Экономика
Конец дешевого урана

Майкл Диттмар из швейцарского Института физики частиц, проанализировав историю добычи урана в мире, подсчитал, что текущих разведанных запасов не хватит для обеспечения топливом существующих и планируемых АЭС в следующие 20 лет. Дефицит урана приведет к естественному поэтапному отказу всего мира от атомной энергии, полагает ученый. Мы публикуем перевод его исследования, вышедшего в журнале Science of the Total Environment.

 

АННОТАЦИЯ

Исторические данные многих стран показывают, что в среднем может быть добыто не более 50 –70 % запасов урана, имеющихся в месторождении. Анализ самых последних данных из Канады и Австралии показывает, что в существующей модели добычи на извлечение имеющегося запаса уходит 10 лет плюс-минус 2 года. Для современных горных работ эта простая теория обеспечивает точную характеристику объема урана, поддающегося извлечению.

Применив этот подход к оценке всех крупных существующих и планируемых к разработке урановых месторождений до 2030 года, получим достижение глобального пика добычи урана в 58 тыс. тонн плюс-минус 4 тыс. тонн около 2015 года. Затем по нашему прогнозу добыча руды будет падать до 54 тыс. плюс-минус 5 тыс. тонн в 2025 году; снижение усилится до 41 тыс. плюс-минус 5 тыс. тонн к 2030 году. Этого объема не хватит для обеспечения топливом существующих и планируемых атомных электростанций в следующие 20 лет. Фактически мы находим, что дефицита топлива будет трудно избежать даже при сценарии постепенного – 1 % в год – поэтапного отказа от атомной энергии всем миром до 2025 года. Таким образом, мы предполагаем, что поэтапный отказ всего мира от атомной энергии произойдет естественным образом.

Если мир не станет отказываться от атомной энергии постепенно и поэтапно, следствием станет то, что некоторые страны на этом этапе (в 2025 году) просто не смогут позволить себе достаточное количество ядерного топлива, что означает вынужденный и, возможно, хаотичный вывод АЭС этих стран из эксплуатации, включая перебои с энергией, отключения и даже худшие варианты событий.

 

1. ВВЕДЕНИЕ

В индустриальных обществах энергия деления ядра часто предлагается в качестве долгосрочной замены ограниченных ресурсов ископаемого топлива, а также для решения экологических проблем, связанных с его использованием. Однако даже спустя 50 лет после старта гражданской атомной энергетики ядерные реакторы производят менее 14 % мировой электроэнергии, которая сама по себе составляет лишь около 16 % нашего конечного потребления энергии.

Более 80 % из имеющихся 440 энергетических реакторов суммарной электрической мощностью 374 ГВт эксплуатируются в богатых странах ОЭСР, где на долю атомной энергетики приходится около 21 % годового потребления электроэнергии. Относительно небольшая доля ядерной энергии показывает, что в течение следующих 20 – 30 лет даже незначительный перевод генерации электрической энергии с ископаемого топлива на ядерное потребует значительного увеличения использования ядерного топлива.

В течение последних нескольких лет во многих странах обсуждалась стратегия «ренессанса атомной энергетики». Однако после Фукусимской катастрофы 2011 года энтузиастическое стремление строить новые реакторы в большинстве стран угасло, а в некоторых фактически перестали планировать даже замену стареющих АЭС. Из строящихся ныне в 14 странах 68 реакторов 46 строятся всего в трех странах – в Китае, Индии и России.

Вследствие этого даже Всемирная атомная ассоциация (World Nuclear Association, WNA) предполагает рост атомной энергетики самое большее на 1 – 2 % в год в течение ближайших 10 – 15 лет. Среди множества проблем, связанных с таким скромным сценарием роста, есть редко обсуждаемый вопрос поставок уранового топлива.

В этой статье мы представляем наши выводы о будущем урановых запасов. Наши результаты получены из изучения характеристик истощения урановых месторождений, разрабатываемых в прошлом и в настоящем. Наше исследование показывает, что существующие и планируемые урановые рудники до 2030 года позволяют увеличить поставки урана от 54 тыс. тонн в 2010 году до 58 тыс. тонн плюс-минус 4 тыс. тонн в 2015 году.

Кроме того, данные показывают, что после 2015 года добыча будет снижаться, по крайней мере, на 0,5 тыс. тонн в год. Таким образом прогнозируется, что годовые поставки урана в районе 2025 года и 2030 года достигнут, самое большее, соответственно 54 тыс. тонн плюс-минус 5 тыс. тонн и 41 тыс. тонн плюс-минус 5 тыс. тонн. Эти цифры далеко не покрывают сегодняшнее глобальное потребление урана, которое составляет около 68 тыс. тонн в год, что подразумевает существенный дефицит в предстоящие десятилетия. Таким образом, мы прогнозируем конец текущей ситуации с дешевым ураном и добровольный или вынужденный сценарий всемирного поэтапного отказа от атомной энергетики, что на деле примерно согласуется с новыми стратегиями, последовавшими за аварией в Фукусиме и предложенными в мае 2011 года правительствами Германии и Швейцарии.

