Где сша берут уран для аэс
Позиция современного человека такова, да, я хочу прогресс, но он не должен топить льды Атлантики, отравлять воздух, которым я дышу, загрязнять почву и водоемы, в которых водится другие представители флоры и фауны. Желание человека жить дольше, а в идеальном варианте развития технологий и желаний- вечность, напрямую зависит от многих факторов, не последнее место в перечне которых составляет экология. Люди любят экологию, любят ЭКО, любят чистоту, зверюшек, а еще, люди очень любят прогресс, а прогресс не мыслим без энергии, большого количества энергии и коль скоро в стане человеческого вида стали появляться активные борцы за экологию, то прогрессу придется встать в дивана и заняться тем, что он умеет делать лучшего всего- эволюционировать.
Некто из богатых, но вовсе не столь ужасный по натуре, как многие богатеи из нефтяных, газовых или прочих отраслей, Бил Гейтс, прекрасно понимает, что будущее за энергией, большим количеством энергии, Высокой энергии.
Так, на графике видно, что несмотря на вид энергии, его спроса, или цвета на картинке, однозначно можно дать ответ в том, что количество потребляемой энергии растет уже десятилетиями, и я уверен, останавливаться не будет, рост будет продолжаться, вопрос в том, чтобы уменьшить расходы на нее, сделать ее более приемлемой при пересчете на звонкую монету, к примеру за МВт, и, при этом, оставаться в белых штанах и соломенной пижаме, угодив по выбросам нормам, правилам, гостам и прогрессивному человечеству, которые хотят экологии. Тут, на поле боя за кошельки и высокую степень отдачи выходят два типа энергии. Энергии атома и термояда. Если лошадки второго еще не то, чтобы не запряжены, чтобы активно им пользоваться, они даже еще не родились, то тройки ядерной энергии уже несутся по странам, весело бренча бубенцами. Ядерная энергетика это то, что при должном и правильном использовании, может создать огромный задел или просадку по потребностям целым отраслям, бурно развивающимся городам, крупнейшим предприятиям. Ядерная энергетика-символ энергетической эпохи.
Вот потому и этот господин, Гейтс высказал свое мнение:
Миллиардер Билл Гейтс призвал Белый дом сосредоточиться на развитии атомной энергетики — лучшем средстве от глобального потепления. Основатель Microsoft уверен, что США могут стать лидером в этой сфере, благодаря "ученым, предпринимателям и инвестиционному капиталу".
"Ядерная технология идеально подходит для борьбы с изменением климата, потому что это единственный масштабируемый источник энергии, который доступен 24 часа в сутки и при этом не производит парниковые газы, — объясняет основатель Microsoft. — Проблемы с современными реакторами, в том числе опасность аварий, вполне решаются с помощью инноваций".
Гейтс Уверен, что если американцы со своим капитализмом возьмутся за ниву, то уже через год-два, ну ладно, учитывая их отсталость-пять, они будут доминировать в этой сфере, яблоки на Марсе, полеты на Луну, ядерный двигатель в каждую машину и чайник, однако Гейтс оторван от реальности, США не сможет ни через пять, ни через 10 лет активный наработок государственного, подчеркиваю, даже государственного сектора экономики и наукоемкости догнать РФ. Почему? А потому, что умея создавать силами частной компании на зарубежных заводах телефоны, они не могут и не умеют создавать ядерного топлива. То есть, они могут сделать современную свистелку-перделку, с поддержкой 5жи, выходом в интернет, но создать энергию, “чистую” для него они не могут. Но простите, возразит либерал в России, а как же так? Что вы мне врете? А никто ничего и не врет.
Все началось еще в конце 1980-х. СССР по праву считался мировым лидером в технологиях обогащения урана на центрифугах. В США использовали для производства атомного топлива малоэффективную и дорогую газодиффузную технологию. Достаточно сказать, что она требует больше электроэнергии, чем обогащение на центрифугах, ну, как больше, в 50раз.
Поэтому сразу после окончания холодной войны американцы стали закупать российский обогащенный уран для атомных электростанций — выходило примерно в 12 раз дешевле. Поставки советским “Техснабэкспортом” начались в 1987 году, причем закупки постоянно наращивались.
Излишки советского низкообогащенного урана быстро закончились, зато благодаря сокращению арсенала атомного оружия у России образовались 500 тонн свободного оружейного (высокообогащенного) урана, извлеченного из демонтированных ядерных боеприпасов. У специалистов двух стран возникла идея "разбавить" его, превратив в топливо для американских АЭС.
В 1994 году подписали контракт, по которому Россия предоставляла США услуги по превращению 500 тонн оружейного урана в топливо для электростанций (соответствующая технология была разработана специалистами Уральского электрохимического комбината). Американская USEC взялась реализовать атомное топливо на внутреннем рынке, перечислив "Техснабэкспорту" выручку.
В мае 1995 года из морского порта Санкт-Петербурга за океан отправились первые 24 тонны энергетического урана в рамках сделки ВОУ-НОУ ("высокообогащенный уран — низкообогащенный уран"), которую также называли "Мегатонны в мегаватты".
