MiMa faktablad Uranmima.geus.dk/wp-content/uploads/MiMa-faktablad_Uran.pdf · 2017. 8. 17. · m b...

Anvendelse og forbrug For hvert kg uran, der udvindes, produceres der kun ca. 55 g beriget uran, resten er forarmet uran, hvorafstørstedelen bliver deponeret. Det anslås, at over 95 %af al beriget uran, der produceres i dag, bliver brugt ikernekraftreaktorer til elektricitetsproduktion. Berigeturan bruges også til kernevåben, men det er uklart, hvorstore mængder uran der anvendes til dette formål, dapræcise tal ikke er offentligt tilgængelige. Der brugesdesuden mindre mængder uran til atomdrevne isbrydereog ubåde. I 2015 er der 436 operative kernekraftreakto-rer fordelt i 30 lande, som producerer 11 % af verdenselektricitet. I disse år udbygges kernekraften: 65 nye ker-nekraftreaktorer er under opførelse, heraf 29 i Kina. Nogle lande, fx Tyskland og Belgien, har dog valgt atreducerer deres antal af kernekraftreaktorer, men detteopvejer langt fra antallet der bygges.

Ur

an

Fa

kt

ab

lad

nr.

8,

no

ve

mb

er

20

15

FAK

TA O

M R

ÅS

TO

FF

ER

VIDENCENTERFOR MINERALSKE

RÅSTOFFER OGMATERIALER

MiMa

Uran er et grundstof og et metal, som findes naturligt i små mængder i både jord, sten og vand. Langtstørstedelen af uran bliver brugt til fremstilling af brændsel til kernekraftreaktorer, som producerer elek-tricitet. Uran har været kendt siden Romerrigets tid, hvor det blev brugt til at farve glasur og glas varergult. Inden man opdagede, at uran var radioaktivt, blev det også brugt til fremstilling af glødetråde i el-pærer og til visse stållegeringer. Opdagelsen af grundstoffet uran tilskrives den tyske kemiker MartinHeinrich Klaproth, som i 1789 påviste det i mineralet uraninit (begblende). I 1896 opdagede HenriBecquerel den naturlige radioaktivitet, og i 1930’erne fandt man ud af at udnytte uran til at genererekædereaktioner. Det blev starten på udviklingen af atombomben, som blev færdigudviklet og testetunder 2. verdenskrig. Efter krigen var der stort fokus på at bruge kernekraft til fredelige formål, og udvik-lingen af kernekraftreaktorer til produktion af elektricitet gik i gang. Det første civile kernekraftværk,der producerede elektricitet, blev opført i Obninsk, ved Moskva, i det daværende Sovjet unionen i 1954.

I naturen består al uran af 99,28 % uran med atomvægten 238, kaldet uran-238 (238U), 0,71 % uran medatomvægten 235, uran-235 (235U) og ca. 0,0054 % med atomvægt 234, uran-234 (234U). For at uran kanbruges til energiproduktion i konventionelle kernekraftreaktorer (letvandsreaktorer) og til kernekraft-våben, skal uran ”beriges”, hvilket betyder, at den procentvise andel af uran-235 opkoncentreres i for-hold til uran-238. Berigningen efterlader et restprodukt i form af uran med et lavere indhold af uran-235end naturligt uran, dette restprodukt kaldes forarmet uran.

Uranoxid bliver traditionelt refereret til som yellowcake.Foto: Shutterstock.

Militære formål 5%

Elektricitet 95%

G E U S

Nøgletal (2014)

Oplysninger om mængden af uran der bliver brugt til militæreformål er ikke offentligt tilgængelige, så anvendelsesområdernefor uran i overstående diagram er anslået.

