной цене с сервисным обслуживанием.
У русских есть хобби: собирать свои автомобили и ругать их. Но у них есть и работа: строить чудовищно сложные проекты и гордиться ими.
Только тут такое дело. Урана в мире достаточно много, он есть везде: в земле, воздухе, в воде. Только извлечь его - задачка та еще. Те же запасы, которые можно извлечь, достаточно ограниченны.
В мире всего 5 327 200 тонн этого добра, добывают же по 59 637 тонн ежегодно, и объемы добычи продолжают увеличиваться. Запасов хватит на 89 лет максимум.
Не очень оптимистично?
А что поделать. Но есть способы и оттянуть приближения дна:
- Во-первых, уран добывают из старых ядерных бомб. Хранить их вечно все равно нельзя.
- Во-вторых, уран по новой добывают из старых месторождений. Технологии-то не стоят на месте.
Однако уже сейчас 21% урана, потребляемого энергетикой, поступает из вторичных источников. Так что удастся ли продлить атомный век, перерабатывая старые атомные бомбы, неизвестно.
Россия занимает 3 место по залежам урана - 487 200 тонн 9,15% от мировых (на первом - Австралия, на втором - Казахстан). По добыче, как я говорил, мы на 6 месте (3 135 тонн в год) - не торопимся никуда. А вот по обогащению - на первом, оставив далеко позади конкурентов. Наших запасов при нынешних объемах добычи хватит на 155 лет. Да и запас стареющих атомных бомб у нас более чем внушителен.
Можно расслабиться?
Не стоит. Уран - это не панацея. Это очень эффективный ресурс, но грязный в производстве и опасный в обращении. Развивать атомную энергетику необходимо, однако нужно двигаться дальше.
Либералы спрашивают, что будет с Россией, когда кончится нефть (газ, уран, если хотите)?
К тому времени, когда они
кончатся, наши дома будут снабжать электричеством термоядерные электростанции,
и на ядерных двигателях мы будем летать к соседним планетам за ресурсами.
И нет, я не скажу за все человечество, но мы - русские - будем заниматься именно этим.
Однако об этом в следующей статье.
Москва, 25 октября - "Вести.Экономика". Если вы смотрите новости, то у вас могло сложиться мнение, что уран используется только для того, чтобы изготавливать атомные бомбы и атомные электростанции.
Однако у урана множество возможностей для применения.
К сожалению, авария на АЭС "Фукусима" и ситуация вокруг Ирана создали урану плохую репутацию.
Тем не менее этот элемент имеет огромное значение.
Ниже мы расскажем о 8 странах с самыми большими запасами урана в мире.
1. Австралия
Австралия является безусловным лидером по запасам урана в мире. По данным Всемирной ядерной ассоциации, около 31,18% всех мировых запасов урана расположено в этой стране, что в численном эквиваленте означает 661 тыс. тонн урана.
В Австралии 19 месторождений урана. Наиболее крупные и известные - Олимпик Дам, где добывается примерно около 3 тыс. тонн урана в год, Биверли (добыча 1 тыс. тонн) и Хонемун (900 тонн в год). Себестоимость добычи урана в стране составляет $40 за 1 кг.
Политическая и экономическая стабильность Австралии делает ее идеальным местом для работы многих добывающих компаний, в частности таких как Rio Tinto и BHP Billiton Limited.
Добыча урана компаниями Rio и BHP ведется в основном в Австралии, и именно эти две компании играют огромную роль на мировом урановом рынке.
2. Казахстан
Второе место по запасам урана принадлежит Казахстану. В азиатской стране находится 11,81% мировых запасов топлива, что равняется 629 тыс. тонн урана.
В Казахстане 16 разработанных месторождений, где добывают ценный ресурс.
В Чусарайской и Сырдарьинской урановых провинциях расположены крупнейшие месторождения Корсан, Южный Инкай, Ирколь, Харасан, Западный Мынкудук и Буденовское.
Казахстан – страна, богатая природными ресурсами. Отмечается, что 22% от общего объема экспорта страны приходится на Россию и Китай.
"Казатомпром", государственная компания, контролирует добычу урана в стране с помощью сети дочерних предприятий, а также совместных предприятий с зарубежными компаниями.
3. Россия
Россия занимает третье место по запасам урана. По подсчетам специалистов, в ее недрах находится 487200 тонн урана, что составляет 9,15% мировых урановых ресурсов.
Несмотря на размеры страны и большие запасы урана, в России всего 7 месторождений, и практически все они расположены в Забайкалье.