Свое исследование мы начинаем со стран, где добыча урана была прекращена или снижена примерно на 10 % от прошлых уровней из-за истощения месторождений (ч. 2). Чтобы сформулировать простую и точную модель добычи и истощения запасов, использовались свежие данные по добыче в Канаде и Австралии (ч. 3). В части 4 этот подход применен к действующим и планируемым урановым ме­сторождениям до 2030 года.

 

2. УРОКИ ДОБЫЧИ И ИСЧЕРПАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАНА ЗА ПРОШЛЫЕ ГОДЫ

Масштабная добыча урана началась после Второй мировой войны. Всего по 2010 год включительно добыто 2,5 млн тонн урана, из которых около 2 млн тонн было израсходовано на выработку электроэнергии. Оставшиеся 500 тыс. тонн по большей части фактически контролируется военными России и США.

В 1945 – 2005 годы можно выделить три периода в добыче урана. Первый период (1945 – 1975 годы) можно связать со срочным исполнением запросов военных в ходе гонки атомных вооружений. Пик добычи, почти 50 тыс. тонн в год, был достигнут в районе 1959 года, после чего в 1965 – 1975 годы производство снизилось до приблизительно 35 тыс. тонн в год. Всего за этот период было извлечено около 750 тыс. тонн урана.

Второй период (1975 – 1990 годы) пришелся на промежуток времени, когда планировалось и строилось множество гражданских атомных электростанций. В конце периода, ближе к 1990 году, годовая потребность в уране превзошла объем его годовой выработки. В течение этого периода добыча урана за несколько лет возросла с 40 тыс. тонн до пиковой отметки в почти 70 тыс. тонн в год в 1980 – 1981 годах. Между 1978 годом и 1986 годом поддерживался уровень производства свыше 60 тыс. тонн в год, а всего с 1975 года по 1990 год был добыт 1 млн тонн.

В третьем периоде (1990 – 2005 годы) строительство новых АЭС, по сути, остановилось, их суммарная мощность составляла около 374 ГВт, что много ниже первоначальных амбициозных планов множества стран в семидесятые годы. В этот период по причинам, связанным как с охраной окружающей среды, так и с истощением запасов, прекратилась до­быча урана во многих богатых рудой регионах и странах Европы, Африки и Северной Америки. Добычу уменьшили до приблизительно 35 тыс. тонн в год, что было гораздо ниже потребления, составлявшего 65 тыс. тонн в год. Всего же в этот период было добыто 500 тыс. тонн.

За прошедшие пять лет было добыто около 250 тыс. тонн урана, а быстрый рост вклада Казахстана в мировые показатели с 4,4 тыс. тонн в 2005 году до почти 18 тыс. тонн в 2010 году можно считать знаком начала нового производственного периода.

2.1. Истощение месторождений урана: Европа и Африка
Разработки урана в Европе закончились в 1990-е годы, и на момент закрытия последней шахты суммарная добыча урана составила около 460 тыс. тонн. Производство достигло максимума и превысило 12 тыс. тонн в год в 1976 году. Добыча на уровне около 10 тыс. тонн в год сохранялась примерно до 1990 года, а затем упала до менее 1 тыс. тонн в 2000 году. Тот факт, что весь необходимый Европе уран (21 тыс. тонн) теперь приходится импортировать, демонстрирует, что уран, подобно ископаемому топливу, является невосполняемым ресурсом, который не появится по волшебству в возросшем количестве только потому, что спрос поднимает его цену. Как и в случае с ископаемым топливом, данные из Европы показывают, что истощение запасов и снижение добычи – неизбежные последствия невосполняемости ресурсов.

Истощение пригодных для промышленной разработки месторождений урана Европы также упрощает сравнение первоначальных оценок запасов урана во всех основных уранодобывающих европейских странах с общим количеством добытого урана. Добыча прекратилась, когда было добыто уже 50 – 70 % предполагавшихся первоначально запасов. Сходное заключение можно вывести о меньших, но прежде значительных рудниках в Демократической Республике Конго и в Габоне. За загрязнение окружающей среды и радиоактивные отходы от этой прежде оживленной и до неприличия выгодной деятельности несут как минимум тяжелую моральную ответственность те, кто в прошедшие десятилетия наживался на этом дешевом уране.

2.2. Истощение месторождений урана: США и Южная Африка
В 2010 году урановые рудники США и Южной Африки дали соответственно 1,7 тыс. тонн и 0,6 тыс. тонн, то есть около 10 % от пикового уровня добычи начала 1980-х годов, когда добыли 16,8 тыс. тонн в США и более 6 тыс. тонн в Южной Африке. До 2010 года в США добыто всего 366,8 тыс. тонн, а оставшиеся достоверно оцененные ресурсы (ДОР) составляют 472,1 тыс. тонн. В сумме это гораздо меньше первоначальной оценки балансовых запасов урана в США, составлявшей 1,65 млн тонн. По Южной Африке всего добыто 157,4 тыс. тонн, а оставшиеся достоверно оцененные ресурсы составляют 195,2 тыс. тонн. Сумма этих двух чисел также значительно меньше, чем первоначальная оценка запасов урана, составлявшая 444,2 тыс. тонн.

Кроме того, в свете падения годовой добычи до примерно 10 % от пиковой величины, достигнутой в 1980-е годы, нынешние данные по достоверно оцененным ресурсам не выглядят реалистичными. Еще один показатель их несоответствия реальности – очень большая разница между текущей добычей в США и Южной Африке и заявленным объемом горных разработок в этих двух странах – соответственно приблизительно в 2,5 и 10 раз больше.

