Инвестирование в Уран. Становление урана в качестве биржевого товара

Глава 1. О природном уране

Уран — радиоактивный химический элемент с атомной массой 238,02. В периодической системе Д. И. Менделеева ему присвоен 92-й атомный номер. Этот серебристо-белый металл относится к семейству актиноидов и является самым тяжелым металлом, встречающимся в природе. Уран отличается мягкостью (в чистом виде он несколько мягче стали), ковкостью и гибкостью, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Следует отметить химическую активность этого элемента: на воздухе он быстро окисляется, покрываясь радужной пленкой. В порошкообразном виде уран легко воспламеняется при температуре 150–170 °C, в результате чего образуется оксид U3O8.

Широкое распространение урана в земной коре — один из основополагающих факторов, играющих значительную роль в геофизических процессах. Тепло, выделяющееся при изотопном распаде этого элемента, занимает важное место в энергетическом балансе планеты.

Несмотря на то что уран встречается в природе чаще, чем многие другие металлы, такие как ртуть, серебро или кадмий (38-е место по распространенности), сложность его добычи заключается в том, что в недрах земли он находится в основном в рассеянном состоянии.

Отличительными признаками пород, характерных для урановых руд, являются кислая среда и высокое содержание кремния. Богаты ураном гранитные и осадочные породы, породы, содержащие органические отложения.

Уран составляет 0,0003% поверхностного слоя земли и встречается в природе в огромном (более 100) количестве минеральных руд. Однако для отработки используются только около 12 видов отложений, содержащих этот элемент.

Самым богатым по содержанию урана минералом являются жилы настурана (уранинита, урановой смолки). Он носит также название диоксида урана, однако с химической точки зрения содержание кислорода в этих рудах варьируется от UO2 до U3O8 из-за процессов окисления и радиоактивного распада. Данный минерал является самым обогащенным по содержанию урана, но встречается крайне редко. Основное месторождение уранинита находится в Канаде в районе Большого Медвежьего озера. Богатые залежи настурана также выявлены в Заире, Чехии и Франции.

На втором месте по содержанию урана стоят конгломераты ториевой и урановой руд, смешанные с рудами других минералов. Чаще всего встречаются руды драгоценных металлов (серебро, золото), содержащие их в количествах, достаточных для разработки месторождений. Уран и торий становятся в таком случае продуктами — спутниками добычи драгоценных металлов. Такие разработки ведутся в Австралии, Канаде, России и ЮАР.

Уран выделяют также из карнотита (уранил-ванадат калия). Этот минерал, содержащий кроме урана также ванадий и другие элементы, чаще всего находят в осадочных породах и песчаниках. Разработка руд карнотита ведется на плато Колорадо, в США, а также в штатах Вайоминг, Аризона, Юта.

Еще одним источником урана являются железоурановые сланцы и фосфатные руды. Такие виды месторождений есть в Швеции, Марокко, США, Анголе и Центрально-Африканской Республике.

Небольшое количество урана содержится в лигнитах и некоторых углях. Так, отложения лигнитов с высоким содержанием урана разрабатываются в Северной и Южной Дакоте, в США; в Испании и Чехии обнаружены битумные угли, также богатые этим элементом.

Использование урана началось в глубокой древности. На раскопках в Помпее и Геркулануме археологами были найдены осколки керамики, покрытой желтой глазурью. Предметы датированы I в. до н.э. Для изготовления желтой глазури использовалась природная окись урана, в которой содержание минерала превышало 1%.

В современном понимании уран был открыт в 1789 г. Именно тогда немецкий химик и натурфилософ Мартин-Генрих Клапрот занялся изучением тяжелого минерала черного цвета, который горняки часто называли «смоляной обманкой». До этого момента считалось, что в его состав входят цинк и железо, но Клапрот опроверг это предположение. Незадолго до начала исследования химик разработал способ превращения силикатов и других нерастворимых веществ в растворы.

Для этого он сплавлял минералы с гидроксидом калия в серебряном тигле. Этому способу он подверг и «смоляную обманку». К удивлению ученого, полного растворения не произошло. В связи с этим Клапрот сделал вывод о присутствии в минерале неизвестного металла. Следующим шагом химика было растворение минерала в азотной кислоте и «царской водке», что привело к выпадению в осадок светлых зеленовато-желтых кристаллов, по форме напоминавших шестигранные пластинки.

После долгих химических изысканий Клапрот смог получить массу с вкраплениями крошечных зерен металла. Этот новый элемент был назван ученым ураном (uranium) в честь планеты, открытой незадолго до этого события английским астрономом Гершелем. Сам Клапрот так объяснил название элемента: «Ранее признавалось существование лишь семи планет, соответствовавших семи металлам, которые и обозначались знаками планет. В связи с этим целесообразно, следуя традиции, назвать новый металл именем вновь открытой планеты. Слово уран происходит от греч. “ουρανóς” (небо) и, таким образом, может означать “небесный металл”».

Название «урановая смолка» тоже было введено в обиход с легкой руки немецкого химика, который стал так называть «смоляную обманку».

Хотя Клапрот внес огромный вклад в процесс изучения свойств и характеристик урана, некоторые из его выводов были впоследствии опровергнуты.

Так, в 1840 г., спустя 50 лет после открытия урана, французский химик Эжен-Мельхиор Пелиго сумел доказать, что полученное Клапротом вещество является не чистым ураном, а лишь его окислом UO2. Именно Пелиго сумел первым получить уран в качестве самостоятельного металла.

Из-за весьма небольших объемов добычи урана ученые того времени не могли проводить более обстоятельные исследования. В связи с этим на протяжении почти 100 лет после открытия этого элемента никакой новой информации о нем не появлялось. В небольших количествах уран использовался для создания красок и при фотосъемке, другого практического применения он не находил.

Следующей вехой в истории изучения урана стали исследования русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, который в 1874 г. поместил уран на 92-ю клетку своей периодической системы и предположил, что атомный вес данного элемента не 120, как считалось ранее, а в два раза больше, т.е. 240. В 1896 г. немецкий химик Иоганн Циммерман опытным путем подтвердил гипотезу русского ученого.

Менделеев позже признавался: «Для меня лично уран весьма знаменателен уже потому, что играл выдающуюся роль в утверждении периодического закона, так как перемена его атомного веса вызвана была признанием закона и оправдана действительностью, а для меня (вместе с атомными весами Ce и Be) служила пробным камнем общности периодического закона».

Дальнейшая история исследования урана тесно переплетается с открытием радиоактивности. В 1885 г. немецкий физик Вильгельм Рентген обнародовал свои исследования проникающего излучения, Х-лучей. Долгие научные диспуты привели научное сообщество к вопросу опытного изучения процесса возникновения «рентгеновских» лучей в процессе фосфоресценции вообще. В 1896 г. этой темой занялся французский физик Антуан-Анри Беккерель, в семье которого изучение фосфоресценции уже стало традицией.

Свои эксперименты Беккерель начал с кристаллов уранилсульфата калия. Ученый обернул фотопластину черной бумагой и положил сверху тонкие кристаллы минерала. Предположив, что Х-лучи могут быть задержаны металлом, физик поместил между кристаллами и бумагой металлическое кольцо, очертания которого действительно четко проявились на фотопластине по окончании опыта.

После долгих исследований Беккерель сделал вывод о том, что между фосфоресценцией и проникающим излучением не существует никакой связи, а Х-лучи являются следствием наличия в минерале урана. Так была открыта радиоактивность. Вскоре Беккерель сделал еще одно открытие, касавшееся интенсивности излучения: оно тем выше, чем больше атомов урана в веществе. Но из этого правила возникло одно исключение — урановая смоляная руда, излучение от которой превышало излучение от чистого урана (его удалось получить французскому химику Анри Муассану в это же время). На основе этого исключения Пьером и Марией Кюри были открыты продукты распада урана — полоний и радий.

Дальнейшее изучение урана шло все более быстрыми темпами. В 1899 г. английский физик Эрнест Резерфорд делает вывод о неоднородности излучения урановых фракций. Им были открыты альфа- и бета-лучи. А в мае 1900 г. французский физик Поль Вийар говорит об еще одном излучении — гамма-лучах.

В том же году английский ученый Уильям Крукс обнаруживает, что существуют разновидности урана, и получает первый изотоп — «уран-Х», а затем и другие — «уран-I» и «уран-II».

В начале XX в. ученые ищут практическое применение накопленным знаниям об уране. В 1907 г. Резерфорд исследует возможность определения возраста геологических пород, базируясь на теории радиоактивности урана и тория. В 1913 г. Фредерик Содди, английский радиохимик, обобщил данные об открытых ранее разновидностях урана и ввел понятие «изотоп».

