1 Nukleáris energia Készletek, kutatás, kitermelés Bárdossy György A ma működő atomerőművek energia forrásául az uránérc szolgál. A tórium is alkalmas atomenergia előállítására, de gazdasági okokból ma az uránércet használják. Az uránium igen elterjedt az egész földkéregben. Átlagos koncentrációját 3-4 ppm-re becsülik. Az uránium a természetben elemi formában nem ismeretes, eddig mintegy 150 ásványát mutatták ki. A legfontosabb urán-ásványok a következők: uraninit szurokérc (pitchblende) brennerit autunit carnotit torbernit tyuyamunit uranoifán UO2 U3O8 UTi2O5 Ca(UO2)(PO4)2x 8-12 H2O K2(UO2)2(VO4)2 x 1-3 H2O Cu(UO2)2(PO4)2 x 12h2Ö Ca(UO2)2 (VO4)2 x 5-8 H2O Ca(UO2)2(HSiO4)2 x 5 H2O A természetben nem ismerünk elemi formában levő urán ásványt. Az uránásványok igen sokféle előfordulásban találhatók. Leggyakrabban üledékes kőzetekben: homokkövekben, breccsákban és konglomerátumokban, szenes anyagban dús fekete agyagpalákban, lignitben és foszforitokban. Előfordulnak magmás kőzetekben, elsősorban gránitban és annak kontakt zónájában, továbbá hidrotermális telérekben és metszomatitokban. Ritkábban vulkáni és metamorf kőzetekben is megtalálhatók. Az urán oxidatív környezetben igen jól oldódik a talajvízben és akkor csapódik ki, ha reduktív környezetbe kerül. Ezeket nevezik másodlagos előfordulásoknak. A vízben oldott urán egy része a folyóvizekkel a tengerbe kerül. Átlagos koncentrációja a világ-óceánokban 3,3 ppb, ami kb 5 milliárd tonna uránnak felel meg.
2 A legtöbb uránérc előfordulás jellegzetessége, hogy az urán koncentráció a környezete felöl fokozatosan növekszik, tehát az előfordulásoknak nincs éles határa. Ez a körülmény alapvetően befolyásolja az uránérc előfordulások készletszámítását. A készleteknek nincs éles minőség határa ( cut-off ), hanem az urán fajlagos kitermelési költségét veszik alapul. A fúrásokkal kimutatott un. ismert készleteket (identified resources) a megkutatottság mértéke szerint megbízhatóan megkutatott ( Reasonably Assurred Resources RAR) és feltételezett (Inferred Resources ) kategóriákra osztják. Ezeken belül a kitermelt urán költsége határozza meg a készleteket: 1. A kitermelt érc költsége < 40 $/kgu 2. A kitermelt érc költsége < 80 $/kgu 3. A kitermelt érc költsége < 130 $/kgu (Mindegyik csoport szükség szerűen magába foglalja az olcsóbban kitermelhető csoportot is) Természetes, hogy minél nagyobb az urán koncentrációja egy előforduláson belül, annál kisebb a költség. A világon a legnagyobb urán koncentrációt eddig a kanadai Saskatchewan tartományban levő Mac Arthur River előforduláson észlelték (24 % U 3 O 8 ). Az ugyancsak kanadai Cigar Lake előforduláson 21 % az U 3 O 8 koncentráció. Ugyanakkor az előfordulások túlnyomó többségében 1 %-nál kevesebb az U 3 O 8 koncentrációja. A világ országonkénti és összesített uránérc készleteiről évente több összeállítás lát napvilágot. Ezek eredményei sajnos gyakran különböznek egymástól. Legmegbízhatóbbnak az OECD/NEA legutóbbi kötete látszik (Uranium 2007: Resources,Production and Demand - 2008). Ezek szerint a világ teljes ismert urán érckészlete 2007-ben a következő volt: 1. < 130 $/kg U 5,47 millió t U 2. < 80 $/kgu 4,46 millió t U 3. < 40 $/kgu 2,97 millió t U Összehasonlító alapul szolgálhat, hogy eddig az évig összesen 2,4 millió tonna uránt termeltek ki. Az elmúlt évtizedekben az uránérc kutatást eléggé elhanyagolták, az utóbbi években azonban jelentősen felerősödött. Az említett OECD/NEA jelentés szerint ezek a kutatások igen sikeresek voltak, mert 2005 és 2007 között 726 ezer tonna uránércet
3 mutattak ki a <130 $/kgu kitermelési költségszinten. A sikeres kutatás a geofizikai és geokémiai kutatási módszerek tökéletesítésének és a nagyobb számú kutatófúrásnak köszönhető. Jelenleg 43 országban tartanak nyilván fúrásokkal igazolt ismert uránérc készleteket. Közülük az alábbiak rendelkeznek a legnagyobb készletekkel: 1. Ausztrália 1 243 000 tonna < 130 $/kgu 2. Kazahsztán 817 000 3. Oroszország 545 000 4. Dél-Afrika 435 000 5. Kanada 423 000 6. Egyesült Államok 339 000 7. Brazilia 278 000 8. Namibia 275 000 9. Niger 274 000 10. Üzbégisztán 111 000 Magyarországon Pécstől nyugatra a felső perm korú Kővágószőllősi Homokkő Formációban találtak uránércet, amit 1956-óta mélyműveléssel bányásztak. A kis urán koncentráció és az egyre nagyobb mélység (500-1000 méter) miatt a bányászat egyre gazdaságtalanabbá vált és a kormányzat 1997-ben a bányát bezáratta. A Magyar Bányászati és Földtani Hivatal (MBFH) a bezárt bánya területén még 31 kt uránércet tart nyilván 0,117 % urán tartalommal. 