12.januar 2009
Garambo:
"Peak Money" og kollaps...
Les meir her

5.september 2007
John Busby:
Atomenergi: Mye fra lite?
Les meir her

8.juni 2007
Ny framsidetekst

22.januar 2007
Chris Skrebowski:
Ope brev til Peter Jackson i CERA.
Les meir her

 

 

 

     


Framtida for uranutvinning

Publisert 5.september 2007

Artikkelen nedenfor handler om forsyningssituasjonen for uran i åra som kommer. Den er forfatta av John Busby, som bla. står bak The Busby Report: A national plan for survival in the 21 st Century .
Vi publiserer den her på norsk med tillatelse fra forfatteren.

Noen opplysninger kan være på sin plass for den som ikke har tidligere kunnskap om uran:

Naturlig forekommende uran består av ulike isotoper. U-235 er spaltbart, og spaltingen av denne er det som gir energien i en atomreaktor. Forøvrig består naturlig uran av isotopene U-238 og U-234.
Ca. 0,7% av naturlig uran er U-235, mens U-238 utgjør 99,3% og U-234 bare forekommer i små mengder.
For å kunne benytte uranet i en moderne atomreaktor må sammensetningen av de to isotopene endres slik at andelen U-235 økes til mellom 3,6% og 4,5%. For å benytte uran til våpen må andelen av isotopen U-235 være i størrelsesorden 90%. Det er denne endringen av forholdstallet mellom de to isotopene som menes med anriking av uran.

Når det snakkes om konsentrasjonen av uran i malmen menes det andelen naturlig uran i denne, for eksempel 0,1%. Malmen brytes og renses til den blir til "yellowcake", med et innhold av naturlig uran på omkring 80%. Denne prosessen må altså ikke forveksles med den tidligere nevnte anrikingen av det naturlige uranet.

I artikkelen er den nye australske gruva Olympic Dam omtalt. Denne har vært under evaluering med hensyn til drivverdighet, som kan være avhengig av hvor mye gull og andre metaller som kan utvinnes sammen med uranet. Dersom konsentrasjonen av uranet er liten kan slik biproduksjon være helt avgjørende for lønnsomheten. BHP Billiton har nå offentliggjort en rapport som viser at Olympic Dam har store mengder av slik biproduksjon, og kan vise seg å være den nest største mineralforekomsten som er funnet til nå i verden.


Mye fra lite?

Av John Busby, Sanders Research.

Tilhengerne av atomenergi argumenterer med at sammenligna med mengden kull som må til for å generere et kvantum elektrisk energi, så skal det svært lite uran til for å generere den samme mengden fra en atomreaktor.
Med den utryggheten som er knytta til forsyninga av olje og gass fra politisk ustabile regioner, blir atomkraft framtilt som et bedre alternativ, fordi det vesle kvantumet av uran som skal til lett lar seg produsere og lagre.

Naturlige forekomster av uran inneholder omkring 0,7% av den spaltbare isotopen U-235, og må anrikes til mellom 3,6% OG 4,5% for bruk i en reaktor. (Resten, 99,3% er U-238 og små mengder U-234).

Dette er en kompleks prosess som skjer ved at tungmetallet uran blir konvertert til en gass (uranhexafluorid, UF2). Sentrifugering eller diffusjon blir så benytta for å anrike uranet til en konsentrasjon egna til kjernebrennstoff. Deretter blir gassen konvertert tilbake til fast materiale, urandioksyd, som blir til det spaltbare kjernebrennstoffet.
Denne prosessen skaper også en rest med et innhold av U-235 på mellom 0,2-0,3%, denne blir lagra som gass i påvente av permanent lagring eller reprosessering.

For å skaffe brennstoff til å drive en kraftstasjon på 1GW ( en milliard Watt, en million kilowatt ) i ett år, må vi starte med 207 tonn naturlig uran. For at dette skal egne seg til reaktorbrennstoff må det altså anrikes til 30 tonn urandioksyd, som inneholder 25 tonn uran av isotopene U235 og U238.

Storbritannias forbruk av uran vil i 2007 bli 2158 tonn, som med den nåværende prisen på 338 dollar pr. kg har en verdi på 730 millioner dollar. Det meste er imidlertid kjøpt til en langt lavere pris på bakgrunn av tidligere inngåtte langtidskontrakter. 2000 tonn uran er dermed nok til å drive litt over 9 GW med elektrisk generatorkapasitet, tilsvarende en årlig produksjon i Storbritannia på 79 TWh. (Til sammenligning er årlig norsk elektrisitetsproduksjon fra vasskraft om lag 120 TWh. overs. anm.)

