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: [email protected]
ISSN: 2246-7246
AdresseVidencenter for Mineralske Råstoffer og Materialer
De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og GrønlandØster Voldgade 101350 København K, Danmark
E-post: [email protected]: 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