К альтернативным источникам урана относятся склады природного, низкообогащенного (НОУ), высокообогащенного (ВОУ) урана и различного рода отходы от производства и использования ядерного топлива. Как отмечалось выше, в СССР, а затем в России к настоящему времени произведено более 700 тыс. т природного урана. По оценке на нужды ядерной энергетики использовано около      200 тыс. т природного урана и, следовательно, осталось в различных формах приблизительно 500 тыс. т. По соглашению России и США для нужд АЭС должно быть переработано 500 т ВОУ, эквивалентные 153 тыс. т природного урана. Россия могла истратить только часть из имеющихся запасов ВОУ. Из этого следует, что подавляющая часть оставшегося урана заключена в запасах ВОУ и хвостах изотопного обогащения урана. Примерно такая же картина характерна и для стран OECD. Что же касается складов природного урана и НОУ, то они в значительной мере исчерпаны.

В 1997 г. по оценке Лондонского Уранового института на складах государств и предприятий (кроме СНГ) находилось 113000 т природного урана. Российские склады секретариатом МАГАТЭ оценены в 30000 т.

Большой интерес могут представлять хвосты изотопного обогащения, содержащие до применения центрифужной технологии около 0,3 % ²³⁵U. Они имеются в значительном количестве в России, США и странах ЕС.

Важным источником является отработавшее топливо ядерных реакторов (RepU). Например, к началу 1999 г. на специальных складах находилось 133000 т отработавшего топлива, из которых можно извлечь ядерное горючее. Это количество примерно в 20 раз превышает имеющиеся мощности по переработке отходов.

Бельгия, Франция. Япония и Англия имеют лицензии на строительство новых типов реакторов, использующих МОХ[8]-топливо (смесь оксидов урана и плутония, в том числе оружейного). Используемый в МОХ-топливе плутоний замещает природный уран; 38,2 т плутония эквивалентны 6500 т природного урана. К концу 1996 г. на складах США имелось 99,5 т плутония.

До 90-х гг. производство урана всегда преобладало над его потреблением в области ядерной энергетики, значительное его количество использовалось в военных целях. С начала 90-х гг. вплоть до 2000 г. дефицит урана, добываемого из природных объектов, возрастает. Соотношение между производством и потреблением урана по отдельным странам на начало 1999 г. показано на рис. 7.

Рис. 7. Оценка производства и реакторного потребления урана на 2001 г.

«Другие» производители: Бразилия, Венгрия, Индия, Пакистан, Португалия, Румыния.

«Другие» потребители: Аргентина, Армения, Бельгия, Бразилия, Болгария, Финляндия, Венгрия, Индия, Литва, Мексика, Нидерланды, Пакистан, Румыния, Словацкая респ., Словения, Швейцария.

Суммарный недостаток урана к 2000 г. составил около 160 тыс. т. Он компенсировался главным образом со складов природного урана и НОУ. С 1995 г. часть урана начинает поступать от передела российского ВОУ.

Общая картина изменения во времени роли каждого источника в снабжении ядерной энергетики наглядно показывает быстрое исчерпывание складов природного урана и НОУ, компенсацию дефицита урана за счёт передела российского ВОУ   (9130 т урана в год), незначительную роль МОХ-топлива (не более 5 % от общего производства урана в 2010 г.), невозможность полностью удовлетворить потребность в уране добычей на ныне работающих рудниках.

Отсюда следует главный вывод о необходимости активизировать геолого-        -разведочные работы, осваивать и вводить в строй новые месторождения урана. На период с 2001 до 2010 гг. прирост производства урана за счёт новых рудников должен был составить порядка 15 – 25 тыс. т в год.

По принятой в МАГАТЭ классификации запасы месторождений урана подразделяются на три стоимостных группы (по стоимости производства 1 кг U):

· < $40/кг,

· $40–80/кг,

· $80–130/кг.

Запасы первой группы определяются на стадии подготовки проектов эксплуатации месторождений некоторыми странами (США, Австралия, Канада и др.) и компаниями считаются конфиденциальными. Запасы третьей группы вряд ли будут осваиваться в ближайшие десятилетия. Разведанные запасы урана по цене менее $80/кг служат в настоящее время основой для планирования и производства (табл. 38). По степени разведанности они подразделяются на категорию RAR, соответствующую по российской классификации категориям A+B+С₁, и EAR1 – соответствует С₂.

Таблица 38

Разведанные запасы урана по цене менее $80/кг (по состоянию на 1.01.1998)

Общие разведанные запасы урана составляют 3,3 млн т; 90 % из них принадлежат 10 странам. Наиболее крупными запасами обладают Австралия, Казахстан и Канада.

Дальнейший прирост запасов урана наиболее вероятен за счет открытия месторождений трёх промышленных типов: «несогласия», «песчаникового» и жильного (прожилково-штокверкового).

Основные усилия в настоящее время направлены на поиски первых двух типов месторождений, так как только они являются рентабельными для промышленных разработок.

Однако нельзя забывать, что в недалёком прошлом основная масса урана поступала из жильных и прожилково-штокверковых месторождений, отличающихся большими запасами и богатыми рудами, таких как Шинколобве (Бельгийское Конго), Шлема Альберода (ГДР), Пршибрам (Чехословакия) и др. Перспективы открытия таких месторождений далеко не исчерпаны.

В настоящее время известно более 200 урановых и урансодержащих минералов, примерно в 100 из них содержание урана превышает 1 %.

