피크 우라늄

Peak uranium

최고 우라늄은 세계 최대 우라늄 생산율에 도달하는 시점이다. 그 피크 이후, 허버트 피크 이론에 따르면, 생산률은 단말기의 감소로 들어간다. 우라늄은 핵무기에 사용되지만, 우라늄-235 동위원소의 핵분열을 통한 에너지 생성에 주로 사용된다.[1] 우라늄-235 핵분열 1kg당 화학반응 물질 질량의 수백만 배에 해당하는 에너지를 방출하는데, 이는 석탄 2700t에 달하는 에너지지만 우라늄-235는 천연 우라늄 질량의 0.7%에 불과하다.[2] 우라늄-235는 유한한 비재생 자원이다.[1][3]

브리더 원자로 기술의 발전은 현재의 우라늄 비축량이 수십억 년 동안 인류를 위해 전력을 공급할 수 있게 함으로써 원자력을 지속 가능한 에너지로 만들 수 있다.[4] 그러나 2010년 국제 핵분열재 패널은 "60년 동안 수백억 달러에 달하는 비용이 투입된 후에도 브리더 원자로의 약속은 대체로 이행되지 않고 있으며 대부분의 국가에서 상용화 노력이 꾸준히 삭감되고 있다"고 밝혔다.[5] 그러나 2016년 러시아 BN-800 고속 중성자 원자로는 이전 BN-600에 합류하면서 상업적으로 최대 전력(800MWe)으로 생산을 시작했다. 2020년 현재 중국 CFR-600은 BN-800을 기반으로 한 중국 실험용 고속로 성공 후 건설 중이다. 이들 원자로는 현재 채굴되고 재처리된 우라늄 산화물의 풍부하고 낮은 가격 때문에 번식을 비경제적으로 만들기 때문에 새로운 연료보다는 대부분 전기를 생산하고 있지만, 새로운 연료를 번식하기 위해 전환하고 필요에 따라 순환을 종료할 수 있다.

M. Hubbert 왕은 1956년에 석탄, 석유, 천연가스 같은 다양한 유한한 자원을 위해 그의 최고 이론을 만들었다.[6] 이후 그와 다른 이들은 핵연료 사이클이 폐쇄될 수 있다면 우라늄은 가용성에 대한 우려로 재생에너지와 동등해질 수 있다고 주장해 왔다.[7] 번식 및 핵 재처리는 잠재적으로 천연 우라늄에서 가장 많은 양의 에너지를 추출할 수 있을 것이다. 그러나 현재 전 세계적으로 소량의 우라늄만이 플루토늄으로 재배되고 있으며, 소량의 핵분열 우라늄과 플루토늄만이 핵폐기물에서 회수되고 있다. 더욱이 핵연료 주기에서 폐기물을 완전히 제거하는 기술은 아직 존재하지 않는다.[8] 핵연료 주기는 사실상 폐쇄되지 않기 때문에 허버트 피크 이론을 적용할 수 있다.

향후 고급 우라늄 생산에 대한 비관적인 예측은 80년대에 이미 최고점이 발생했거나 2035년경에는 두 번째 최고점이 발생할 수 있다는 논문에 작용한다.

2017년 기준, 미화 130/kg에서 회수가 가능한 것으로 확인된 우라늄 매장량은 614만 톤(2015년 572만 톤과 비교)이다. 2017년 소비율로는 130년 이상 공급할 수 있는 양이다. 2017년 기준 260만 달러/kg으로 회수가 가능한 것으로 확인된 매장량은 799만 톤(2015년 764만 톤 대비)이다.[9]

핵연료 공급에 대한 낙관적인 예측은 가능한 세 가지 시나리오 중 하나에 기초한다. 전 세계 원자로의 80% 이상이 경수로(LWR)이기 때문에 현재 상업적으로 둘 다 실행 가능한 것은 아니다.

  1. LWR은 우라늄 연료의 약 1%만을 소비하는 반면 고속 증식 원자로는 99% 가까이 소비할 것이다.
  2. 현재 U의 매장량은 약 530만 톤이다. 이론적으로 45억 톤의 우라늄은 현재 우라늄 가격의 약 10배에 달하는 바닷물에서 구할 수 있다.[10] 현재 대용량 추출에 대한 실질적인 방법은 존재하지 않는다.
  3. 토륨(우라늄의 3~4배)은 우라늄 공급이 고갈될 때 사용될 수 있다. 그러나 2010년 영국의 국립핵실험실(NNL)은 "토륨 연료 사이클이 "기술적으로 미성숙하고 명확한 유익성 없이 상당한 재정 투자와 위험이 필요할 것"이라는 점에서 단기적으로 "현재 수행할 역할이 없다"고 결론 내리고 그 편익은 "과잉 통계"라고 결론지었다.에드."[11]

이런 예측이 현실화되면 핵연료 공급을 크게 늘릴 수 있는 잠재력을 갖게 된다. 현재 수십 년간의 연구에도 불구하고 상업적으로 실용적인 토륨 원자로가 가동되고 있지 않다.