Более 90% добываемого урана в стране из Читинской области.
Это Стрельцовское рудное поле, в состав которого входит более десяти месторождений урановой руды. Крупнейшим центром является город Краснокаменск.
Оставшиеся 5-8% урана в стране находится в Бурятии и Курганской области.
4. Канада
Ведущее место по запасам урановой руды в Северной Америке, и четвертое в мировых масштабах принадлежит Канаде.
Общие запасы урана в стране насчитывают 468700 тонн урана, что составляет 8,80% мировых запасов.
Канада владеет уникальными месторождениями типа "несогласий", руды которых богаты и компактны, крупнейшие из них МакАртур-Ривер и Сигар Лейк.
В стране разрабатывается месторождение урана "Проект Уотербери", состоящее из нескольких месторождений, площадь которого составляет 12417 гектаров.
Канада на протяжении своей истории имела огромные преимущества благодаря соседству с США.
Основной компанией, добывающей уран в Канаде, является Cameco.
5. ЮАР
В ЮАР уран добывается попутно на месторождениях золота. Месторождение Доминион крупнейшее в стране с открытым и подземным способом отработки.
К большим рудникам относятся Вестерн-Ариез, Палабора, Рандфонтейн и Вааль-Ривер, где в основном отрабатываются "хвосты" золотодобывающего производства.
Средняя стоимость добычи урана в африканской стране - $40 за 1 кг. По производству урана ЮАР значительно отстает от ведущих стран в этой отрасли, производя 540 тонн урана год, это двенадцатый показатель в мире.
Согласно некоторым оценкам ЮАР обладает 6% всех мировых запасов урана.
Однако другие источники утверждают, что запасы в ЮАР меньше, чем в Нигере и Намибии.
Основными проблемами в экономике страны являются безработица, высокий уровень бедности населения, а также неравенство.
Страна более известна добычей золота, платины и хрома, а не урана.
В ЮАР расположены две атомные электростанции, однако в планах строительство еще нескольких АЭС.
Таким образом, ЮАР может стать потенциально крупным рынком для использования урана.
6. Нигер
Запасы урана составляют 5% от общемировых. Самые большие месторождения в стране - Имурарен, Мадауэла, Арлит и Азелит, всего же в стране их 12.
Себестоимость добываемого урана в Нигере $34-50 за 1 кг.
Главный игрок на урановом рынке страны – французская компания Areva SA, которая ведет добычу на месторождении Арлит, одном из 10 крупнейших урановых месторождений в мире.
Кроме того, уран – крупнейшая статья экспорта Нигера.
По данным компании Areva, на уран приходится около 5% ВВП страны.
При этом Нигер – довольно бедная страна и в вопросе добычи природных ресурсов зависит от иностранных инвестиций.
Уран, как химический элемент, был открыт в 1789 году, а радиоактивные его свойства выявлены в конце XIX века. В прошлом столетии уран использовался только для изготовления ядерного оружия. А в наше время он широко используется во многих отраслях промышленности, например, его в небольших количествах добавляют в стекло для окрашивания. Но в большей мере используется для создания электрической энергии.
Самая страшная на планете
Характеристики урановых руд
Урановыми рудами называют природные образования, содержащие метал в значительной концентрации. Часто совместно с ураном в руде находятся другие радиоактивные элементы, такие как полоний и радий.
- крупнозернистые – в поперечнике свыше 25 мм;
- среднезернистые – от 3 до 25 мм;
- мелкозернистые – от 0,1 до 3 мм;
- тонкозернистые – от 0,015 до 0,1 мм;
- дисперсные – менее 0,015 мм.
От размеров зерен зависит, каким способом будет осуществляться обогащение.
Урановая руда классифицируется по содержанию примесей;
- уран-молибденовые;
- уран-кобальт-никель-висмут;
- уран-ванадиевые;
- моноруда.
По химическому составу различают руду:
- силикатную;
- карбонатную;
- сульфидную;
- железо-окисную;
- каустобиолиевую.
По химическому составу определяют, каким способом порода будет перерабатываться. Например:
- из карбонатных руд уран выделяется содовым раствором;
- из силикатных – кислотой;
- из железо-окисных – путем доменной плавки.
Руда классифицируется по содержанию урана:
- очень богатая – содержит свыше 1% металла;
- богатая – от 1 до 0,5%;
- средняя – от 0,5 до 0,25%;
- рядовая – от 0,25 до 0,1%;
- бедная – менее 0,1%.