Важно также отметить, что, несмотря на примерно равную величину достоверно оцененных ресурсов США и Канады, добыча урана в США составляет максимум 20 % от объема добычи в Канаде. Схожие выводы о величинах ДОР получены при сравнении производства урана в Южной Африке с более высокой в настоящее время добычей в Намибии и Нигере.

 

3. ГИПОТЕЗА О РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАНА

Опубликованные результаты годовой добычи по отдельным рудникам охватывают, за редким исключением, лишь последние несколько лет. Данные по центрам разработки урановой руды в Канаде (Саскачеван) и в Австралии, документально подтвержденные лучше остальных, собраны в таблице 2. Данные по этим давно работающим центрам показывают, что разработки идут на нескольких месторождениях, соседствующих друг с другом. Эти месторождения эксплуатировались с успехом и таким образом, что в них десятилетиями поддерживается сравнительно постоянный уровень добычи.

Взяв как пример по сути истощенный производственный центр «Рэббит Лейк» (1975 – 2010 годы), мы видим, что уран, добываемый из пяти средних и богатых (более 1 %) месторождений, был разведан в 1968 –1980 годах. Более крупные месторождения «Рэббит Лейк» (1975 – 1984 годы) и зона «В» «Коллинс Бей» (1985 – 1991 годы) были полностью выработаны за 9 лет и 6 лет, а месторождение поменьше, «Коллинс Бей» «А» (1995 – 1997 годы) и «D» (1995 – 1996 годы) были полностью выработаны за три года и два года соответственно.

Добыча на месторождении «Игл Пойнт» началась в 1994 году и закончилась между 1998 годом и 2002 годом, а затем началась снова. Оставшаяся руда месторождения, которое планируется закрыть к 2015 году, содержит гораздо меньше урана (ниже 1 %) и ее запас подозрительно точно оценивается в 8,172 тыс. тонн.

Максимальная производительность перерабатывающего завода «Рэббит Лейк» в 1997 – 1998 годах составила 4,5 тыс. тонн, после чего в 2008 – 2010 годах добыча снизилась до менее чем 1,5 тыс. тонн в год. Общая выработка всех пяти месторождений за 1975 – 2010 годы составила около 61 тыс. тонн. Это ближе к нижней границе их первоначальной оценки в диапазоне 52,5 – 115 тыс. тонн.

Месторождение «Мак-Артур», открытое в 1988 году, – ныне единственный реально действующий в Канаде урановый горнодобывающий центр. Его запасы примерно в 100 раз крупнее практически всех остальных месторождений и находятся на глубине 600 метров под землей, а их рудное содержание оценено в среднем в 15,24 %. Уран находится в шести близко расположенных рудниках, названных зонами «1-4», «А» и «В». Строительство шахты началось в 1997 году, а разработка самого крупного рудника, «зоны 2», началась в 1999 году. На запланированный стабильный уровень добычи в 7,2 тыс. тонн в год месторождение вышло в ноябре 2000 года, а в 2000 – 2010 годах всего было добыто 73,6 тыс. тонн. Оценки и технический отчет Cameco о «зоне 2», датированный 2009 годом, показывают, что в основной части рудника (разрезы 1 – 3) добыча в ближайшем будущем по сути прекратится. В период с 2011 года по 2017 год добыча будет идти в разрезе № 5 «зоны 2» с планируемым максимумом примерно в 4,5 тыс. тонн в год. Результаты первых трех месяцев 2011 года показывают падение добычи на 35 % по сравнению с тем же периодом 2010 года. Возможно, это естественные последствия перехода на новый разрез (месторождение).

Также в таблице 2 представлены соответствующие данные для еще действующих австралийских шахт «Рейнджер», «Олимпик Дэм» и «Беверли». Выводы о характеристиках добычи и истощения запасов сходны с канадскими (за исключением «Олимпик Дэм»). Месторождение «Олимпик Дэм» располагает огромными запасами бедной руды с содержанием урана 0,06 %, расположенными глубоко под землей. Уран распределен по площади 3,5 – 5 км2 на глубине 260 –1000 метров от поверхности. Содержание урана в огромном объеме породы оценивается более чем в 2 млн тонн, из которых до 300 тыс. тонн считается разведанным рудным резервом. Уран добывают вместе с медью, и низкая сортность руды требует добычи открытым способом. Согласно графику суммарной добычи, в период с 1988 года по 1998 год извлекалось около 1 тыс. тонн урана в год, а после 2000 года – более 3 тыс. тонн в год. Таким образом, добыча происходит на все более глубоких уровнях, что схоже с разработкой сразу нескольких месторождений.

Таблица 1. Данные по добыче урана (в тыс. тонн) в странах, которые перестали разрабатывать месторождения много лет назад. Количество извлеченного на поверхность урана достигало 50 – 70 % от первоначально прогнозируемого. Также приведены данные по США и Южной Африке, где годовые результаты добычи в течение многих лет составляли менее чем 10 % пиковой добычи предыдущих лет. Посколкку в обеих странах по-прежнему ведется добыча, отношение максимальной извлекаемой части руды к первоначальной оценке получено от сложения суммарной добычи урана и достоверно оцененных ресурсов.