В ноябре 2013-го по тому же маршруту ушли последние 60 тонн топливного урана из оружейных запасов. Но к тому времени "Техснабэкспорт" (вошедший в структуру "Росатома") и USEC уже заключили новый долгосрочный контракт на обогащение урана для американских АЭС.
Поставки природного урана из США в Россию по-прежнему запрещены, поэтому сами американцы придумали обходную схему. "Росатом" при активном содействии Вашингтона приобрел канадскую компанию Uranium One, которая занялась вывозом атомного сырья, благо экспорт природного урана из США в Канаду разрешен.
Подчеркнем: эта компания — отнюдь не "прокладка". Uranium One принадлежит несколько урановых рудников в США, а также Австралии, Канаде, Казахстане, ЮАР, Танзании. Таким образом, "Росатом" не только получил возможность выполнить условия контракта с американцами, но и приобрел мощную сырьевую базу для собственных нужд.
Для российской атомной промышленности поставки энергетического урана в США в рамках соглашения ВОУ-НОУ стали спасательным кругом во времена экономического хаоса 1990-х. В результате Россия сохранила и приумножила мощности по обогащению урана, укрепила кадровый потенциал отрасли, профинансировала новые разработки в области мирного и военного атома.
А вот для США результаты двадцатилетнего сотрудничества с Россией в атомной сфере не столь однозначны. С одной стороны, американские энергетические компании сэкономили миллиарды долларов, закупая российский энергетический уран. С другой, поскольку львиную долю потребностей американских АЭС в услугах по обогащению урана обеспечивал "Техснабэкспорт", американцы практически полностью растеряли компетенции в этой области.
Свидетельство тому — провал попытки компании Centrus (бывшая USEC) построить первую американскую фабрику для обогащения урана с использованием центрифуг. В феврале 2016-го официально объявили о прекращении всех работ по этому проекту.
Сейчас основной объем американского урана по-прежнему обогащается по газодиффузионной технологии в Пайктоне (штат Огайо). По оценкам World nuclear association, США занимают пятое место в мире по обогатительным мощностям, вдвое уступая Франции и Китаю и втрое — консорциуму Urenco. Россия сохраняет безусловное мировое лидерство, почти вдвое опережая Urenco и в шесть раз — США.
Мало того, американцы полностью зависят от импорта природного урана: по данным Энергетического информационного агентства США, собственные месторождения удовлетворяют только 11% сегодняшних потребностей атомной отрасли в сырье. Так что мечты Билла Гейтса о глобальном лидерстве в ядерной энергетике так и останутся мечтами. И если он хочет, дышать чистым воздухом, пить чистую воду, то пора начинать дружить с нами!
Каков арсенал?
Но все-таки любой вызов должен быть чем-либо подкреплен. Одними санкциями первое место на рынке ядерных технологий США все-таки завоевать не сможет. По идее, собственные ресурсы у Штатов есть.
«Обогащением урана на территории США в промышленных масштабах занимается компания «Urenco USA» (использует европейские технологии), она способна покрыть до половины рыночных потребностей США. Остальные объёмы при необходимости может поставить головная URENCO с европейских заводов», - поясняет Александр Уваров.
Что касается ресурсов, то, по данным Управления энергетической информации США, к 2015 году запасы урана в стране достигли 121 млн фунтов. При этом еще в 2016 году EIA указало на то, что производство урана в Штатах упало до уровня начала 2000 годов – по итогам 2015 года оно составило 3,7 млн фунтов.
Оживить отрасль в рабочей группе предлагают денежным импульсом. Правительство должно поддержать ядерную промышленность США, покупая уран отечественного производства, отмечается в стратегии. Предлагается включить уже в бюджет 2021 года расходы на создание собственного резерва урана, выделяя на эти цели $150 млн ежегодно.
ТВС после атомной станции
Уран, который отработал в ядерном реакторе, называется облучённым или выгоревшим. А такие ТВС — отработавшим ядерным топливом. ОЯТ позиционируется отдельно от радиоактивных отходов, поскольку имеет как минимум 2 полезных компонента — это невыгоревший уран (глубина выгорания металла никогда не достигает 100%) и трансурановые радионуклиды.
В последнее время физики стали использовать в промышленности и медицине радиоактивные изотопы, накапливающиеся в ОЯТ. После того как топливо отработает свою кампанию (время нахождения сборки в активной зоне реактора в условиях работы на номинальной мощности), его отправляют в бассейн выдержки, затем в хранилище непосредственно в реакторном отделении, а после этого — на переработку или захоронение. Бассейн выдержки предназначен для отвода тепла и защиты от ионизирующего излучения, поскольку ТВС после извлечения из реактора остаётся опасной.
В США, Канаде или Швеции ОЯТ не отправляют на повторную переработку. Другие страны, среди них и Россия, работают над замкнутым топливным циклом. Он позволяет существенно сократить расходы на производство ядерного топлива, поскольку повторно используется часть ОЯТ.
Топливные стержни растворяются в кислоте, после чего исследователи выделяют из отходов плутоний и неиспользованный уран. Около 3% сырья эксплуатировать повторно невозможно, это высокоактивные отходы, которые проходят процедуры битумирования или остекловывания.
