Коли закінчиться уран
Я писав, наскільки у світі вистачить газу, вугілля, нафти. Виглядає картина досить оптимістично: не те, щоб ми були забезпечені ресурсами надовго, але час у людства є. Як його використовує — це інша справа. Однак якщо споживання зростатиме, і через 20, 40, 100 років не станеться якісного прориву в енергетичному розвитку, то однозначно прийде той момент, коли людство упреться в порожні кар'єри і вітер, що свистить у свердловинах, і після цього настане колапс. Відкат до темних віків, технологій 19 століття без шансу на відродження.
Ми цього не дізнаємося — лише на сиву старість наших ще не народжених правнуків може випасти доля бачити епоху заходу сонця людства.
Але час ще є, попереду десятиліття наростаючого видобутку ресурсів та розвитку технологій. У майбутніх поколінь є шанс побудувати благополучне майбутнє.
Я не тішу себе ілюзіями побачити, як автобани заповнять затишні електромобілі, як по виділених смугах міських артерій поспішатимуть на роботу тисячі велосипедистів, збиваючи краплі чистої роси з листя міських дерев. Але дещо вже можна змінити протягом найближчих десятиліть.
Ось так виглядає динаміка світового виробництва електроенергії (Рік - млрд кВт/год):
- 1890 - 9
- 1900 - 15
- 1914 - 37,5
- 1950 - 950
- 1960 - 2300
- 1970 - 5000
- 1980 - 8250
- 1990 - 11800
- 2000 - 14500
- 2005 - 18138,3
- 2007 - 19894,9
Світу потрібно більше електроенергії, щоб ховатися від темряви у яскраво освітлених містах, залучати зграйки покупців до вітрин, а також вирощувати, будувати та добувати.
37% від усієї виробленої енергії витрачає промисловість: верстати повинні працювати 24 годинидобу, їм потрібно багато електрики. Транспорт забирає собі ще 20%. В особистих цілях люди всієї планети використовують ще 11% - і 5% залишається на комерційне споживання (освітлення, опалення та охолодження комерційних будівель, водопостачання та каналізація). Куди поділися ще 27%? Втратилися під час виробництва та передачі електроенергії.
Такі справи, а що вдієш.
Ось такі види палива використовувалися при генерації електроенергії в далекому 1973:
А ось як ситуація виглядала у 2011 році:
Очевидно, що виробляти електроенергію, спалюючи мазут, газ чи вугілля — справа дурна. Набагато більш розумно виготовляти з них полімери, пластмаси та витягувати рідкісноземельні метали. А уран ресурс такий — лише на електрику та війну придатний.
Генерація електроенергії за допомогою ядерних технологій – процес надзвичайно складний. Чого вартий лише видобуток урану.
Видобувають уран з уранових руд. Це можуть бути різні мінеральні утворення, головне, щоб у них містився уран. При цьому якщо урану понад 0,3%, то це вже супербагаті поклади, і якщо їх понад 59 тис. тонн — то це дуже велике родовище. Ось такі справи.
Якщо у вас є таке родовище, ви видобуєте звідти руду шахтним способом. Але багатих руд у світі залишається менше, а це означає, що складнощі починаються вже з цього етапу.
Щоб видобути уран із бідних руд, вам потрібно закачати під землю, увагу, сірчанукислоту і потім відкачати її назад вже з ураном. Сірчану кислоту, Карле! Ким треба бути, щоб працювати на видобутку урану? Сірчана кислота іноді, буває, не підходить, тому застосовується інша магія, на якій ми не зупинятимемося.
Потім потрібно отримати уран у твердому стані, але перед цим очистити його від домішок. На цьому етапі застосовується азотна кислота.
І лише після всіх етапів на виході отримуємо ТВЕЛи — тепловиділяючі елементи, наповнені таблетками ядерного палива.
Важко? По-моєму, дуже. І, що показово, з видобутку урану Україна перебуває на 6 місці у світі, проте зі збагачення — на першому.
Це вам не седани збирати.
Щоб отримати 20 тонн уранового палива, потрібно збагатити 153 тонни природного урану. Однак одна тонна збагаченого урану виділяє стільки ж тепла, як 1 мільйон 350 тисяч тонн нафти або природного газу.
Тепер зрозуміло, чому палити газ заради електрики безглуздо?
Тільки після того, як ми добудемо, збагатимо уран, побудуємо архіскладну АЕС, запустимо її, нам треба щось зробити з відпрацьованим ядерним паливом.