3.1. Гипотеза: разработка месторождений и срок их эксплуатации
Период разведки различных месторождений в таблице 2 показывает, что горнодобывающие работы, по-видимому, планируются так, чтобы относительно стабильный период пиковой добычи по данному месторождению поддерживался в течение по меньшей мере пяти лет. Предполагая, что горнодобывающие компании используют более точную и отчасти секретную геологическую информацию о запасах и планируют горнодобывающую инфраструктуру так, чтобы минимизировать затраты, мы предлагаем рабочую теорию разработки урановых месторождений:

– Стабильный уровень добычи может поддерживаться в течение 10 лет плюс-минус 2 года. Предположительный срок разработки месторождения не определен и приблизительно определяется по нескольким годам более низкой добычи в начале разработки и по ее прекращении.

– Общий объем извлекаемого урана составляет приблизительно десятикратный достигнутый (или планируемый для будущих шахт) годовой объем стабильной добычи.

Применяя эту гипотезу и используя различные значения стабильного объема добычи, мы представили общий оцененный объем извлекаемого урана из различных месторождений в последней колонке таблицы 2. За исключением трех особых случаев (зоны A и D месторождения «Коллинс», «Кей-Лейк» (1) и «Олимпик Дэм»), общий объем урана, добытого изо всех шахт, равен примерно 310 тыс. тонн. Это превосходно согласуется с нашей гипотезой, которая прогнозирует 319 тыс. тонн плюс-минус 24 тыс. тонн извлекаемого урана.

Для двух исключений из этого правила, зон A и D месторождения «Коллинс» и месторождения «Кей-Лейк» (1), наша модель предполагает объемы гораздо больше уже достигнутых. Эти запасы были весьма незначительны по сравнению с расположенными поблизости основными месторождениями, и короткие периоды добычи показывают, что разработка этих месторождений, вероятно, планировалась так, чтобы был возможен плавный переход между более обширными залежами. Что до месторождения «Олимпик Дэм», то, несмотря на то, что наша модель до сих пор хорошо согласовывалась с его разработкой, мы из-за его особенности – очень низкого рудного содержания – предпочитаем исключить эту разработку из рассмотрения до публикации более подробных данных.

Таблица 2. Ключевые задокументированные данные (в тыс. тонн) по основным запасам недавно открытых урановых месторождений Канады (Саскачеван) и Австралии. Доступны не все подробности ежегодной добычи по конкретным месторождениям, а пиковые объемы выявлены приблизительно на основе усредненной годовой добычи. Первоначальная оценка по «Олимпик Дэм» учитывает запасы до глубины 1 тыс. метров. До сих пор добыча велась только в приповерхностных слоях. Пиковый объем в 0,9 тыс. тонн в год по месторождению «Беверли» достигался только в один год. Результат 2010 года на уровне менее 0,4 тыс. тонн показывает, что добыча на месторождении не достигнет первоначально запланированных объемов. Цифра в последней колонке рассчитана как объем стабильной выработки, умноженный на 10.

 

4. ПАРАМЕТРЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ ДОБЫЧИ И БУДУЩАЯ СИТУАЦИЯ СПРОСА И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Описанную выше модель теперь можно применить к большему числу действующих в настоящее время разработок, а также к тем, что находятся на этапе серьезного планирования. Учитывая то, что пиковые объемы добычи, достигнутые в прошлых горных разработках, были, как правило, меньше планируемых, наша теория, вероятно, переоценивает будущую промышленную добычу. Кроме того, планируемые сроки запуска новых шахт, как и прежде, не отличаются определенностью и обычно откладываются на несколько лет. Отсюда следует, что результаты, которые демонстрирует наша модель, следует расценивать как достижимый верхний предел добычи урана в течение следующих двух десятилетий.

Таблица 3. Прогноз по добыче урана (тыс. тонн), основанный на 10-летней производственной модели, и некоторые догадки о запуске и производительности анонсированных будущих урановых разработок. Пиковое значение прогноза на 2015 год, за которым идет снижение, следует расценивать как максимальный верхний предел годовой добычи в течение ближайших 20 лет.

Прогнозируемая добыча урана для различных основных добывающих стран в следующие 20 лет сведена в таблице 3. Ниже обсуждаются несколько интересных подробностей. Если начать обзор с горных разработок Канады до 2030 года, то здесь добыча фактически гарантирована только из месторождения «Мак- Артур», поскольку с разработками таких месторождений, как «Сигар Лейк» и «Мидуэст», связана масса сомнений. Подробные планы на различные зоны месторождения «Мак-Артур» показывают, что добыча 4,5 тыс. тонн в год из самой крупной зоны 2 может продолжаться до 2016 года. Добыча из более бедной зоны 4 должна была начаться в 2011 году и должна добавить еще 2,5 тыс. тонн, обеспечив суммарный объем извлечения из месторождения на уровне примерно 7 тыс. тонн до 2016 года. Разработка верхней части зоны 4 должна начаться в районе 2016 года, а после 2020 года добыча выйдет на стабильный уровень в 2,5 тыс. тонн в год, который сохранится на протяжении 10 лет.