Из отработавшего ядерного топлива можно получить 1% плутония. Этот металл не требуется обогащать, Россия использует его в процессе производства инновационного MOX-топлива. Замкнутый топливный цикл позволяет сделать одну ТВС дешевле приблизительно на 3%, однако такая технология требует больших инвестиций на строительство промышленных узлов, поэтому пока не получила широкого распространения в мире. Тем не менее, топливная компания «Росатома» не прекращает исследования в этом направлении. Недавно Пронедра писали, что в Российской Федерации работают над топливом, способным в активной зоне реактора утилизировать изотопы америция, кюрия и нептуния, которые входят в те самые 3% высокорадиоактивных отходов.
Чем американцы будут топить свои АЭС, если мы введём санкции
Обсуждая популярную последнюю время тему возможных санкций, наблюдатели традиционно обращают внимание, что от взаимных ограничений в большей степени пострадают отношения России и Евросоюза, в то время как с США у нашей страны точек экономического соприкосновения не так уж много. На этом фоне интересно вспомнить и обсудить отрасль, в которой Соединённые Штаты критично зависят от российских поставок — это топливо для АЭС.
Эта, казалось бы, на удивление существенная зависимость сформировалась ещё в начале 90-х годов после запуска программы ВОУ-НОУ, подразумевающей переработку высокообогащенного урана (ВОУ) части российских ядерных боеголовок в низкообогащенный уран (НОУ), который и продавался в США для использования в качестве топлива для АЭС. О подробностях этого проекта почти все уже сказано, поэтому сосредоточим наше внимание на относительно свежих новостях по этой теме.
Напомним, что, хотя существуют планы по закрытию некоторых АЭС (в т.ч. из-за дешевизны природного газа в США), американская атомная энергетика пока по-прежнему дает около 100 ГВт мощностей (для сравнения, вся российская энергетика это около 230 ГВт).
В контексте поставок зарубежного атомного топлива на американские АЭС необходимо выделить две компоненты, которые только частично связаны между собой. Во-первых, это собственно сырьё для топлива на основе природного урана, где у США тоже напряжёнка. Но главное — это возможности по разделению изотопов, т.е по обогащению урана.
Собственная добыча — 10%
В 2014 году для загрузки американских атомных станций необходимо 48 млн фунтов урана (в пересчёте на необогащённое топливо в виде оксида U3O8). Мы используем эту внесистемную единицу, т.к. на мировом рынке ценовые котировки также традиционно выражаются долларах за фунт окиси урана.
В прошлом году программа «ВОУ-НОУ» завершилась. В феврале EIA, статистическое подразделение американского Минэнерго, опубликовало данные по производству уранового концентрата (в пересчете на оксид урана U3O8) в США 2013 году. За 2 года производство этого исходного сырья для ядерного топлива выросло на 21%. EIA особо обращает внимание, что указанный рост частично компенсирует завершение программы ВОУ-НОУ. Вот только даже с учетом этого, производство окиси урана в США составило всего 4,8 млн фунтов — ровно 10% от необходимых объемов топлива.
Неудивительно, что в 2012 году 83% необходимого уранового сырья закупалось за рубежом, а на долю США пришлось всего 17% (вероятно, здесь учитывается также и американская программа переработки ВОУ в НОУ, поэтому доля США на рынке оказывается больше 10%). География поставок урана в США представлена на рисунке (суммарно — 58 млн фунтов в пересчете на U3O8):
Тем не менее, нужно признать, что особых проблем с урановым сырьем на мировом рынке сейчас не наблюдается, что в первую очередь связано с остановкой японских, некоторых европейских, а теперь уже и южнокорейского реактора. Даже несмотря на завершение программы ВОУ-НОУ, котировки здесь так и не выросли. В результате, цены на окись урана держатся на стабильно низком уровне в 35 долларов за фунт. В то время как в 2006-2007 годах спотовые цены на это сырье достигали 130 долларов за фунт.
Собственное обогащение — 20%
Но приобрести урановую руду или урановый концентрат — это полдела. Важнее превратить его в топливо, где главная стадия — обогащение. И здесь собственно и проявляется в полной мере американская зависимость от российских поставок.
Напомним, что мощность предприятий по обогащению урана описывается в так называемых ЕРР (единицах работ разделения). И вот какова сейчас (точнее — до недавнего времени) структура обогатительных мощностей, работающих на США.
Как видно из графика, с запуском программы ВОУ-НОУ, российское топливо в течение последних 15 лет отвоевывало у «домашних» мощностей в США рынок по обогащению урана. И когда США использует в год около 16 млн ЕРР, из них почти 6 млн ЕРР или 35-40% представлялись по российской программе ВОУ-НОУ. Примерно столько — же, прочие иностранные, в первую очередь европейские мощности по обогащению. Сами Штаты в состоянии предоставить всего около 3 млн ЕРР в год — около 20% от необходимого.