В 1932 г. англичанин Джеймс Чедвик сделал открытие, которое потрясло научное сообщество и дало новый толчок к изучению свойств урана. Он обнаружил новую элементарную частицу, которая была названа нейтроном. В 1934 г. американский физик Энрико Ферми начинает опыты по бомбардировке различных химический элементов нейтронами, что привело к появлению в уране новых радиоактивных веществ.

За этими опытами последовали жаркие научные диспуты: были ли открыты новые трансурановые элементы или бомбардировка нейтронами привела к расщеплению ядра урана на изотопы известных уже элементов? Споры не прекращались в течение четырех лет, пока в 1938 г. немецкие ученые Отто Ганн и Фриц Штрассман не установили, что продуктами бомбардировки урана нейтронами являются элементы со свойствами бария и лантана.

Объяснение этому феномену было дано учеными Лизе Майтнер и Отто Фришем в номере английского журнала Nature от 16 января 1939 г., где описывалось деление ядра и приводился расчет выделяемой при этом энергии.

Это событие стало первой ступенью в изучении цепных реакций, происходящих с использованием урана.

Гипотеза о расщеплении ядер урана была подтверждена в лабораториях многих стран. Было доказано, что ядерная реакция может поддерживаться сама собой, поскольку расщепление урана происходит с высвобождением дополнительных нейтронов.

Одновременно с этим информация о проводимых опытах становится засекреченной и ученые разных стран перестают обмениваться своими наработками.

Неоценимый вклад в изучение цепных реакций внесли советские ученые. В 1939–1940 гг. Ю. Б. Харитон, Я. Б. Зельдович, К. А. Петржак и Г. Н. Флеров обнаружили, что процесс деления ядер урана может стать непрерывным, если обогатить элементарный уран его изотопом 235U. Практический смысл этого открытия был подтвержден физиками Чикагского университета, которые под руководством Э. Ферми сконструировали первый ядерный реактор СР-1.

Исследование и создание ядерных реакторов в СССР проводились под руководством академика И. В. Курчатова. 25 декабря 1946 г. был пущен первый советский реактор Ф-1. Он послужил основой для создания более мощных установок. 27 июня 1954 г. в городе Обнинске Калужской области была пущена первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт.

В настоящее время изучение урана направлено на более эффективное мирное применение внутриатомной энергии, на оптимизацию методов извлечения урана и другие вопросы, носящие прикладной характер. Но кто знает, какие еще тайны хранит в себе этот элемент, перевернувший в XX в. законы физики и заставивший человека по-новому взглянуть на законы природы.

Основным потребителем природного урана является атомная энергетика, обеспечивающая в настоящее время около 14% мировых потребностей в электроэнергии. По состоянию на ноябрь 2012 г., по данным МАГАТЭ, в мире эксплуатировалось 437 энергетических реакторов в 30 странах общей установленной мощностью около 372 ГВт. На стадии строительства на тот период находилось 64 реактора.

В атомной энергетике добыча природного урана и производство уранового концентрата (U3O8) является первым этапом современного ядерного топливного цикла (см. рис. 1).

Топливный цикл атомной энергетики условно можно разделить на три стадии.

Начальная стадия ЯТЦ (Front-End) охватывает операции от добычи урановой руды до поставки изготовленных тепловыделяющих сборок на площадку АЭС.

Добыча урановой руды осуществляется преимущественно открытым, подземным способами или методом подземного выщелачивания (более подробно см. разделы 1.3 и 1.4). Добытое минеральное сырье подвергают обогащению на гидрометаллургических заводах (ГМЗ). После переработки урановой руды на ГМЗ получается урановый концентрат в форме закиси-окиси природного урана (U3O8), который в дальнейшем поступает на конверсию и изотопное обогащение.

Концентрат природного урана переводится на конверсионном заводе в гексафторид урана (UF6), который является наиболее подходящей формой для дальнейшего изотопного обогащения. UF6 сублимируется (переходит из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу) при температуре 53 °C.

Обогащение урана — производственный процесс, в ходе которого в уране повышается концентрация делящегося изотопа 235U. Природный уран содержит два вида изотопов — 238U, концентрация которого в природном уране составляет свыше 99%, и 235U с концентрацией около 0,711%. Большинство современных энергетических реакторов работает на урановом топливе, в котором концентрация изотопа 235U составляет от 3 до 5%.

В процессе обогащения концентрация 235U доводится до уровня, требующегося для определенного типа реакторов. Обогащение урана осуществляется путем разделения изотопов 235U и 238U.

Единицей измерения работы по обогащению урана является ЕРР — единица работы разделения. Она имеет физическую размерность массы, поэтому иногда употребляют обозначения кгЕРР или тЕРР.

В настоящее время в мире эксплуатируются в промышленном масштабе две технологии разделения изотопов урана: газодиффузионная и газоцентрифужная. Центрифужный метод — разделение изотопов урана с помощью газовых центрифуг — является наиболее распространенной технологией, обеспечивающей значительные технические и экономические преимущества по сравнению с энергозатратной газовой диффузией. Согласно прогнозам Всемирной ядерной ассоциации (ВЯА), центрифужная технология в будущем займет доминирующее положение (см. табл. 1). В дальнейшем возможно опережающее развитие перспективной лазерной технологии изотопного обогащения урана, реализуемой в США консорциумом General Electric — Hitachi Global Laser Enrichment LLC.

25 сентября 2012 г. Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) выдала компании General Electric — Hitachi Global Laser Enrichment LLC (GLE) лицензию на строительство и эксплуатацию завода по изотопному обогащению урана в Уилмингтоне, штат Северная Каролина, на основе лазерной технологии. Лицензия дает разрешение на обогащение урана до 8% по изотопу 235U. Полученный низкообогащенный уран будет использоваться при изготовлении ядерного топлива для АЭС. GLE планирует создание нового промышленного производства на площадке действующего завода по фабрикации топлива компании Global Nuclear Fuel — America.

На заводе будет применена технология, разработанная австралийской Silex Systems Ltd., исключительные права на которую принадлежат GLE. Начало производства планируется на 2014 г. с выходом на проектную мощность к 2020 г. Отработка технико-экономических параметров промышленного производства на базе лазерной технологии обогащения началась на площадке в Уилмингтоне в июле 2009 г.

23 ноября 2012 г. Silex Systems Ltd. сообщила о том, что GLE обсуждает с Министерством энергетики США возможность строительства второго завода по обогащению урана на основе лазерной технологии. Предприятие предполагается разместить на площадке газодиффузионного завода в Падуке, штат Кентукки.

Обогащенный по изотопу 235U гексафторид урана (UF6) поступает на завод по производству ядерного топлива для изготовления порошка диоксида урана (UO2), из которого, в свою очередь, изготавливаются топливные таблетки для начинки тепловыделяющих элементов. Тепловыделяющие элементы (твэлы) формируют тепловыделяющую сборку (ТВС), или кассету.

Тепловыделяющие сборки являются составной частью активной зоны ядерного реактора и предназначены для генерирования тепловой энергии. Конструкция ТВС отличается для различных типов реакторов, но в общем виде ТВС состоит из несущей структуры (каркаса), с одной стороны которой расположена головка, с другой — хвостовик, и включает в себя тепловыделяющие элементы (твэлы), собранные в пучки. Твэлы располагаются в пучках с равномерным шагом, который обеспечивают дистанционирующие решетки. Твэл представляет собой герметичную тонкостенную трубу из циркониевого сплава с приваренными на концах заглушками, снаряженную цилиндрическими спеченными топливными таблетками из обогащенного диоксида урана.

Вторая стадия ЯТЦ — использование ядерного топлива в реакторе для выработки электроэнергии, включая временное хранение отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) на площадке АЭС.

ТВС доставляются на электростанции в специальных контейнерах, предотвращающих возникновение цепной реакции. Далее они размещаются в активной зоне ядерного реактора. С помощью источника нейтронов реактор запускается. Твэлы вырабатывают энергию, избыточные нейтроны поглощаются специальными графитовыми стержнями.

Одна треть или четверть твэлов ежегодно выгружается из реактора, на их место ставятся новые твэлы. ОЯТ перегружается в приреакторное хранилище — наполненный водой бассейн, где оно хранится в течение нескольких лет до снижения радиоактивности до определенного уровня. Вода охлаждает отработавшее топливо и служит надежной защитой от радиации. После нескольких лет охлаждения в приреакторном бассейне сборки транспортируются либо в специальное хранилище для длительного хранения, либо на перерабатывающий завод для переработки и регенерации.

