CZY WYSTARCZY URANU DLA ELEKTROWNI JĄDROWYCH? Autor: Dr inŝ. Andrzej Strupczewski - Instytut Energii Atomowej, POLATOM, Swierk

CZY WYSTARCZY URANU DLA ELEKTROWNI JĄDROWYCH? Autor: Dr inŝ. Andrzej Strupczewski - Instytut Energii Atomowej, POLATOM, Swierk ( Energetyka Cieplna i Zawodowa nr 10/2009) Renesans energetyki jądrowej oznacza szybki wzrost mocy elektrowni i odpowiednio zwiększone zapotrzebowanie uranu. A nasze elektrownie jądrowe będą pracować przez 60 lat. Czy uranu dla nich wystarczy? Polska zamierza dołączyć do wielu innych krajów budujących elektrownie jądrowe. Po ostatnich wyborach w Niemczech zmieniła się sytuacja i w tym kraju, i obecnie w Unii Europejskiej ogromną większość stanowią kraje popierające rozwój energetyki jądrowej Francja, Wielka Brytania, Włochy, Niemcy, Szwecja i wiele innych. Stany Zjednoczone, Rosja, Chiny, Indie i blisko 40 innych krajów popiera budowę elektrowni jądrowych. W sumie łączna moc pracujących obecnie elektrowni jądrowych to 377 000 MWe, trwa budowa bloków o mocy 36 000 MWe, a według oceny EDF do roku 2025 rozpocznie się budowa nowych bloków o mocy ponad 400 000 MWe [1]. Oznacza to ogromny wzrost zapotrzebowania na moce produkcyjne niezbędne do budowy elektrowni, ale takŝe na uran. Przemysł jądrowy zdaje sobie z tego sprawę i zapowiada podjęcie działań, które pozwolą pokonać trudności w perspektywie następnych dwóch dekad. Trzeba będzie rozbudowywać istniejące kopalnie uranu, otwierać nowe i sięgać do coraz uboŝszej rudy uranowej. Ale co będzie w dalszej przyszłości? Zasoby uranu na świecie Zasoby uranu na świecie 24% 4% 2% 2% 2% 1%1% 6% 5% 6% 6% 17% 7% 7% 9% Australia Kazachstan Kanada USA RPA Namibia Brazylia Niger Rosja. Uzbekistan Ukraina Jordan Indie Chiny Inne Rys. 1. Podział zasobów uranu na świecie, [2] dane według OECD [3] 1

Elektrownie jądrowe, zbudowane przed 30-40 laty okazały się tak odporne na procesy starzenia, Ŝe otrzymują zezwolenia na przedłuŝenie okresu eksploatacji do 60 lat. Nowe elektrownie z reaktorami III generacji, które będziemy budowali w Polsce juŝ od początku, są projektowane na okres pracy 60 lat, a w perspektywie moŝliwe jest przedłuŝenie tego okresu. To dobra wiadomość dla naszych dzieci, które będą cieszyć się tanim prądem ze zbudowanych przez nas elektrowni jądrowych przez długie, długie lata. Ale czy nie postawimy ich w trudnej sytuacji, gdzie będą wprawdzie elektrownie, ale nie będzie dla nich paliwa? Czy jakiś dostawca nie będzie ich szantaŝował wstrzymywaniem dostaw uranu? Na szczęście charakterystyka paliwa uranowego jest zasadniczo odmienna od charakterystyki występowania ropy naftowej czy gazu. Uran występuje w wielu krajach (rys. 1), przy czym są to państwa, które nie groŝą nam uŝyciem uranu jako broni strategicznej, tak jak to dzieje się z gazem i ropą. Ilości uranu zuŝywanego w elektrowni jądrowej są małe (rys. 2) do pracy nowoczesnej elektrowni z reaktorem o mocy 1000 MWe wystarcza 20 ton paliwa, a więc ilość, którą moŝna przywieźć jedną wielką cięŝarówką Rys. 2. Ilość paliwa dla EJ jest mała To nie węgiel, którego dla takiej elektrowni potrzeba 3 miliony ton rocznie. Uran moŝemy bez trudu kupić w Australii, Kanadzie czy Namibii i przywieźć statkiem do Polski po minimalnym koszcie. A, Ŝe ruda uranowa jest tania, koszt paliwa dla elektrowni jądrowej jest bardzo mały. Dla bloku 1000 MWe dostarczającego do