С этого года программа ВОУ-НОУ завершилась. Тем не менее, было подписано соглашение о продлении договоров. Строго говоря, это уже не продление ВОУ-НОУ, а коммерческие поставки низкообогащенного урана. Согласно новому договору (на 2013-2022 годы), контракт подразумевает постепенный рост поставок, в результате чего к 2015 году они составят около половины отгрузок от уровней «старого» ВОУ-НОУ. Кроме того, в договоре остается опция, что объем поставок может быть удвоен. Как и в случае ВОУ-НОУ, взамен Россия будет получать необогащенный уран. Поэтому доля поставок урана из России на американский рынок (Рис.1) значительно меньше, по сравнению с поставками обогащенного урана (Рис.2).
В какой степени российские поставки по новым контрактам заменят программу «ВОУ-НОУ» в текущем 2014 году — этот вопрос остается открытым. Но американские мощности фактически и ограничены задействованными 3 млн ЕРР, как видно из таблицы. Старый завод USEC, американской корпорации, занимающейся обогащением урана, закрыт. Новый пока не построен, и возможно завершение его строительства откладывается, с учетом вероятного банкротства USEC. Остаются американские мощности европейской URENCO, которая сейчас выдает в США те самые 3 млн ЕРР, но к 2015 году ожидается расширение до 6 млн ЕРР. Для сравнения, у России — 25 млн ЕРР.
Заменить российские обогатительные мощности США могут только увеличением объёма заказов за рубежом, и то лишь частично. Как и в случае уранового сырья, поддержку США здесь оказывают закрывшиеся АЭС по всему миру (поэтому стоимость 1ЕРР все последние годы снижается и уже достигла отметки в 100 долл.). Но если с лета Япония всё же начнет вновь запускать остановленные реакторы, альтернативы российскому НОУ и вовсе исчезнут. В любом случае, раз под продолжение российских поставок уже подписаны контракты и эти поставки уже начались, — в случае возможных взаимных санкций американская атомная энергетика существенно пострадает.
Где сша берут уран для аэс
Агентство энергетической информации (EIA) при министерстве энергетики США опубликовало данные по поставкам в США услуг по обогащению урана.
Прежде чем перейти к самому интересному, коротко поясню, что такое услуги по обогащению урана.
Производство ядерного топлива происходит в несколько стадий. В общих чертах: уран сначала нужно добыть, потом урановое сырье перевести в более подходящее соединение, далее обогатить (увеличить содержание U235) природный уран (около 0.7% U235) до уровня, применяемого в энергетических реакторах (4-5% U235), далее снова перевести полученный обогащенный урановый продукт в более подходящее состояние, сделать из него таблетки и поместить их в топливные сборки.
Так вот, природный уран стоит дорого, а еще довольно дорого стоит его обогащение. Чтобы обогащать уран, компания должна обладать очень сложной технологией и оборудованием (центрифугами) для осуществления данного процесса. А экспорт таких высокотехнологичных услуг - это почетное (не просто сырьем торгуем, а продукцией высокой степени переработки) и прибыльное дело.
А теперь вернемся к картинке.
Самое интересное, что следует из этих данных - это даже не то, что США была совершена покупка китайских услуг по обогащению (в соответствии с данными EIA, разовая), а то, что получается при иной интерпретации этих данных.
В преобразованном виде картинка раскрывает реальное положение компаний атомного сектора на рынке США.
В мире заводов по обогащению урана не так много - все на перечет. И у каждого из них есть владелец. Так вот, заводами в Великобритании, Германии, Нидерландах владеет один консорциум - Urenco. А не так давно, в 2010 г., у Urenco, появился новый завод. в США.
Urenco - наш главный конкурент на рынке США, да и вообще на мировом рынке услуг по обогащению урана. А завод Urenco в США - это сейчас единственный завод по обогащению топлива в Америке. Был завод американской компании USEC, на котором использовалась газодиффузионная технология обогащения урана (гораздо менее экономически эффективная, чем современная газоцентрифужная). Этот завод был закрыт в 2013 г., а новый проект USEC - "американская газовая центрифуга" - требует все больше денежных вливаний, и когда будет запущен не известно.
Глядя на картинку, у Вас может возникнуть резонный вопрос: Почему у Urenco такая большая доля на рынке США, а у нас такая маленькая? Дело в том, что еще задолго до введения санкций США ограничило для российской продукции свой рынок до 20% от его потребности до 2020 г. включительно (в соответствии с соглашением о приостановке антидемпингового расследования - СПАР, исключением из которого были поставки в рамках программы ядерного разоружения, завершившиеся в 2013 г.). То, что на картине наша доля чуть больше 20% - всего лишь особенности пересчета (т.к. 20% задаются при определенных параметрах). Вот и получается что остальные 80% поделили самые сильные и активные Urenco и Китай. Французская Areva осталась не у дел.
Цель ясна
Авторы документа, в частности, предлагают дать Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) полномочия отказывать в импорте ядерного топлива (ЯТ), произведенного в России и Китае.
Поставки ядерного топлива из России в США регулируются квотами, изначально установленным еще в 1992 году (и последний раз обновлявшимися в 2008): не более 20%. Действуют они, кстати, до конца 2020 года. Собственные производители обеспечивают лишь 10% от необходимого объема, еще 60% поставляют союзники – Канада, Казахстан, Австралия и пр.