낙관적인 예측은 공급이 수요보다 훨씬 많고 최고 우라늄을 예측하지 못한다고 주장한다.

허버트의 봉우리 및 우라늄

참고 항목: 허버트 피크 이론

원자로에 사용되는 우라늄의 핵분열 동위 원소인 우라늄-235는 광석에서 나오는 우라늄의 약 0.7%를 차지한다. 원자력을 직접 발생시킬 수 있는 유일한 자연발생 동위원소로서, 유한하고 재생 불가능한 자원이다. 그 가용성은 최고 석유를 묘사하기 위해 개발된 M. King Hubbert의 최고 이론에 따른 것으로 여겨진다[citation needed]. 허버트는 석유를 곧 고갈될 자원으로 보았지만 우라늄은 에너지원으로서 훨씬 더 많은 가능성을 가지고 있으며,[6] 당시 신기술이었던 브리더 원자로와 핵 재처리가 우라늄을 아주 오랫동안 전력원으로 허용해 줄 것이라고 믿었다. 허버트가 구상한 기술은 우라늄-235의 고갈률을 현저히 감소시킬 것이지만, 여전히 "일회성" 사이클보다 더 비용이 많이 들고, 현재까지 널리 보급되지 않고 있다.[12] 만약 이것들과 해수 추출과 같은 다른 더 값비싼 기술을 사용한다면, 어떤 가능한 피크도 아주 먼 미래에 일어날 것이다.

허버트 피크 이론에 따르면, 허버트의 피크는 자원의 생산이 최대치에 도달한 지점이며, 그때부터 자원 생산률은 단말기의 감소로 접어들게 된다. 허버트가 최고점에 도달한 후, 자원의 공급 속도는 더 이상 이전의 수요율을 충족시키지 못한다.[13] 공급과 수요의 법칙에 따라 이 시점에서 시장은 구매자의 시장에서[14] 판매자의 시장으로 바뀐다.[15]

많은 나라들은 더 이상 그들 자신의 우라늄 수요를 공급할 수 없으며 다른 나라들로부터 우라늄을 수입해야 한다. 13개국이 우라늄 자원이 고점을 찍고 고갈됐다.[16][17]

다른 모든 천연 금속 자원과 유사한 방식으로, 우라늄 킬로그램당 비용이 10배 증가할 때마다, 가용성이 낮은 광석은 3백배 증가하여 경제성이 된다.[18]

우라늄 수요

에너지 유형별 1차 에너지의 세계 소비량(TWh)[19]

1996년 전 세계 우라늄 수요는 연간 68킬로톤(150×10^6lb)이 넘었고,[20] 그 수는 신규 원전이 가동되는 바람에 2025년까지 연간 80킬로톤(180×10^6lb)에서 100킬로톤(220×10^6lb)으로 증가할 것으로 예상했었다.[21] 그러나 2011년 후쿠시마 제1원전 사고 이후 많은 원전이 폐쇄된 이후 2015년 수요는 약 60킬로톤(130×10^6lb)으로 감소했고, 2017년에는 62.8킬로톤(138×10^6lb)으로 증가해 향후 전망은 불투명하다.[22]

카메오코사에 따르면 우라늄 수요는 원전에서 발생하는 전력량과 직결된다. 원자로 용량은 느리게 증가하고 있고, 원자로는 더 높은 용량 인자와 원자로 출력 수준으로 생산적으로 운영되고 있다. 원자로 성능 개선은 우라늄 소비량을 증가시키는 것으로 해석된다.[23]

1000메가와트급 발전용량의 원자력 발전소는 연간 약 200톤(440×10^3lb)의 천연 우라늄을 필요로 한다. 예를 들어, 미국은 2005년에 22킬로톤(49×10^6lb)의 천연 우라늄을 요구한 평균 950 MWe의 발전 용량을 가진 103개의 원자로를 운용하고 있다.[24] 원전이 늘어나면 우라늄 수요도 늘어난다.