Priser (U3O8 - yellowcake): 500 kr./kg

Årlig produktion (U): 60.000 ton

Genanvendelse: Begrænset

Forsyningsrisiko: Moderat

Opmålte reserver (U): > 4,6 mio. ton (~76 års forbrug)

Estimerede 7,6 mio. ton ressourcer (U): (~150 års forbrug)

Uran

nitrogen

14.007

N7

helium

He4.0026

2

neon

Ne20.180

10�uorine

F18.998

9oxygen

O15.999

8carbon

C12.011

6boron

B10.811

5

argon

Ar39.948

18chlorine

Cl35.453

17sulfur

S32.065

16phosphorus

P30.974

15silicon

Si28.086

14aluminium

Al26.982

13

krypton

Kr83.798

36bromine

Br79.904

35selenium

Se78.96

34arsenic

As74.922

33germanium

Ge72.64

32gallium

Ga69.723

31zinc

Zn65.38

30copper

Cu63.546

29nickel

Ni58.693

28cobalt

Co58.933

27iron

Fe55.845

26manganese

Mn54.938

25chromium

Cr51.996

24vanadium

V50.942

23titanium

Ti47.867

22scandium

Sc44.956

21calcium

Ca40.078

20potassium

K39.098

19

magnesium

Mg24.305

12sodium

Na22.990

11

beryllium

Be9.0122

4lithium

Li6.941

3

hydrogen

H1.0079

1

xenon

Xe131.29

54iodine

I126.90

53tellurium

Te127.60

52antimony

Sb121.76

51tin

Sn118.71

50indium

In114.82

49cadmium

Cd112.41

48silver

Ag107.87

47palladium

Pd106.42

46rhodium

Rh102.91

45ruthenium

Ru101.07

44technetium

Tc[98]

43molybdenum

Mo95.96

42niobium

Nb92.906

41zirconium

Zr91.224

40yttrium

Y88.906

39strontium

Sr87.62

38rubidium

Rb85.468

37

radon

Rn[222]

86astatine

At[210]

85polonium

Po[209]

84bismuth

Bi208.98

83lead

Pb207.2

82

dysprosium

Dy162.50

66terbium

Tb158.93

65gadolinium

Gd157.25

64europium

Eu151.96

63samarium

Sm150.36

62promethium

Pm[145]

61neodymium

Nd144.24

60praseodymium

Pr140.91

59cerium

Ce140.12

58lanthanum

La138.91

57

barium

Ba137.33

56caesium

Cs132.91

55

roentgenium

Rg[272]

111darmstadtium

Ds[271]

110meitnerium

Mt[268]

109hassium

Hs[277]

108bohrium

Bh[264]

107seaborgium

Sg[266]

106dubnium

Db[262]

105rutherfordium

Rf[261]

104radium

Ra[226]

88francium

Fr[223]

87

lutetium

Lu174.97

71ytterbium

Yb173.05

70thulium

Tm168.93

69erbium

Er167.26

68holmium

Ho164.93

67

thallium

Tl204.38

81mercury

Hg200.59

80gold

Au196.97

79platinum

Pt195.08

78iridium

Ir192.22

77osmium

Os190.23

76rhenium

Re186.21

75tungsten

W183.84

74tantalum

Ta180.95

73hafnium

Hf178.49

72

berkelium

Bk[247]

97lawrencium

Lr[262]

103nobelium

No[259]

102mendelevium

Md[258]

101fermium

Fm[257]

100einsteinium

Es[252]

99californium

Cf[251]

98curium

Cm[247]

96americium

Am[243]

95plutonium

Pu[244]

94neptunium

Np[237]

93uranium

U238.03

92protactinium

Pa231.04

91thorium

Th232.04

90actinium

Ac[227]

89

92

238,03

UUran

2

Det Internationale Atomenergiagentur(IAEA) og det Europæiske Atomenergi-fælleskab (EURATOM) blev begge oprettetmed det formål at sikre en fredelig anven-delse af kernekraft, og herudover at sikrefuld kontrol med al uran fra det brydes og ialle efterfølgende proces trin, for at forhin-dre at uran udnyttes til terrorformål. Dettegøres gennem en lang række konventionerog sikkerhedsstandarder, som medlems -landene skal følge. Desuden foretager disseorganisationer løbende inspektioner af alleled i processen. Et land der ikke er medlemaf IAEA eller EURATOM, kan ikke købeuran af et land, der er medlem af en afdisse organisationer.