 

Forekomstene av uran er å finne i et fåtall land, de viktigste er Australia, Canada, Kasakhstan, Niger, Russland og Namibia. Den gjennomsnittlige konsentrasjonen til uranforekomstene i verden er 0,15%. For å få de nødvendige 25 tonn må det derfor knuses 880 000 tonn fjell. Etter hvert som konsentrasjonen av uran minker, vil stadig større mengder fjell måtte brytes. En konsentrasjon på 0,045% vil for eksempel føre til at det må brytes 3 millioner tonn fjell for å skaffe uran til å drive 1 GW generatorkapasitet i et år. De gjenværende forekomstene i Australia er kjennetegna av slike lave konsentrasjoner, samtidig er det her de største reservene antas å være.

Til sammenligning går det med 2,87 millioner tonn for å drive en kullfyrt kraftstasjon på 1 GW. Dersom en regner med at det må brytes ½ million tonn gråberg for å komme til dette kullet, vil det måtte brytes omtrent like mye fjell for å drive et atomkraftverk som det må gjøres for å drive en kullfyrt kraftstasjon, når en etter hvert må gå løs på malm med lavere konsentrasjon.
Men mens kullet etter litt mekanisk rensing kan brukes som det er, må uran gjennom en rad kompliserte prosesser.


Etter bryting blir uranmalmen raffinert til et produkt som kalles "yellowcake" ( selv om det er grønt ..), U3O8, triuranoktooksyd, et fast stoff, og i den formen blir det pakka og eksportert.

Så en liten mengde uran er resultatet av en nokså stor innsats.

Hvor mye uran finnes?

Det globale forbruket av naturlig uran var i 2006 om lag 65 000 tonn. Litt mindre enn 40 000 tonn av dette kom fra gruvedrift, altså primærproduksjon. Resten, sekundærproduksjon, kom fra dekommisjonering av russiske atomvåpen, såkalt HEU, "highly-enriched uranium", høyt anrika uran av våpenkvalitet. Men mye kommer også fra lager, fra ny prosessering av gruveslagg og rester fra anrikingsprosessen, og fra små mengder "mixed oxide fuel", MOX, lagd av gjenvunnet plutonium og utarma uran.

Avtalen om mellom Russland og USA innebærer at 30 tonn HEU blir prosessert årlig, nok til å erstatte halvparten av de 20 000 tonn naturlig uran USA trenger. Fram til år 2013 skal 30000 russiske atomstridshoder plukkes fra hverandre, og 500 tonn HEU skal blandes med lavt anrika uran. [1] Dette brenslet vil bli sendt til USA som uranhexafluorid, altså i gassform, med en anriking som kan nyttes i en reaktor, 4% - 4,5% U-235. For å produsere denne mengden reaktorbrennstoff ville en altså trengt 10 000 tonn naturlig uran årlig.

 

Russland anriker restprodukter av uranhexafluorid fra den konvensjonelle anrikingsprosessen med et U-235- innhold på 0,2%-0,3% som blandes med HEU fra demonterte våpen, som inneholder 90% U-235. Det høyanrikede uranet blir også gjort om til gassform, og de to blandes til en anriking som passer til reaktordrift.

Dette er en svært god avtale for USA, ettersom halvparten av behovet for anriket uran kommer fra Russland, som så sitter igjen med avfallsproblema fra anrikingsprosessen. Russland har allerede et underskudd på uran til bruk i egen kraftproduksjon ( 3400 tonn årlig produksjon mot et forbruk på 3800 tonn ), samtidig som der er planer om å bygge nye kraftstasjoner. Det er derfor lite trolig at denne avtalen vil bli fornya etter 2013.

Dette vil øke etterspørselen fra USA etter naturlig uran med de nevnte 10000 tonn årlig, som også må anrikes for å erstatte bortfallet av anrika uran fra Russland. Et nytt anlegg for anriking er under bygging i USA.

De siste 15 000 tonn uran kommer fra ulike kilder, noe fra lager og noe fra reprosessering av gruveslagg og rester fra tidligere anriking. Tilgangen på dette vil også minke kraftig framover, samtidig med at tilgangen på uran fra demonterte våpen tar slutt i 2013. Noe MOX vil bli produsert i Frankrike og Japan.

 

Hva skjer når forsyningen av uran fra sekundærkildene tar slutt?

