Ключевые идеи
- Уран и торий - это природные элементы, которые широко распространены в земной коре. Добыча полезных ископаемых ведется в местах, где эти элементы сконцентрированы естественным образом.
- Для получения ядерного топлива из урановой руды уран извлекается из вмещающей породы, а затем постепенно обогащается изотопом 235U.
- Австралия обладает крупнейшими в мире экономически обоснованными запасами урана и является третьим по величине производителем урана в мире.
- Среднегодовой объем экспорта урана Австралией за последние 10 лет составляет приблизительно 6048 тонн (tU). Однако в краткосрочной и среднесрочной перспективе этот показатель снизится примерно на 1900 тонн в год (на 30%), поскольку шахта "Рейнджер" прекратила свою деятельность в январе 2021 года.
- Ранее торий использовался в ядерной энергетике, но его применение все еще носит в основном экспериментальный характер, и в настоящее время коммерческого рынка для тория не существует.
- Торий в Австралии не производится, и его крупномасштабное производство маловероятно в ближайшие несколько десятилетий.
Резюме
В Австралии широко распространены месторождения полезных ископаемых, содержащих уран и торий (рис. 1). Шахта Olympic Dam в Южной Австралии является крупнейшим в мире месторождением урана.
Австралия обладает крупнейшими в мире доказанными экономическими запасами урана (EDR) — 1 147 тысяч тонн урана (ktU; 642 491 петаджоуль [PJ]) по состоянию на 31 декабря 2019 года — и является третьим по величине производителем урана в мире. В 2019 году в Австралии было три добывающих урановых рудника: Olympic Dam и Four Mile в Южной Австралии, а также Ranger в Северной территории.
За последние десять лет поставки урана в Австралию несколько сократились, главным образом из-за закрытия двух шахт в 2014 и 2015 годах. В краткосрочной и среднесрочной перспективе, в связи с закрытием рудника "Рейнджер" в январе 2021 года, добыча урана в Австралии сократится примерно на 1900 тонн в год. Расходы Австралии на разведку урана снижаются с момента резкого падения цен на уран в 2011 году после аварии на АЭС "Фукусима-Дайити". Кроме того, запреты и неопределенность в отношении добычи урана в некоторых штатах негативно сказываются на способности Австралии привлекать инвестиции в разведку урана. В 2019 году инвестиции в геологоразведку составили 10,2 миллиона долларов, что на 17% меньше по сравнению с предыдущим годом и является самым низким показателем с 2003 года.
В настоящее время торий не находит коммерческого применения, а объемы мирового производства и потребления незначительны. Таким образом, в Австралии торий не производится, и его крупномасштабное производство маловероятно в ближайшие несколько десятилетий.
В настоящее время Австралия не планирует развивать отечественную атомную энергетику. Однако интерес к отрасли на государственном уровне привел к созданию в 2015 году Королевской комиссии по ядерному топливному циклу Южной Австралии, а совсем недавно - законопроекта об отмене запрета на добычу урана и использование ядерных установок в Новом Южном Уэльсе в 2019 году и Викторианского расследования о запрете использования ядерной энергии (2020). Кроме того, в 2019 году на федеральном уровне Постоянным комитетом Палаты представителей по окружающей среде и энергетике было проведено расследование предпосылок для развития ядерной энергетики в Австралии.
Выявленные ресурсы Австралии
Уран
Уран является слаборадиоактивным элементом, который широко распространен в земной коре на уровне 1-4 частей на миллион (ppm). Концентрация богатых ураном минералов, таких как уранинит, карнотит и браннерит, может привести к образованию экономически извлекаемых месторождений. Большая часть урана в Австралии содержится в четырех основных типах месторождений: комплексах железооксидных брекчий, залежах, связанных с несогласованностью, залежах песчаника и залежах в палеоканальном/известняковом стиле.
После добычи уран перерабатывается в оксид урана (U3O8), также называемый концентратом оксида урана, и в таком виде экспортируется. Природный уран (добываемый в шахтах) содержит приблизительно 0,7 процента изотопа урана 235U и 99,3 процента 238U.