sieci 8 TWh rocznie koszt samego paliwa wynosi około 45 mln euro, podczas gdy węgiel potrzebny do wytworzenia tej samej energii kosztowałby około 160 mln euro, a zezwolenia na emisję CO 2 przy cenie 40 euro/t CO 2 kosztowałyby dalsze 250 mln euro. Nawet doliczając do kosztu paliwa jądrowego koszt unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych i przyszłej likwidacji elektrowni jądrowej, otrzymamy koszty cyklu paliwowego dla elektrowni jądrowej na poziomie 56 mln euro a więc duŝo niŝsze od kosztów cyklu węglowego. Dlatego udział kosztów paliwowych w koszcie energii elektrycznej z elektrowni jądrowej to tylko około 15%. W tym większość stanowią koszty wzbogacania uranu i produkcji paliwa, natomiast koszt samego uranu naturalnego jest mały, około 5%. Nawet znaczny wzrost ceny uranu nie ma istotnego wpływu na koszty energii elektrycznej z cyklu jądrowego. Zasoby rudy uranowej na całym świecie są duŝe. Pomimo tego, Ŝe przez ostatnie dwudziestolecie cena uranu była bardzo niska i nakłady na eksploatację rudy były minimalne, znane obecnie zasoby rudy wystarczają na pokrycie zapotrzebowania przez okres dłuŝszy, niŝ dla innych paliw lub surowców wykorzystywanych przez człowieka. Zestawienie okresów czasu, na jaki starczy uranu przy obecnej technologii rekatorów energetycznych bez recyklingu oraz przy przyszłej technologii rektorów IV generacji z recyklingiem paliwa pokazano w tabeli 1. 2

Tabela 1. Okres w latach, na jaki wystarczy uranu przy obecnej mocy elektrowni jądrowych z uwzględnieniem róŝnych zasobów i technologii cyklu paliwowego [4]. Kategoria zasobów Reaktory LWR/ Obecny cykl otwarty. Prędkie reaktory powielające recykling uranu i aktynowców, wykorzystanie toru / cykl zamknięty. Zidentyfikowane Wszystkie konwencjonalne 100 300 1690 24 000 71 000 472 000 Konwencjonalne i niekonwencjonalne w tym fosforyty Zasobów rudy uranowej jest bardzo duŝo. Na rys. 3 widać zestawienie ilości uranu zawartej w rudzie o róŝnym stopniu zawartości U3O8. Widać, Ŝe przy przejściu do rudy o 10-krotnie niŝszej zawartości uranu, łączna ilość uranu w pokładach takiej rudy rośnie około 50-100 razy. Np. łączna ilość uranu w rudzie ubogiej o zawartości od 0,01 do 0,02% U3O8 (czyli 100-200 ppm) jest 20 razy większa niŝ w rudzie o zawartości uranu od 0,02% do 0,1% (200-1000 ppm) U3O8. Nie ma więc obawy, Ŝe zabraknie nam rudy uranowej w ogóle, natomiast powstaje pytanie, przy jakiej zawartości U3O8 jeszcze opłaci się ją wydobywać. 1.E+09 1.E+07 Szacowane zasoby uranu, mln ton 3.E+07 8.E+05 2.E+06 6.E+06 8.E+05 mln ton 1.E+05 1.E+03 8.E+011.E+02 2.E+03 2.E+04 2.E+04 1.E+01 2.E+00 2.E+00 2.E-01 1.E-01 10000 2000 1000 200 100 20 10 3 1 0.2 0.1 Zawartość uranu w rudzie, ppm 0.001 0.0001 Rys. 3. Zasoby uranu przy róŝnych zawartościach uranu w rudzie, (na rysunku podano dolne progi przedziałów, a więc dla przedziału 100-200 ppm podano liczbę 100 ppm). Według [2], dane według pracy Deffeye&MacGregor [5] 3