После 2015 года начнется также разработка месторождений из меньших запасов зоны 1 и зоны 3, что в 2019 – 2029 годах добавляет в сумме 1,5 тыс. тонн в год. Предполагая, что добыча из различных зон будет вестись по графику, текущий годовой объем добычи в 7,2 тыс. тонн может остаться стабильным до 2017 года. Примерно в 2017 году прогнозируется падение добычи на 40 %, что приведет к новому значению стабильной добычи в 4,5 тыс. тонн до 2030 года. В диапазоне между 2030 годом и 2033 годом добыча будет ежегодно снижаться примерно на 1,5 тыс. тонн в год, после чего остановится. План разработки оптимистично предусматривает, что в следующие 20 лет можно добыть около 90 тыс. тонн, или 100 % доказанных и вероятных запасов.

Пожалуй, самая маловероятная деталь этого плана на 20 лет состоит в том, что рудное содержание урана, требуемое для достижения целей, должно вырасти от средних 15 %, добытых в последние 10 лет, до 23 % в 2020 – 2023 годы и далее до более чем 29 % для остальных лет. Если учесть, что после 2020 года большая часть урана должна добываться из менее изученных залежей, то требуемый переход к добыче руды с более высоким содержанием урана выглядит крайне маловероятным, и мы прогнозируем, что реальная добыча из месторождения «Мак-Артур» в новых зонах будет существенно ниже ожидаемых после 2016 года 4,5 тыс. тонн в год.

Месторождение «Сигар Лейк» выглядит во многих отношениях похожим на месторождение «Мак-Артур». Однако, это месторождение глубокого залегания расположено в очень плохих подземных условиях, а несколько случаев затопления привели к откладыванию первоначальных планов добычи. Сегодня задержка с разработкой достигла 10 лет. Последние намеки от Cameco допускают, что добыча может начаться в конце 2013 года и несколькими годами позднее (возможно, в 2017 году) достичь полномасштабной добычи в 7 тыс. тонн в год.

Мы, согласно нашей модели, предполагаем, что полный извлекаемый объем достигнет примерно 70 тыс. тонн плюс-минус 14 тыс. тонн. Это число хорошо коррелирует с тем, что дают доказанные и возможные запасы в примерно 80 тыс. тонн. Отсюда следует, что текущие планы добычи вовсе не берут в расчет дополнительные 52 тыс. тонн геологических запасов. Таким образом, мы прогнозируем, что это месторождение будет исчерпано примерно через 10 лет после того, как будет достигнут стабильный объем добычи.

В настоящее время исследуются несколько других канадских месторождений поменьше. Но планы даже разведанного лучше всех проекта «Мидуэст» нельзя назвать определенными. Если предположить, что разработка «Сигар-Лейк» и «Мидуэст» может начаться примерно в 2017 и 2020 году соответственно, то в следующие 6 лет (2012 – 2017) добыча урана в Канаде снизится с прошлогодних 9 – 10 тыс. тонн в год (2006 – 2011) до примерно 7,5 тыс. тонн в год. Как только начнется разработка «Сигар-Лейк» и «Мидуэст», добыча может вновь повыситься до максимум 11 тыс. тонн в год до 2027 года, после чего к 2030 году снизится до 3 тыс. тонн в год или меньше.

По австралийским шахтам мы ожидаем, что снижение добычи, зафиксированное на месторождениях «Рейнджер», «Беверли» и «старом» «Олимпик Дэм», будет продолжаться в следующие несколько лет и что добыча прекратится примерно в 2015 году. Вероятно, самый интересный проект по добыче урана – месторождение «Джаболанка» близ Национального парка Какаду и на территории этого парка. Однако проект в настоящее время приостановлен и сильная оппозиция этому проекту может помешать начать его разработку в течение следующего десятилетия.

Крупнейший в Австралии (и в мире) будущий проект – мегашахта «Олимпик Дэм», гигантский карьер глубиной до 1 тыс. метров, из которого может добываться до 16 тыс. тонн в год. Планы в настоящее время слабо определены, и мы предполагаем, что увеличение добычи до более 3 тыс. тонн в год можно представить себе в лучшем случае после 2020 года. Еще восемь месторождений поменьше, совокупный запас которых оценивается примерно в 80 тыс. тонн, находятся, как представляется, в более серьезной фазе планирования и добыча на некоторых из них может начаться в ближайшие несколько лет. Мы предполагаем, что разработка этих запасов растянется на следующее десятилетие, что в сочетании с «Олимпик Дэм» обеспечивает после 2030 года сохранение общей добычи объемом около 6 тыс. тонн в год.

Добыча урана в Казахстане впечатляюще выросла с примерно 1 тыс. тонн в год (данные на 1997 год) и 4,4 тыс. тонн (2005 год), что в 2009 году сделало страну самым большим в мире производителем урана. Почти 18 тыс. тонн, произведенные в 2010 году, были добыты из более чем 20 малых месторождений и превысили объем производства из Канады и Австралии, вместе взятых.