Заключительная стадия ЯТЦ (Back-End) предполагает несколько операций: от отправки отработавшего топлива на захоронение (открытый ЯТЦ) или на завод по переработке ОЯТ (замкнутый ЯТЦ) до захоронения высокоактивных остеклованных отходов переработки.

Переработка ОЯТ и регенерация урана осуществляются на радиохимических заводах, где облученные и охлажденные твэлы освобождаются от оболочки и израсходованные топливные таблетки помещаются в ванну с азотной кислотой. Таблетки растворяются в кислоте, после чего получившийся раствор вводится в противоточную экстрактивную систему.

Обычно в первом цикле выделения около 99% продуктов распада деления удаляются. В дальнейшем идет обработка оставшегося вещества — очищение и разделение плутония и урана. Конечными продуктами второй стадии обычно являются UO2 и РuО2, которые могут быть повторно использованы.

Оставшиеся после регенерации урана и плутония небольшие по объему высокоактивные отходы (менее 3% от массы урана в свежем ядерном топливе) подлежат кондиционированию — специальной обработке (цементирование, остекловывание, трансмутация) и захоронению в специализированных могильниках.

Кондиционированные высокоактивные отходы и отработавшее топливо, не подлежащее дальнейшей переработке, перевозятся в централизованное хранилище и захораниваются. Такие хранилища (могильники) являются специализированными высокотехнологичными предприятиями, на них принимаются все необходимые меры для максимально безопасного хранения в течение длительного времени (сотни и тысячи лет).

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.).

Среди перспективных сфер применения ядерных технологий можно выделить:

производство пресной воды (опреснение);

производство тепла (для промышленности и жилого сектора);

производство водорода (для нефтеперерабатывающих предприятий, нефтехимической промышленности, производства синтетического топлива и в качестве энергоносителя).

Анализ современного состояния минерально-сырьевой базы урана целесообразно провести на базе последних сборников «Уран: запасы, производство и спрос», публикующихся Агентством по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития (АЯЭ ОЭСР) и Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) раз в два года, более известных как «Красная книга» (Red Book).

В «Красной книге-2011» дается исчерпывающая оценка текущих прогнозов спроса и предложения урана на период до 2035 г. Также в сборнике приведены последние данные по запасам, разведке, производству и складским запасам урана, а также исторические справки по разработке месторождений и добыче, планы будущего производства. Издание подготовлено на базе ответов на анкеты, которые рассылались АЯЭ странам — членам ОЭСР и МАГАТЭ — странам, не входящим в ОЭСР. «Красная книга-2011» — 24-е издание; ответы на вопросы анкет предоставили 34 страны, Секретариатом совместной группы по урану АЯЭ/МАГАТЭ было подготовлено восемь отчетов по отдельным странам.

Данные «Красной книги-2011» публикуются по состоянию на 1 января 2011 г., «Красной книги-2009» — по состоянию на 1 января 2009 г., «Красной книги-2007» — по состоянию на 1 января 2007 г.

В последних сборниках «Красной книги» разведанные запасы (Identified Resources) урана подразделялись на достоверно установленные (Reasonably Assured Resources) и предварительно оцененные (Inferred Resources). В «Красной книге» учитываются и публикуются извлекаемые запасы урана; запасы в недрах при этом умножаются на степень извлечения для применяемых способов добычи и переработки руд (см. табл. 4).

Запасы подразделены на три ценовые группы: со стоимостью добычи <$40/кгU, <$80/кгU и <$130/кгU. В издании «Красной книги» 2009 г. в связи с ростом рыночных цен на уран в тот период и увеличением стоимости добычи была введена дополнительная категория извлекаемых запасов со стоимостью добычи <$260/кгU, что привело к значительной переоценке запасов. Так, общий объем извлекаемых запасов (т.е. запасы в категории <$260/кгU) в 2009 г. увеличился на 15,3%, с 5,469 млн тU до 6,306 млн тU за счет добавления новой ценовой категории. В 2011 г. извлекаемые запасы выросли до 7,096 млн тU, что на 12,5% больше по отношению к аналогичному показателю 2009 г., также за счет наиболее высокой ценовой категории.

При изучении динамики запасов в категории до $130/кгU можно отметить, что картина распределения извлекаемых запасов в различных странах мира в последние годы не претерпела значительных изменений, за исключением таких стран, как Австралия, Нигер, ЮАР и США (см. табл. 5). Первые два места стабильно занимают Австралия и Казахстан, причем Австралия существенно нарастила свою долю за счет разведки новых рудных залежей на месторождении «Олимпик-Дам». В 2011 г. на третье место вышла Россия, незначительно опередив Канаду. Стоит отметить, что Россия тем не менее уступает многим странам по качеству руд, в то время как Канада обладает уникальными по содержанию урана в рудах месторождениями (до 20%).

В целом, несмотря на существенное увеличение затрат на геологоразведочные работы (о чем речь пойдет ниже), извлекаемые запасы урана в ценовой категории до <$130/кгU поступательно сокращались начиная с 2007 г.

С 2009 г. наблюдается значительное сокращение запасов с наиболее низкой себестоимостью (<$40/кгU и <$80/кгU) по причине возросшей стоимости добычи. Кроме того, наметившееся в 2009 г. снижение связано с переоценкой ранее установленных запасов и с консервативной оценкой Секретариатом АЯЭ/МАГАТЭ стоимости, которая фигурировала в отчетах геологоразведочных компаний, работающих в Намибии.

Извлекаемые запасы категории <$40/кгU уменьшились на 14,5%, с 79 6000 тU в 2009 г. до 68 900 тU в 2011 г. Большие сокращения в категориях RAR и Inferred произошли вследствие перевода запасов в категории с более высокой стоимостью и ростом стоимости добычи во всем мире. Однако уменьшение в диапазоне <$40/кгU оказалось не таким большим благодаря Узбекистану, который сообщил о существенном приросте запасов в этой категории. Точно так же извлекаемые запасы в категории <$80/кгU уменьшились на 663 400 тU, или на 17,7%, до 3,08 млн тU вследствие перевода запасов в Канаде, Нигере и ЮАР в более дорогую категорию.

Достоверно установленные запасы (RAR), соответствующие российской классификации А+В+С1, представляют собой наиболее точно установленные запасы, которые в первую очередь предполагаются к разработке и по которым можно прогнозировать изменения в уранодобывающей отрасли и предложении урана в период до 2030 г. и далее. По состоянию на 1 января 2011 г. общий объем достоверно установленных запасов составлял в мире 4,379 млн тU. Распределение RAR по основным странам представлено на графике 2.

Динамика изменения достоверно установленных запасов представлена в таблице 6. Она очень схожа с динамикой изменения извлекаемых запасов: запасы урана в наиболее привлекательных ценовых категориях значительно снизились на фоне роста запасов в категории <$260/кгU.

В 2009–2011 гг. изменилось распределение достоверно установленных запасов по способу отработки. Данные по RAR «Красной книги-2011» представлены в таблице 7. В категориях <$130/кгU и <$260/кгU запасы, предназначенные к отработке открытым способом, выросли по сравнению с данными «Красной книги-2009» на 4,2 и 35,2% соответственно; при этом запасы в более «дешевых» стоимостных категориях резко снизились: на 30,9%, до 28600 тU в категории <$40/кгU и на 73,1%, до 99600 тU в категории <$80/кгU.

Достоверно установленные запасы месторождений, отрабатываемых шахтным способом, снизились во всех категориях: на 18,8%, до 313 800 тU в категории <$40/кгU; на 39,7%, до 428 900 тU в категории <$80/кгU; на 15,1%, до 875 800 тU в категории <$130/кгU; на 6,1%, до 1 272 000 тU в категории <$260/кгU.

Запасы месторождений урана, отрабатываемых методом подземного выщелачивания, в целом уменьшились. Наиболее значительное сокращение отмечено в категории <$260/кгU: на 21,2%, до 426 700 тU (для ПВ кислотного). В то же время запасы урана, извлекаемые в качестве побочного продукта, возросли во всех ценовых категориях, в первую очередь благодаря росту запасов австралийского месторождения «Олимпик-Дам», на котором ведется добыча меди, урана, золота и серебра. Наиболее существенный рост — в категории <$260/кгU, где достоверно установленные запасы увеличились на 23,2%, до 1 198 900 тU.

Стоит подробнее остановиться на основных изменениях извлекаемых и достоверно установленных запасов в ряде ключевых стран, произошедших в период между двумя последними изданиями «Красной книги».