По состоянию на декабрь 2019 года EDR урана в Австралии составлял 1 147 ктЕ (642 491 ПДЖ). Дополнительные 56 ктЕ (31 300 ПДЖ) были отнесены к категории доказанных ресурсов субэкономического характера, а 722 ктЕ (404 400 ПДЖ) - к предполагаемым ресурсам. Общие выявленные запасы урана в Австралии составили 1 952 ктЕ (1 093 400 ПДЖ). Хотя месторождения урана находятся в большинстве австралийских штатов и территорий, запасы EDR сосредоточены в Южной Австралии, Северной территории и Западной Австралии (рис. 2 и 3). Олимпийская плотина Южной Австралии - крупнейшее в мире месторождение урана с ЭДО 876 ктЕ (490 371 ПДЖ).
Торий
Торий - это природный слаборадиоактивный металл, которого в земной коре в три-пять раз больше, чем урана. Он в меньшей степени способствует распространению ядерного оружия и, благодаря своей большей энергетической эффективности, приводит к образованию значительно меньшего количества радиоактивных отходов. Наиболее распространенным источником тория является монацит, редкоземельный фосфатный минерал, который входит в состав тяжелых минеральных песков (ТМС). В среднем монацит содержит около 6% тория и 60% редкоземельных элементов.
В Австралии примерно 80% запасов тория содержится в залежах ТМС; остальные 20% - в залежах редкоземельных элементов в твердых породах (рисунок 4). Данные о запасах монацита и тория, как правило, не публикуются, поэтому компания Geoscience Australia оценивает содержание монацита (и, следовательно, тория) в месторождениях и классифицирует эти предполагаемые ресурсы как предполагаемые ресурсы. Используя этот подход, Geoscience Australia подсчитала, что по состоянию на 31 декабря 2019 года общие выявленные запасы тория in situ в Австралии составляли приблизительно 1265 тыс. тонн.
В настоящее время торий в Австралии не производится. Хотя в настоящее время ведется разработка месторождений ТМ, содержащих монацит, монацит не извлекается из-за отсутствия рынка тория.
Производство
Австралия является третьим по величине производителем урана в мире после Казахстана и Канады. В 2019 году производство урана в Австралии составило приблизительно 6 613 ктЕ (3 703 ПДж; рисунок 5), что очень похоже на производство в 2018 году. В 2019 году добыча урана в Австралии осуществлялась на трех действующих урановых рудниках: Olympic Dam и Four Mile в Южной Австралии и Ranger в Северной территории (рисунок 6). В краткосрочной и среднесрочной перспективе производство урана в Австралии сократится примерно на 30% (примерно на 1900 тонн в год) в связи с прекращением добычи на руднике Рейнджер. Все внутреннее производство Австралии идет на экспорт.
С января 2021 года предлагается начать добычу полезных ископаемых в рамках проекта Honeymoon компании Boss Energy (Южная Австралия). В Западной Австралии проекты Cameco Australia Kintyre и Yeelirrie, проект Toro Energy Wiluna и проект Vimy Resources Mulga Rock получили экологическое одобрение (рисунок 6). Реализация этих проектов зависит от условий на международном рынке урана.
Мировое производство урана сосредоточено в небольшом числе стран, при этом большая часть добычи приходится на Австралию, Казахстан, Канаду, Намибию, Южную Африку и Нигер. Месторождения протерозойского периода в Канаде, связанные с несогласиями, доминируют в категориях с наименьшими затратами на добычу. Запасы песчаника в Казахстане, Нигере и Соединенных Штатах составляют следующий уровень затрат. Австралийское месторождение комплекса брекчии Olympic Dam занимает лидирующие позиции в ключевой категории затрат - менее 130 долларов США за килограмм.
Торговля
Австралия экспортирует весь производимый ею уран в страны, входящие в сеть двусторонних соглашений о гарантиях, которых в настоящее время насчитывается 43. Эти соглашения гарантируют, что австралийский уран используется только в мирных целях и не используется в военных целях. Австралийские горнодобывающие компании поставляют уран по долгосрочным контрактам предприятиям электроэнергетики в Северной Америке, Европе и Азии. В 2019 году Австралия экспортировала 3 875 ПДж (6 919 ктЕ), что на 20% больше по сравнению с предыдущим годом.
Мировые ресурсы
Агентство по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития и Международное агентство по атомной энергии (АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ) описывают 15 типов месторождений урана. Самыми крупными по объему являются месторождения песчаника, протерозойского несогласия и полиметаллической железооксидно-брекчиевого комплекса (ОЭСР-СВА и МАГАТЭ, 2020).