2006- ban az ausztrál Wildehorse cég a területre kutatási koncessziót szerzett. Fúrásos kutatásokat kezdett Bátaszéktől délnyugatra, ahol a felső pannon homokrétegekben üledékes uránérc dúsulást talált 0,01-0,07 % U tartalommal. Pécstől nyugatra, Dinnyeberki térségében felső miocén agyagos homokkőben fúrásokkal viszonylag kis mélységben uránércet észleltek. Az átlagos U koncentráció 0,030 %, az eddigi legnagyobb koncentráció 0,68 %. A fúrásos kutatások egyik helyszínen sem zárultak le. A gazdaságos kitermelés lehetőségének eldöntéséhez még további fúrásokra lesz szükség. A fúrásokkal kimutatott, ismert uránérc készleteken kívül a szakemberek földtani megfontolások alapján több helyen is gazdaságosan kitermelhető készletek jelenlétét tételezik fel. Ezek a csak becslésre alapuló reménybeli (undiscovered resources) készletek. Mennyiségükről és minőségükről a szakértői vélemények nagyban különböznek Az OECD/NEA (2008) jelentés kb. 10 millió tonnára becsüli a reménybeli urán készleteket. Bár
4 ezeket a becsléseket fenntartással kell fogadni, annyi igen valószínűnek látszik, hogy még jelentős uránérc készletek kimutatására van remény. 2007-ben a világ uránérc termelésének 24 %-a külfejtésekben, 38 %-a mélyművelésekben folyt, 28 %-át pedig az úgynevezett kioldásos eljárással (in situ leaching) termelték ki. A fennmaradó 10 % más nyersanyagok kitermelése során mint melléktermék jött létre. 2007-ben 20 országban termeltek ki uránércet és az összesített termelés 43 300 tonna volt. A világon működő 440 atomreaktor teljes igénye ugyanakkor 60 000 tonna volt. A különbözetet már kitermelt, raktározott ércből, valamint feleslegessé vált katonai készletekből fedezték. A bányászati kapacitások fejlesztésével ez a hiány különösebb nehézség nélkül megszüntethető. A világ tiz legnagyobb uránérc termelő országai a következők: 1. Kanada 25 % 2. Ausztrália 19 % 3. Kazahsztán 13 % 4. Niger 9 % 5. Oroszország 8 % 6. Namibia 8 % 7. Üzbégisztán 6 % 8. Egyesült Államok 5 % 9. Ukrajna 3 % 10. Dél-Afrika 2 % Magyarországon jelenleg, mint említettük nem folyik uránérc termelés. A korábbi években több olyan cikk és nyilatkozat jelent meg a sajtóban, hogy az atomenergia előállítása nem fejleszthető az uránérc készletek korlátozott volta miatt. A valóságban az ismert készletek a mai termelési szinten az alábbi időtartamra biztosítják az ellátást: 1. < 40 $/kg kitermelhető készletre 50 év 2. < 80 $/kg kitermelhető készletre 74 év 3. < 130 $/kg kitermelhető készletre 91 év
5 Ha a feltételezett reménybeli készletnek csak a felét vesszük realizálhatónak, akkor az ellátottság 175 évre növekszik. Figyelembe kell azonban venni az egyre növekvő számú atomerőművet. Ezért az OECD/NAU (2008) jelentés a kitermelés volumenének fokozatos növekedésével számol. Számításaik szerint a termelési kapacitást 2030 ig 118 000 tonnára lehet növelni. Ennél távolabbi jövőre nézve megbízható előrejelzés már nem készíthető. Mindenképen célszerű lenne a transzmutáció adta lehetőségek felhasználása a megfelelő gyorsreaktorok fejlesztésével. A reprocesszálás szélesebb körű alkalmazása is a globális élettartam meghosszabbodását eredményezné. Tórium ércek Tóriumot ma egyetlen atomerőműben sem használnak fűtőelemként, mégis általános vélemény szerint az uránércek tartalék nyersanyaga lehet. A tórium az uránnál gyakoribb elem, átlagos koncentrációja 7-10 ppm. Legfontosabb ásványa a monacit Ce PO 4, melyben izomorf helyettesítés formájában a tórium részesedése 12 %-ot is elérhet. A monacit főként gránitokban, pegmatitokban, üledékes torlatokban és homokokban dúsul fel. Kevésbé gyakori ásványai a thórit ThSiO 4 és a thorianit (Th,U) O 2. Közvetlen ipari felhasználás hiányában eddig a tórium kutatás az uránércnél jóval korlátozottabb volt. Eddig két világ méretű felmérés készült, az egyik a US Geological Survey, a másik az OECD International Atomic Energy Agency részéről. Vizsgálataink szerint az utóbbi felmérés a részletesebb és a megbízhatóbb. E felmérés szerint a világ ismert, megbízhatóan megkutatott (RAR) készletei a következők: 1. Brazilia 606 000 tonna Th 2. Törökország 380 000 3. India 319 000 4. Egyesült Államok 137 000 5. Norvégia 132 000 6. Grönland 54 000 7. Kanada 45 000 8. Ausztrália 19 000
6 9. Dél-Afrika 18 000 10. Egyiptom 15 000 Összes többi ország 505 000 Világ összesn 2 230 000 tonna Th Ezen felül mintegy 15-20 millió tonnára becsülhető a fúrásokkal még nem megkutatott reménybeli tórium készlet. Összefoglalva megállapítható, hogy a világ ismert urán és tórium készletei hosszú időre biztosítják az atomerőművek ellátását. Ezen felül a reménybeli készletek megkutatása érdemben megnövelheti a már ismert készleteket.