Forarmet uran, som er det restprodukt, derfremkommer ved fremstilling af uran tilkernekraft, er et meget stærkt og sværtgennemtrængeligt metal. Langt største -delen af forarmet uran bliver deponeret,men en mindre del bliver brugt til militærtud styr, fx til fremstilling af specielleprojek tiler og til armering af panserkøre-tøjer. Forarmet uran bliver også brugt tilaf skærm ning af kraftige røntgen-, gamma-

og neutronstråler, fx ved stråleterapi, diag -nostiske medicinske undersøgelser og tiltransport af højradioaktivt materiale.

Geologi og ressourcerDer kendes mere end 200 forskelligemineraler, som indeholder uran, og derforfindes uran i mange forskellige geologiskemiljøer. Det er dog kun få uranmineralise-ringer, der er tilstrækkeligt store og lødigetil, at det er økonomisk rentabelt at udvin-de dem. Høje urankoncentrationer kanbåde være dannet i forbindelse med bjerg -arternes dannelse, men kan også væredannet efterfølgende, fordi uran er megetmobilt i naturen og derfor kan koncentre-res til forekomster ved sekundære geologi-ske processer over tusindvis af år. I kom-merciel uranmalm varierer uranindholdetmeget – fra ca. 0,03 til 20 %. Det er blandtandet mængden af uran, lødighed ogbjerg arterne, som uranmineralet sidder i,som bestemmer, hvilke metoder deranvendes til at udvinde uran.

Den samlede globale påviste uranressourceer ca. 4,6 mio. ton uran, hvoraf Australien

råder over den største andel (26 %), efter-fulgt af USA (10 %), Canada (10 %) ogKasakhstan (8 %). Medregnes de ressour-cer, som ikke er helt så sikkert bestemt,udgør den samlede mængde 7,6 mio. tonuran. Her er det stadig Australien, derråder over størstedelen (29 %), men efter-fulgt af Kasakhstan (12 %), Rusland (9 %)og Canada (8 %).

I Grønland kendes mange forekomster afuran, men kun ved Kvanefjeld i Sydgrønlander der en forekomst, der lever op til krave-ne om påviste ressourcer. Forekomstenindeholder omkring 100.000 ton uran.Derudover er der en skønnet ressource på38.000 ton, og yderligere to zoner inærheden på tilsammen 86.000 ton uran.Kvanefjeld svarer til ca. 2 % af verdenskendte uranressourcer.

Produktion Uran brydes både i åbne brud og i under-jordiske miner og kan desuden under særli-ge forhold ’udludes’ nede i jorden, hvoref-ter det opløste uran pumpes op som envæske; denne metode kaldes in-situ lea-ching. Det foregår ved, at en væske pum-pes ned i undergrunden og dér opløseruran i de uranholdige mineraler. Herefterpumpes den uranholdige væske op til over-fladen til et behandlingsanlæg, hvor uranudfældes. Tidligere var åbent brud ogunderjordisk minedrift de dominerendeproduktionsformer, men efter at in-situ lea-ching blev udviklet, har denne produktions-form været stigende og er i dag den domi-nerende, især på grund af de meget laveredriftsomkostninger. In-situ leaching er isærbrugt i Kasakhstan og USA.