Из породы, которая содержит уран в пределах 0,01 – 0,015%, металл извлекается как побочный продукт.
Месторождения урана в России
- Жерловое – расположено в Читинской области, запасы оцениваются в 4137 тыс. т. По содержанию металла – молибденовые – 0,082% урана и 0,227% молибдена. Чистого урана лишь 3485 т;
- Аргунское – расположено в Читинской обрасти. Запасы руды категории С1– 13025 тыс. т, из них урана – 27957 т, категории С2 – 7990 тыс., из них 9481 т чистого урана. Это самое крупное месторождение. Оно дает 93% от общероссийского объема добычи;
- Источное, Дыбрынское, Количкановское, Кореткондинское – месторождения, расположенные в Республике Бурятия. В этом районе разведданных запасов порядка 17,7 тыс т, а прогнозные ресурсы – 12,2 тыс т;
- Хиагдинское – расположено в Бурятии. Запасы урановой руды – 11,3 тыс т.
По оценкам специалистов, в России самые перспективные месторождения сегодня находятся на этапе разработки:
- Эльконское – расположено в Якутии, по прогнозам там 346 тыс. т руды;
- Малиновское – в Западной Сибири;
- Витимское и Алданское – в Восточной Сибири;
- Дальневосточное – расположено на побережье Охотского моря;
- В Карелии возле Онежского и Ладожского озер.
Общие запасы урана в России оцениваются в 800 тыс. т.
Как осуществляется добыча урановых руд
Урановые месторождения в России разрабатываются двумя способами:
- открытым;
- подземным.
Добыча урана открытым способом осуществляется в том случае, когда пласты полезной породы залегают неглубоко под землей.
Для выемки руд используют машинную технику:
- бульдозеры – для вскрытия породы;
- ковшевые погрузчики;
- самосвалы для транспортировки.
Обязательным условием разработки месторождений открытым способом в России является последующее его закрытие. Осуществляется оно покрывающими пластами, а на восстановленной поверхности проводят рекультивацию.
Открытый способ более безопасный и дешевый. Считается, что уровень радиации при такой разработке значительно ниже. Но и качество руды также невысокое.
Техника для добычи урановой руды Более высокосортную руду добывают подземным способом. Он заключается в оборудовании шахт или штолен. Сегодня технические возможности не ограничивают добычу по глубине, но превышение двух километров делает добычу нерентабельной.Основной проблемой подземного способа добычи является выбросы радона – радиоактивного газа. Он может быстро распространяться и создавать высокие концентрации в атмосфере рудника. Один атом радона живет 5 суток. Основная задача при проектировании шахты – обеспечить эффективную систему вентиляции. Чтобы атомы газа не скапливались, а поднимались на поверхность. Часто вентиляционные системы и трубы используются не для подачи в шахту кислорода, а для выведения радона. Воздух при этом подается искусственным способом. Шахта предприятия ППГХО в России потребляет 1410 м 3 воздуха в минуту. Вентиляционные установки работают непрерывно, даже когда шахта не эксплуатируется.
Метод подземного выщелачивания – современная прогрессивная технология. Ее использование наносит наименьший урон по экологии региона. Суть способа заключается в следующем:
- бурится скважина;
- в нее закачивается щелочной состав;
- после взаимодействия с урановой породой происходит выщелачивание металла;
- насыщенный ураном химический состав выкачивается на поверхность.
Несмотря на весомые преимущества, использовать этот способ можно только в песчанике и ниже уровня подземных вод.
Ситуация в мире
Сегодня добыча урана осуществляется только в 28 странах мира. При этом 90% месторождений расположены в 10 странах, которые являются лидерами по объемам добычи.
На первом месте Австралия
Основные показатели:
- доказанные запасы – 661 000 т (31,18% от общемировых запасов);
- месторождения – 19 крупных. Самые известные:
- Олимпик Дам – добывается 3 000 т в год;
- Биверли – одна тысяча тонн в год;
- Хонемун – 900 т.
- себестоимость добычи – 40 долларов за один килограмм;
- крупнейшие добывающие компании:
- Paladin Energy;
- Rio Tinto;
- BHP Billiton.
Второе место по объемам добычи у Казахстана
Основные данные:
- доказанные запасы – 629 000 т (11,81% от общемировых запасов);
- месторождения – 16 крупных. Самые известные:
- Корсан;
- Ирколь;
- Буденовское;
- Западные Мынкудук;
- Южный Инкай;
- себестоимость добычи – 40 долларов за кг;
- объем производства – 22574 тонны в год;
- добывающая компания – Казатомпром (производит 15,77% от общемирового объема).