При этом бесспорно то, что компания ТВЭЛ, которая также входит в структуру ГК «Росатом» - один из мировых лидеров по производству ЯТ. На ее долю приходится 17% от глобального рынка фабрикации ядерного топлива. 23% приходятся на франко-германскую Framatome, 25% - на американскую Westinghouse, 10% – на Global Nuclear Fuel (СП американской General Electric, японских Hitachi и Toshiba и испанской ENUSA).
Правда, у Росатома и его структур перед остальными игроками есть одно важное преимущество: у госкорпорации есть все звенья цепочки производства, от добычи урана до фабрикации. При этом есть и собственные реакторные технологии, которые пользуются успехом по всему миру.
И вот это, считают в NFWG, нельзя игнорировать. «Россия усиливает свое экономическое и внешнеполитическое влияние по всему миру, имея зарубежные заказы на реакторы на $133 миллиарда, и планирует финансировать строительство более 50 реакторов в 19 странах», - подчеркивается в документе.
Китай же в нем называется стратегическим конкурентом, который «использует хищническую экономическую тактику», прибегая к госуправлению в качестве основного инструмента. NFWG указывает на то, что Китай уже строит 4 реактора за рубежом и планирует строительство еще 16, в различных странах. Не считая того, что в самой КНР имеются 45 реакторов, построенных за последние 33 года, и 12 строящихся объектов.
«Соединенные Штаты упускают рынок ядерных реакторов, который, по оценкам Министерства торговли США, оценивается в 500-740 миллиардов долларов в течение следующих 10 лет», - говорится в стратегии.
Предполагается, что США подвинут Россию и Китай (а как же быть с французами, немцами, японцами, а также более мелкими игроками?) с рынков Восточной Европы и Африки, препятствуя установлению прочных отношений с ними со стороны Москвы и Пекина.
Опубликован обзор американского рынка урана
Управление энергетической информации США (Energy Information Administration, сокращённо EIA), опубликовало обзор ситуации с поставкой урана для американских АЭС.
Как следует из доклада, подавляющее большинство урана, используемого в США, имеет иностранное происхождение. Причём почти половина (47%) приходится на поставки из стран СНГ – Казахстана, Росси и Узбекистана. Ещё 34% поставок приходятся на Австралию и Канаду.
При этом первое место среди стран по поставкам урана в США заняла Канада (22,4%), незначительно опередив Казахстан (22,1%).
В общей сложности владельцы и операторы американских АЭС в течение прошедшего года приобрели 48,9 миллиона фунтов закиси-окиси урана U3O8,или, что то же самое, 18 809 тонн в пересчёте на уран (тУ) по средневзвешенной цене 33,27 доллара США за фунт U3O8.
Почти четверть (24%) поставленного урана была закуплена по спотовым контрактам по средневзвешенной цене 28,70 доллара США за фунт. Остальные 76% были приобретены по долгосрочным контрактам по средневзвешенной цене 34,74 доллара США за фунт. Общий объем закупок урана за год немного вырос по сравнению с 48,3 млн фунтов, приобретенных в 2019 году, но средневзвешенная цена оказалась на 7% ниже и стала самой низкой ценой с 2007 года.
Напомним, в настоящее время США занимают первое место в мире как по количеству действующих энергоблоков АЭС (93 блока), так и по количеству остановленных энергоблоков (40). Два энергоблока находятся в стадии строительства.
Научный портал "Атомная энергия 2.0“ – это открытое к сотрудничеству прогрессивное цифровое СМИ с элементами управления знаниями и ценностного лидерства, ставящее своей целью решение главной проблемы фундаментальной системообразующей атомной отрасли – образования и общения широкой общественности и специалистов об инновационном развитии экологически устойчивых и полезных ядерных и радиационных наук и технологий в России и за рубежом. Мы предлагаем Вашей организации стать партнером нашего проекта и получить комплексный пакет уникальных информационных услуг.
США на грани потери способности производить собственное ядерное топливо
Американский Минэнерго решил «снова» сделать США лидером рынков ядерных технологий, сместив с них Россию и Китай. Но для начала, как говорится в разработанной ведомством стратегии лидерства, придется «вытащить ядерную промышленную базу Америки из-под обвала».
Минэнерго США разработало стратегию по восстановлению позиций страны на рынках ядерных технологий. Документ уже направлен президенту Дональду Трампу для ознакомления.
«В наших силах вытащить ядерную промышленную базу Америки из-под обвала и вернуть себе место мирового лидера в области ядерных технологий, обеспечив сильную позицию в области национальной безопасности и подкрепив нашу экономическую мощь на несколько поколений», - говорится в документе, подготовленном Рабочей группой США по ядерному топливу (NFWG).
При этом авторы стратегии подчеркивают: США уступили свои лидирующие позиции странам с государственными предприятиями, включая Россию и Китай. Кроме того, ускоряются другие развивающиеся страны, стремящиеся заполнить нишу. «После десятилетий забвения весь коммерческий ядерный сектор США, от добычи до производства электроэнергии, подвергается высокому риску несостоятельности. Америка находится на грани потери способности производить собственное ядерное топливо, что угрожает нашим национальным интересам и национальной безопасности».