Австралия. Страна перестала сообщать о достоверно установленных запасах со стоимостью добычи <$40/кгU, так как запасы переведены в более дорогие категории в связи с ростом стоимости производства. RAR со стоимостью добычи <$80/кгU составили в 2011 г. в общей сложности 961 500 тU, что на 17% меньше, чем 1,2 млн тU в 2009 г. Запасы со стоимостью добычи <$130/кгU составили в 2011 г. 1,16 млн тU, что на 2% меньше, чем в 2009 г. Сокращение обусловлено ростом стоимости добычи и первичного обогащения в последние годы вкупе с продолжающимся наращиванием добычи на австралийских рудниках.

Канада. Извлекаемые запасы со стоимостью добычи <$80/кгU составили в 2011 г. 416 800 тU, на 7% меньше 447 400 тU в 2009 г. В категории <$130/кгU запасы уменьшились на 3,5%, до 468 600 тU, в 2011 г. против 485 600 тU в 2009 г. Снижение связано в основном с переводом запасов в другие категории из-за возросшей стоимости добычи. В то же время в Канаде увеличились предварительно оцененные запасы в связи с открытием новых месторождений в районе Атабаски.

Казахстан. Извлекаемые запасы со стоимостью добычи <$40/кгU несколько сократились: с 50 000 тU в 2009 г. до 47 000 тU в 2011 г. В категории <$80/кгU снижение составило 4%: с 506 000 тU в 2009 г. до 486 000 тU в 2011 г. В категории <$130/кгU извлекаемые запасы уменьшились на 13%: с 723 000 тU до 629 000 тU. Сокращение ресурсной базы связано с переводом части запасов в другие категории и отработкой действующих месторождений.

Монголия. Выявление новых месторождений в Монголии привело к общему росту ресурсной базы страны. Однако прирост произошел на фоне общего роста в стоимостных категориях. В результате исчезла категория со стоимостью добычи <$80/кгU, в которой в отчете 2009 г. значилось 42 000 тU. Извлекаемые запасы в категории <$130/кгU возросли до 56 000 тU в 2011 г. против 50 000 тU в 2009 г.

Россия. В 2008–2010 гг. в России была проведена комплексная техническая и экономическая переоценка ресурсной базы по урану, что в конечном итоге привело к увеличению объема запасов с одновременным переводом их в более дорогие стоимостные категории. Извлекаемые запасы со стоимостью добычи <$80/кгU уменьшились с 158 000 тU в 2009 г. до 56 000 тU в 2011 г., т.е. на 65%. Запасы со стоимостью добычи <$130/кгU незначительно увеличились, с 480 000 тU в 2009 г. до 487 000 тU в 2011 г.

Намибия. Активная геологоразведка в период 2008–2010 гг. способствовала росту извлекаемых запасов в Намибии. Прирост в 250% зафиксирован в категории <$80/кгU, с 2000 тU в 2009 г. до 7000 тU в 2011 г. Однако открытие новых месторождений с низким содержанием привело, с одной стороны, к увеличению ресурсной базы, с другой — к уменьшению в категории <$130/кгU на 8%: с 284 000 тU в 2009 г. до 261 000 тU в 2011 г.

Нигер. Возобновление геологоразведки в Нигере привело к появлению новых запасов с более высокой себестоимостью. В категории <$80/кгU зафиксировано снижение на 92%, с 74 000 тU в 2009 г. до 6000 тU в 2011 г. Однако наряду с переводом запасов в более дорогие категории произошел значительный прирост в категории <$130/кгU: c 273 000 тU в 2009 г. до 421 000 тU в 2011 г.

ЮАР. В стране отмечен прирост ресурсной базы за счет оценки хвостохранилищ. Одновременно возросшая стоимость добычи привела к переводу запасов в более дорогие категории. Извлекаемые запасы со стоимостью добычи <$130/кгU уменьшились на 5%: до 279 000 тU в 2011 г. с 295 000 тU в 2009 г.

США. Оценки извлекаемых запасов в США не изменились с 2009 г.: 39 064 тU в категории <$80/кгU и 207 435 в категории <$130/кгU.

Как уже отмечалось, в последние годы значительно возрос объем инвестиций в геологоразведку на уран и разработку урановых месторождений (см. график 3). В 2011 г. на разработку месторождений и обустройство рудников в мире планировалось израсходовать $1,8 млрд, что на 12% превышает уточненные показатели 2009 г.

Можно отметить, что при поиске новых месторождений внимание урановых компаний в первую очередь привлекают хорошо известные урановорудные районы, где в прошлом уже добывался уран. При этом интерес представляют не только фланги и глубокие горизонты известных месторождений, но и рудные отвалы и хвостохранилища обогатительных фабрик и перерабатывающих заводов.

Как отмечается в «Красной книге-2011» (см. табл. 8), большинство стран-производителей сообщило об увеличении затрат, особенно в Африке, где наблюдается значительная активность по обустройству рудников. Геологоразведка в мире по-прежнему в основном сосредоточена на выявлении месторождений типа «несогласие» и месторождений песчаникового типа, пригодных к отработке методом ПВ. Однако по сравнению с ситуацией двухлетней давности в Африке активизировалась разработка месторождений с более низким содержанием и большими объемами запасов.

В последнем выпуске «Красной книги» упоминаются 16 стран, ведущих разведку и разработку месторождений урана. Основной объем затрат по этим направлениям распределился между восемью странами: Австралия, Канада, КНР, Индия, Казахстан, Нигер, Россия и США. В общей сложности на их долю пришлось около 93% затрат внутри страны на разведку и разработку месторождений урана.

Лидером является Канада, затратившая в 2010 г. на разведку и разработку месторождений урана $585 млн. Менее одной трети общих затрат в 2010 г. пришлось на деятельность по углубленной подземной разведке, оценке месторождений, а также консервации месторождений на проектах, еще не получивших разрешение на добычу. В 2010 г. Нигер вышел на второе место после Канады по объему затрат на разведку и разработку урана — $458 млн Этот рост связан с активизацией геологоразведки, последовавшей за выдачей шести новых разрешений на разведку месторождений, и деятельностью иностранных компаний на более чем 160 концессионных участках.

Россия сохранила за собой третью строчку, затратив на разведку и разработку месторождений в 2010 г. $383 млн, что на 73% больше, чем $222 в 2008 г. Значительный рост затрат связан с активизацией работ, проводимых госкорпорацией «Росатом», притом что объем средств, выделяемых на геологоразведку государством, в последние годы несколько сократился. Основная часть геологоразведки была выполнена на территории Калмыкии, Бурятии с целью поиска месторождений песчаникового типа, пригодных к отработке методом подземного скважинного выщелачивания.

Австралия заняла четвертое место по объему инвестиций в геологоразведку, затратив на эти цели в 2010 г. $166 млн. Далее идут США — $144 млн. Китай выделил значительные средства на разведку и обустройство рудников, в общей сложности $77 млн, что на 75% больше, чем $44 млн в 2008 г. В КНР затраты на разведку и разработку месторождений стабильно растут начиная с 2004 г. По данным «Красной книги», этот рост продолжится и в 2011 г.

Затраты Казахстана сократились с $78 млн в 2008 г. до $57 млн в 2010 г. Тем не менее в документе отмечается, что в 2011 г. Казахстан направит на эти цели свыше $73 млн

В 2010 г. только КНР, Франция, Япония и РФ сообщили о затратах на разведку и разработку месторождений за пределами этих стран в общей сумме $274 млн, что намного меньше $371 млн в 2008 г., но существенно превосходит показатели 2004 г. — $71 млн

В целом, как указывается в «Красной книге-2011», к 2035 г. установленная мощность АЭС в мире вырастет с 375 ГВт в конце 2010 г. до 540–746 ГВт (на 44% при «пессимистичном» сценарии развитии ядерной генерации, на 99% — при «оптимистичном»). При этом спрос на уран для нужд ядерной энергетики к 2035 г. вырастет с 63 875 тU до 98–136 000 тU. В докладе отмечается, что установленных на сегодня запасов урана «более чем достаточно» для обеспечения сценария высокого спроса на период «до 2035 г. и в обозримом будущем». Более того, для покрытия спроса при «оптимистичном» сценарии до 2035 г. потребуется использовать только 35% извлекаемых запасов. Тем не менее в «Красной книге» подчеркивается, что для обеспечения будущего атомной отрасли потребуются новые запасы, своевременный ввод в строй новых и расширение действующих производств.