Согласно Красной книге 2009 года, данные по этой стране показывают, что этот значительный рост может продолжаться лишь еще несколько лет и снизится после достижения пика добычи в примерно 28 тыс. тонн в 2015 году до 24 тыс. тонн в 2020 году, 14 тыс. тонн в 2025 году, 12 тыс. тонн в 2030 году и 5 – 6 тыс. тонн в 2035 году. Недавние отчеты государственной компании «Казатомпром» показывают, что добыча находится на более низком уровне, чем зафиксировано в Красной книге, и достигла в 2011 году 19,6 тыс. тонн и в 2012 году – 20 тыс. тонн. После 2012 года добыча будет колебаться в районе стабильного значения в 20 тыс. тонн (максимум – 25 тыс. тонн).

В отсутствие точных данных по отдельным шахтам мы предполагаем, что величина стабильной добычи в 22 тыс. тонн плюс-минус 2 тыс. тонн будет поддерживаться до 2015 года. Используя просуммированные данные по начальному периоду добычи и по периоду стабильной добычи, мы утверждаем, что после 2015 года сокращение добычи примерно на 1 тыс. тонн в год станет неизбежным. Добыча снизится соответственно до 17 тыс. тонн плюс-минус 2 тыс. тонн в 2020 году, 12 тыс. плюс-минус 2 тыс. тонн в 2025 году и 7 тыс. тонн в 2030 году. Это спрогнозированное снижение происходит на 5 лет раньше, чем предсказала Красная книга, но, учитывая большую неопределенность относительно прошлых и текущих конкретных горных разработок Казахстана, эти два прогноза можно рассматривать как примерно одинаковые.

Кроме проектов в Канаде, Австралии и Казахстане, ныне действуют еще пять шахт, добывающих более 1 тыс. тонн в год: «Россинг» и «Лангер Хайнрих» в Намибии, «Арлит» и «Акута» в Нигере и «Краскнокаменск» в России. Шахту «Россинг», которая начала работу в 1976 году, часто представляют в качестве доказательства того, что уран может добываться до рудного содержания 0,03 %. Горные разработки охватывают два больших месторождения (50 – 100 тыс. тонн и 25 – 50 тыс. тонн) и две поменьше (5 – 10 тыс. тонн). Текущие планы по этой шахте показывают, что можно продолжать добычу до 2016 года и, возможно, до 2021 года. Более тщательное исследование данных по этому месторождению показывает особый характер этой шахты. Согласно отчету 2009 года, бедные запасы содержат много небольших включений с содержанием урана около 1 %. Таким образом, наиболее вероятно, что добываются в основном именно эти включения с более высоким содержанием урана, и одновременно публикуется общее среднее содержание урана в руде. За неимением более точных данных мы предполагаем, что объем добычи может быть стабильным в лучшем случае до 2020 года. Шахта «Лангер Хайнрих» начала добычу в 2007 году, а в 2010 году было добыто 1,4 тыс. тонн. Цель – стабильная добыча – составляет 2 тыс. тонн в год. По нашей модели эта шахта прекратит добычу примерно в 2020 году при максимуме добычи в 17 тыс. тонн плюс-минус 0,3 тыс. тонн в год.

Несколько крупных месторождений бедной руды связаны с двумя старыми горнодобывающими центрами «Арлит» и «Акута» в Нигере. Добыча началась примерно в 1978 году и выросла после 2003 года. Оба центра совместно добыли в 2010 году около 4,2 тыс. тонн. Принимая уровень стабильной добычи равным 4 тыс. тонн в год, получаем, что текущие оцененные доказанные запасы позволяют поддерживать полный объем добычи примерно до 2016 года, а затем он снизится. Таким образом, текущий объем стабильной добычи приблизительно совпадает с теорией десятилетнего срока жизни обоих уранодобывающих центров.

Последний из действующих уранодобывающих центров в России – «Краснокаменск» в Восточной Сибири, где десятилетиями разрабатывались несколько месторождений. (Связанное с ними наследие экологических проблем подробно исследовано в статье Х. Хогельсбергера). Оценка общего объема оставшихся запасов определяется в более чем 100 тыс. тонн и, согласно документу Всемирной атомной ассоциации, стабильный объем добычи в 35 тыс. тонн в год наблюдается в ряде месторождений региона и может поддерживаться на этом уровне или даже немного увеличиться по крайней мере до 2025 года.

Касательно других будущих горных разработок по всему миру можно обнаружить, что в стадии планирования находятся семь более крупных предприятий и до 20 более мелких мощностью от нескольких сотен тонн до 1 тыс. тонн в год. Из семи более крупных месторождений три производительностью около 5 тыс. тонн в год запланированы в Нигере («Имурейн», 2012 год), Намибии («Хусаб», 2013 год), а также России («Элькон», 2015 год), и четыре, расположенные в Намибии, Иордании, России и Украине, будут обладать совокупной мощностью 7 – 9 тыс. тонн в год. Планы по запуску этих шахт уже откладывались на несколько лет.

В отсутствие более подробных данных мы предполагаем, что в России, когда начнется разработка месторождения «Элькон», производство на горизонте 2015 года может вырасти. Для всех других будущих объектов за пределами Казахстана, Канады, Австралии и России мы предполагаем, что их будущая добыча позволит лишь компенсировать истощение действующих сегодня шахт, и что совокупная добыча во всех других странах может сохраниться на сегодняшнем уровне в 17 тыс. тонн в год до 2025 – 2030 годов. Следуя нашей теории и объединяя все страны, мы прогнозируем пик добычи урана в 58 тыс. тонн плюс-минус 4 тыс. тонн в год (или, с вероятностью 95 %, менее 66 тыс. тонн в год) примерно в 2015 году.