Все дело в сроках
Выделит ли Трамп эти средства? Если останется на посту президента на второй срок, то это вполне вероятно. В 2018 году он, правда, отклонил петицию 2018 года от американских производителей Energy Fuels and Ur-Energy в Министерство торговли США, просивших защитить их от иностранного импорта урана. Но позже он подчеркнул, что эта проблема «гораздо, гораздо шире», и в июле прошлого года инициировал создание рабочей группы.
Впрочем, урановая тема была на карандаше у главы Белого дома и раньше. В 2017 году он объявил, что этот элемент является критически важным с точки зрения национальной безопасности. Но с ходу потребовать оживить отрасль не получалось: голос подали экологи, и его тут же подхватили политические оппоненты нынешнего президента США.
Защитники окружающей среды говорят, что овчинка выделки не стоит: закупочные цены на уран снизились со $140 за фунт в 2007 году до нынешних $30. Так что можно покупать сырье и не трогать собственную природу: в опасной близости от урановых рудников, закрытых в 2012 году, находятся участки земли, вплотную подходящие к Гранд-Каньону.
«Это чудовищно: угрожать нанесением необратимого ущерба уникальным природным памятникам, поддерживая урановые компании, которые не могут конкурировать на мировых рынках», - заявил Тейлор МакКиннон из Центра биологического разнообразия.
Однако, например, республиканцев это не смущает: на прошлой неделе 21 член Палаты представителей из этой партии, направили в Белый дом письмо с просьбой отменить действующие запреты. В администрации заявили, что идея эта пока не обсуждалась. Но в стратегии содержится призыв к «расширению доступа к залежам урана на федеральных землях, включая принятие необходимого законодательства» и к пересмотру категорических исключений, которые запрещают добычу в определенных районах.
В таком ключе все это выглядит лоббизмом под предлогом национальных интересов. Но есть и другой аспект: если ситуация такова, как ее описывают авторы документа, то риторика восстановления лидерства прикрывает попытку спасти стагнирующую отрасль, которой до лидерства очень далеко.
Производство ядерного топлива
Производство ядерного топлива невозможно представить без газовых центрифуг, которые используются для получения обогащённого урана. После достижения необходимой концентрации из диоксида урана прессуют так называемые таблетки. Их создают при помощи смазочных материалов, которые удаляются во время обжига в печах. Температура обжига достигает 1000 градусов. После этого таблетки проверяются на соответствие заявленным требованиям. Имеют значение качество поверхности, содержание влаги, соотношение кислорода и урана.
В это же время в другом цехе готовят трубчатые оболочки для тепловыделяющих элементов. Вышеназванные процессы, включая последующие дозировку и упаковку таблеток в оболочечные трубки, герметизацию, дезактивацию, называются фабрикацией топлива. В России созданием тепловыделяющих сборок (ТВС) занимаются предприятия «Машиностроительный завод» в Московской области, «Новосибирский завод химконцентратов» в Новосибирске, «Московский завод полиметаллов» и другие.
Каждая партия топливных сборок создаётся под реактор конкретного типа. Европейские ТВС делаются в форме квадрата, а российские — с шестиугольным сечением. В РФ широко распространены реакторы типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Первые ТВЭЛы для ВВЭР-440 начали разрабатываться с 1963 года, а для ВВЭР-1000 — с 1978 года. Несмотря на то что в России активно внедряются новые реакторы с постфукусимскими технологиями безопасности, по стране и за её пределами функционирует много ядерных установок старого образца, поэтому одинаково актуальными остаются топливные сборки для разных типов реакторов.
Например, для обеспечения тепловыделяющими сборками одной активной зоны реактора РБМК-1000 необходимо свыше 200 тысяч комплектующих деталей из циркониевых сплавов, а также 14 млн спечённых таблеток из диоксида урана. Иногда стоимость изготовления топливной сборки может превосходить стоимость содержащегося в элементах топлива, поэтому так важно обеспечить высокую энергоотдачу с каждого килограмма урана.
Затраты на производственные процессы в %
| Создание тепловыделяющей сборки с ядерным топливом | |
| Изготовление порошка UO2 | 4,8% |
| Производство спрессованных таблеток | 8,2% |
| Подготовка стержней для ТВС | 9,8% |
| Загрузка топливных таблеток в стержни | 3,7% |
| Контрольные операции, анализы | 8,4% |
| Утилизация отходов, потери урана | 6,4% |
| Конструкционные материалы (оболочки, сборные детали) | 50% |
| Амортизация | 8,7% |
Отдельно стоит сказать о топливных сборках для исследовательских реакторов. Они конструируются таким образом, чтобы сделать наблюдение и изучение процесса генерации нейтронов максимально комфортным. Такие ТВЭЛы для экспериментов в сферах ядерной физики, наработки изотопов, радиационной медицины в России производит «Новосибирский завод химических концентратов». ТВС создаются на основе бесшовных элементов с ураном и алюминием.