고려해야 할 또 다른 요인은 인구 증가다. 전기 소비는 부분적으로 경제와 인구 성장에 의해 결정된다. CIA의 월드 팩트북 자료에 따르면 현재(2020년 7월 에스트) 세계 인구는 77억 명이 넘고 매년 1.167%씩 증가하고 있다. 이는 매일 약 211,000명의 성장을 의미한다.[25] 유엔에 따르면, 2050년까지 지구의 인구는 90억 7천만 명이 될 것으로 추산된다.[26] 인구의 62%가 아프리카, 남아시아, 동아시아에 거주할 것이다.[27] 지구 역사상 가장 많은 에너지를 소비하는 계층은 세계에서 가장 인구가 많은 나라인 중국과 인도에서 생산되고 있다. 두 회사 모두 대규모 원자력 발전 프로그램을 계획하고 있다. 중국은 2020년까지 4만 MWe 용량의 32기를 건설할 계획이다.[28] 세계원자력협회에 따르면 인도는 2020년까지 2만 MWe의 원자력 용량을 온라인에 도입할 계획이며 2050년까지 원자력 발전으로부터 25%의 전력을 공급하는 것을 목표로 하고 있다.[29] 세계원자력협회는 핵에너지가 새로운 전력 수요를 창출하는 화석연료 부담을 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.[30]

증가하는 인구의 에너지 수요를 공급하기 위해 화석연료가 더 많이 사용됨에 따라, 온실가스가 더 많이 생산된다. 일부 원자력 발전 찬성론자들은 더 많은 원자력 발전소를 건설하는 것이 온실 배출을 줄일 수 있다고 믿는다.[31] 예를 들어 스웨덴의 유틸리티 바텐폴(Vattenfall)은 전기를 생산하는 다른 방법의 전체 수명주기 배출량을 연구했고, 천연가스의 경우 400.0, 석탄의 경우 700.0에 비해 원자력이 3.3g/kWh의 이산화탄소를 발생시킨다고 결론지었다.[32] 그러나 또 다른 연구에서는 이 수치가 CO2/kWh의 84–130 g으로 나타나며, 앞으로 덜 농축된 광석을 사용할수록 수치가 급격히 상승한다. 발전소 해체·폐기 등 다른 연구보다 검토 범위가 넓다. 본 연구는 우라늄 추출 과정의 열 부분에 대해 디젤 오일을 가정한다.[33]

각국이 자국의 우라늄 수요를 경제적으로 공급할 수 없게 되자 각국은 다른 곳에서 우라늄 광석을 수입하는 데 의존해 왔다. 예를 들어 미국 원자로 소유주들은 2006년 천연 우라늄 6700만 파운드(30kt)를 사들였다. 에너지부에 따르면 이 중 54%인 5600만 파운드(25kt)가 외국 공급 업체로부터 수입됐다.[34]

2000년대 가스원심분리기 기술의 향상으로, 이전의 기체 확산 공장을 대체하면서, 값싼 분리 작업 유닛은 궁극적으로 고갈된 우라늄 꼬리를 낮은 농축 우라늄 꼬리로 남김으로써, 주어진 양의 천연 우라늄에서 더 많은 농축 우라늄을 생산할 수 있게 되었다. 이로 인해 천연 우라늄에 대한 수요가 다소 낮아졌다.[22]

우라늄 공급

주요 기사: 우라늄시장

우라늄은 많은 암석, 심지어 바닷물에서도 자연적으로 발생한다. 그러나 다른 금속과 마찬가지로 경제적으로 회복할 수 있을 만큼 충분히 농축된 경우는 드물다.[35] 어떤 자원처럼 우라늄도 원하는 농도로 채굴할 수 없다. 기술이 어떻든 간에, 어느 시점에서는 낮은 등급의 광석을 채굴하는 것은 너무 비용이 많이 든다. 얀 윌렘 스톰 반 리우웬의 한 생명주기[36] 연구는 광석에서 0.01-0.02%(100~200ppm) 미만이면, 우라늄을 원자로 내 허용가능한 물질로 사용함으로써 얻는 에너지에 근접할 수 있다고 제안했다.[37] 그러나 얀 윌렘 스톰 반 리우원 논문을 분석한 폴 셰러 연구소의 연구진은 올림픽 댐 채굴에 사용되는 모든 에너지가 우라늄 채굴에 사용되는 에너지라는 가정을 포함해 얀 윌렘 스톰 반 리우웬의 부정확한 가정 수를 상세히 설명했다.t 광산은 주로 구리광산이며 우라늄은 금과 다른 금속과 함께 공동제품으로만 생산된다.[36] 얀 윌렘 스톰 반 리우웬의 보고서는 또한 모든 농축이 더 오래되고 에너지 집약적인 가스 확산 기술에서 행해진다고 가정하지만, 에너지 집약도가 낮은 가스 원심분리기 기술은 현재 수십 년 동안 세계 대부분의 농축 우라늄을 생산해 왔다.