Czy wystarczy nam energii na wydobycie uranu z ubogiej rudy? Jak pisałem powyŝej, cena uranu naturalnego stanowi tylko mały ułamek ceny energii elektrycznej z elektrowni jądrowej. Dlatego moŝna planować wydobywanie rudy nawet z pokładów bardzo ubogich w uran. Ale w miarę upływu czasu i przy przejściu do wydobywania coraz uboŝszej rudy uranowej nie tylko cena uranu wzrośnie, ale zwiększy się teŝ nakład potrzebnej energii na usunięcie nadkładu, oddzielenie skały płonnej i ekstrakcję uranu z coraz uboŝszej rudy. Przeciwnicy energetyki jądrowej twierdzą, Ŝe energia ta będzie rosła gwałtownie przy przechodzeniu do coraz uboŝszych pokładów rudy, tak Ŝe w pewnym momencie będzie ona większa niŝ energia uzyskiwana docelowo z tego uranu w reaktorze energetycznym. W szczególności dwaj autorzy pracujący na zlecenie organizacji antynuklearnych, Storm van Leeuven i Smith, których w dalszym tekście będę oznaczał skrótem SLS, twierdzą, Ŝe przy zawartości uranu w rudzie poniŝej 0,013% U3O8 nie moŝna otrzymać energii uŝytecznej netto z cyklu jądrowego, przy czym wielkość ta nie zaleŝy od technologii ani warunków miejscowych wydobycia rudy [6 ]. Przemysł jądrowy i naukowcy z róŝnych krajów, tak obiektywnych jak Szwajcaria [7] czy Australia [8], wielokrotnie wykazywali, Ŝe to twierdzenie panów SLS jest błędne. Mimo to, przeciwnicy budowy elektrowni jądrowych przytaczają je wciąŝ na nowo. Wobec tego, Ŝe posiadanie wystarczających zasobów paliwa jest kluczowym wymaganiem przy podejmowaniu programu budowy elektrowni jądrowych, Instytut Energii Atomowej POLATOM podjął analizę sytuacji i określił bilans energetyczny cyklu jądrowego. Wyniki tej analizy przedstawię krótko poniŝej. Energia otrzymywana z elektrowni jądrowych Dla określenia energii otrzymywanej z elektrowni jądrowych przyjmę bardzo pesymistyczne załoŝenia, Ŝe średni współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej wynosi tylko 0,82 (chociaŝ średnia dla elektrowni jądrowych w USA wynosi obecnie powyŝej 0,91), a z tony paliwa uzyskujemy 40 000 megawatodni energii termicznej, (MWd), chociaŝ dopuszczalne obecnie wypalenie paliwa przekracza 50 000 MWd/t. Przy takich załoŝeniach, reaktor o mocy 1000 MWe produkuje rocznie 7,2 terawatogodzin (TWh) i zuŝywa rocznie 162.35 tony uranu naturalnego. Przeliczając TWh na dŝule, otrzymamy energię elektryczną na tonę uranu naturalnego równą 159,3 TJ(el)/t(Unat). Wobec tego, Ŝe w bilansach energetycznych występuje energia cieplna (TJ(t) i energia elektryczna TJ(el), a do uzyskania 1 TJ(el) trzeba zuŝyć średnio 3 TJ(t), przyjęto zasadę, Ŝe w razie sumowania mnoŝy się energię elektryczną przez 3 i sumuje się ją z energią cieplną. Produkcję energii elektrycznej z EJ będziemy więc mnoŝyć przez 3 i podawać ją w jednostkach energii cieplnej. RównowaŜna energia cieplna produkowana przez elektrownię jądrową wynosi więc 478 TJ(t)/t (Unat). Energia potrzebna na wydobycie i oczyszczenie uranu Jak wykazano w analizie ilości energii potrzebnej na pozyskanie tlenku uranu [9], przy wykorzystywaniu obecnie dostępnego uranu, wkład energetyczny związany z wydobyciem i oczyszczeniem rudy oraz późniejszą rekultywacją kopalni jest mały. Przyjmując za reprezentatywną 4

kopalnię Ranger, w której wydobywana jest ruda uranowa o zawartości 0,234 % U 3 O 8, otrzymano potrzebną energię równą 0.79 TJ(t)/t(U) tzn. 0,16% energii uzyskiwanej z 1 tony uranu naturalnego równej 478 TJ(t)/t(U) [2]. Aby uwzględnić oczekiwane wydobywanie uranu z rud ubogich, wprowadzę do bilansu równieŝ liczby odpowiadające nakładowi energii na wydobycie i oczyszczenie rudy uranowej bardzo ubogiej, o średniej zawartości U 3 O 8 równej 0.0126%. Jest to wartość, przy której zdaniem przeciwników energetyki jądrowej nie moŝna w ogóle uzyskać dodatniego bilansu energetycznego w cyklu