Согласно «Красной книге», для устойчивого развития атомной отрасли жизненно необходимы инвестиции в инфраструктуру производства урана. Это связано с длительным периодом времени, который требуется для перевода запасов урана в продукт технологических переделов, использующийся при производстве электроэнергии. В частности, для обеспечения прогнозируемого роста ядерной генерации потребуется более сильный рынок урана, который гарантирует своевременный прирост производственных мощностей.

Необходимо также отметить, что при составлении прогнозов эксперты учитывали имеющиеся на сегодня ядерные технологии. Однако новые реакторы и топливные циклы «могут позитивно сказаться на наличии урана в долгосрочной перспективе и, возможно, расширить временные горизонты установленной ресурсной базы на тысячелетия», говорится в «Красной книге».

Инновационные реакторы и ядерно-топливные циклы, обеспечивающие соблюдение режима нераспространения, в будущем способны кардинально изменить характер спроса на мировом урановом рынке. Например, проект реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ подразумевает малоотходную переработку отработавшего ядерного топлива с радиационно-эквивалентным захоронением радиоактивных веществ (пристанционный ядерный топливный цикл). Проект реализуется в рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 гг. и на перспективу до 2020 г.». ГК «Росатом» ставит задачу выйти к 2020 г. «не на демонстрацию отдельных элементов, а на создание полного комплекса» на площадке Сибирского химического комбината.

По данным Всемирной ядерной ассоциации (ВЯА), созданной в 2001 г. на базе Уранового института с целью продвижения атомной энергетики и поддержки компаний отрасли, производство урана в 2011 г. практически не изменилось по сравнению c предыдущим годом и составило 54 600 тU (2010 г. — 54 700 тU). Безоговорочным лидером является Казахстан, который с 2008 г. увеличил объем производства урана на 128%, до 19 451 тU. Начиная с 2009 г. Канада находится на втором месте; в 2011 г. объем производства урана снизился на 6,5% по сравнению с 2010 г. и составил 9145 тU. На третьем месте в 2011 г. находилась Австралия с объемом производства на уровне 6000 тU (см. табл. 9). В последние годы в Канаде и Австралии отмечается снижение объемов производства во многом из-за технических проблем на существующих производствах или задержек при разработке новых месторождений урана.

Как видно из таблицы, с 2006 г. доля первичных источников предложения урана на мировом рынке стабильно растет и в настоящее время производители урана обеспечивают около 85% потребностей энергетических реакторов в природном уране. Недостающая часть компенсируется за счет вторичных источников поставок (см. ниже).

По способу добычи и производству урана на горный способ добычи (открытый и шахтный) с переработкой руд на ГМЗ приходится около 47% мирового производства урана (по данным ВЯА, см. табл. 10). За последние годы, в основном в связи с ростом объемов производства в Казахстане, доля урана, добываемого методом подземного выщелачивания, значительно выросла и в настоящее время находится на уровне 46% от общего объема производства урана в мире. Ведущими странами, применяющими метод подземного выщелачивания при добыче урана, являются Казахстан и Узбекистан.

По данным ведущей консалтинговой компании в атомной отрасли Ux Consulting Co. (UxC), в 2011 г. было произведено около 53 100 тU; при этом в следующие два года прогнозируется рост объема производства урана на 9700 тU, приблизительно до 62 800 тU (данные по состоянию на апрель 2011 г.). Распределение стран по объему производства урана представлено на графике 4. Ниже, на основе данных UxC, представлен анализ основных изменений в мировом производстве урана в 2011 г.

В 2011 г. мировое производство урана составило около 138 млн фунтов U3O8 (около 53 000 тU), что на 1 млн фунтов меньше, чем 139 млн фунтов (около 54 000 тU) в 2010 г. Это первое снижение объемов производства с 2006 г., когда мировая добыча урана сократилась до 103 млн фунтов U3O8 (около 39 000 тU) со 108 млн фунтов U3O8 (около 42 000 тU) в 2005 г.

UxC прогнозировала рост добычи по итогам 2011 г. примерно на 4% с выходом на 145 млн фунтов U3O8 (около 56 000 тU), однако на итоговые показатели повлияло сокращение производства в Намибии, России и Австралии. Важно, что ни одно из этих снижений не стало реакцией на аварию на АЭС «Фукусима-1» в Японии.

Казахстан третий год подряд сохраняет за собой первую строчку в списке стран — производителей урана. Объем производства в 50,6 млн фунтов U3O8 (около 19 450 тU) — это 36,6% от мирового производства в 2011 г. В 2012 г. Казахстан планировал сохранить темпы роста и довести производство урана до 21 346 тU (~55,5 млн фунтов U3O8).

Суммарное производство на трех полностью принадлежащих НАК «Казатомпром» ПВ-рудниках (ТОО «Степное-РУ», ТОО «РУ-6», ТОО «Таукентское горно-химическое предприятие») составило 8,5 млн фунтов U3O8 в 2011 г., что немногим меньше, чем 8,7 млн фунтов U3O8 в 2010 г. На подземном руднике Степногорского ГХК производство по итогам года составило 1,0 млн фунтов U3O8. СП «Катко» (51% AREVA, 49% «Казатомпром») подтвердило статус крупнейшего в мире ПВ-проекта за счет добычи почти 9,4 млн фунтов U3O8 на месторождениях «Мойынкум» и «Торткудук». Это на 8% больше, чем 8,7 млн фунтов U3O8 в 2010 г. ТОО «Каратау» (50% «Казатомпром», 50% Uranium One Inc.) увеличило производство на ПВ-руднике «Буденновское» на 25%, до 5,6 млн фунтов U3O8, с 4,4 млн фунтов в 2010 г.

СП «Инкай» (60% Cameco Corp., 40% «Казатомпром») произвело почти 4,2 млн фунтов U3O8, но это оказалось на 4% ниже уровня 2010 г. вследствие изменений в запасах, относящихся к незавершенному производству. На 2012 г. СП «Инкай» планировало нарастить производство до 4,3 млн фунтов U3O8. На ПВ-руднике «Южный Инкай», входящем в СП «Бетпак-Дала» (70% Uranium One Inc., 30% «Казатомпром»), было произведено 4,0 млн фунтов U3O8, что на 9% меньше, чем в 2010 г. Снижение связано с более низким, чем ожидалось, содержанием в растворах в новых скважинах. В 2012 г. «Южный Инкай» намерен выйти на проектную мощность в 5,2 млн фунтов.

На руднике «Акдала», также входящем в СП «Бетпак-Дала», производство составило почти 2,9 млн фунтов U3O8, что на 9% больше, чем в 2010 г., и превышает разрешенный годовой объем производства в 2,6 млн фунтов U3O8. Добыча СП «Акбастау» (50% «Казатомпром», 50% Uranium One Inc.) составила 2,9 млн фунтов U3O8 на месторождениях «Буденновское-1, 3», что на 49% больше, чем в 2010 г. Новый технологический полигон на месторождении «Буденновское-4» планировался к пуску в 2012 г. ЗАО «Заречное» (49,67% «Казатомпром», 49,67% Uranium One Inc., 0,66% КГРК) на юге Казахстана произвело 1,9 млн фунтов U3O8, что несколько уступает показателю 2,0 млн фунтов U3O8 в 2010 г.

Среди казахстанских урановых проектов с азиатским участием или соглашениями о долевом участии в продукции (off-take) СП «Кендала», где такое соглашение заключено с японской Itochu Corp., произвело 3,7 млн фунтов U3O8 на ПВ-руднике «Центральный Мынкудук». Производство ТОО «Аппак» (65% «Казатомпром», 25% Sumitomo Corp., 10% Kansai Electric) на месторождении «Западный Мынкудук» составило 1,8 млн фунтов U3O8. На этапе опытно-промышленной эксплуатации на руднике «Харасан-1» (эксплуатируется ТОО «Кызылкум»: 40% Energy Asia, 30% «Казатомпром», 30% Uranium One Inc.) произведено 1,1 млн фунтов U3O8, что на 64% больше, чем 676 000 фунтов U3O8 в 2010 г. На месторождении «Харасан-2» (эксплуатируется ТОО «Байкен-U»: 95% Energy Asia, 5% «Казатомпром») объем добычи на этапе опытно-промышленной эксплуатации возрос на 33%, до 907 000 фунтов U3O8. Добыча казахстанско-китайского ТОО «Семизбай-U» (51% «Казатомпром», 49% CGNPC) составила почти 2,8 млн фунтов U3O8 на месторождениях «Семизбай» и «Ирколь», что на 9% больше, чем 2,5 млн фунтов U3O8 в 2010 г.

В целом, как видно на графике 5, за последнее десятилетие именно низкозатратные уранодобывающие проекты Казахстана обеспечили прирост мирового производства урана. В последующие годы прогнозируется рост объемов производства и в остальном мире во многом благодаря Канаде, Намибии и Австралии.