Мировые разумно гарантированные ресурсы (RAR) урана, извлекаемые по цене менее 130 долларов США за килограмм, оценивались в 2020 году приблизительно в 3 791 миллион тонн (Mt) (АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ, 2020). На Австралию приходится примерно 31 процент этого глобального кадастра (рисунок 7) (таблица 1).
Получение скрытой энергетической ценности тория экономически эффективным способом является сложной задачей и требует значительных инвестиций в исследования и разработки (Всемирная ядерная ассоциация, 2017). Другая проблема заключается в том, что торий можно использовать в качестве топлива только в сочетании с расщепляющимся материалом, таким как переработанный плутоний.
Реакторы на ториевом топливе ранее использовались для выработки электроэнергии в Хаммутропе в Германии (300 МВт, 1983-1989), Пич Боттом (40 МВт, 1967-1974), Форт-Сен-Врайн (330 МВт, 1976-1989) и Шиппингпорте (60 МВт, 1977-1982) в Соединенных Штатах (Всемирная ядерная ассоциация, 2017), при этом Индия давно осуществляет программу по разработке реакторов на основе тория. В Индии действует один небольшой испытательный комплекс и планируется создание сети более крупных коммерческих объектов (Всемирная ядерная ассоциация, 2019; Энергетика, 2019).
Однако, поскольку международные исследования в области сопутствующих технологий, как правило, носят маломасштабный и непостоянный характер (например, New Scientist, 2017), до коммерческого использования тория в качестве топлива для ядерных реакторов еще несколько десятилетий.
Таблица 1. Основные статистические данные по урану
| Единица измерения | Австралия 2018 | Австралия 2019 | ОЭСР, 2018 | Чемпионат мира 2018 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Ресурсы | |||||
| Идентифицированный RAR, извлекаемый при цене <130 долларов США/кг ед. | т У | 1,183,900 | na | 1,749,200 | 3,791,700 |
| Доля мирового | % | 31.0 | na | 46.0 | 100 |
| Мировой рейтинг | 1 | na | na | na | |
| Производство | |||||
| Годовой объем производства | ПиДжей | 3,655 | 3,703 | 7,749 | 29,969 |
| т У | 6,526 | 6,613 | 13,838 | 53,516 | |
| Доля мирового | % | 12.2 | na | 25.9 | 100 |
| Мировой рейтинг | нет. | 3 | 3 | 2 | na |
| СРЕДНЕГОДОВОЙ показатель с 2009 года | % | na | -2.9 | na | na |
| Экспорт | |||||
| Ежегодный экспорт | ПиДжей | 3,235 | 3,875 | na | na |
| т У | 5,776 | 6,919 | na | na | |
| Экспортная стоимость | A$b | 0.6 | 0.7 | na | na |
Примечания: t = тонна. PJ = петаджоуль. RAR = Разумно гарантированные ресурсы. Среднегодовой показатель прироста. ОЭСР = страны Организации экономического сотрудничества и развития. na = отсутствует или неприменимо. Источник: Данные о ресурсах и производстве от АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ (2020) "Уран 2020: ресурсы, производство и спрос", АЯЭ № 7551; данные по экспорту от Министерства промышленности, науки, энергетики и ресурсов (2020) "Ресурсы и энергетика ежеквартально", декабрь 2020 года.
Рекомендации
Министерство промышленности, науки, энергетики и ресурсов на 2020 год. Ежеквартальный отчет о ресурсах и энергетике, декабрь 2020 г. (последнее обращение было получено 27 апреля 2021 года).
Новый ученый, 2017. Торий может привести в действие ядерные реакторы следующего поколения (последнее обращение было сделано 28 апреля 2021 года).
Агентство по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития и Международное агентство по атомной энергии (АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ) на 2020 год. Уран 2020: Ресурсы, производство и спрос (последнее обращение было получено 27 апреля 2021 года).
Сила 2019. Ядерный реактор индийского производства побил рекорд по продолжительности непрерывной работы (последнее обращение было сделано 28 апреля 2021 года).
Всемирная ядерная ассоциация, 2017. Торий (последнее обращение было сделано 28 апреля 2021 года).
Всемирная ядерная ассоциация 2019. Ядерная энергетика в Индии (последнее обращение было сделано 28 апреля 2021 года).
Загрузка данных
Энергетические ресурсы Австралии: таблицы данных за 2018 и 2019 годы.