4.1. Спрос на уран и другие оценки потребностей в поставках
В таблице 4 приведен прогноз спроса на уран по всему миру до 2030 года, который предполагает медленный (до 1 % в год) рост атомной энергетики и поэтапный отказ от атомной энергии (минус 1 % в год). Также приведены прогнозы потребностей в поставках, согласно нашей 10-летней модели добычи, и другие прогнозы.

При сравнении различных прогнозов важны следующие соображения. Прогноз WNA от 2009 года отличается от нашей модели главным образом предположением, что срок эксплуатации существующих и будущих шахт самое меньшее 20 лет. В результате примерно через 10 лет в районе 2025 года прогнозируется достижение пиковой добычи в 85 тыс. тонн в год, за которым следует снижение до около 70 тыс. тонн в год в 2030 году. Этот прогноз можно рассматривать как предупреждение об ограниченности запасов урана, которого к 2030 году будет хватать лишь для реакторов, чья суммарная мощность не превышает имеющуюся сегодня. В любом случае долгий срок жизни месторождений в модели WNA-09 не согласуется с данными, приведенными в части 3 настоящей статьи.

Оценка 2006 года от Energy Watch Group (EWG) была основана на цифрах средних (AR) и прогнозных (IR) запасов из Красной книги 2005 года. Максимальный предел объема добычи был получен из допущения, что добычу можно нарастить в соответствии со спросом до половины достоверно оцененных ресурсов (ДОР), или более половины суммы использующихся ресурсов ДОР + IR. Соответственно, пик добычи прогнозировался самое позднее на 2025 год. Как показано в части 2, параметры добычи, основанные на заявленных цифрах ДОР, не согласуются с добычей в США и Южной Африке. Мы предполагаем, что исследование EWG больше бы соответствовало нашему прогнозу, если бы в наличии имелись реалистичные данные ДОР.

Максимально высокий верхний предел добычи с большими неопределенностями исходит из Красной книги, из сценария добывающих мощностей. Авторами Красной книги признано, что данные по добывающим мощностям разных стран ненадежны и намного превышают реальные результаты добычи. Например, соотношение между 54 тыс. тонн, добытых в 2010 году, и добывающими мощностями из Красной книги-09 для 2010 года варьируется между 0,71 и 0,77.

Чтобы, тем не менее, воспользоваться этими цифрами, мы представили два метода использования для прогнозирования данных по добывающим мощностям. Сценарий Красной книги 09/75 взвешивает все будущие оценки запасов по отношению к 2010 году с коэффициентом 0,75. Напротив, сценарий Красной книги RB 09/N50 предполагает, что результат добычи 2009 года в 50 тыс. тонн может поддерживаться многие годы и что новые горнодобывающие мощности будут реализованы с коэффициентом 0,5. Оба сценария (09/75 и 09/N50) следует рассматривать лишь как приблизительные догадки о том, сколько полностью неверных цифр о добывающих мощностях можно использовать для получения приближенного прогноза по верхним пределам добычи.

Сравнивая различные прогнозы, мы замечаем, что только наша простая модель 10-летней добычи по построению удовлетворяет условию соответствия историческим данным о добыче урана. Поэтому мы приходим к выводу, что наш подход обеспечивает в настоящее время наиболее реалистичный верхний предел производства урана.

 

5. ИТОГИ

Данные по прекращенной добыче урана в различных странах и регионах показывают, что в среднем могло быть извлечено всего 50 – 70 % от начальной оценки запаса урана. Применяя более точные данные о добыче урана из недавно разрабатываемых конкретных рудников и месторождений в Канаде и Австралии, можно получить теоретическую модель истощения современных урановых рудников. Эта теория утверждает, что современные горнодобывающие предприятия минимизируют расходы по извлечению таким образом, что разработка конкретного месторождения приводит к следующим результатам: 1) продолжительность эффективной разработки составляет 10 лет плюс-минус 2 года; 2) общий объем добываемого промышленным способом урана из конкретного месторождения можно приближенно оценить по достигнутому (или планируемому) стабильному объему добычи, умноженному на 10.

Эта теория применена к существующим и планируемым урановым рудникам, таким образом получен верхний предел добычи урана в различных странах и для всей планеты.

Детализируя, мы обнаруживаем, что:

– В текущее десятилетие неизбежен спад добычи практически во всех рудниках, эксплуатирующихся на конкретных месторождениях.

– Планируемыми новыми разработками этот спад можно компенсировать лишь частично.

– Если предположить, что возможно открыть добычу на всех запланированных к открытию новых урановых рудниках, то ежегодная добыча вырастет с уровня 2010 года в 54 тыс. тонн до приблизительно 58 тыс. тонн плюс-минус 4 тыс. тонн в 2015 году.

– После 2015 года добыча урана будет падать примерно на 0,5 тыс. тонн в год до 2025 года, после чего спад ускорится. В результате максимум годовой добычи прогнозируется в размере 56 тыс. тонн плюс-минус 5 тыс. тонн (в 2020 году), 54 тыс. тонн плюс-минус 5 тыс. тонн (в 2025 году) и 41 тыс. тонн плюс- минус 5 тыс. тонн (в 2030 году).