Третье место у России
Показатели:
Четвертое место – Канада
Показатели:
- доказанные запасы – 468 000 т (8,80% от общемировых запасов);
- месторождения – 18 крупных. Самые известные:
- МакАртур-Ривер;
- Уотербери;
- себестоимость добычи – 34 долларов за один килограмм;
- объем производства – 9332 т в год;
- добывающая компания – Cameco (производит 9144 т урана в год).
Пятое место – Нигер
- доказанные запасы – 421 000 т (7,9% от общемировых запасов);
- месторождения:
- Имурарен;
- Арлит;
- Мадауэла;
- Азелит;
- себестоимость добычи – 35 долларов за один килограмм;
- объем производства – 4528 т в год.
Вторая пятерка стран по объемам запасов урана выглядит следующим образом:
- ЮАР – 297 000 т;
- Бразилия – 276 000 т;
- Намибия – 261 000 т;
- США – 207 000 т;
- Китай – 166 000 т.
По прогнозам специалистов до 2025 года в мире будет увеличиваться количество атомных станций. Этот рост будет провоцировать больший спрос на уран – увеличение на 44% (80–100 тыс. т). Поэтому во всем мире ведется тенденция к использованию вторичных источников урана:
- золото;
- фосфаты;
- медь;
- лигнитсодержащие породы.
Видео: Как добывают уран
Добыча урана (U) имеет большое значение для современного общества. Этот самый тяжелый металл используют в атомной промышленности в качестве топлива, из него изготавливают ядерное оружие. В мирных целях применяют для производства стекла и лакокрасочных материалов. Чистый уран в природных условиях не встречается, он входит в состав минералов и руды.
Мировые запасы
На данный момент добыча урана осуществляется на территории большого числа месторождений. В земном слое на глубине двадцати километров находится внушительное число тонн урановой руды, способной снабжать человечество топливом на множество столетий вперед. Уран добывают в 28 странах мира. Но основные мировые запасы принадлежат 10 государствам, которые делят 90% рынка.
Австралия. В этой стране находится 19 больших месторождений. Запасы U в них составляют 661 000 т (доля занимает 31,18% от всех мировых залежей).
Казахстан. Имеет 16 крупных точек добычи U. Объем залежей составляет 629 000 т, что составляет 11,81% от общей доли запасов в мире.
Россия. Доля РФ в мировой урановой промышленности равна 9,15%. Запасы U составляют 487 000 т. По прогнозам, добыча U увеличится до 830 тыс. тонн.
Канада. Запасы руды находится на отметке 468 000 т, что занимает 8,80% мирового рынка. Добыча урана составляет 9 тыс. тонн в год.
Нигер. Залежи урана в стране составляют 421 000 т, это 7,9% от общей доли мировых запасов. В 4 месторождениях добывают 4,5 тыс. тонн U в год.
ЮАР. Запасы U в стране составляют 297 000 т; что занимает около 6% доли мировых запасов. В ЮАР за год урана добывается 540 тонн.
Бразилия. Показатель страны равен 276700 тонн урановой руды. Добыча U за год составляет 198 тонн в год.
Намибия. Запасы урана в стране составляют 261 000 т. В Намибии есть четыре крупных месторождения U.
США. Общие запасы U в США составляют 207 000 т.
Китай. Показатель страны составляет 166 000 т. За год в КНДР добывается около 1,5 тыс. тонн урановой руды.
Крупнейшие мировые месторождения Урана
| № | Страна | Количество | Название месторождений | Объем добычи урана в год |
| 1 | Австралия | 19 | Олимпик Дам | 3 тыс. тонн 1 тыс. тонн |
| 2 | Казахстан | 16 | Корсан Буденовское Западные Мынкудук Южный Инкай | |
| 3 | Россия | 7 | Читинская обл.: Аргунское, Жерловое, Источное, Намарусское Кореткондинское, Количканское, Дыбрынское | 27957 тыс. тонн 17,7 тыс. тонн суммарно |
| 4 | Канада | 18 | МакАртур-Ривер Уотербери | |
| 5 | Нигер | 4 | Имурарен, Мадауэла, Азелит, Арлит | |
| 6 | ЮАР | 5 | Доминион, Вестерн-Ариез, Палабора, Рандфонтейн и Вааль-Ривер | |
| 7 | Бразилия | 3 | Санта-Китерия, Посус-ди-Калдас, Лагоа-Реал |
В России контроль над основными уранодобывающими активами осуществляет корпорация «Росатом». Она объединяет Международный горнорудный дивизион Uranium One и имеет портфель акций в США, Казахстане и Танзании.