Производством ядерного топлива в РФ занимается топливная компания ТВЭЛ (подразделение «Росатома»). Предприятие работает над обогащением сырья, сборкой тепловыделяющих элементов, а также предоставляет услуги по лицензированию топлива. «Ковровский механический завод» во Владимирской области и «Уральский завод газовых центрифуг» в Свердловской области создают оборудование для российских ТВС.
Ядерное топливо: от руды до утилизации
Жизненный цикл ядерного топлива на основе урана или плутония начинается на добывающих предприятиях, химических комбинатах, в газовых центрифугах, и не заканчивается в момент выгрузки тепловыделяющей сборки из реактора, поскольку каждой ТВС предстоит пройти долгий путь утилизации, а затем и переработки.
США критично отстали от России в области атомной энергетики
По мнению американских специалистов, атомная энергетика США, которая ранее занимала передовые позиции в мире, проиграла конкурентную борьбу России и набирающему ход Китаю. Но потеря мировых рынков не единственная проблема. Архаичная атомная энергетика в самих США требует масштабной модернизации, а средств будет хватать только на консервирование старых реакторов
Россия относится к пионерам в развитии атомной энергетики. Первая атомная электростанция в мире была построена в городе Обнинск в 1954 году. Первые плавучие атомные электростанции появились в Америке, но наибольшее развитие они тоже получили в СССР и России. Наша страна также является первопроходцем в развитии быстрых и нейтронных реакторов, утверждают эксперты сайта Dailycaller. Как минимум до 2028 года, Россия планирует вводить в строй не меньше одного нового крупного реактора в год. В World Nuclear Association считают, что развитие атомных технологий и инфраструктуры являются для российского руководства приоритетными.
Америка, по мнению многих американских специалистов, критично отстает от России в развитии атомной энергетики. Американские энергетики обращают особое внимание на эффективность и быстроту работы российских коллег. На получение разрешений для строительства новых реакторов у них нередко уходит менее двух лет. На получение разрешения от Американской комиссии по ядерному регулированию (NRC) на строительство нового реактора может уйти до… 25 лет. Еще лет десять занимает строительство самого реактора. Скандалы, бюрократия и проблемы с защитой окружающей среды привели к тому, что строительство последнего атомного реактора в Уотт Барре, штат Теннесси, растянулось, пишет Dailycaller, на фантастические 43 года!
В России сейчас действует Федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года». Среди ее целей разработка энергетических технологий нового поколения на базе реакторов на быстрых нейтронах с замкнутым ядерным топливным циклом и повышение эффективности использования природного урана и отработавшего ядерного топлива. Одна из важных задач программы является исследование новых способов использования энергии атомного ядра.
В России работает 36 ядерных реакторов. Еще 20 реакторов находятся в стадии строительства и предназначены для продажи за границу.
Атомная энергетика – вполне рентабельная отрасль энергетики не только с точки зрения экономики, но и финансов. Эр-Рияд, к примеру, намерен закупить у Москвы до 2030 года 16 атомных электростанций. Первый реактор должен начать вырабатывать атомную энергию уже в 2022 году. Стоимость всей мегасделки оценивается примерно в 100 млрд долларов. В Саудовской Аравии готовы развивать атомную энергетику ускоренными темпами несмотря на террористические угрозы. В Эр-Рияде заявляют, что построенные государственной корпорацией по атомной энергии «Росатомом» саудовские АЭС будут не только вырабатывать энергию, но и снабжать энергией заводы по обессоливанию воды. Все это, по замыслу саудовских экономистов, должно очень существенно сократить внутреннее потребление нефти в королевстве и позволить больше продавать ее за границу.
Новые ядерные реакторы планируют строить при техническом содействии и финансировании России или Китая и другие политически нестабильные мусульманские страны, в которых существует террористическая угроза: Алжир, Иран, Пакистан и Египет.
Пекин тоже стремительно развивает собственную программу атомной энергетики. Китай, по расчетам специалистов Массачусетского технологического института (MIT), должен обогнать США в этом важном секторе энергетики уже в ближайшее десятилетие. Причем, в КНР надеются вырабатывать к 2030 году уже в полтора раза больше ядерной энергии, чем Америка, и хотят инвестировать в сектор к середине века 1 трлн долларов. Особенно большие надежды в Китае возлагают на новейшие реакторы на расплавах солей.
Что же касается американской атомной энергетики, то ей сильно вредят, считает Dailycaller, чересчур сильная зерегулированность. Только для того, чтобы просто соответствовать всем многочисленным правилам и нормам властей, американским АЭС приходится ежегодно тратить в среднем примерно 22 млн долларов. О медленном развитии американской атомной энергетики красноречиво говорят следующие цифры: по данным Международного энергетического агентства (IEA) мощность атомной энергетики всей планеты к 2040 году вырастет на 60%, а американской за тот же период – лишь на 16%. Из 59 новых атомных реакторов, сейчас находящихся в процессе строительства во всем мире, только 4 строятся в Америке. Их хватит лишь для компенсации закрытия старых реакторов, срок эксплуатации которых стремительно подходит к концу.
