Сегодня в большинстве стран используется открытый ядерный топливный цикл (ОЯТЦ). В замкнутом цикле (ЗЯТЦ) годный для повторного использования уран, выделяемый в процессе переработки ОЯТ, составляет более 95 % от его первоначальной массы.
Стоит отметить, что, несмотря на большое количество технологических переделов и наукоемкость производств, доля топливных затрат составляет обычно около 20 % в общей структуре затрат атомной станции. Для сравнения: доля топливных затрат для угольной генерации, по данным ВЯА, составляет около 80 %, для генерации на природном газе – около 90 %.
Распределение расходов в пересчете на 1 кг типового ядерного топлива представлено в таблице 2. Как видно из таблицы, основные статьи затрат при производстве ТВС – природный уран и обогащение урана, на каждую из которых приходится от 40 до 50 % всех затрат.
![]()
В процессе обогащения урана образуется значительное количество обедненного урана (так называемые хвосты изотопного обогащения). При этом выбранное содержание 235U в хвостах (содержание в хвостах) определяет количество исходного природного урана и единиц работы разделения, необходимых для производства обогащенного уранового продукта (ОУП). Например, в таблице 3 представлены объемы природного урана и ЕРР, необходимые для производства одной ты ОУП при различных уровнях содержания в хвостах.
![]()
Как видно из таблицы, выбор уровня содержания урана в хвостах оказывает значительное влияние на спрос на рынках природного урана и услуг по обогащению. Определяющим фактором такого выбора является стоимость природного урана и ЕРР для той или иной энергокомпании-заказчика. Так, рост цены на уран может привести к выбору меньшего содержания урана в хвостах и, соответственно, большему спросу на ЕРР (в случае сохранения уровня цен на ЕРР). Более того, эксплуатирующая компания завода по обогащению урана за счет выбора содержания в хвостах может оптимизировать свою операционную деятельность, исходя из наличия свободных разделительных мощностей, цен на природный уран, технических возможностей и других факторов.
Таким образом, для любых ценовых уровней на природный уран и услуги по обогащению можно вычислить оптимальное содержание в хвостах, которое позволит минимизировать стоимость производства ОУП. При этом оптимальное содержание в хвостах может значительно различаться для конкретной энергокомпании вследствие разного набора краткосрочных и долгосрочных контрактов на поставку урана и ЕРР. С точки зрения влияния на среднее содержание в хвостах для энергокомпании помимо региона поставки и производителя существенными условиями контрактов на поставку ЕРР является установление коридора выбора содержания урана в хвостах.
В период 1980–1990 гг. цены на природный уран находились на низком уровне и оптимальное содержание в хвостах превышало 0,30 %. С 2003 г., когда цены на уран стали расти, содержание в хвостах начало снижение к коридору 0,20–0,25 %, а в период пика цен летом 2007 г. оно составило около 0,13 %. Оптимальные уровни содержания в хвостах последних лет, рассчитанные Ux Consulting (UxC) на основе спотовых цен, представлены в графике 1.
![]()
Как уже отмечалось, выбор определенного уровня содержания в хвостах большинством игроков рынка может оказывать значительное влияние на спрос на уран. Так, по данным «Красной книги-2011» мировые потребности в природном уране в 2008, 2009 и 2010 гг. составили, соответственно, 59 065, 63 520 и 6 3875 тU, в то время как в период 2008–2011 гг. установленная мощность АЭС в мире увеличилась менее чем на 1 %.
Помимо производства электроэнергии на АЭС уран относительно интенсивно применяется в оборонной промышленности и производстве топлива для ядерных силовых установок военно-морского и ледокольного флотов, а также в исследовательских реакторах. Многие указанные сферы подразумевают использование высокообогащенного урана (ВОУ) с уровнем обогащения по 235U от 20 до свыше 90 %, накопленные запасы которого в силу исторических причин весьма значительны (см. разд. 2.1).
Например, исследовательские реакторы представляют собой широкий спектр реакторов коммерческого и некоммерческого назначения, основное использование которых не подразумевает производство электроэнергии. Среди направлений использования исследовательских реакторов можно выделить исследования и обучение, испытание материалов, производство радиоактивных изотопов для нужд медицины и промышленности. По данным ВЯА, в настоящее время в мире действует около 240 исследовательских реакторов в 52 странах. Однако их влияние на урановый рынок невелико: по данным МАГАТЭ, на топливо для исследовательских реакторов приходится менее 1 % уранового рынка.
Существуют и другие сферы применения природного, обогащенного или обедненного урана. Очевидно, что доля использования урана в этих областях по отношению к атомной энергетике крайне мала. Тем не менее возрастающее применение ядерных технологий и материалов на современном этапе развития подчеркивает важность развития уранового рынка. Ядерные технологии используются:
● в медицине и здравоохранении (радиотерапия, визуализация, стерилизация хирургического инструментария и др.);
● в агропромышленном комплексе (культиваторы, обработка продуктов питания, борьба с вредными насекомыми);
● в промышленности (контроль параметров при производстве, промышленная визуализация, использование обедненного урана в качестве магнитострикционных материалов);
● в космосе (например, карбид 235U в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей).
![]()
![]()
Самое известное военное применение обедненного урана – в сердечниках бронебойных снарядов. При сплавлении с 2 % Mo или 0,75 % Ti и термической обработке (быстрая закалка разогретого до 850 °C металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450 °C в течение пяти часов) металлический уран становится тверже и прочнее стали (прочность на разрыв больше 1600 МПа, притом что у чистого урана она равна 450 МПа). В сочетании с большой плотностью это делает закаленную урановую болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони, аналогичным по эффективности более дорогому вольфраму. Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением ее на воздухе с другой стороны брони. Около 300 т обедненного урана остались на территории Ирака после операции «Буря в пустыне». По оценке ВЯА, потребление обедненного урана вне атомной отрасли составляет около 1000 т в год (данные по состоянию на конец 2010 г.).
Конец ознакомительного фрагмента.