Четырёхвалентный уран в минералах изоморфен с торием, кальцием, редкоземельными элементами. Средний радиус уранильной группировки UO₂²⁺ – основной структурной единицы в природных соединениях шестивалентного урана (3,22 Å) значительно превышает радиусы большинства катионов. В связи с этим уранильная группа не входит в катионные части решёток других минералов-           -носителей и обособляется почти исключительно в виде многочисленных собственных минералов урана. Такова главная особенность геохимии урана (IV) и урана (VI).

Характеристики некоторых урановых и урансодержащих минералов приведены ниже.

Простые оксиды. Уранинит – хUO₂ • y UO₃ • zPbO, цвет чёрный, твёрдость по шкале Мооса 5 – 7,6, плотность 7,6 – 11, содержание урана 46 – 88 %. Урановые черни – yUO₃ • zPbO, цвет чёрный, твёрдость по шкале Мооса 1 – 4, плотность           3 – 4,8, содержание урана 8 – 34 %.

Простые силикаты. Коффинит – U(SiO₄)_1-x(OH)_4x , цвет чёрный, твёрдость 5 – 6, плотность 5,1, содержание урана 45 – 67 %.

Титанотанталониобаты. Общая формула А_хВ_yО_z, где А = РЗЭ, U, TR, Ca, Mn, Zr; B = Nb, Ta, Ti, Sn, W. Браннерит – цвет чёрный, содержание урана 1,8 – 2 %. Пирохлор, микролит, фергюсонит – минералы того же типа, содержащие до 8 % U.

Гидратированные соли урана. Карнотит K₂O • 2UO₃ • V₂O₅ • 3H₂O. Цвет жёлтый, твёрдость 2 – 2,5, плотность 4,5, содержание урана 52 – 54,5 %. Тюямунит              CaO • 2UO₃ • V₂O₅ • 8H₂O. Цвет жёлтый, твёрдость 1 – 2, плотность 3,3 – 4,4, содержание урана 45 – 52 %.

Фосфориты. Уран-апатит – хCa₉(PO₄)₆ • Ca(F,OH) • yCa₉(PO₄)₆UO₂. Отенит Ca(UO₂ PO₄)₂ • 10Н₂О. Цвет зелёный, содержание урана до 60 %.

Урановая смолка (урановая смоляная руда или настуран – скрытокристаллические агрегаты) – по составу близка к ураниниту.

Многие органические виды топлива содержат уран, концентрация которого в золе после сжигания может достигать 3 %.

Литература

1. Литий. Минеральное сырьё/ А. А. Кременецкий, Т. П. Линде, Н. А. Юшко,      Ф. И. Шадерман. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1999. 51 с.

2. Берилий. Минеральное сырьё/ И. И. Куприянова, Е. П. Шпанов, М. И. Новикова и др. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 44 с.

3. Борисенко Л. Ф., Комиссарова Л. Н., Поликашина А. С. Скандий. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1999. 39 с.

4. Солодов Н. А., Семёнов С. И., Усова Т. Ю. Иттрий и лантаноиды. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 49 с.

5. Гаврилин В. И., Зубков Л. Б., Петрова Н. В. Торий. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 28 с.

6. Блинов В. А., Короленко Н. В. Титан. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998.  50 с.

7. Осокин Е. Д., Бойко Т. Ф., Линде Т. П. Цирконий и гафний. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1997. 42 с.

8. Борисенко Л. Ф., Слотвинский-Сидак П. С., Поликашина Н. С. Ванадий. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 33 с.

9. Ниобий и тантал. Минеральное сырьё/ В. С. Кудрин, Ю. С. Кушпаренко,    М. В. Петрова и др. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 83 с.

10. Покалов В. Т. Молибден. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1997. 46 с.

11. Вольфрам. Минеральное сырьё/ Б. С. Чернов, С. В. Белов, Е. С. Бронницкая и др. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 38 с.

12. Иванов В. В., Поплавко Е. М., Малевский А. Ю. Рений. Минеральное сырьё. М. : ЗАО «Геоинформмарк», 1998. 21 с.

13. Тарханов А. В., Бойцов А. В. Минерально-сырьевая база и урановая промышленность мира. М. : ВИМС, 2000. 38 с.

14. Сб. «Изотопы». т. II. Свойства, получение, применение/ под ред. чл.-корр. РАН В. Ю. Баранова М. : Физматлит, 2005. 728 с.

15. Сб. «Инновационное развитие атомно-энергетического комплекса – следующие 60 лет». М. : ФТУП «Цнииатоминформ», 2005. 192 с.

[1] Яковлев А. А. Минералогия для всех. Научно-популярная серия. М.: Изд-во АН СССР. 1947. С. 64.

[2] Стратегия использования и развития МСБ редких металлов России в XXI веке. Г. А. Машковцев,                   Л. З. Быховский, Ю. М. Дауев и др. Тезисы докладов. Международный симпозиум. М., 1998. С. 26 – 29.

[3] Голоцен – современная геологическая эпоха, последний, незакончившийся отрезок четвертичного (антропогенного) периода геологической истории и соответствующие ей отложения.

[4] Плейстоцен – нижний отдел, соответствующий наиболее длительной эпохе четвертичного периода.

[5] Карбонатит – горная порода магматического или метасоматического происхождения, сложенная в основном карбонатами.

[6] Эвдиалитовые луявриты – руды, содержащие от 12 % эвдиалита, 0,5 % монацита и породообразующие минералы – микроклин, нефелин, эгирин.

[7] Кременецкий А. А., Чаплыгин И. В. ДАН, 210. Т. 430, № 3. С. 365-370), появляются сообщения о том, что «на Итурупе никакого месторождения рения нет» (http:www1.tia-ostrova.ru/toprint.php?div=newsdid=776c1)

[8] МОХ-топливо – смешанное U-Pu топливо.