Канада в 2011 г. снова заняла второе место по добыче урана в мире с долей производства 23,8 млн фунтов U3O8 (около 9150 тU), что составило 17,2% от мировой. Общий объем производства сократился на 6%, в основном по причине остановки во второй половине 2010 г. фабрики «МакКлин-Лейк», контролируемой AREVA. На руднике «Макартур-Ривер», где основным акционером выступает Cameco Corp., было произведено почти 20 млн фунтов U3O8, что позволило ему 12-й год подряд занять первую строчку в мировом рейтинге урановых рудников. На руднике «Рэббит-Лейк» в 2011 г. было произведено 3,8 млн фунтов U3O8, столько же, сколько и годом ранее. По прогнозам UxC, в 2012 г. производство урана в Канаде составит 22,4 млн фунтов U3O8, однако в 2013 г. предполагается небольшой рост с началом производства на руднике «Сигар-Лейк».

В Австралии производство урана в 2011 г. незначительно выросло, до 15,6 млн фунтов U3O8 (около 6000 тU), что позволило стране занять третье место в мире (11,3%). Рудник «Олимпик-Дам» компании BHP Billiton восстановил производственные показатели после аварии 2009 г. и сокращения добычи в 2010 г. Производство урана в качестве побочного продукта на «Олимпик-Дам» составило 8,8 млн фунтов U3O8, что на 44% больше, чем в 2010 г., и почти совпадает с предельным объемом добычи, разрешенным лицензией. В то же время производство на руднике «Рейнджер» компании Energy Resources of Australia в Северных Территориях по-прежнему осложнялось проливными тропическими дождями в регионе. По причине рекордного объема осадков, выпавших в декабре 2011 г., ERA не удалось завершить осушение карьера №3. Как следствие, доступ к руде высокого качества на нижних горизонтах был сильно затруднен. В 2011 г. на фабрике «Рейнджер» было произведено 5,8 млн фунтов U3O8, что на 30% меньше уровня 2010 г. В 2012 г. ERA планировала произвести 7,1–8,2 млн фунтов U3O8, но реальный объем добычи будет во многом зависеть от погодных условий.

На руднике «Беверли» компании Heathgate Resources в Южной Австралии производство также осложнялось дождливой погодой, по итогам года было произведено почти 1,0 млн фунтов U3O8. На новом ПВ-проекте «Ханимун» (51% Uranium One Inc., 49% Mitsui) в Южной Австралии на этапе опытной добычи было произведено 100 000 фунтов U3O8. Проектная мощность рудника составляет 880 000 фунтов U3O8 в год, проектный срок службы (включая этап наращивания производства) — восемь лет. Предполагалось, что в 2012 г. производство на руднике «Ханимун» возрастет до 600 000 фунтов U3O8. Первая продукция рудника «Ханимун» была отгружена в США в феврале 2012 г.

Нигер обогнал Намибию и занял четвертое место среди стран — производителей урана в 2011 г. На его долю пришлось 10,8 млн фунтов U3O8 (около 4150 тU), или 7,8% от мировой добычи. Компания SOMAIR, где основным акционером выступает AREVA, на руднике открытого типа «Арлит» произвела почти 7,1 млн фунтов U3O8. Компания COMINAK, также контролируемая AREVA, добыла на подземном руднике «Акута» 3,7 млн фунтов U3O8. Мощность фабрики на руднике SOMAIR будет увеличена до 3000 тU (~7,8 млн фунтов U3O8) в год за счет ввода в строй участка кучного выщелачивания. На руднике «Азелик» (37,2% CNIUC, 33% правительство Нигер, 24,8% ZXJOY Invest., 5,0% KORES) велась опытно-промышленная добыча, однако на сегодняшний день данных об объемах производства нет. В феврале 2011 г. министр горнорудной промышленности Нигера Омар Чиана заявил, что промышленная эксплуатация «Азелик» может начаться в этом году с последующим выходом на 700 тU (~1,82 млн фунтов U3O8).

Производство на юге Африки (Намибия, ЮАР, Малави) в 2011 г. сократилось на 19%, до 12,2 млн фунтов U3O8 (около 4690 тU), в основном из-за событий на руднике «Россинг» в Намибии. Производство урана в Намибии уменьшилось на 28%, до 8,5 млн фунтов U3O8, с 11,7 млн фунтов U3O8 в 2010 г. Таким образом, на долю страны пришлось только 6,1% мирового производства и она опустилась на пятое место в мире после Нигера. На руднике «Россинг» было добыто 4,7 млн фунтов U3O8, что на 41% уступает 8,0 млн фунтов U3O8 в 2010 г. Одновременно значительно уменьшились содержание, объемы руды в обработке и процент извлечения. На руднике «Лангер-Хайнрих» компании Paladin Energy, к югу от «Россинга», было произведено 3,7 млн фунтов U3O8, что несколько превышает показатели добычи 2010 г. Наращиванию производства до 5,2 млн фунтов U3O8 помешали проливные дожди в первой половине года и ряд операционных проблем. В 2012 г. Paladin Energy планировала выйти на уровень добычи, близкий к проектному для третьей стадии расширения производства в объеме 4,7 млн фунтов U3O8.

В ЮАР на проекте «Ваал-Ривер» компании AngloGold Ashanti в 2011 г. было произведено 1,4 млн фунтов U3O8, что немногим уступает уровню производства 2010 г. — 1,5 млн фунтов U3O8. В настоящее время компания реализует проект расширения производства и модернизации инфраструктуры с тем, чтобы транспортировать руду из Копананга на фабрику «Саус-Юраниум» для извлечения дополнительных объемов урана. Завершение проекта намечено на июль. Как следствие, добыча может возрасти до 2 млн фунтов U3O8. На руднике «Эзулвини» компании First Uranium в 2011 г. было произведено 87 000 фунтов U3O8 в качестве побочного продукта золотодобычи. В четвертом квартале 2011 г. First Uranium приостановила работы на руднике до вступления в силу нового производственного плана с целью повышения рентабельности. В настоящее время компания находится в процессе поглощения ее Gold One.

Серьезные производственные сбои на руднике «Кайелекера» компании Paladin Energy в Малави не позволили произвести больше 2,2 млн фунтов U3O8 на этапе выхода на проектную мощность в 3,3 млн фунтов U3O8. В третьем квартале 2011 г. в ходе планового ремонта на руднике начались работы по повышению эффективности участков выщелачивания и ионообменных смол. Кроме того, в связи с повреждениями, вызванными оползнем, был перемещен участок сушки и упаковки. В настоящее время основное внимание уделяется участку ионообменных смол с тем, чтобы за счет эффективного обслуживания решить проблему кислотной коррозии и сократить периоды простоя.

Россия сохранила за собой шестое место среди стран — производителей урана, однако производство в 2011 г. снизилось на 16%, до 7,8 млн фунтов U3O8 (около 3000 тU), с 9,3 млн фунтов U3O8 в 2010 г. Производство на головном предприятии страны, Приаргунском производственном горно-химическом объединении, снизилось до 5,7 млн фунтов U3O8 (2191 тU) с 7,6 млн фунтов U3O8 (2920 тU) в 2010 г. Среди причин снижения объема производства урана в последние годы — выборочная выемка наиболее богатых и мощных рудных тел и участков недр в 1991–2009 гг., износ активной части основных производственных фондов на подземных горных работах (около 60%). На ПВ-рудниках «Далур» и «Хиагда» в 2011 г. было произведено 1,4 млн фунтов U3O8 (535,2 тU) и 693 000 фунтов U3O8 (266,4 тU) соответственно.

В Узбекистане на Навоийском горно-металлургическом комбинате производство в 2011 г. составило 6,3 млн фунтов U3O8 (около 2420 тU) на месторождениях «Нурабад», «Учкудук» и «Зафарабад».

В Украине ВостГОК произвел 2,3 млн фунтов U3O8 в Желтых Водах, что немногим выше уровня производства в 2,2 млн фунтов U3O8 в 2010 г. В 2012 г. ВостГОК планировал увеличить добычу до 980 тU (~2,5 млн фунтов U3O8) за счет дальнейшей отработки Новоконстантиновского месторождения.

