Uran
 uhlí
 ropa, zemní plyn
 hydráty metanu
 uran
 geotermální energie
Obr. 1: Světová spotřeba primární energie. [1]
Obr. 2: Regionální spotřeba primární energie. [1]
 nejtěžší prvek v přírodě
 průměrný obsah v litosféře a hydrosféře 2-4 ppm
 uran – průměrný obsah izotopů
238U – 99,284 %
235U – 0,711 %
234U – 0,005 %
 pro štěpné reakce přímo využitelný jen izotop 235U
=> nutnost obohacování na 3-5 %
 oxidy a hydroxidy
uraninit/smolinec (UO2)
brannerit, davidit
 silikáty
coffinit U(SiO4)(OH)4
thorit, uranofán
 fosfáty, vanadáty, azrenáty
torbernit Cu(UO2)2(PO4)2 .8-12H2O, autunit [Ca2+]
ningyoit (U, Ca, Ce)2(PO4)2 . H2O, brockit, monazit
carnotit K2(UO2)2(V2O8)2 .3H2O, ťujamunit [Ca2+]
 karbonáty
schröckingerit, liebigit
 sulfáty
zippeit, uranopilit
 organolity
U-antraxolit
 počet U-minerálů v ČR – 113
 nejvíce zastoupeny fosfáty-vanadáty a oxidy-hydroxidy
 nejhojnější lokality Jáchymov, Zálesí, Příbram, Rožná
Obr. 3: uraninit
(Shinkolobwe mine/Katanga/D.R.C.). [2]
Obr. 4: varieta uraninitu/smolinec
(Jáchymov/ČR). [2]
Obr. 5: ťujamunit (žlutá), malachit (zelená)
(Mashamba west mine/Katanga/D.R.C.). [2]
Obr. 6: torbernit (tmavá z.), autunit (světlá z.)
(Le Boucheron/Limousin reg./France). [2]
Série Skupina Typ Formace Podtyp
Endogenní
pegmatitová metasomatizované U-Th
karbonatitová
akumulace v ultrabazikách apatit-magnetitová
akumulace v karbonatitech pyrochlorová
magmatogenní
metasomatity
skarnová U-skarny
albititová U-Th
porfyrových rud uran-molybdenitová
hydrotermální žilná plutonická
křemen-uranová U-Au-Mo
U-karbonátová
uraninit-karbonátový
uraninit-sulfidicko-karbonátový
pětiprvkový (Ag-U-Bi-Co-Ni)
hematit-brekciová (IOCG-U)
unconformity
regionálně
metamorfogenní
regionálně metamorfovaná fosilní rýžoviska (Au-U)
Exo-endogenní
(přechodná)
infiltrační
uranonosné pískovce
U-Mo-Cu
U-V-Cu
U-FeS2
U-Zr-Ti-P
uhelné sloje a břidlice U±V,Ge
kaustobiolity živičné řady U
uranonosné vápence U
Exogenní sedimentární
klastická:
a) fosilní rýžoviska Au-U konglomeráty
b) plážová rýžoviska U-Th-Zr
chemogenní a biochemická oxidy U,V
černé břidlice U
fosfority U
Tab. 1: Genetická klasifikace uranových ložisek (podle Havelky, 1981), upraveno [3]
 14 ložiskových kategorií
(dle geologického uložení a ekonomického významu)
 unconformity
 sandstone
 breccia complex
 vein
 volcanic
 intrusive
 metasomatite
 surficial
 quartz-pebble conglomerate
Obr. 7: Typy uranových ložisek, dle klasifikace IAEA. [4]
hlubinná, povrchová těžba
tlaková
filtrace
oddělení kapalné složky
rmutu od pevné
kyselé – H2SO4
alkalické – Na2CO3
„vychytání“ kationtů
UO2 a aniontů Ukomplexů
z výluhu,
pomocí měničů iontů;
ionexy = organický
skelet s funkční
skupinou; kuličky vel.