Uranmalm fra underjordiske eller åbneminer bliver knust til pulver. Pulverettilføres syrer, som opløser de uranholdigemineraler, og uranen kan udfældes.Resultatet er et produkt af uranoxid, deroprindelig blev kaldt yellowcake, fordi det

Fa

kt

a

om

U

ra

n

KazAto

mProm

(Kasakhsta

n - statse

jet)

Areva

(Frankrig)

BHP Billito

n

(Austa

lien)

ARMZ-Uranium O

ne

(Rusla

nd - statse

jet)

Cameco

(Canada)

And

el a

f glo

bal

uran

prod

uktio

n i 2

015

(%)

16 %

12 % 12 %

6 %5 % 4 % 4 % 4 %

25 %

0

10

20

30

CNNC CGN

(Kina)Paladin

(Austr

alien)

Navoi

(Usbesk

istan - s

tatsejet

)

Rio Tinto

(Austa

lien)

Øvrige

produce

nter

12 %

Knusning, formaling og evt. seperation

Kemisk udtræk af uran til uranoxid

Omdannelse til gas UF6

Berigning af U-235

In-situleaching

Brændselsstave

Udvinding fra fast fjeld

Genanvendelse

Markedsandele for de største producenter af uran.Kilde: World Nuclear Association.

Produktionskæde for uran der illustrerer de vigtigste trin, uran gennemgår fra udvinding til brug.

var gult. Yellowcake er stadig en brugtbetegnelse, på trods af at produktet ikkealtid er gult. Farven er bestemt af renhedenaf uranoxidproduktet, og de renere formerer brune eller sorte. Uranoxid fremstilles ide fleste tilfælde af det mineselskab, derbryder malmen, og er en handelsvare imodsætning til uranmalm. Inden uranoxidkan bruges i de konventionelle reaktorer,skal det først konverteres til uranhexafluorid(UF6). Denne proces kan udføres på ottesærlige anlæg, som ligger i henholdsvisCanada, England, Frankrig, Kina, Rus land ogUSA. Uranhexafluorid er en gas, og det erdenne gas, der beriges i uran-235.

Der findes en række forskellige berignings-teknikker, bl.a. gasdiffusion, gascentrifuge-ring og laserseparation. Berigningen fore-går under streng kontrol af bl.a. IAEA.Berigning kan kun udføres på ca. 15 fabrik-ker i verden beliggende i Frankrig, Tysk -land, England, USA, Rusland, Kina, Holland,Pakistan, Indien, Argentina, Brasilien og Iran.Når uran er beriget til et niveau, hvor detindeholder 3-5 % uran-235, kan det bruges tilfremstilling af uranbrændsel – ofte omtaltsom brændselsstave. Brændselsstavene frem-stilles specifikt til forskellige reaktortyper.

Hvis uranen derimod bruges til kernevåben,skal det beriges til indholdet af uran-235 eromkring 90 %.

Der findes en reaktortype, tungvandsreak-torer, som bruger ikke-beriget uran sombrændsel. Ca. 5 % af verdens kernereaktorerer af denne type. Grunden til at der er så få,skyldes, at de er betydeligt dyrere at byggeog har mindst samme driftsomkostninger.

Genanvendelse og substitutionDer er i dag store lagre af radioaktivt affaldfra minedrift og brugt brændsel fra atom-kraftværker. Affaldet er lagret både underog over jorden. Det brugte brændsel kanberiges igen og genbruges, men det er i dagkun Frankrig, der genbruger ca. 80 % af sit brugte brændsel; alle andre landedeponerer det. En ny type kernekraftreaktorer under udvikling, kaldet ”Generation 4”.Denne type er langt bedre til at udnytte

3

Fa

kt

a

om

U

ra

n

Australien

Kina

Rusland

Brasilien

USA

Landevurdering:

God

DårligIkke vurderet

Landevurdering:

8Opmålte uranforekomster

Malmudvinding(% af verdensmarked)

(% af verdens samlede reserver)

Produktion og reserver:

6

3

17

26

11

Canada

Kasakhstan

Niger

Namibia

Sydafrika

3

3

16

7

7

5

12

38

7

1

1

6

6

8

10

106

5

3

Ukraine

32

Reserver og produktion i de 11 lande, der har ~90 % af verdens kendte reserver og produktion (BGS 2014, OECD/NEA 2014). Landevurderingen viser delande, som efterforsknings- og mineselskaber vurderer som gode henholdsvis dårlige for minedrift; vurderingen er baseret på udvalgte faktorer (retssy -stemet, handelsbarrierer og politisk stabilitet) fra Fraser Institute (2014).