ТВЕЛи, що відслужили свій термін, дуже радіоактивні і дуже гарячі. Після вилучення з активної зони реактора їх потрібно витримати років 5 у басейні витримки, а потім відправити до сховища, де він «видихатиметься», остигаючи від радіоактивного випромінювання. Після цього з ним стане простіше працювати і можна буде поховати надовго, а краще переробити, в процесі чого можна витягти корисні елементи, а відходи все ж таки відправити на зберігання кудись подалі.
Очевидно, що такі виробничі процеси явно не лише не по кишені багатьом країнам, а й складні в експлуатації. Робоча культура на такому виробництві - це не вправа вдусі модних корпорацій. Наплювальне ставлення тут — бух! — і чорнобильська зона відчуження готова.
Звідси й повільні темпи будівництва АЕС у всьому світі. Присмоктатися до газової труби все ж таки набагато простіше. То може атомна енергетика невигідна?
Я знайшов одну цікаву табличку. Щоправда, іноземною мовою. У таблиці наведено дані щодо кількості отриманих одиниць енергії на кожну витрачену. Чим вище значення — тим перспективніший напрямок.
Вітрогенератори (наприкінці таблички) - теж непогано, але не скрізь дмуть сильні та постійні вітри. Тим більше, що тут постає питання акумулювання енергії про запас, вітер може стихнути. Газ, вугілля, а вже сонце — все недостатньо ефективно, на відміну від ядерної енергетики.
Nuclear diffusion enrichment – метод збагачення урану за допомогою газової дифузії, складний та енерговитратний. Але навіть він завдає серйозного удару по газу, не кажучи вже про вугілля.
Nuclear centrifuge enrichment – метод збагачення, званий газовим центрифугуванням. Сучасний метод із зменшеним енергоспоживанням, до речі, основний промисловий метод поділу ізотопів до України. Нокаутуючий удар по будь-яким іншим способам отримання електроенергії, якщо у вас тільки під рукою немає гарної річки в ущелині, яку ви можете перегородити.
Тому АЕС хочуть багато хто, але далеко не всім під силу її побудувати та експлуатувати.
Однак, якщо ви все ж таки вирішите придбати для вашої країни пару ядерних реакторів, ви знаєте куди звернутися: РосАтом запропонує вам лінійку безпечних ядерних електростанцій за доступною ціною з сервісним обслуговуванням.
Уукраїнців є хобі: збирати свої автомобілі та лаяти їх. Але вони мають і роботу: будувати жахливо складні проекти і пишатися ними.
Тільки тут таке діло. Урану у світі досить багато, він є скрізь: у землі, повітрі, у воді. Тільки витягти його - завдання та ще. Ті самі запаси, які можна витягти, досить обмежені.
У світі всього 5 327 200 тонн цього добра, видобувають по 59 637 тонн щорічно, і обсяги видобутку продовжують збільшуватися. Запасів вистачить на 89 років максимум.
Чи не дуже оптимістично?
А що вдієш. Але є й відтягнути наближення дна:
- По-перше, уран видобувають із старих ядерних бомб. Зберігати їх завжди все одно не можна.
- По-друге, уран за новою видобувають із старих родовищ. Технології не стоять на місці.
Проте вже зараз 21% урану, що споживається енергетикою, надходить із вторинних джерел. Тож чи вдасться продовжити атомний вік, переробляючи старі атомні бомби, невідомо.
Україна посідає 3 місце за покладами урану – 487 200 тонн 9,15% від світових (на першому – Австралія, на другому – Казахстан). По видобутку, як я казав, ми на 6 місці (3135 тонн на рік) — не поспішаємо нікуди. А от із збагачення — на першому, залишивши далеко позаду конкурентів. Наших запасів за нинішніх обсягів видобутку вистачить на 155 років. Та й запас старіючих атомних бомб у нас більш ніж значний.
Не варто. Уран – це не панацея. Це дуже ефективний ресурс, але брудний у виробництві та небезпечний у користуванні. Розвивати атомну енергетику потрібно, але треба рухатися далі.
Ліберали запитують, що буде з Україною, коли скінчиться нафта (газ, уран, якщо хочете)?
До того часу, коли вони закінчаться, наші будинки постачатимуть електрикою термоядерні електростанції, і наядерних двигунів ми літатимемо до сусідніх планет за ресурсами.
І ні, я не скажу за все людство, але ми — українські — займатимемося саме цим.