uranowym, bo rzekomo leŝy ona za progiem odpowiadającym urwisku energetycznemu to jest gwałtownemu wzrostowi energii potrzebnej na pozyskanie uranu. SLS twierdzą, Ŝe...nie moŝna osiągnąć wytwarzania energii netto z uranu przy zawartości uranu w rudzie od 0,02 do 0,01% U3O8. Limit ten nie zaleŝy od stanu technologii ani od załoŝeń, na jakich oparta jest analiza [10] Niestety, dyskusje na temat energetyki jądrowej są często zdominowane przez poglądy dyskutantów, nie dbających o fakty i cytujących liczby, jakie im się wydają poŝądane. Aby jednak osądzić jak jest naprawdę, trzeba zaznajomić się z rzeczywistymi liczbami. Dlatego, choć kopalnie uranu są daleko od Polski, podam poniŝej szczegółowe dane dla kopalni Trekkopje w Namibii, która rozpoczęła pracę w 2008 roku. Bilans energetyczny tej kopalni sporządzono dla akcjonariuszy i jego rzetelność sprawdzały niezaleŝne organizacje. Średnia zawartość U 3 O 8 w rudzie w Trekkopje wynosi 0.0126%. Według SLS wydobycie takiej rudy przynosić ma ujemny bilans energii a więc oczywiście i straty finansowe. Jak jest naprawdę? Wydobycie rudy z kopalni Trekkopje wyniesie 100 000 ton dziennie. Średni stosunek nadkładu do rudy wynosi 0.3:1. W skali rocznej wydobycie rudy wyniesie 36 mln ton, a nakładu dodatkowo 11 mln ton. Próg separacji rudy od odpadów ustalono na 0.0046% a więc trzy razy niŝej niŝ wynosi próg urwiska postulowanego przez SLS. Do kopalni dostarczana będzie woda w ilości 20 milionów m 3 rocznie, co pozwala na przemywanie pokruszonej rudy w tempie 2083 m 3 /h przy pełnej wysokości stosu skruszonej rudy wynoszącej 9 m. Po przeprowadzeniu operacji wymywania tlenku uranu uzyskuje się 16 ton U 3 O 8 dziennie [11]. Jakie są potrzeby energetyczne? Tabela 2. Zestawienie potrzebnej energii elektrycznej w kopalni Trekkopje [11] Odsalanie wody morskiej Stacja pomp przesyłania wody Pompy zbiornika wodnego Stałe zasilanie kopalni Razem 10 MVA 6 MVA 2,5 MVA 15 MVA 33.5 MVA Zakład odsalania wody morskiej nie tylko dostarcza wodę dla kopalni, ale takŝe dostarcza dodatkowo 25 mln m 3 wody dla okolicznych mieszkańców. W toku publicznej dyskusji tych liczb przedstawiciel Namwater oświadczył [12], Ŝe zakłady odsalania wody morskiej produkujące 6 milionów ton wody słodkiej rocznie oraz pompy tłoczące tę wodę będą potrzebować mocy zainstalowanej 4,3 MWe. W ocenie potrzeb energetycznych projektu Trekkopje podano z zapasem moc równą 10 MWe. Wielkość ta będzie więc przyjęta jako podstawa do moich rozwaŝań. Łączne lokalne zuŝycie energii elektrycznej zgodnie z tabelą 2 wyniesie: 5

33.5 MVA x 360 dni/a x 24 h/d x 3600 s/h = 1040 TJ(el)/a Szacowane zuŝycie paliwa do silników diesla dla prac wyrobiskowych i transportu z odkrywki wynosi około 0.3 litra na tonę wydobytej skały. Przy pełnej produkcji równej 100,000 ton dziennie, potrzeba będzie około 30,000 litrów paliwa do silników diesla, co daje zapotrzebowanie roczne w wysokości 9 504 ton/a. Wartość kaloryczna paliwa diesla wynosi 43 MJ/kg, tak Ŝe wkład energetyczny całego paliwa do silników wynosi 408 TJ(t)/a. Na jednostkę masy uranu potrzeba więc paliwa o energii 408 TJ(t)/a / 4884 t(u)/a = 0,084 TJ(t)/t(U) Ilość potrzebnych materiałów wybuchowych wynosi 0.30 kg/t(u). Przyjmując wielkość energii zawartej w tych materiałach zgodnie z danymi SLS [13] jako 0,071 TJ/t otrzymujemy całkowitą energię zawartą w materiałach