Уран из земли VS уран из бочки
Известно, что одним из важных источников урана для энергетики сегодня является переобогащение хвостов. Суть в том, что в 60х...80х обогатительных мощностей было мало и часто это были газодифуззионные установки с их очень дорогим процессом разделения изотопа, а природного урана уже добывали достаточно много. Оптимальным тогда было извлекать из имеющегося в природном уране 0,711% 235 изотопа не все (все невозможно и технически), а скажем половину - 0,36%, а оставшийся уран отправлять в отвал или как это еще называют - в хвосты.
По мере совершенствования технологии разделения количество 235 изотопа в хвостах падало, и сегодня при дорогом уране (как например в 2008 году) порой из природного отжимается 0,6% 235U, оставляя бедные хвосты в 0,1%
Итогом становится то, что старые запасы хвостов урана, который прошел разделение изотопов в 60х-80х оказывается порой ценным сырьем. Это уран лежит прям на площадке обогатительного производства уже в форме UF6 (как известно уран добывают и загружают в реактор в виде оксидов, а вот обогащают в виде фторида, поэтому на пути от рудника в реактор приходится конверсировать оксид в фторид и обратно, и это стоит денег), и имеет почти нулевую стоимость - ну например исходя из стоимости фтора - 1,5-2$ за килограмм отвального UF6 против 100$ за килограмм природного UO2 (хотя спотовые цены сейчас просели до 60-70 $ за кг). Обогащая бывшие хвосты мы тратим только единицы разделительной работы (ЕРР) - время и накладные расходы работы центрифуг.
Типичная форма хранения хвостов на разделительном производстве - бочки с несколькими тоннам UF6.
Мне стало интересно - а при какой цене природного урана выжимание из хвостов остатков 235 перестает быть интересным?Для этого я воспользовался вот этим калькулятором UxC. Для начала оставим рыночные значения стоимости урана, его конверсии в UF6, стоимости обогащения, а количество 235, идущего в хвосты оптимизируем по минимальной стоимости получаемого обогащенного уранового продукта (EUP в калькуляторе). Я взял получаемый уран обогащением 4,5% - распространенное значение для современных реакторов.
Получается, что килограмм такого обогащенного урана стоит сегодня 1088 доллара.
Теперь попробуем взять хвосты с обогащением 0,25%, и отжать из них половину
Получили, что EUP подорожал больше чем на четверть! При этом количество урана на входе в обогатительный комбинат выросло вчетверо (что понятно), а количество ЕРР - в 2,8 раза. Калькулятор подсказывает, что оптимальным будет неотжимать уран из хвостов так глубоко, а экономить работу центрифуг и отжать немножко (раз хвосты у нас почти беслатные). Однако все равно дешевле будет покупать природный уран. При какой же цене произойдет баланс между ценой урана из бочки и урана из земли? Калькулятор легко дает ответ на это
38.4 доллара за фунт закиси-окиси урана или 87,67 доллара за кг UO2. Конечно, данный порог очень сильно зависит от стоимости ЕРР, которая для ТВЭЛ сегодня наверняка ниже 59 долларов (однако по такой цене ее выгоднее продать на экспорт, чем загружать прокруткой хвостов) и от других вводных.
Есть, впрочем еще одна тонкость - в годы доминирования военного потребления урана распространенной практикой было обогащать уран прошедший через реакторы (регенерат переработки ОЯТ промышленных реакторов в процессе извлечения плутония). Более того, такая практика надолго загрязняла каскады центрифуг, радионуклиды из которых постепенно вымывались свежими порциями UF6. Поэтому лежащий в бочках UF6 не так безобиден, как современные хвосты урана на энергетические цели. Эта тонкость дополнительно снижает интерес к переобогащению хвостов.
Тем не менее на сегодня ежегодно из хвостов добывается эквивалент пары тысяч тонн природного урана. Но возможно идущее последний год снижение цен на уран постепенно свернет эту практику.
По мере совершенствования технологии разделения количество 235 изотопа в хвостах падало, и сегодня при дорогом уране (как например в 2008 году) порой из природного отжимается 0,6% 235U, оставляя бедные хвосты в 0,1%
Итогом становится то, что старые запасы хвостов урана, который прошел разделение изотопов в 60х-80х оказывается порой ценным сырьем. Это уран лежит прям на площадке обогатительного производства уже в форме UF6 (как известно уран добывают и загружают в реактор в виде оксидов, а вот обогащают в виде фторида, поэтому на пути от рудника в реактор приходится конверсировать оксид в фторид и обратно, и это стоит денег), и имеет почти нулевую стоимость - ну например исходя из стоимости фтора - 1,5-2$ за килограмм отвального UF6 против 100$ за килограмм природного UO2 (хотя спотовые цены сейчас просели до 60-70 $ за кг). Обогащая бывшие хвосты мы тратим только единицы разделительной работы (ЕРР) - время и накладные расходы работы центрифуг.
Типичная форма хранения хвостов на разделительном производстве - бочки с несколькими тоннам UF6.
Мне стало интересно - а при какой цене природного урана выжимание из хвостов остатков 235 перестает быть интересным?Для этого я воспользовался вот этим калькулятором UxC. Для начала оставим рыночные значения стоимости урана, его конверсии в UF6, стоимости обогащения, а количество 235, идущего в хвосты оптимизируем по минимальной стоимости получаемого обогащенного уранового продукта (EUP в калькуляторе). Я взял получаемый уран обогащением 4,5% - распространенное значение для современных реакторов.
Получается, что килограмм такого обогащенного урана стоит сегодня 1088 доллара.
Теперь попробуем взять хвосты с обогащением 0,25%, и отжать из них половину
Получили, что EUP подорожал больше чем на четверть! При этом количество урана на входе в обогатительный комбинат выросло вчетверо (что понятно), а количество ЕРР - в 2,8 раза. Калькулятор подсказывает, что оптимальным будет неотжимать уран из хвостов так глубоко, а экономить работу центрифуг и отжать немножко (раз хвосты у нас почти беслатные). Однако все равно дешевле будет покупать природный уран. При какой же цене произойдет баланс между ценой урана из бочки и урана из земли? Калькулятор легко дает ответ на это
38.4 доллара за фунт закиси-окиси урана или 87,67 доллара за кг UO2. Конечно, данный порог очень сильно зависит от стоимости ЕРР, которая для ТВЭЛ сегодня наверняка ниже 59 долларов (однако по такой цене ее выгоднее продать на экспорт, чем загружать прокруткой хвостов) и от других вводных.
Есть, впрочем еще одна тонкость - в годы доминирования военного потребления урана распространенной практикой было обогащать уран прошедший через реакторы (регенерат переработки ОЯТ промышленных реакторов в процессе извлечения плутония). Более того, такая практика надолго загрязняла каскады центрифуг, радионуклиды из которых постепенно вымывались свежими порциями UF6. Поэтому лежащий в бочках UF6 не так безобиден, как современные хвосты урана на энергетические цели. Эта тонкость дополнительно снижает интерес к переобогащению хвостов.
Тем не менее на сегодня ежегодно из хвостов добывается эквивалент пары тысяч тонн природного урана. Но возможно идущее последний год снижение цен на уран постепенно свернет эту практику.