Utvinningen av uran fra gruvedrift, primærproduksjon, falt med 5% fra 2005 til 2006. De største produsentene, Canada og Australia hadde et fall i produksjonen på hhv. 15% og 20%. Kun i Kasakhstan er det vekst. [2]

Det er vanskelig å estimere etterspørselen etter naturlig uran etter 2013. Nye reaktorer krever en "startladning", mens en rekke reaktorer er i ferd med å nå sin prosjekterte levetid. Samtidig har Tyskland bestemt å gå bort fra atomkraft i sin kraftforsyning. Omkring 40% ny generatorkapasitet er planlagt, mens omkring 20% vil komme til å bli stengt. Dersom vi antar en vekst på 20%, betyr dette at behovet for primærproduksjon vil øke fra 40000 til 78000 tonn, når vi tar med bortfallet av de sekundære kildene. Dersom det nåværende fallet på 5% årlig fra eksisterende gruver fortsetter, vil vi trenge ytterligere 10000 tonn ny primærproduksjon for å erstatte dette.

Bare to gruver er av en slik størrelse at de kan fylle deler av dette gapet innenfor den tidsramma vi snakker om. Cigar Lake i Canada skal komme i produksjon i 2011, og Olympic Dam i Australia i 2014 .[3] Den forventa produksjonen er hhv. 7000 og 15000 tonn, så til sammen er det ikke utsikt til at de vil kunne dekke den kommende mankoen, som avhengig av omstendighetene blir på mellom 25000 og 48000 tonn.

Begge disse prosjekta står dessuten overfor en rekke vanskeligheter. Cigar Lake vil komme til å trenge 4 år med nedfrysing for å stabilisere vannet i sandsteinsformasjonene over gruva. Dette vil konsumere 10 GWh elektrisitet før utvinninga kan begynne. Olympic Dam er et dagbrudd, og 3 kubikkilometer gråberg må fjernes før uran kan produseres. Mellom 5 og 6 millioner tonn diesel vil gå med i denne prosessen.

Cigar Lake vil trolig være selvforsynt med vann, mens Olympic Dam ligger i et tørt område og vil kreve at det blir bygd et avsaltingsanlegg.

Så en "liten" mengde uran krever store mengder diesel, elektrisitet, vann, eller kjøling for å håndtere for mye vann.

 

Kan noe gjøres med restproduktene fra produksjon og anriking?

Prosessen med sentrifugering er en mekanisk prosess, der tusenvis av sentrifuger roterer i høy hastighet. Molekylvektene til U-235 og U-238 er så like at prosessen må gjentas flere ganger for å få den nødvendige konsentrasjonen av det spaltbare U-235. All U-235 lar seg ikke hente ut fra uranhexafluoridgassen, og mengde som blir igjen er et mål på effektiviteten til prosessen. Det mekaniske arbeidet som må til blir målt i seperasjonsenheter, "separative work units" eller SWUs. Desto flere slike som blir brukt, jo høyere anriking, og det kan minke restene av U235 fra 0,3% til 0,2%.


Etter hvert som tilgangen på uran minker, blir det aktuelt å øke innsatsen i anrikingen. Der er økonomiske grenser for hvor mye som kan oppnås, men etter hvert som lagrene av rester fra tidligere anriking øker, vil det bli aktuelt med massive investeringer i sentrifuger for uranhexafluoridgassen.[4]

I Storbritannia ligger det nå 25000 tonn lagrede rester fra tidligere anriking. Dersom en kunne redusere innholdet av U-235 i dette fra 0,3% til 0,1% ville en få 2000 tonn reaktordrivstoff. For å oppnå dette måtte en bygge 23 millioner SWU'er, til sammenligning er det i dag 1,2 millioner SWU'er i drift for å forsyne de eksisterende reaktorene.

Kan noe gjøres med lagrene av brukt reaktorbrenstoff?

 

I Storbritannia ligger det lagret omkring 30000 tonn med brukt reaktorbrennstoff, som også inneholder plutonium. Etter noen års mellomlagring kan brensselsstavene kappes opp og gjennomgå en prosess for å skille uran og plutonium. Plutonium kan også blandes med uran for å danne såkalt mixed oxide fuel, MOX, men uranet må først konverteres til uranhexafluoridgass for ny anriking, noe som ville kreve omkring 20 millioner SWUer. MOX er svær kostbart å produsere, og utgjør bare noen få prosent av reaktorbrennstoffet i verden. Framtidige investeringer vil trolig heller bli gjort for å prøve å tyne litt mer ut av den fallende forsyningen av naturlig uran fra gruvedrift.

Hva har så dette å bety for en renessanse for atomenergien?