wybuchowych dostarczanych do kopalni 0,2 TJ(t)/t(U). Według projektu Trekkopje, ilość chemikaliów potrzebnych do wymywania uranu ze stosu wynosi około Węglan sodu - 7.5 kg/t rudy Dwuwęglan sodu 1.5 kg/t rudy. Przy zawartości 0.013% U 3 O 8 w rudzie, energia chemikaliów na 1 tonę tlenku uranu wyniesie 0,872 TJ(t)/t(U). Rocznie potrzeba więc chemikaliów zawierających energię 4262.4 TJ(t)/a. W sumie pełny wkład energii potrzebnej do wydobywania i oczyszczania uranu w Trekkopje wynosi rocznie Elektryczność + paliwo diesla + materiały wybuchowe + chemikalia = 1040 TJ/a (el) + (408 + 1001 + 4262.4) TJ(t)/a, a przy uŝyciu współczynnika przeliczeniowego 3 dla otrzymania energii cieplnej z energii elektrycznej, pełny wkład energii to 8792 TJ(t)/a Energia potrzebna na tonę uranu wyniesie więc 8792 TJ(t)/a / 4884 t(u)/y = 1.8 TJ(t)/t(U) Jeśli przyjmiemy, Ŝe nakład energii elektrycznej i cieplnej na rekultywację kopalni będzie równy nakładowi energii elektrycznej na utrzymanie kopalni w ruchu i energii w paliwie do silników diesla potrzebnym na przewiezienie składy płonnej z powrotem do kopalni, to otrzymamy dodatkową energię potrzebną na rekultywację w wysokości 0,7 TJ(t)/t(U). Razem cała energia na jednostkę masy uranu potrzebna na wydobycie, oczyszczenie uranu i rekultywację kopalni wyniesie 2,5 TJ(t)/t(U) 6

A więc stosunek energii potrzebnej do wydobycia i oczyszczenia uranu i rekultywacji kopalni przy średniej jego zawartości w rudzie 0,0126% do energii uzyskiwanej w EJ wyniesie w kopalni Trekkopje 2,5/478 = 0,52%. Innymi słowy, energia otrzymywana z rozszczepienia uranu jest 190 razy większa od energii potrzebnej na jego wydobycie i oczyszczenie, łącznie z rekultywacją kopalni! Natomiast według zaleŝności podawanych przez SLS na samo wydobycie i oczyszczenie rudy potrzeba 29,3 TJ/(U), a łącznie z rekultywacją kopalni potrzeba będzie 154.1 TJ(t)/tU. Sprawdźmy, czy SLS mają rację. Gdyby uzyskanie jednej tony U 3 O 8 z rudy ubogiej (0,013% U3O8) rzeczywiście wymagało 29,3 TJ/t(U), to przy wydajności kopalni Trekkopje, której roczne wydobycie uranu wynosi 4884 t(u)/rok, trzeba byłoby zuŝyć energię 29,3 TJ(t)/t(U) x 4884 t(u) = 143 PJ(t). Ale całe zuŝycie energii elektrycznej w Namibii ze wszystkimi kopalniami uranu i innych minerałów wynosi 9.97 PJ [14], a całkowite zuŝycie energii elektrycznej i cieplnej (ropa naftowa i jej przetwory) na cały kraj = 59,7 PJ(t) [14] Postulowane przez SLS zuŝycie energii dla jednej kopalni uranu jest więc 2,5-krotnie większe niŝ rzeczywiste zuŝycie energii dla całego kraju! A w tym kraju są przecieŝ i inne kopalnie uranu, np. Rossing, o większej mocy produkcyjnej. Zresztą przemysł wydobywczy uranu daje tylko około 12% dochodu narodowego Namibii. Oczywiste jest, Ŝe tak wielkie zuŝycie energii w kopalni Trekkopje byłoby niemoŝliwe do ukrycia i zresztą byłoby fizyczną niemoŝliwością. Porównanie graficzne twierdzeń SLS z rzeczywistością pokazano na rys. 4. NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe SLS podawali wielkość potrzebnej energii jako sumę energii cieplnej i elektrycznej dodawanej bezpośrednio bez uwzględnienia, Ŝe energia elektryczna jest zwykle mnoŝona przez 3 by uzyskać równowaŝną energię cieplną. Natomiast wielkość energii dla kopalni Trekkopje obliczona przez autora i pokazana na rysunku 4 jako Dane realne uwzględnia wszystkie rodzaje energii i