В США производство в 2011 г. снизилось на 6%, до 4,0 млн фунтов U3O8 (около 15400 тU), с 4,2 млн фунтов U3O8 в 2010 г. Подконтрольный Cameco Corp. ПВ-рудник «Смит-Рэнч/Хайлэнд» в Вайоминге произвел 1,4 млн фунтов U3O8, однако этот показатель на 20% уступает добыче 2010 г. в связи с затянувшимся процессом получения разрешения надзорных органов на отработку новых скважин. В прошлом году началось производство на ПВ-руднике «Уиллоу-Крик» компании Uranium One Inc. в Вайоминге, где к концу года было добыто 2148 фунтов U3O8. Проектная мощность рудника составляет 1,3 млн фунтов U3O8 в год, однако Uranium One Inc. планирует увеличить ее до 2,5 млн фунтов U3O8 за счет установки вакуумной сушки, приобретенной на проекте «Мур-Рэнч». Проект «Кроу-Бут» компании Cameco Corp. в Небраске увеличил добычу до 769 000 U3O8 с 36 000 фунтов в 2010 г.

На юго-востоке Юты на фабрике в Уайт-Меса компании Denison Mines было получено 1,0 млн фунтов U3O8, что почти совпадает с объемами 2010 г. Фабрика возобновила переработку обычной руды в ноябре 2011 г., однако уровень производства оказался ниже, чем ожидалось, в связи с более тяжелыми условиями эксплуатации на руднике «Дейнерос». В 2012 г. Denison Mines планирует произвести 1,4 млн фунтов U3O8 из обычной руды и альтернативного сырья. В Южном Техасе производство в 2011 г. составило 583 000 фунтов U3O8, на рудниках «Альта-Меса» компании Mestena Uranium и «Палангана» компании Uranium Energy Corporation.

Исходя из планов компаний, представленных в первом квартале 2011 г., производство урана в мире в 2012 г. должно увеличиться на 9%, до 151 млн фунтов U3O8 (около 58 000 тU). Основной прирост обеспечат Казахстан, страны Африки, Австралия и США. Продолжающееся наращивание производства на рудниках совместных предприятий в Казахстане позволит получить дополнительно как минимум 4 млн фунтов U3O8. В Намибии Paladin Energy выведет рудник «Лангер-Хайнрих» на проектную мощность в 5,2 млн фунтов U3O8. Rio Tinto намерена преодолеть негативные тенденции 2011 г. на руднике «Россинг» и начать отработку близлежащего карьера SK4. Увеличится производство и в Нигере с вводом в строй нового рудника на проекте «Азелик» компании SOMINA и возможным увеличением добычи на руднике компании SOMAIR. Производство в Австралии может увеличиться как минимум на 2 млн фунтов U3O8 в 2012 г. за счет прироста добычи на руднике «Рейнджер» (в зависимости от погодных условий) и наращивания добычи на руднике «Ханимун». В России АРМЗ планирует переломить тенденцию к снижению производства на ППГХО. Используя более консервативный подход в оценке темпов роста, чем заложенный в текущих производственных планах, UxC прогнозирует мировое производство урана в 2012 г. на уровне 145–148 млн фунтов U3O8 (около 55800–56 900 тU).

Долгосрочный прогноз производства урана АЯЭ ОЭСР на период до 2035 г. представлен на графике 6. Согласно прогнозу, составленному из полученных МАГАТЭ национальных докладов, производственные мощности в действующих, одобренных к разработке, планируемых и перспективных урановых центрах составят в 2035 г. 109 460 тU/год, снизившись с максимального уровня 133 570 тU/год.

АЯЭ ОЭСР в период 2005–2009 гг. постоянно пересматривало долгосрочные прогнозы производства урана в сторону увеличения на фоне оптимистичных оценок уранодобывающих компаний, связанных с амбициозными планами многих стран по масштабному развитию атомной энергетики и с резким ростом цен на уран.

Однако такие факторы, как мировой финансовый кризис, развитие новых технологий в области добычи и транспортировки энергоносителей и авария на АЭС «Фукусима-1» в Японии, снизили конкурентоспособность ядерной генерации и привели в 2008–2011 гг. к существенной корректировке цен на уран. Влияние этих факторов частично нашло отражение в «Красной книге-2011», где отмечается снижение долгосрочных прогнозов по производству урана (см. табл. 11).

Данные «Красной книги-2011» по состоянию на 1 января 2011 г. несколько устарели в связи с аварией на АЭС «Фукусима-1» в Японии 11 марта 2011 г. Аварии был присвоен максимальный уровень по Международной шкале ядерных событий (INES) наряду с аварией на Чернобыльской АЭС в 1986 г. В течение 2011–2012 гг. произошли значительные корректировки прогнозируемых значений как установленной мощности энергоблоков АЭС (что, соответственно, повлияло на планы потребления урановой продукции), так и объемов производства природного урана, так как многие производители после падения цен на уран отказались от разработки ряда проектов. Более подробно вопросы спроса и предложения на уран будут рассмотрены в следующих главах.

Важной частью мирового уранового рынка являются поставки из источников, не связанных с добычей и производством природного урана. По данным ВЯА, в 2011 г. производство природного урана обеспечивало около 85% потребностей атомной энергетики, разница компенсировалась поставками из вторичных источников. Несмотря на то что доля первичных поставок в последние годы устойчиво росла (например, по данным ВЯА, в 2006 г. производство урана обеспечивало около 63% потребностей энергетических реакторов), вторичные источники продолжат в обозримой перспективе играть заметную роль в обеспечении баланса спроса и предложения на урановом рынке.

Вторичные источники поставок ядерной продукции включают в себя:

государственные запасы природного и обогащенного урана;

складские запасы природного и обогащенного урана коммерческих организаций;

уран и плутоний, получаемые в результате переработки ОЯТ;

складские запасы плутония;

дообогащение хвостов, полученных в результате изотопного обогащения природного урана.

Наиболее значимым современным источником вторичных поставок урановой продукции является Соглашение ВОУ-НОУ, известное также под названием «Мегаты — в мегаватты», — соглашение между правительствами РФ и США от 18 февраля 1993 г. об использовании высокообогащенного урана, извлеченного из ядерного оружия, для целей производства электроэнергии на АЭС, поставки по которому в настоящее время эквивалентны около 15% мирового производства природного урана и около половины потребностей энергетических реакторов США в урановой продукции.

В соответствии с Соглашением ВОУ-НОУ Россия обязалась поставить в США в течение 20 лет (до конца 2013 г.) низкообогащенный уран (НОУ), полученный из 500 000 т высокообогащенного урана (ВОУ), извлеченного из ядерных боезарядов. Объемы ядерной продукции в рамках Соглашения ВОУ-НОУ эквивалентны около 152 000 т природного урана и около 92 млн ЕРР. Первая поставка НОУ в США состоялась в 1995 г.; соглашение предусматривает демонтаж и утилизацию примерно 20 000 ядерных боезарядов. Исполнительными агентами соглашения являются: с российской стороны — ОАО «Техснабэкспорт», с американской стороны — корпорация USEC.

После 2013 г., согласно подписанным 1 февраля 2008 г. поправкам к Соглашению о приостановке антидемпингового расследования в отношении урана, импортируемого из России в США, поставки российского обогащенного уранового продукта на американский рынок в 2014–2020 гг. на условиях свободной торговли не должны превышать 20% потребностей американской ядерной промышленности. Принятой в сентябре 2008 г. поправкой П. Доменичи устанавливается возможность увеличить на этот период квоту до 25% от потребностей АЭС США в случае согласия России в одностороннем порядке дополнительно перевести 300 т ВОУ в НОУ, однако до настоящего момента Россия не демонстрировала интереса к подобной сделке. (Более подробно вопросы торговых ограничений на мировом урановом рынке рассматриваются в главе 2.)

США также использует ВОУ для производства электроэнергии, но в значительно меньших масштабах: в 1996 г. правительство США декларировало избыточное количество ВОУ в размере 178 т, из которых на цели производства топлива для энергетических реакторов планировалось использовать около 150 т. В 2005 г. дополнительные 200 т ВОУ были задекларированы как излишние запасы урана оружейного качества, однако бо́льшая его часть должна быть использована для нужд ВМС США и изготовления топлива для исследовательских реакторов.

ВЯА в 2011 г. (в отчете Global Nuclear Fuel Market: Supply and demand 2011–2030) оценивала избыточные запасы Министерства энергетики США на уровне 59 000 т в эквиваленте природного урана (э), из которых на запасы обедненного урана (хвостов) приходится около 26 000 тU (э).

Данные «Красной книги-2011» о складских запасах урана государственных и коммерческих организаций представлены в таблице 12. В связи с тем что большинство стран не предоставило АЯЭ ОЭСР и МАГАТЭ информацию о своих складских запасах, большая часть публикуемой статистики приходится на США. Тем не менее можно предположить, что реальный объем складских запасов в мире превышает эти данные в несколько раз.

