Євгеній Мороз: Урановий потенціал і перспективи України  

[Геологічна інвестиційна група опублікувала блог геолога Євгенія Мороза Як добувають уран в Україні та як його можна використати для енергетичного сектору. Передруковуємо і радимо до прочитання]

Енергетична система України протягом року переживає наймасштабніші атаки з боку ворога. Тому питанням номер один сьогодні залишається посилення енергетичної безпеки й незалежності нашої країни.

Нещодавно Кабінет Міністрів України схвалив Енергетичну стратегію України до 2050 року, за якою у планах розвиток сучасної та безпечної атомної генерації, відновлюваних джерел енергії. Генерація електроенергії атомними електростанціями можлива, зокрема завдяки видобутку та збагачення уранової руди. 

Виробництво урану є дуже важливим питанням, особливо в контексті розвитку енергетичної індустрії. З одного боку, уран є цінним ресурсом для виробництва електроенергії, з іншого боку, його видобуток та переробка пов’язані з певними екологічними ризиками та геополітичними викликами. 

Уран в Україні: забезпеченість запасами 

Станом на 1 січня 2021 року запаси та ресурси урану, які можливо отримати із витратами до 260 $/кгU, становляться 185 389 tU. Ця цифра складає 2,3% від світових запасів. Водночас із витратами на виробництва до 80 $/кг U становить 71 841 tU. В ціну входить вартість на видобуток уранової руди та її збагачення. Економічну зацікавленість в Україні представляють два основних типи родовищ:

Метасоматитовий тип. Такого типу родовища розташовані в межах Інгульського блоку Українського кристалічного щита. Уранові руди складаються із жил альбітитів, зі складною морфологією, потужністю від 2-3 м до 50 м. Рудні мінерали уранових руд представлені:  уранінітом, кофінітом, бранеритом. Вмісти  урану в руді становить 0,1-0,2%. Родовища цього типу розробляються підземним способом. До родовищ цього типу відносяться Новокостянтинівське, Мічурінське, Центральне, Ватутінське, Северинівське, Жовторіченське, Первомайське та ін. 

Пісковиковий тип. Такого типу родовища розташовані в межах Дніпрово-Бузької металогенічної зони. До цього типу родовищ належать промислові поклади, які приурочені до вугленосних відкладів бучацької світи, та залягають на глибинах до 70–90 м. Рудні поклади складені з окремих рудних тіл пластоподібної та лінзоподібної форми потужністю 3-10 м. Уран в рудних тілах міститься переважно у вуглистій і глинистій речовині: ураноносні лейкоксен і гідроксиди заліза, сульфіди, як правило супроводжуються урановою черню (марказит, пірит, мельниковіт, сфалерит, бравоїт та ін.). Вміст урану в руді становить 0,02-0,06%. Крім урану, в цих рудах зустрічається молібден, селен і рідкісноземельні елементи групи лантаноїдів. Родовища цього типу розробляються підземним вилуговуванням. До цього типу родовищ відносяться: Садове, Братське, Сафонівське, Девладівське, Новогурівське, Сурське та ін.

Інші типи родовищ урану по масштабах зруденіння, гірничотехнічних й інших показниках на даний час віднесені до категорії непромислових.

Де видобувають уран в Україні?

Уран в Україні розпочали виробляти ще в 1945 році за часів Радянського Союзу. Частина родовищ, на яких відбувалося видобування уранової руди,  були відпрацьовані  до 70-х років ХХ століття (Жовторіченське, Первомайське, Девлатово та Братське). Квітневе, Сафонівське та Северинівське, Ватутінське (Смолінська шахта, смт Смоліне), не розробляються або в стані консервації. Видобуток уранової руди сьогодні відбувається на трьох родовищах: Мічурінське і Центральне  (Відокремлений підрозділ Інгульська шахта, м. Кропивницький) та Новокостянтинівське родовище.

Після того як видобули уранову руду, її відправляють на завод у Жовтих Водах, де відбувається збагачення руди до уранового оксидного концентрату, який називають “жовтий кек”. Це порошок жовтого кольору, який використовується для отримання ізотопів урану 233 та 235, що використовуються в атомній енергетиці. Хоча в Україні є значні  запаси уранової руди та відбувається виробництво оксид урану,  Україна не має можливості самостійно виробляти ядерне паливо. 

Використання урану

Уран використовується вже понад 2 тисяч років. До середини ХХ століття уран використовувався лише як барвник для фарбування скла та кераміки. Сполуки урану використовували для надання жовто-зеленого кольору вазам та декоративному скляному посуду. Керамічну глазур від помаранчевого до яскраво-червоного використовували на різноманітних предметах, таких як побутовий посуд та архітектурні прикраси.

У 1945 році уран і плутоній вперше був використаний для виготовлення бомб. Уран і плутоній для ядерної зброї відрізняється від ядерного палива, який використовується для електростанцій. Адже для ядерної зброї використовують високозбагачений уран. 

Найбільш важливим використанням урану є атомна енергетика. Уран забезпечує нас ядерним паливом, яке застосовують для виробництва електроенергії на атомних електростанціях. 27 червня 1954 року Обнінська АЕС в СРСР стала першою у світі атомною електростанцією, яка виробляла електроенергію для електромережі, продукуючи близько 5 мегаватів електроенергії. 

Існують також інші способи використання ядерних реакторів. Близько 200 невеликих ядерних реакторів живлять близько 150 кораблів, від криголамів до авіаносців, проте переважно живлять підводні човни. Тепло, вироблене ядерними реакторами, також можна використовувати для опалення, а не для виробництва електроенергії. У Швеції та Китаї, наприклад, надлишок тепла використовується для опалення будівель. Ядерне тепло також можна використовувати для різноманітних промислових процесів, таких як опріснення води або для виробництва водню. 