Atomenergiindustrien håndterer dette pinlige framtidsscenarioet ved å late som om forsyningen av uran ikke vil bli et problem, fordi uran er et vanlig element i jordskorpa, og de stigende prisene vil bidra til økt lønnsomhet i leting og utvinning. Videre argumenteres det med at atomenergi ikke er så følsom for prisen på drivstoffet, fordi det utgjør en så liten del av driftskostnadene. Se for eksempel denne analysen av IAEA sin "Red book" som er foretatt av The Energy Watch Group. [5]

Feilen med disse resonnementa er at i motsetning til gull, som blir utvunnet fra malm med minkende konsentrasjon til en stadig høyere pris, kan uran bare bli vurdert etter sin verdi som et brennstoff, etter som verden for lengst har nok uran til å avslutte menneskehetens liv på jorda. Dette innebærer at å bryte og foredle malm med stadig minkende konsentrasjon forbruker en energimengde som er omvendt proporsjonal med innholdet av uran. Til slutt vil den energimessige innsatsen fra dette overstige de energimessige utbyttet fra uranet som atombrennstoff.

Det er vanskelig å fastslå hvor punktet ligger der uranmalm ikke lenger er en kilde til nettoenergi. Det er også vanskelig å få en diskusjon om temaet, fordi selve problemstillingen kan bli sett på som et dødsstøt for en renessanse for atomenergien.
I praksis har punktet blitt fastslått av den australske gruveindustrien til å ligge på en konsentrasjon på 0,1%, dersom der ikke er ko-produksjon av kobber, gull, sølv eller platina som kan gi inntekter. Den gjennomsnittlige konsentrasjonen på uranmalm i Australia er 0,045%. Dette innebærer at påstanden om at de har verdens største uranforekomster er svært tvilsomme, dersom de planlagte gruvene ikke inneholder lønnsomme biprodukter vil de ikke bli åpna.[6] Og selv om de skulle finnes slik biproduksjon er ikke utvinningen problemfri. BHP Billiton er inne i en fireårig evalueringsperiode av mulighetene for å utvide Olympic Dam, der mulighetene for biproduksjon er et viktig element. [7] [8]

At styresmaktene rundt om i verden ser ut til å omfavne utsiktene til en renessanse av kjernekraften er først og fremst en triumf for PR-industrien, som har fått både dårlige lønnsomhetsutsikter og spørsmål omkring sikkerhet til å komme i bakgrunnen. Ettersom olje, gass og snart kull passerer toppen har kjernekraft feilaktig blitt framtilt både som en løsning på de kommende problemene omkring energiforsyning og som et botemiddel mot global oppvarming.

Men de stigende prisene på uran er et signal om slutten på æraen med atomenergi, og renessansen vil stoppe opp når mangel på kjernebrensel fører til at de aldrende atomreaktorene må stoppes før deres prosjekterte levetid er over.

[1] http://www.nti.org/e_research/cnwm/reducing/heudeal.asp
[2] http://www.world-nuclear.org/info/uprod.html
[3] http://www.cameco.com/media_gateway/news_releases/2007/news_release.php?id=189
[4] http://www.world-nuclear.org/sym/2006/neff.htm
[5] http://www.lbst.de/publications/studies__e/2006/EWG-paper_1-06_Uranium-Resources-pdf
[6] http://www.energyres.com.au/__data/assets/pdf_file/1518/20070201.....
[7] http://odx.bhpbilliton.com/expansion/odxoverview.asp
[8] http://www.sandersresearch.com/index.php?option=com_content....

 

     
 



Lett råolje, BRENT


Følg med kva som skjer på energifronten i bloggen:

"Kveldssong for hydrokarbonar"

-Den beste referansedatabasen om energispørsmål på norsk

 

 



"Dei neste 20 åra vil bli heilt ulike dei 20 siste"
Dette er konklusjonen til Chris Martenson i ein serie på 20 foredrag om vekst og økonomi, energi og miljø.
Det er ikkje lenger spørsmål om kanskje eller når, vi står no midt oppe i det som vil bli eit knekkpunkt i menneska si historie.
Foredraga kan du sjå på nett eller DVD Les meir..


"Money as Debt" er noko så uvanleg som ein teiknefilm om monetær teori. Dette er grunnleggande kunnskap for dei som vil prøve å forstå finanskrisa.Les meir her


Om korleis Cuba klarte seg etter at Sovjetunionen kollapsa og energitilførsla vart drastisk redusert. Norske tekstar. Les meir her


"Den største veikskapen til menneska er deira manglande evne til å forstå eksponential- funksjonen". . Ikkje mindre enn ein pedagogisk kraftpresentasjon om møtet mellom eksponentiell vekst og dei fysiske realitetane. Les meir her.



DVD av den norske filmskaparen Amund Prestegård. Presentert av Colin Campbell.
Les meir her


Framifrå DVD om oljeuttøminga, verda og USA. Kjøp han her og du får med ein versjon med norske tekstar.
Les meir her

 

 


   

Ansvarleg redaktør: Olav Hauso | Design by:Skjelvik Design