1990 1995 2000 2005 2010 2014

Årli

g m

etal

prod

ukti

on (t

on)

Uranproduktion

Spotmarked

0

70.000

60.000

50.000

40.000

30.000

20.000

10.000

0

140

40

20

Real

pris

(US$

/pun

d)

80

60

120

100

LangtidskontrakterEuratom langtidskontrakter

Prisudvikling for yellowcake (spotpris og langtidskontrakter) samt produktionsudvikling af uran(metal) i ton fra 1990 til 2014.

uranen, ligesom den kan bruge atomaffaldsom brændsel. Ud over de civile lagre afberiget uran er der også lagre af højt beri-get uran i de militære depoter.

Marked og priserUran handles både på langtidskontrakter(op til 15 års leveringsaftaler) og på etspot marked. Spotmarkedet vurderes atudgøre omkring 15 % af markedet. Der hartraditionelt ikke været store forskelle mel-lem priserne på de to markeder, men i2007 blev priserne afkoblet på grund afspekulative opkøb af uran. Spotmarkeds -priserne steg voldsomt til 135 USD/pund,men faldt hurtigt igen og lå i 2009 nedepå omkring 50 USD/pund. EfterFukushima-ulykken faldt prisen yderligere.Uranpriserne er stadig lave i dag, og detgør, at kun de mest rentable miner kanopretholde produktionen.

ForsyningsrisikoDe globale uranressourcer er meget store –estimeret til ca. 7,6 millioner ton uran – oger anslået til at kunne række til mere end150 års produktion. Derudover skønnerIAEA, at der findes yderligere ressourcer,som endnu ikke er identificeret. Samtidigforudser IAEA dog, at der vil opstå en man-gelsituation inden for de næste 10-30 år,hvis ikke nye uranminer bliver åbnet. Flerelande er i dag afhængige af energi fraatomkraftværker og har ikke umiddelbartnoget alternativ; det gælder eksempelvisFrankrig, Sydkorea og Japan. Derfor erJapan nu i gang med at genstarte sine ker-nereaktorer, som har været lukket nedsiden Fukushima-ulykken.

Referencer International Atomic Energy Agencyhttp://www.iaea.org

International Panel on Fissile Materialshttp://fissilematerials.org

Kalvig, P., Thrane, K. & Hanghøj K. 2014:Uran – fra efterforskning til efterspørgsel.Mima rapport 2014/2

Uranium 2014: Resources, Production andDemand (The Red Book). A Joint Report bythe OECD Nuclear Energy Agency and theInternational Atomic Energy Agency. http://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2014/7209-uranium-2014.pdf

British Geological Surveyhttp://www.bgs.ac.uk/mineralsuk/statisti-cs/wms.cfc?method=searchWMS

Vestergaard, C. 2015. Governing Uranium.DIIS

World Nuclear Associationhttp://www.world-nuclear.org/

VIDENCENTERFOR MINERALSKE

RÅSTOFFER OGMATERIALER

MiMa

KontaktPer Kalvig, centerlederTelefon: 91 33 38 64E-post: pka@geus.dk

ISSN: 2246-7246

AdresseVidencenter for Mineralske Råstoffer og Materialer

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og GrønlandØster Voldgade 101350 København K, Danmark

E-post: info@mima.dkInternet: mima.geus.dk

Kernekraftreaktorer, i daglig tale kaldet atomkraftværker, producerer i dag 11 % af verdens elektricitet.Foto: Shutterstock.

Fa

kt

a

om

U

ra

n