Средний срок эксплуатации ядерных реакторов в Америке – 35 лет. По современным меркам и стандартам такой срок считается сильно устаревшим, потому что он вплотную приближается к окончанию действия лицензий АЭС, равному 40 годам. Между тем, 16 ядерным реакторам, работающим на 61 американской АЭС, уже более 42 лет. На каждой АЭС в США, по данным Администрации энергетической информации (EIA), работает от 400 до 700 высококвалифицированных рабочих, каждая электростанция приносит американской экономике в среднем около полумиллиарда долларов прибыли в год.
Топливо в активной зоне реактора
Единица ядерного топлива — ТВЭЛ — способна выделять на протяжении долгого времени огромное количество энергии. С такими объёмами не сравнится ни уголь, ни газ. Жизненный цикл топлива на любой АЭС начинается с выгрузки, выемки и хранения на складе ТВС свежего топлива. Когда предыдущая партия топлива в реакторе выгорает, персонал комплектует ТВС для загрузки в активную зону (рабочую зону реактора, где происходит реакция распада). Как правило, топливо перезагружается частично.
Полностью топливо закладывается в активную зону только в момент первого запуска реактора. Это связано с тем, что ТВЭЛы в реакторе выгорают неравномерно, поскольку нейтронный поток различается по интенсивности в разных зонах реактора. Благодаря учётным приборам, персонал станции имеет возможность в режиме реального времени следить за степенью выгорания каждой единицы топлива и производить замену. Иногда вместо загрузки новых ТВС, сборки перемещаются между собой. В центре активной зоны выгорание происходит интенсивнее всего.
Особенности транспортировки ТВЭЛов
Природный уран характеризуются низким уровнем радиоактивности, однако перед производством ТВС металл проходит процедуру обогащения. Содержание урана-235 в природной руде не превышает 0,7%, а радиоактивность составляет 25 беккерелей на 1 миллиграмм урана.
В урановых таблетках, которые помещаются в ТВС, находится уран с концентрацией урана-235 5%. Готовые ТВС с ядерным топливом перевозятся в специальных металлических контейнерах высокой прочности. Для транспортировки используется железнодорожный, автомобильный, морской и даже воздушный транспорт. В каждом контейнере размещают по две сборки. Перевозка не облучённого (свежего) топлива не представляет радиационной опасности, поскольку излучение не выходит за пределы циркониевых трубок, в которые помещаются прессованные таблетки из урана.
Для партии топлива разрабатывается специальный маршрут, груз перевозится в сопровождении охранного персонала производителя или заказчика (чаще), что связано прежде всего с дороговизной оборудования. За всю историю производства ядерного топлива не было зафиксировано ни одной транспортной аварии с участием ТВС, которая бы повлияла на радиационный фон окружающей среды или привела к жертвам.
Добыча сырья для ядерного топлива
Уран — самый тяжёлый металл на земле. Около 99,4% земного урана приходится на уран-238, и всего 0,6% — на уран-235. В докладе Международного агентства по атомной энергии под названием «Красная книга» содержатся данные о росте объёмов добычи и спроса на уран, несмотря на аварию на АЭС «Фукусима-1», которая заставила многих задуматься о перспективах ядерной энергетики. Только за последние несколько лет разведанные запасы урана выросли на 7%, что связано с открытием новых месторождений. Самыми крупными производителями остаются Казахстан, Канада и Австралия, они добывают до 63% мирового урана. Кроме этого запасы металла имеются в Австралии, Бразилии, Китае, Малави, России, Нигере, США, Украине, КНР и других странах. Ранее Пронедра писали, что за 2016 год в РФ было добыто 7,9 тысячи тонн урана.
В наши дни уран добывают тремя разными способами. Не теряет своей актуальности открытый метод. Он используется в тех случаях, когда залежи находятся близко к поверхности земли. При открытом способе бульдозеры создают карьер, затем руда с примесями грузится в самосвалы для транспортировки на перерабатывающие комплексы.
Часто рудное тело залегает на большой глубине, в таком случае используется подземный способ добычи. Вырывается шахта глубиной до двух километров, породу, путём сверления, добывают в горизонтальных штреках, перевозят наверх в грузовых лифтах.
Смесь, которая таким образом вывозится наверх, имеет множество составляющих. Породу необходимо измельчить, разбавить водой и удалить лишнее. Далее в смесь добавляют серную кислоту для проведения процесса выщелачивания. В ходе этой реакции химики получают осадок солей урана жёлтого цвета. Наконец, уран с примесями очищается на аффинажном производстве. Только после этого получается закись-окись урана, которой и торгуют на бирже.
Есть гораздо более безопасный, экологически чистый и экономически выгодный способ, который называют скважинным подземным выщелачиванием (СПВ).
При этом методе разработки месторождений территория остаётся безопасной для персонала, а радиационный фон соответствует фону в крупных городах. Чтобы добыть уран с помощью выщелачивания, необходимо пробурить 6 скважин по углам шестиугольника. Через эти скважины в залежи урана закачивают серную кислоту, она смешивается с его солями. Этот раствор добывают, а именно выкачивают через скважину в центре шестиугольника. Чтобы добиться нужной концентрации солей урана, смесь по нескольку раз пропускают через сорбционные колонны.
Читайте также: