Світ стикається зі висхідною нестачею урану, основного палива для атомних електростанцій. США значною мірою залежать від Росії та її союзників щодо збагаченого урану, що створює геополітичні ризики. Переробка відпрацьованого ядерного палива є дорогою, складною і пов’язана зі значними екологічними та безпековими проблемами.

Легко скласти враження, що запропоновані нові модульні атомні енергоблоки зможуть розв’язувати проблеми ядерної генерації. Можливо, вони дозволять виробляти більше ядерної електроенергії за низькою ціною і з набагато меншими проблемами з відпрацьованим паливом.

Однак, аналізуючи ситуацію, я приходжу до висновку, що проблеми, пов’язані з виробництвом ядерної електроенергії, є більш складними і нагальними, ніж більшість людей сприймає. Мій аналіз показує, що світ вже має справу з «недостатньою кількістю урану з шахт». Зокрема, видобуток урану в США «сягнув піка» приблизно в 1980 році.

Протягом багатьох років США мали змогу переробляти ядерні боєголовки (як придбані у Росії, так і з власних запасів), щоб обійти дефіцит уранових постачань.

Сьогодні запаси ядерних боєголовок впали до досить низького рівня. Залишилось мало боєголовок, доступних для переробки. Це створює обмеження на постачання урану, яке тільки зараз починає відчуватися.

Ядерні боєголовки, окрім забезпечення ураном в цілому, важливі тим, що вони є концентрованим джерелом урану-235, який є ізотопом урану, здатним підтримувати ядерну реакцію. Оскільки запаси боєголовок вичерпуються, перед США постає друга величезна проблема: розробка способу виробництва ядерного палива, ймовірно, в основному з відпрацьованого палива, з бажаною високою концентрацією урану-235. Сьогодні Росія є основним постачальником збагаченого урану.

План США полягає в тому, щоб коштом державних дослідницьких грантів розпочати роботу над новими невеликими модульними ядерними реакторами, які будуть більш ефективними, ніж сучасні атомні електростанції. Ці реактори використовуватимуть нове паливо з вищою концентрацією урану-235, ніж доступне сьогодні, окрім як через закупівлю в Росії. Також надаються гранти для початку роботи над виробництвом палива з більш високозбагаченого урану в США. Є надія, що більша частина цього високозбагаченого урану може бути отримана з переробки відпрацьованого ядерного палива, що допоможе розв’язати проблему, що робити з постачанням відпрацьованого палива.

Мій аналіз показує, що хоча сучасні модульні ядерні реактори теоретично можуть бути корисними в дуже довгостроковій перспективі, вони не можуть розв’язати проблеми США та інших країн Заходу досить швидко. Я очікую, що адміністрація Трампа, яка почне працювати в січні 2025 року, розглядатиме цю програму як безглузду витівка.

[1] Поточні проблеми з ядерним виробництвом електроенергії напрочуд приховані. Світове виробництво електроенергії на АЕС майже не змінилося з 2004 року.

Хоча після цунамі, яке вразило ядерні реактори у Фукусімі, Японія, у 2011 році, спостерігався спад у світовому виробництві атомної електроенергії, в інших відношеннях світове виробництво атомної електроенергії майже не змінилося з 2004 року .

Виробництво ядерної електроенергії в США  демонструє схожу картину, за винятком того, що виробництво з 2021 року знижується.

[2] Загальна кількість електроенергії, виробленої атомними електростанціями, обмежена кількістю уранового палива, доступного для них.

Я вважаю, що основною причиною того, що постачання електроенергії з атомних електростанцій залишається досить стабільним з 2004 року, є те, що загальний обсяг виробництва електроенергії на АЕС обмежений кількістю уранового палива, яке доступне для побудованих ядерних реакторів.

Ціна на уран може зрости, але це не обов’язково призведе до значного (або будь-якого) збільшення пропозиції дуже швидко. Розробка нової уранової шахти займає кілька років.

Теоретично, переробка відпрацьованого палива для виробництва урану і плутонію також можлива, але обсяги такої переробки сьогодні невеликі (див. розділ [6]).

[3] Всесвітня ядерна асоціація (WNA) опублікувала рисунок 5, який натякає на світову проблему з постачанням урану:

Чорна лінія, що показує «потреби в реакторах» , в певному сенсі можна порівняти зі світовим виробництвом ядерної електроенергії (рис. 3). Обидва малюнки показують досить рівні лінії приблизно з 2004 року. Ця залежність натякає на те, що за останні 20 років не відбулося значного підвищення ефективності виробництва електроенергії з використанням уранового палива.

постерігається величезний розрив між виробництвом урану в різних країнах і «реакторними потребами». Єдиним найбільшим джерелом додаткового постачання був збіднений уран з ядерних бомб. EIA повідомляє, що США закупили велику кількість ядерних боєголовок у Росії між 1995 і 2013 роками для цієї мети в рамках програми «Від мегатонн до мегаватт». EIA також повідомляє, що на період з 2013 по 2022 рік було укладено угоду про закупівлю, яка дозволяла США купувати низькозбагачений уран комерційного походження з Росії для заміни частини матеріалу для ядерних боєголовок, що був змішаний. Крім того, США мали деякі власні ядерні боєголовки, які вони могли б переробляти. Саме наявність постачання урану з цих різних джерел дозволила виробництву ядерної електроенергії в США залишатися відносно рівним у період з 2004 по 2023 рік.

Власний видобуток урану в США досяг піка близько 1980 року і зараз близький до нуля). Світові запаси боєголовок зараз вичерпані на понад 85%, і залишилося дуже мало високозбагаченого урану, який можна використовувати для змішування.

Прихованою проблемою є той факт, що виробництво урану, доступне сьогодні, здебільшого походить з Росії та її близьких афілійованих осіб. Дані, наведені на Рисунку 5, показують, що у видобутку урану у 2022 році домінують близькі союзники Росії (55% від загального обсягу, що надходить з Казахстану (43% від загального обсягу), Узбекистану (7% від загального обсягу) і Росії (5% від загального обсягу)). США (майже 0%), а також видобуток їхніх близьких союзників, Канади та Австралії, забезпечили лише 24% світового видобутку урану. Такий дисбаланс між Росією та її афілійованими особами і США та їхніми афілійованими особами повинен викликати занепокоєння.

[4] Нинішній конфлікт між США і Росією додає ядерних проблем.

США намагаються накласти санкції на Росію. EIA повідомляє:

«Походження урану, що використовується в американських реакторах, ймовірно, зміниться в найближчі роки. У травні [2024 року] США заборонили імпорт уранової продукції з Росії, починаючи з серпня [2024 року], хоча компанії можуть подавати заявки на винятки до 1 січня 2028 року».

З цього випливає, що перехід від російської уранової залежності має бути здійснений лише трохи більше ніж за три роки. Це короткий термін, враховуючи складність здійснення такого переходу.

Дані EIA показують, що у 2023 році США отримають лише 4,6% постачання урану зі США. (Це можуть бути частково або переважно ядерні боєголовки зі змішаного урану). Матеріал, придбаний у Росії, склав 11,7% урану. Казахстан надав 20,6% закупленого урану, а Узбекистан — 9,5%. Серед союзників США Канада надала 14,9%, а Австралія — 9,2%.

За матеріалами: oilprice.com

Переклад: deepl.com