Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
И это подтвердилось неожиданно резким снижением цен на природный уран в последние годы (рис. 6.16). В 1980 г. цена 1 кг U3O8 снизилась до 67—70 дол., а в 1983—1984 гг. — до 44—33 дол. Такое снижение цены объясняют временным перепроизводством урана, избытком запасов на складах, значительным сокращением спроса на уран в связи с сокращением заказов на АЭС и уменьшением (в 1,5—2 раза) ранее прогнозируемых на ближайшие 15— 20 лет масштабов строительства АЭС в основных капиталистических странах, а прежде всего в США, ФРГ, Великобритании и др. Вероятно, снижение цен в 1980—1984 гг. носит сугубо конъюнктурный характер. По данным Министерства энергетики США в последующие годы предлагается увеличение средней договорной цены с учетом инфляции: к 1988 г. до 67 дол/кг U3O8, а в 1990—1995 гг. до 90 дол/кг U3O8. Рыночные цены на уран, как правило, выше цен по долгосрочным договорам на поставки, но более двух третей всех поставок урана выполняется на договорной основе. В то же время даже такое значительное снижение цены на природный уран обеспечивает уранодобывающим компаниям приемлемую рентабельность производства н высокие прибыли.
Считается, что параллельный рост цен на органическое топливо и уран уравнивает условия экономического соревнования обычной и ядерной энергетики.
Рыночную конъюнктуру и цены на уран на мировом капиталистическом рынке в значительной мере определяют нефтяные монополии, в руках которых находятся и основные производственные мощности уранодобывающей промышленности.
Важнейшие показатели, которые характеризуют экономический уровень уранодобывающей промышленности и определяют в конечном счете стоимость урана, следующие:
1) содержание урана в рудах, условия их добычи из недр;
2) содержание в рудах сопутствующих урану ценных и полезных компонентов, извлекаемых одновременно с ураном;
3) коэффициенты извлечения урана и сопутствующих ему компонентов из руд;
4) удельная трудоемкость, материало- и энергоемкость технологических процессов;
5) удельные затраты, связанные с обеспечением защиты окружающей среды;
6) эффективность использования основных средств при: добыче и переработке урана; фондоотдача и рентабельность;
7) себестоимость переработки 1 т руды и производства 1 кг U3O8, включая аффинаж.
6.16. УРАН ИЗ МОРСКОЙ воды
Свыше 20 лет в ряде стран (в Японии, США, ФРГ, Великобритании) ведутся исследования путем экономичного извлечения урана из морской (океанской) воды, где он содержится в огромных, практически неисчерпаемых количествах. При средней концентрации урана в морской воде 3,3 мг/м3 в объеме Мирового океана (1,39•1O18 м3) содержится •—4,5• 109 т урана, причем на глубине около 100 м растворено около 100 млн. т урана, и это количество •р-можно рассматривать как непосредственно доступное для промышленного извлечения.
Изотопный состав урана в океанской воде заметно не отличается от изотопного состава урана, извлекаемого из горных пород и земных недр.
Технологические проблемы промышленного извлечения урана из морской воды связаны с весьма низкой концентрацией в ней урана, а также с большим избытком сопутствующих ему ионов кальция, магния, хлора и др., концентрация которых в морской воде (мг/м3) составляет 3,3U, 19,4•106Cl, 2,7•1O6 SO42-, 0,14•1O6 HCO3-Следовательно, молярная концентрация урана на шесть порядков ниже, чем суммарная концентрация большинства ионов. Уран в морской воде находится преимущественно в виде весьма устойчивого анионного комплекса — уранилтрикарбоната [UO2(CO3)]4-.
Многолетние исследования показали, что по экономическим и экологическим соображениям наиболее приемлемой технологией является сорбционное извлечение и концентрирование.
Адсорбент должен удовлетворять определенным требованиям. Прежде всего, он должен иметь максимальную емкость при естественном значении рН, так как любое изменение рН потребует дополнительного расхода кислоты. На 300 млн. м3 морской воды, в которой содержится 1 т урана, потребуется около 9000 т чистой серной кислоты или 18 000 т соляной кислоты, чтобы снизить рН с 8,3 198
до 7. Адсорбент должен быть недорогим, не растворяться в воде и десорбирующем растворе, быть устойчивым к воздействию химических веществ и истиранию, не должен загрязнять водный бассейн.
Наиболее подходящим адсорбентом сначала считался гидра-тированный гидроксид титана. Однако он непрочен, малоселективен и имеет невысокую емкость. В последние годы созданы хелат-ные ионообменные смолы, обладающие более высокими механическими и химическими свойствами. В ФРГ, Японии, США синтезировано и испытано более 260 образцов органических адсорбентов. Исследования показали, что гранулы полиакриловых амидоксим-ных ионитов обладают высокой скоростью адсорбции урана и большой емкостью по урану, достигающей 3000 мг/кг смолы за 180 сут насыщения, что в '-44 раз превосходит адсорбирование на оксиде титана. Лучшую скорость насыщения, но при меньшей емкости показали гуминовые кислоты, которые экологически инертны даже в больших количествах.
Матрица для нанесения тонкого (•—100 мкм) адсорбирующего, надежно фиксированного слоя гуминовой кислоты может быть выполнена в виде сетки из нейлоновых нитей (Япония). Модуль сетки будет состоять из 3000 волокон диаметром 300 мкм, длиной 100 мм и иметь эффективную площадь адсорбирующей поверхности 0,28 м2 и сорбционную емкость —2,5 г урана. Комплект таких «сетей для ловли урана» может погружаться в океан на глубину до 400 м, и сам всплывать (его удельный вес меньше 1) или втягиваться на судно через каждые 1—2 ч для десорбции (элюирова-ния) за 20 мин. Испытания в Японии показали, что 1 т гуминовой кислоты способна поглотить 100 г урана, при этом концентрация урана в морской воде, подвергшейся обработке, уменьшится на —1 мг/м3, т. е. на —'30%- За сутки можно проводить девять циклов.