przelicznik E= E(t) + 3 E(el). Mimo to, wynosi ona 2,48 TJ/tU i jest 50 razy niŝsza od liczb podawanych przez SLS. Kopalnia Trekkopje nie jest bynajmniej wyjątkiem, w przypadku innych kopalni np. Rossing twierdzenia SLS są równieŝ dalekie od rzeczywistości. Mimo to, są one bezkrytycznie powtarzane. Hałaśliwej propagandzie fundacji Greenpeace wcale nie przeszkadza fakt, Ŝe kopalnie wydobywające uran z rudy bardzo ubogiej są bardzo opłacalne i finansowo, i energetycznie. Twierdzenie, Ŝe z rudy ubogiej nie moŝna otrzymać energii netto jest wciąŝ na nowo głoszone. Sprawa ta jest waŝna dla Polski, która ma zasoby ubogiej rudy uranowej. RównieŜ istotne jest dla nas, czy moŝemy otrzymywać uran jako produkt uboczny przy wydobyciu miedzi. 7

160 140 Porownanie twierdzen SLS z danymi realnymi 0.0126% 154 TJt/tU Energia TJ/tU 120 100 80 60 40 20 0 10.00 Suma energii cieplnej i elektrycznej wg twierdzen SLS Wg SLS 5.00 Razem Rekultywacja Wydobycie i oczyszczenie uranu Dane dla kopalni Trekkopje Razem z rekultywacja 2,4 TJt/tU Wydobycie i oczyszczenie 1.76 TJ/tU przy G = 0,0126% Krzywe wg SLS 2.00 1.00 0.50 0.10 0.05 Zawartosc U3O8 w rudzie, G% 0.01 SLS Ch.D 98.7 TJt/tU 55.4 TJ/tu Dane realne Razem 2,4 TJ/tU XWyd + ocz 1,76 TJt/tU Rys. 4. Zapotrzebowania na energię dla wydobycia uranu z rudy ubogiej jest dziesiątki razy niŝsze od danych według twierdzeń SLS. Produkcja uranu jako produktu ubocznego Wobec tego, Ŝe znaczna część uranu jest produkowana jako produkt uboczny w kopalniach wydobywających inne minerały, a w przyszłości oczekujemy wydobywania uranu ze złóŝ fosfatu, warto zaznajomić się teŝ z informacjami podawanymi w deklaracjach wpływu na środowisko dla EJ Torness i EJ Forsmark odnośnie kosztów energetycznych wydobywania uranu w kopalni Olympic Dam. W kopalni Olympic Dam w Południowej Australii wykorzystuje się rudę o niskiej zawartości uranu (0.05% wagowych). Szczegółowy i zweryfikowany przez niezaleŝny audyt opis wpływu kopalni Olympic Dam na środowisko jest dostępny w internecie [15]. Podane jest takŝe krótkie zestawienie wkładów energetycznych [16]. Ze względu na znaczenie tych danych dla Polski,. podamy je poniŝej. Zasoby kopalni obejmują 374 miliony ton rudy zawierającej 2,1 % Cu, od 0,04% do 0.07% U 3 O 8 [17] i 8

91,700 uncji złota. Kopalnia zuŝywa dziennie 30 tys. m 3 wody [18], przesyłanej rurociągami ze źródeł wody artezyjskiej oddalonych o 200 km. Wydobycie roczne wynosi 2104 tys ton miedzi i 3963 tony uranu, ponadto złoto i srebro. Dzięki zainstalowaniu dwóch kolumn pulsacyjnych współczynnik uzysku uranu z roztworu podniesiono z 90% do 97%. Dane te wykazują, Ŝe kopalnia Olympic Dam dostarcza dostatecznie duŝo uranu, by utrzymać w ruchu 24 EJ o mocy 1000 MWe kaŝda, wytwarzające łącznie 620 PJ(t). Cała energia zuŝywana rocznie przez kopalnię jest równowaŝna 0,22 GWlat = 6.8 PJ. Zysk energetyczny jest ponad 90-krotny. Ale koszty energetyczne kopalni Olympic Dam obejmują takŝe energię potrzebną do wydobycia i wytopu ogromnych ilości miedzi, stanowiącej główny produkt kopalni. Gdyby przyjąć z wielkim zawyŝeniem, Ŝe cała energia jest zuŝywana tylko na uzyskanie uranu, to nakłady energii wyniosłyby 6.8 PJ/3963 t(u) = 1.71 TJ(t)/t(U). W rzeczywistości, w kopalni Olympic Dam uran uzyskuje się jako produkt uboczny, a głównym produktem wydobycia jest miedź. Raport ISA (2006) [19] cytuje wyniki własnych obliczeń kopalni Olympic Dam opartych na podziale strumieni energii, według których potrzeba 0.012 GJ energii na kaŝdą tonę rudy uranowej, którą kompletnie przetwarzamy (od wydobycia do produktu finalnego). Odpowiada to energii 0.012/0.7/0.848 = 20 GJ/tU = 0.02 TJ/tU dla rudy uranowej o zawartości uranu 0.07% (zidentyfikowane rezerwy rudy), lub 0.041 TJ/tU dla rudy o zawartości 0.04% U (całkowite zasoby). Natomiast zastosowanie wzoru podanego w pracy SLS [6, rozdz. 