Запасы коммерческих организаций включают в себя стратегические запасы, запасы незавершенного производства, запасы, доступные для продажи (включая запасы урана трейдеров и финансовых организаций). Бо́льшая часть запасов урана приходится на энергокомпании, многие из которых придерживаются политики поддержания запасов на уровне, достаточном для удовлетворения потребностей в урановом сырье в ближайшие один-два года. Соответственно эти запасы можно отнести (предположительно в равных долях) к запасам незавершенного производства и стратегическим запасам.

Стоит отметить, что европейские энергокомпании поддерживают в среднем более крупные объемы стратегических запасов. Например, по данным «Красной книги-2011» французская EDF, эксплуатирующая 58 энергоблоков во Франции и восемь энергоблоков в Великобритании, поддерживает стратегические запасы урана, удовлетворяющие потребности реакторов на период от трех лет. По данным годового отчета Агентства по поставкам Евратома (ESA), общий объем складских запасов энергокомпаний стран ЕС составил в 2011 г. 47 343 тU (э).

Запасы производителей урана формируются под влиянием необходимости исполнения контрактов на поставку урана, которые могут содержать условия изменения объема поставок в будущем, производственных, логистических и других видов рисков. Предполагается, что объем этих запасов невелик.

Запасы урана, доступные для продажи другими участниками рынка, состоят в основном из запасов урановых трейдеров и финансовых организаций. По данным Управления энергетической информации (EIA) при Министерстве энергетики США, по состоянию на конец 2010 г. объем запасов урана трейдеров из США составил около 5000 тU. Финансовые организации приобретают уран для целей реализации клиентских и собственных стратегий инвестирования; ярким примером является закрытый фонд Uranium Participation Corporation, акции которого торгуются на Торонтской фондовой бирже (TSX).

В связи с конфиденциальным характером информации общие оценки запасов урана коммерческих организаций затруднены. По состоянию на конец 2010 г. ВЯА оценивала объем коммерческих запасов урана в 145 000 тU (э), из которых на запасы энергокомпаний приходится 120 000 тU (э), производителей урана — 10 000 тU (э), других участников рынка — 15 000 тU (э).

Уран и плутоний, извлекаемые в результате переработки ОЯТ энергетических реакторов, представляют собой ценное энергетическое сырье, поскольку содержащиеся в делящихся материалах ОЯТ уран и плутоний (более 95% первоначальной массы) могут быть повторно использованы для изготовления ядерного топлива. Однако экономическая привлекательность переработки пока не позволяет массово применять регенерированный уран (RepU) и плутоний при изготовлении свежего ядерного топлива, в том числе из-за присутствия примесей и ряда радионуклидов. В долгосрочном периоде (после 2030-х гг.) переработка ОЯТ потенциально может полностью изменить картину мирового уранового рынка.

Ежегодно в мире из энергетических реакторов выгружается приблизительно 10 500 т тяжелого металла (т.м.) облученных ТВС, которые направляется на хранение. По данным ВЯА, на начало 2012 г. в мире выгружено порядка 290 000 т ОЯТ, из них переработано менее 90 000 т. Современные мощности по переработке ОЯТ оцениваются приблизительно в 4000 т/год, при этом ряд объектов еще не эксплуатируется. По оценке ВЯА, общее количество выгруженного ОЯТ эквивалентно около 400 000 тU.

В настоящее время в России реализована схема ЗЯТЦ для регенерированного урана, извлеченного из ОЯТ реакторов ВВЭР-440, а также ведутся переговоры о переработке регенерированного урана для поставок на японские АЭС. Большая часть остального регенерированного урана, получаемого в процессе переработки ОЯТ, складируется для возможного будущего использования. По данным ВЯА, по состоянию на конец 2012 г. в мире накоплено около 70 000 т регенерированного урана.

Плутоний применяется при фабрикации смешанного оксидного топлива (MOX) для энергетических реакторов в Европе (особенно широко), Японии, других странах. Как и в случае с регенерированным ураном, использование MOX-топлива ограничивается существующей инфраструктурой переработки ОЯТ и фабрикации топлива. Для использования MOX-топлива характерны также более строгие ограничения в лицензировании и использовании. По оценке АЯЭ ОЭСР (2007 г.), мировые складские запасы плутония, извлекаемого при переработке ОЯТ, составляют около 60 000 тU (э).

В сентябре 2000 г. Россия и США подписали соглашение об утилизации избытков оружейного плутония, в соответствии с которым каждая из сторон должна утилизировать по 34 т оружейного плутония, переработав его в MOX-топливо; при этом объем производства с каждой стороны должен быть эквивалентен не менее 2 т материала в год. По данным «Красной книги-2011», ввод в эксплуатацию завода по производству MOX-топлива в Саванна-Ривер (штат Южная Каролина) планируется на 2016 г.; его сооружение началось в августе 2007 г. В справочных материалах к церемонии подписания протокола к межправительственному соглашению от 2000 г. (апрель 2010 г.) указывалось, что непосредственно утилизацию плутония Россия и США планируют начать к 2018 г. Объем оружейного плутония, планируемого к утилизации, соответствует приблизительно 14 000–16 000 тU (э). Количество оружейного плутония в мире оценивается в 270 т.

Использование обедненного урана (хвостов) путем его дообогащения по 235U является наиболее крупным вторичным источником поставок урана. По информации ВЯА, на складах обогатительных предприятий накоплено около 1,5 млн т урана с различным уровнем содержания 235U (0,1–0,4%, доля 235U в природном уране — 0,711%), что соответствует около 420 000 тU (э).

Хвосты изотопного обогащения урана применяются при производстве MOX-топлива и работы реакторов на быстрых нейтронах, однако основной способ их использования — дообогащение по 235U до «природного» уровня (0,711%) с последующим обогащением для производства ЯТ (обычно для легководных реакторов уровень обогащения по 235U составляет около 4%). Экономическая привлекательность дообогащения хвостов, а следовательно, и возможный объем предложения зависит от среднего содержания 235U в хвостах и рыночных цен на природный уран и услуги по обогащению урана.

Оценки суммарных запасов урана из вторичных источников варьируются в зависимости от ряда допущений, например, в отношении объема экономически привлекательных запасов обедненного урана, данных о запасах в России и других странах и других факторов. Оценка вторичных источников в 2011 г., выполненная компанией Energy Resources International, представлена на графике 7. Исходя из этой оценки, текущие запасы урана приблизительно в 10 раз превышают прогнозный уровень потребления урана энергетическими реакторами в 2012 г. (прогноз ВЯА).

Сценарии предложения ядерных материалов из вторичных источников, разработанные ВЯА по состоянию на конец 2010 г., представлены на графике 8. Из-за высокой неопределенности движение ядерных материалов коммерческих и государственных запасов (за исключением запасов Минэнерго США) в сценариях ВЯА не учитывалось. Также не учитывались возможные поставки материала в результате дообогащения хвостов (за исключением дообогащения в России, исторически обладающей значительными обогатительными мощностями).

В связи с диверсифицированным характером вторичных источников поставок, наличием значительного количества запасов ядерных материалов оружейного качества, высокой «политической составляющей» процессов принятия решений и регулирования предложение ядерных материалов из вторичных источников может существенно отличаться от прогнозных значений. Например, в середине мая 2012 г. Минэнерго США достигло договоренности с энергокомпанией Energy Northwest о дообогащении около 9000 т обедненного гексафторида урана (UF6), хранящегося на площадке обогатительного газодиффузионного завода в Падуке, что позволит продлить работу предприятия на один год (до мая 2013 г.). В результате будут произведены 482 т низкообогащенного урана (НОУ), что эквивалентно поставкам свыше 4000 тU.

В долгосрочном периоде принятие ключевыми странами концепции закрытого ядерно-топливного цикла и появление прорывных технологий в сферах ЯТЦ и производства урана способны значительно изменить роль вторичных источников поставок и картину предложения на урановом рынке.

В августе 2012 г. группа исследователей из Университета Алабамы объявила о создании перспективной технологии добычи урана из морской воды. По оценке ученых, новый метод позволит получить в два раза больше урана, чем технологии, предлагавшиеся в 1990-х гг. Технология, разработка которой финансируется Минэнерго США, обеспечивает морскую добычу урана с уровнем себестоимости $300 за фунт (около $780/кгU). Это меньше $560 за фунт, фигурировавших в японских исследованиях конца 1990-х гг., но во много раз превышает среднюю себестоимость традиционной добычи урана. По оценкам исследователей, в Мировом океане содержится порядка 4 млрд т урана.