Збіднений уран знаходить застосування в кілях яхт і як противаги для поверхонь керування літаками, а також для захисту від радіації. Окрім ядерної зброї, у військових цілях використовується збіднений уран для боєприпасів та броні.

Окрім атомної енергетики, уран використовується для синтезу багатьох штучних (нестабільних) ізотопів, що застосовуються у промисловості та медицині. Ізотопи урану є вихідною речовиною штучних ізотопів. Найбільш відомими штучними ізотопами, що синтезуються з урану, є ізотопи плутонію. Багато інших трансуранових елементів (радіоізотопів) також отримують з урану.

Радіоізотопи використовуються в наступних сферах:

• У медицині радіоізотопи широко використовуються для діагностики анатомії людини, лікування (променева терапія) деяких хвороб, стерилізації медичного інструменту, посуду та досліджень.
• У сільському господарстві радіоізотопи використовуються для пригнічення проростання коренеплодів після збору врожаю, для знищення паразитів і шкідників, а також для контролю дозрівання фруктів і овочів, що зберігаються. Окрім цього, радіоізотопи використовуються для отримання високоврожайних, стійких до хвороб і погодних умов сортів сільськогосподарських культур, для вивчення дії добрив та інсектицидів. При розведенні худоби радіоізотопи також відіграють важливу роль для здоров’я домашніх тварин.
• У промисловості та в гірничій справі радіоізотопи використовуються для перевірки зварних швів, виявлення витоків, вивчення швидкості зношування металів, для аналізу мінералів і палива, для визначення віку мінералів і гірських порід. 
• Радіоізотопи використовуються для виявлення та аналізу забруднюючих речовин у навколишньому середовищі, а також для вивчення руху поверхневих вод у струмках, а також підземних вод. Радіоізотоп, отриманий з плутонію, який утворюється в ядерних реакторах, використовується в більшості побутових детекторів диму.

Запаси, виробництво та потреби урану в світі

Уран широко поширений у багатьох гірських породах і навіть у морській воді. Однак, як і інші метали, він зрідка  є  у достатніх концентраціях, щоб бути економічно рентабельним. Там, де він  є, ми говоримо про рудне тіло. При визначенні того, що таке руда, робляться припущення щодо вартості видобутку, збагачення руди  та ринкової ціни металу. Запаси урану розраховується як собівартість отримання 1 кг урану до певної ціни. В ціну входить вартість, за яку видобувають уранову руду, і вартість збагачення руди. Станом на 2021 рік Австралія володіє 24,8% запасами у світі, Казахстан 11%; Канада 10,9 %; Україна 2,3%.

Виробництво урану, завдяки безпосередньому видобутку, в останні роки забезпечувало 75-90% потреб енергокомпаній. Нестача в потребі доповнюється вторинними поставками, продуктів переробки колишніх військових матеріалів та запасів в період зниженого попиту. У 2021 році Казахстан виробив найбільшу частку урану (45% світових поставок), за ним продовжують список: Намібія (12%); Канада (10%); Україна (1%).

Видобуток урану в Україні: перспективи

У 2019 видобуток урану в Україні був збитковою справою, оскільки собівартість видобутку на Новокостянтинівській, Смолінській та Інгульській шахтах становив від 79 до 143 доларів за кілограм, при ринковій ціні на ті періоди від 55,40 до 65,78 доларів за кілограм. Чи змінилась вартість виробництва урану на сьогодні на українській шахтах, невідомо. 

Видобуток уранової руди в Україні забезпечує 30% потреб вітчизняної атомної енергетики. Сьогодні Україна не володіє заводом зі збагачення урану та виробництва палива для атомних електростанцій. До повномасштабного вторгнення Український  урановий концентрат відправлявся в Росію для збагачення і виготовлення палива. Отримане ядерне паливо після цього відправлялось на українські АЕС.

У 2021 році “Енергоатом” розпочав роботи з налагодження виробництва ядерного палива (паливних касет) за технологією Westinghouse на Східному гірничо-збагачувальному комбінаті. Відповідно до заяв міністра енергетики України Германа Галущенка,  в Україні просувається проєкт по створенню власного підприємства із виробництва палива. У 2023 році планується завершити ліцензування, а у 2024 розпочати промислове виробництво комплектуючих для ядерного палива. Президент НАЕК «Енергоатом» Петро Котін додав,  що до  2026-27 року в планах створити власну лінію із виробництва ядерного палива. 

Згідно Red Book, в Україні є запаси урану із собівартість отримання близько 80 $/кгU,  при ринкових цінах на уран 95 $/кг видобуток і переробка уранової руди в Україні повинна приносити прибуток. 

*Слід зазначити що для розуміння економічної  складової, необхідно робити техніко-економічну оцінку (ni-43-101, JORC), для кожного перспективного уранового родовища перед початком розробки.

Сьогодні видобуток уранової руди в Україні при високих ринкових цінах на уран може бути цікавим не тільки як сировина для власних потреб, але й для експорту. Окрім цього, в України є амбітні плани щодо збільшення вироблення електроенергії за допомогою АЕС. Також ведуться роботи з налагодження виготовлення комплектуючих для ядерного палива. Якщо у майбутньому Україні вдасться разом з партнерами налагодити виробництво ядерного палива, тоді для завершення повного ядерно-паливного циклу, не вистачатиме лише заводу зі збагачення урану. 

Зважаючи на все вищесказане, Україна має потенціал, щоб наростити видобуток уранової руди та залучити нові технології й інвестиції в Україну.

Автор: Євгеній Мороз, геолог Геологічної інвестиційної групи 

Оригінальний текст опубліковано за посиланням