2] dałoby dla rudy miękkiej lub twardej o zawartości 0.07% U 3 O 8 intensywność energii odpowiednio 4.4 TJ/tU lub 10.6 TJ/tU. Przy rudzie 0.04% intensywność energii wyniosłaby odpowiednio dla miękkiej i twardej rudy 8.2 GJ/kgU i 19.5 GJ/kgU. Jak widać, w przypadku Olympic Dam wzory podane przez SLS prowadzą do wyników wielokrotnie wyŝszych niŝ dane rzeczywiste. Przy uŝyciu wzorów podanych przez SLS otrzymuje się ilość energii potrzebną do uzyskania uranu z kopalni Olympic Dam produkującej około 4000 ton uranu rocznie równą produkcji dwóch elektrowni o mocy 1000 MWe pracujących przez cały rok. Jest to więcej, niŝ cała energia produkowana w Południowej Australii i około 10 razy więcej niŝ cała energia rzeczywiście zmierzona przez kopalnię. Nakłady energii w kopalni Olympic Dam są sumą energii potrzebnej do wydobycia wszystkich minerałów, a więc nie tylko uranu, ale i miedzi, złota i innych. Jest to więc górna granica energii, jaką moŝna przypisać wydobyciu uranu. Tak więc moŝna stwierdzić, Ŝe nakłady energetyczne nawet przy bardzo ubogiej rudzie uranowej dają 50-krotny zysk energetyczny. Ruda o zawartości uranu poniŝej 0,01% U 3 O 8 nadaje się do wykorzystania nawet zakładając nierealistycznie, Ŝe w ciągu 50 lat nie nastąpi Ŝaden postęp techniczny w metodach wydobycia i oczyszczania rudy. Wniosek: bilans energetyczny cyklu jądrowego jest bardzo korzystny, a wydobycie uranu z rudy ubogiej jest i będzie opłacalne. Twierdzenia organizacji antynuklearnych o rzekomo groŝącym braku uranu są sprzeczne z rzeczywistością. Opierają się one na stosowaniu przestarzałych danych i uproszczonych wzorach 9

obarchzonych zasadniczymi błędami. Krytykę i wyjaśnienie błędów w tych ocenach przedstawił w końcu 2008 roku prof. Prasser [20], a wcześniej zwracali na nie uwagę inni naukowcy [7, 8] i sam autor tego artykułu [21]. Przy zastosowaniu poprawnych współczynników i wzorów okazuje się, Ŝe ani brak uranu ani bilans energetyczny przy wydobyciu i oczyszczeniu rudy nie będą problemem dla energetyki jądrowej w przewidywalnej przyszłości. W Polsce mamy teŝ zasoby ubogiej rudy uranowej, o zawartości U3O8 w granicach od 0,023 % w Wambierzycach do 0,11 % w Okrzeszynie, w niecce Wałbrzyskiej. W Polsce takŝe moŝliwy jest odzysk uranu występującego jako domieszka do pokładów miedzi w rejonie Lubin-Sieroszowice. Zawartość uranu w rudzie wynosi tam ~ 60 ppm, przy zawartości miedzi 2%. Całkowite zasoby rudy to 2400 mln ton, miedzi 48 mln ton, a uranu 144 000 ton. Stanowi to ekwiwalent ~ 900 GWe-lat, które moŝna uzyskać z tych zasobów w elektrowniach jądrowych, przy wkładzie energii mniejszym niŝ 5% energii uzyskiwanej w tych elektrowniach. Dodatkową zaletą byłaby redukcja radioaktywności w odpadach z oczyszczania miedzi. Obecna roczna produkcja w zagłębiu Lubin Sieroszowice wynosi ~ 569 000 ton Cu, a ilość uranu zrzucana na hałdy to ~ 1 700 t/a. Stanowi to rocznie