Предполагая, что спрос будет расти на 1 % в год, мы прогнозируем и дефицит урана, и (с поправкой на инфляцию) рост цен в течение ближайших пяти лет. Отсрочить кризис поставок до 2025 года может добровольный поэтапный отказ от атомной энергии во множестве стран. Такое поэтапное отключение АЭС, работающих на конвенциональном уране-235, в начале 2011 года представлялся совершенно маловероятным, но недавний инцидент на японской АЭС «Фукусима» может привести к совершенно иным перспективам.

Другой альтернативой для недопущения наступления дефицита в этом десятилетии является более обширное «распечатывание» все еще значительных количеств военных запасов урана США и России, особенно после 2013 года. Военные запасы урана в документе 2009 года оценивались приблизительно в 200 тыс. тонн в США и в 300 тыс. тонн в России.

Несмотря на то, что любое такое действие включает политические проблемы, совершенно выходящие за рамки нашего исследования, этот источник, в зависимости от роста спроса, в принципе может отсрочить дефицит урана на несколько лет. Тем не менее, очевидно, что эти стратегические военные резервы не бесконечны и едва ли их с готовностью откроют для удовлетворения спроса Китая и Европы.

Таким образом, если предположить, что глобальный сценарий постепенного отказа от атомной энергии не будет избран по доброй воле, мы прогнозируем, что конец поставок дешевого урана выльется во многих странах в сценарий хаотических остановок АЭС со взрывным ростом цен, дефицитом поставок и, возможно, дефицитом электроэнергии.

Таблица 4. Спрос на уран означает объем (тыс. тонн) либо потребления, либо добычи до 2030 года в сценарии медленного (± 1 % в год) роста/снижения атомной энергетики. Наша модель уникальна тем, что основана на данных прошлого опыта добычи. Подход показывает, что даже при неизменных мощностях атомной энергетики дефицита урана при спросе в 68 тыс. тонн урана в год можно фактически избежать, только если и после 2013 года продолжится переработка оружейных запасов России и США в атомное топливо. Остальные сценарии поставок обсуждаются в тексте.

 

В своих расчетах автор опирался на Красную книгу, на данные Международного энергетического агентства, МАГАТЭ, WNA, Cameco, статью Джона Басби, заявления Владимира Школьника из «Казатомпрома», статью Хайнца Хогельсбергера, прогнозы EWG.

23.10.2013

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарий эксперта

Комментарий эксперта: 

Юдинцев - уран

заведующий лабораторией радиогеологии и радиогеоэкологии Института геологии рудных месторождений РАН:

На мой взгляд, на основании правильных фактов делаются неверные выводы. Связано это со следующим: запасы урана и любых других элементов – это область экономики, поэтому они и делятся на категории в зависимости от степени их разведанности, извлекаемости и, в конечном итоге, цены металла. Даже скептики признают, что запасов урана по цене до $130 за килограмм около 5 млн тонн и этого количества хватит почти на 100 лет работы существующего парка. Такие же оценки существуют и для обеспеченности ураном России с учетом собственных и зарубежных запасов.

Нужно также учитывать, что стоимость топлива – урана, составляет небольшую часть в цене электроэнергии, вырабатываемой АЭС, – не более 10 %, основное – это амортизация и эксплуатационные затраты. В этом ее отличие от углеводородной энергетики. Поэтому увеличение стоимости урана даже в 2 – 3 раза не вызовет резкого удорожания электроэнергии, производимой АЭС. Гораздо большую экономическую проблему представляет вывод из эксплуатации реакторов, срок деятельности многих из которых (плановый 30 – 40 лет, а расширенный – до 60 лет) подходит к концу. На их место, кроме усовершенствованных тепловых реакторов, придут реакторы на ториевом топливе, а также на быстрых нейтронах (типа БН-800, БН-1200). В этом случае топлива для ядерной энергетики хватит на многие тысячи лет (только обедненного урана накоплено в мире уже почти 2 млн тонн).

На данный момент разведаны не все возможные запасы урана на планете, но вероятность открытия новых крупных месторождений невелика. За последние годы была информация об открытии одного крупного месторождения – в Китае, но ни точных запасов, ни содержаний указано не было по причине секретности, или это не соответствует действительности. В то же время имеется большое количество не до конца разведанных месторождений, а также бедных ураном руд (у нас Эльконский рудный район на Алдане), уран океанической воды и другие, откуда извлечение урана пока не рентабельно из-за высокой стоимости, но при изменении ситуации это тоже потенциальные ресурсы урана.

Что касается среднего процента извлечения запасов урана из месторождений на уровне 50 – 70 %, выявленного автором, то зачастую цифры еще ниже, поскольку руда – понятие экономическое. Есть так называемый баланс – содержание урана, ниже которого его добыча становится экономически невыгодной в свете существующих мировых цен. Соответственно, забалансовые руды не перерабатываются. Эта величина зависит от технологии – для горных методов разработки выше, для подземного выщелачивания – ниже. При изменении мировых цен они могут вовлекаться в оборот, как я говорил, цена урана – вещь для ядерной энергетики не самая критичная.

 

Аналитика