0,3-1,5 mm
yellow cake
Na2U2O7 or (NH4)2U2O7
yellow cake
(= diuranan sodný nebo
amonný zbavený vody)
U3O8 (>80 % U)
proces „vypírání“
kationty – H2SO4
anionty – NH4NO3 + HNO3
NH3 + vzduch
dříve NaOH, Mg(OH)2
vypalování
~ 750 °C
0,07-0,30 mm
třídění
Obr. 8: Schéma úpravy uranové rudy. [5]
Obr. 9, 10: Zpracování uranové rudy na tzv. „žlutý koláč“ – výrobní linka a konečný poloprodukt. [6,7]
UO2(s) + 4HF(g) --> UF4(s) + 4H2O(g)
UF4(s) + F2(g) --> UF6(g)
konverze U3O8
obohacování 235U
 plynná difúze
 centrifugace
 energeticky, časově a
technologicky náročné
 obohacené palivo ve formě
UO2 se lisuje a slinuje do tablet
MOX = mixed oxide fuel
 palivo s více jak jedním
oxidem štěpného materiálu
 obvykle UO2 a PuO2
 alternativní palivo pro LWR
(light water reactor)
Obr. 11: Výroba jaderného paliva. [8]
Obr. 12: Palivová peleta (cca 1x1 cm). [9]
Obr. 13: Palivové proutky. [10]
World uranium deposits
U – USA, Wyoming
infiltrační ložiska
Obr. 14: Uranová ložiska Austrálie. [11]
 4 činná ložiska
 a dalších 30 neaktivních
 infiltrační pískovce a vápence
 unconformity
 hematit-brekciová formace
 celkové zásoby: > 1,6 Mt U
 kovnatost nízká (< 0,3 % U3O8)
 těžba OP, UG, ISL
 celková produkce: 5983 t U
 Olympic Dam
 největší důl světa v kategorii
polymetal. hydrotermálních lož.
 primární produkce – Cu, U
 v menší míře Ag, Au, REE
 zásoby ~ 300 kt U
 těžba – 2955 t U/ročně
Obr. 15, 16: BHP's Olympic Dam mine. [12, 13]
rozměry dolu:
4,1 x 3,5 x 1 km
Obr. 17: Uranová ložiska Kanady. [14]
 2 činná ložiska
 8 neaktivních
 unconformity
 hematit-brekciová formace
 celkové zásoby: > 500 kt U
 kovnatost vysoká (až 26 % U3O8)
 těžba OP, UG
 celková produkce: 9145 t U
 McArthur River
 nejproduktivnější důl světa –
7339 t U/rok (15 % svět. těžby)
 zásoby ~ 200 kt U
 kovnatost – prům. 13% U3O8
Obr. 18: Uranová ložiska Kazachstánu. [16]
 6 uranonosných provincií
 22 činných ložisek
 37 neaktivních (prozkoumaných)
 infiltrační pískovce
 hydrotermální žilná (vein type)
 celkové zásoby: > 800 kt U
 kovnatost nízká (< 0,2 % U3O8)
 těžba ISL
 celková produkce: 19451 t U
 největší producent U od r. 2009
 36 % světové produkce
 potenciální zdroje v různých lož.
typech ~ 380 kt U
 produkce činných ložisek:
502-2600 t U/ročně
 nejvýznamnější doly:
Trotkuduk, Inkai, Budenovskoye
Obr. 19: Zásoby uranu (recoverable resources) ve vybraných zemích, rozdělené podle nákladů na těžbu. [17]
 okamžité obchody/dlouhodobé, smluvní kontrakty
 nabídka přesáhne v následujících letech poptávku
 produkční, ekonomické problémy => zranitelnost trhu
Obr. 20: Vývoj ceny uranového koncentrátu U3O8 v USD/lb. [18]
historické
maximum
$136/lb
finanční
krize a
globální
recese
Reaktory a zásoby uranu
Obr. 21: Hlavní těžební a úpravárenské kapacity uranového hornictví . [20]
1 – Rožná
2 – Brzkov
3 – Břevniště
4 – Hamr
5 – Jasenice-Pucov
6 – Osečná-Kotel
7 – Stráž p. Ralskem
 ložiska hydrotermálního a infiltračního typu
 prozkoumáno 164 ložisek, těženo 66
 celková produkce v období 1946-2000 činí 107080 t U
 největší ložiska: Příbram (8), Rožná, Stráž, Hamr, Jáchymov (9)
 jediná těžební společnost – Diamo
Tab. 2: Základní statistické údaje o uranových ložiskách v ČR. [20]
 v současnosti v provozu 435 jaderných reaktorů s
celkovou kapacitou 374 GW
 ve výstavbě (65), objednaných (167), navržených (317)
 jaderné velmoci: USA, Rusko, Japonsko, J. Korea, EU
 nejběžnější typy reaktorů jsou lehkovodní (PWR, VVR)
– tzv. 2. generace, budované v 70.-80. letech
 budoucností pak reaktory 3. a 4. generace (EPR,
AP1000 nebo SFR, SCWR a další)
Několik čísel
V Evropě se uloží na skládky ročně kolem 50 miliónů tun popílku. Obsah uranu tu kolísá od 0,01% až do 0,03%
U3O8. WildHorse se domnívá, že vyloužení uranu z tohoto popílku může být levnou a rychlou cestou, jak získat uran
pro jadernou energetiku.
Uhelná elektrárna o výkonu 1000 MW spotřebuje během ročního provozu 5 miliónů tun uhlí a také 440 tisíc tun
vápence pro odsiřovací zařízení. Za stejnou dobu vyprodukuje 6,5 miliónu tun oxidu uhličitého, 750 tisíc tun popela,
7700 tun oxidu siřičitého, asi 4000 tun oxidů dusíku a 400 tun těžkých kovů (mimo jiné kadmia, olova, arzénu a rtuti).