ekwiwalent paliwa dla 10 elektrowni jądrowych, o łącznej mocy 10 000 MWe [22]. W skali całej Polski łączne zasoby rozpoznane i prawdopodobne to około 100 000 ton uranu naturalnego, a więc dość dla kaŝdego przewidywalnego programu nuklearnego w naszym kraju. W chwili obecnej, wydobycie tego uranu byłoby nieopłacalne, bo tańszy uran moŝemy kupić z wielu krajów, np. z Australii, Kanady czy Namibii, ale w dyskusji aspektów strategicznych warto zdawać sobie sprawę, Ŝe Polska moŝe mieć własny uran. Literatura [1] EDF Budowa pierwszego reaktora EPR we Francji we Flamanville, EDF dossier prasowe, luty 2009. [2] Strupczewski A. Program rozwoju energetyki jądrowej w Polsce a zaopatrzenie w paliwa rozszczepialne z zasobów krajowych, XXIII Konferencja Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej Dylematy polskiej polityki energetycznej, Zakopane, 11-14. 10. 2009. [3] Uranium 2005: Resources, Production and Demand, OECD/IAEA, NEA No 6098, Paris 2005. [4] IAEA 2008: Climate change and nuclear power 2008, Vienna, International Atomic Energy Agency, p. 29. [5] Deffeyes & MacGregor, 1980 World Uranium resources Scientific American, Vol 242, No. 1, January 1980, pp. 66-76 10

[6] Storm van Leeuwen J. W. and Smith P., Nuclear Power: the Energy Balance. Updates 2005. Retrieved from http://www.stormsmith.nl/. [7] Dones R., Critical note on the estimation by Storm van Leeuwen J. W. and Smith P. of the energy uses and corresponding CO2 emissions from the complete nuclear energy chain, PSI, 10. 04. 2006. [8] Sevior M., Sevior M., http://nuclearinfo.net/nuclearpower/ssrebuttalresp. [9] World Nuclear Association: Energy analysis of power systems. Information Paper 11, London, UK, 2006, http://www.world-nuclear.org/info/inf11.htm. [10] J. W. Storm van Leeuwen, Energy from Uranium, Report of Oxford Research Group, July 2006. [11] Turgis Consulting (Pty) Ltd: Report of the Environmental and Social Impact Assessment, Trekkopje Uranium Project, Erongo Region, Draft for Public Review November 2007, Namibia. [12] http://www.turgis.co.za/index.php?loadpage=trekkopje&cmssitemenuid=65 Trekkopje, chapter 11, App A4. [13] Storm van Leeuwen J. W., Nuclear power the energy balance, Uranium, October 2007. [14] Nambia Energy Consumption http://www.eia.doe.gov/emeu/world/country/cntry_wa.html. [15] http://www.bhpbilliton.com/bb/ourbusinesses/basemetals/olypicdam.jsp. [16] http://hsecreport.bhpbilliton.com/wmc/2004/performance/odo/data/index.htm. [17] http://www.abc.net.au/news/stories/2007/09/26/2043962.htm. [18] http://www.infomine.com/minesite/minesite.asp?site=olympicdam#operation. [19] The University of Sidney, Life-Cycle Energy Balance and Greenhouse Gas Emissions of Nuclear Energy in Australia, Nov. 2006 http://www.pmc.gov.au/umpner/docs/commissioned/isa_report.pdf. [20] Prasser H. M., Are the sources of uranium big enough for the nuclear energy industry? In: NUCLEAR ENERGY IN POLAND: Opportunity or necessity? Oct. 20-21, 2008, Warszawa, Poland. [21] Strupczewski A., Energetyka jądrowa na ile wystarczy uranu? Seminarium Sekcji Energetyki Jądrowej SEP Warszawa, 12 luty 2008. [22] Uranium 2007: Resources, Production and Demand, A Joint Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International Atomic Energy Agency OECD, Paris, 2008, cytowane w pracy (Sevior M, http://nuclearinfo.net/nuclearpower/ssrebuttalresp). 11