Характеристики урановых руд
Виды урана
Природный уран состоит из взаимодействия 3 изотопов: U238, U235, U234. На радиоактивные свойства металла влияют изотопы 238 и его дочерний нуклеотид 234. Благодаря присутствию в составе U именно этих атомов, уран используют при производстве топлива для атомных электростанций и ядерного оружия. Хотя активность U235 изотопа в 21 раз слабее, он способен сохранять цепную ядерную реакцию без сторонних активных элементов.
Помимо естественных изотопов, есть еще искусственные атомы U.
Их известно не менее 23 видов. Особого внимания заслуживает изотоп U233, образуется он при облучении тория-232 нейтронами и делится под влиянием тепловых нейтронов. Эта способность делает U233 оптимальным источником энергии для ядерных реакторов.
Классификация руды
Под понятием природная урановая руда понимается минеральное образование с большой концентрацией урана. При разработке урановых месторождений, как правило, смежно получают другие радиоактивные металлы – радий и полоний. Породы, в которых содержится уран, могут различаться по своему составу. Структура пластов оказывает влияние на способ добычи ценного металла.
По условиям образования руды можно разделить на:
- эндогенные;
- экзогенные;
- метаморфогенные.
По типу минерализации урановые руды различают:
- первичные;
- окисленные;
- смешанные.
Классификация по размерам зерен:
- дисперсные (<0,015 мм);
- тонкозернистые (0,015–0,1 мм);
- мелкозернистые (0,1–3 мм);
- среднезернистые (3 до 25 мм);
- крупнозернистые (> 25 мм).
- молибденовые;
- анадиевые;
- уран-кобальт-никель-висмут;
- моноруда.
Классификация по химическому составу:
- карбонатная;
- железно-окисная;
- силикатная;
- сульфидная;
- каустобиолевая.
Руда разделяется по способу обработки:
- содовый раствор, применяют в том случае, если в химическом составе руды присутствует карбонат;
- кислота используется для силикатных пород;
- метод доменной плавки применяют, если железо-окисная по своему составу.
- бедную (< 0,1%);
- рядовую (0,25–0,1%);
- среднюю (0,5–0,25%);
- богатую (1–0,5%);
- очень богатую (>1% U).
Добывать уран имеет смысл, если его содержание в слое земли составляет не менее 0,5%. Если урана в слое породы менее 0,015%, его добыча осуществляется в качестве побочного продукта.
Способы добычи урановой руды
Известно три основных способа добычи урана:
- открытый (или карьерный);
- шахтный (подземный);
- выщелачивающий.
Все эти способы зависят от многих факторов. Например, от глубины залежей породы, составу изотопов и т. д.
Применим в том случае, когда порода находится неглубоко и чтобы ее добыть, достаточно вооружиться спецтехникой:
- самосвалами;
- бульдозерами;
- погрузчиками.
Карьерный способ добычи урана используется уже довольно давно. Из плюсов данного метода – минимальный риск облучения горняков. Но существенным минусом открытого способа является невосполнимый экологический урон участку земли, который находится в разработке.
Шахтный способ добычи более затратный, с материальной точки зрения. Для извлечения урана бурят шахты, глубиной до двух километров, если добычу производить глубже этой отметки, топливо получится очень дорогое. В любом случае горнодобывающие компании обязаны снарядить шахтеров всем сопутствующим оборудованием, защитой от радиации. И Установить необходимые вентиляционные системы, способствующие выведению радона и снабжающие шахту свежим воздухом. На руднике металл извлекается из горного массива буровзрывным способом.
Выщелачивающий метод добычи урана считается оптимальным. В горной породе пробуриваются скважины, через которые закачивается раствор – выщелачивающий реагент, обладающий особым химическим составом. Он растворяется в недрах рудных залежей и насыщается соединениями ценного металла.
Выводы
Добыча урана при помощи подземного выщелачивания наносит ощутимо меньше вреда экологии, чем методы, изложенные выше. Со временем на разрабатываемом участке земли происходят процессы рекультивации. Применение данного метода сможет снизить экономические затраты. Но у него есть свои ограничения. Его не используют только в песчанике и ниже уровня грунтовых вод.