Severočeské uhlí obsahuje 4 až 9 gramů uranu na tunu, což znamená, že v popelu z uhelného 1000 MW bloku bude za
rok 20 až 40 tun uranu. Spotřeba přírodního uranu pro jeden rok provozu JE Temelín je cca 690 tun, Dukovany 330t/r.
Uhelné elektrárny jako zdroj uranu pro jaderné zdroje?
Zdroj: WNA, Sparton Resources, Vesmír
 uložení a likvidace vyhořelého paliva
 havárie jaderné elektrárny
 výroba jaderných zbraní
 využívání vyhořelého radioaktivního paliva
 reaktory 3. – 4. generace
 minimální produkce skleníkových plynů
 Uhelná elektrárna (o výkonu 1000MW) spotřebuje 2-6 mil. tun
uhlí a vyprodukuje 960t CO2/GWh
 plynová elektrárna spotřebuje ročně 2-3 mld. m3 plynu a
produkuje 480t CO2/GWh
 olejová elektrárna spotřebuje 1,5 mil. tun topného oleje a
vyprodukuje 730t CO2/GWh
 jaderná elektrárna spotřebuje ročně pouhých 35 t paliva a
vyprodukuje 47krát méně „skleníkových plynů“ než elektrárna
na zemní plyn a 97krát méně než v případě uhelné elektrárny
[1] BP Global. [online]. 2013 [cit. 2013-03-18]. Dostupné na:
http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publi
cations/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/nuclear_energy_section
_2012.pdf
[2] Mineralogy Database. [online]. 2013 [cit. 2013-03-18]. Dostupné na:
http://www.mindat.org
[3] Havelka, J.: Prolémy zajišťování nerostných surovinových zdrojů. Praha, VŠB,
Geoindustria 1981.
[4] Freewest Resources. [online]. 2013 [cit. 2013-03-18]. Dostupné na:
http://www.freewest.com/properties/quebec/george_river/
[5] All for Power. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://www.allforpower.cz/UserFiles/files/frybort_jadernepalivo.pdf
[6] Basiswissen-Kernenergie. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://www.kernenergie-wissen.de/uran2.html
[7] Atom Info. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://atominfo.cz/2011/10/iran-zacal-vyrabet-„zluty-kolac“-polotovar-pro-jaderne-palivo/
[8] Nuclear fuel fabrication. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichment-and-
Fabrication/Fuel-Fabrication/#.UUnjvSrKB-Q
[9] Vesmír. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://www.vesmir.cz/clanek/odpady-z-palivoveho-cyklu-jadernych-elektraren
[10] Energy web. [online]. 2013 [cit. 2013-03-19]. Dostupné na:
http://www.energyweb.cz/web/index.php?display_page=2&subitem=1&ee_chapter=3.6.7
[11] WNA. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na: http://www.world-
nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-A-F/Australia--Uranium/#.UUnD2yrKB-Q
[12] Adelaidenow. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na:
http://www.adelaidenow.com.au/news/south-australia/not-dammed-sa-has-a-bright-
future/story-e6frea83-1226459396215
[13] SBS. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na:
http://www.sbs.com.au/news/article/1608781/SA-MPs-approve-Olympic-Dam-expansion
[14] WNA. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na: http://www.world-
nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-A-F/Canada--Uranium/#.UUnD0yrKB-Q
[15] WNA. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na: http://www.world-
nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Mining-of-Uranium/World-Uranium-Mining-
Production/#.UUnSUCrKB-T
[16] WNA. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na: http://www.world-
nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-G-N/Kazakhstan/#.UUnWyirKB-Q
[17] World uranium resources. [online]. 2013 [cit. 2013-03-20]. Dostupné na:
http://www.wise-uranium.org/umaps.html?set=ures.
[18] UxC. [online]. 2013 [cit. 2013-03-21]. Dostupné na:
http://www.uxc.com/review/uxc_PriceChart.aspx?chart=spot-u3o8-full
[19] Investičníweb.cz. [online]. 2013 [cit. 2013-03-21]. Dostupné na:
http://www.investicniweb.cz/fx-komodity/komodity/2010/8/4/uran-trilety-medvedi-trh-
konci/
[20] ČGS. [online]. 2013 [cit. 2013-03-21]. Dostupné na:
http://www.geology.cz/extranet/publikace/online/surovinove-zdroje/SUROVINOVE-
ZDROJE-CESKE-REPUBLIKY-2012.pdf
[21] WNA. [online]. 2013 [cit. 2013-03-21]. Dostupné na: http://www.world-
nuclear.org/info/Facts-and-Figures/World-Nuclear-Power-Reactors-and-Uranium-
Requirements/#.UUo5ASrKB-Q