2003년 MIT의 팀에 의한 원자력 발전 평가와 2009년에 갱신된 내용은 다음과 같다.[38]

대부분의 논평가들은 반세기 동안의 방해받지 않는 성장이 가능하다고 결론짓는데, 특히 킬로그램당 수백 달러(빨간 책에는 추정되지 않은)의 자원이 또한 경제적으로 사용할 수 있을 것이기 때문이다...우리는 우라늄 광석의 전세계적인 공급은 향후 반세기 동안 1000개의 원자로의 배치를 연료로 만들기에 충분하다고 믿는다.

원자력 산업 초기에는 우라늄이 매우 부족하다고 생각되어 폐쇄적인 연료 주기가 필요할 것이다. 다른 발전용 원자로를 위한 핵연료를 만들려면 고속 증식용 원자로가 필요할 것이다. 1960년대에 새로운 매장량 발견과 새로운 우라늄 농축 기술은 이러한 우려를 완화시켰다.[39]

광산업체들은 보통 0.075%(750ppm) 이상의 농도를 광석으로 간주하거나 현재 우라늄 시장가격으로 채굴하는 것이 경제적이다.[40] 지구 표면에는 약 40조 톤의 우라늄이 있지만 대부분은 3 * 1019 톤의 질량에 걸쳐 백만분의 1 미량 농도로 분포한다.[41][42] kg당 130달러 이하로 추출할 수 있는 광석에 집중된 양의 추정치는 그 총액의 100만분의 1 미만일 수 있다.[16]

우라늄 등급[43]
출처 집중력
매우 고급 광석 – 20% U 20만ppm U
고급 광석 – 2% U 2만ppm U
저급 광석 – 0.1% U 1000ppm U
매우 낮은 등급의 광석 – 0.01% U 100ppm U
화강암 4~5ppm U
퇴적암 U 2ppm
지구의 대륙 지각(av) 2.8ppm U
바닷물 0.003ppm U

경제협력개발기구(OECD) 레드북에 따르면 2017년[9] 전 세계는 62.8킬로톤(2002년 67kt 대비)6의 우라늄을 소비했다. 그 중 59kt는 1차 공급원에서 생산되었는데,[44] 2차 공급원, 특히 천연 및 농축 우라늄의 비축량, 폐기된 핵무기, 천연 및 농축 우라늄의 재처리 및 고갈된 우라늄 꼬리의 재농축으로 산출되었다.[45]

경제적으로 추출 가능한 우라늄 매장량(0.01% 광석 이상)[46]
광석 농도 우라늄 톤 광석형
>1% 10000 정맥 퇴적물
0.2–1% 200만 페그마이트, 증식성 퇴적물
0.1–0.2% 8000만 화석 명판, 사암
0.02–0.1% 1억 하급 화석 명판, 사암
100–200ppm 20억 화산 퇴적물

위 표는 연료가 LWR 버너에 사용된다고 가정한다. 우라늄은 일체형 고속 원자로와 같은 고속 버너 원자로에서 사용될 때 훨씬 더 경제적이 된다.

생산

주요 기사: 우라늄 채굴
10개국이 전체 우라늄 추출의 94%를 책임지고 있다.
세계 우라늄 생산 1995-2006[47]

피크 우라늄은 지구 전체의 우라늄 생산의 정점을 가리킨다. 다른 허버트 최고점과 마찬가지로, 지구의 우라늄 생산률은 말단 감소에 들어갈 것이다. 경제협력개발기구(OECD)의 로버트 밴스에 따르면 세계 우라늄 생산량은 이미 1980년 최고조에 달해 22개국에서 6만9683톤(150×10^6lb)에38 이른다. 하지만 생산능력 부족 탓은 아니다. 역사적으로 전 세계 우라늄 광산과 제분소는 총 생산능력의 약 76%로 운영돼 57%와 89% 범위 내에서 차이가 있었다. 생산률이 낮은 것은 용량이 초과한 탓이 크다. 원자력 발전의 느린 성장과 2차 공급으로부터의 경쟁은 아주 최근까지 갓 채굴된 우라늄에 대한 수요를 현저히 감소시켰다. 2차 공급품으로는 군수 및 상업용 재고, 농축 우라늄 꼬리, 재처리 우라늄, 혼합옥사이드 연료 등이 있다.[48]

국제원자력기구(IAEA)의 자료에 따르면 과거에 채굴된 우라늄의 세계 생산은 군사용 비축에 대응해 1960년 전후, 상업용 원자력에서 사용하기 위한 비축에 대응해 1980년에 다시 한번 정점을 찍었다. 1990년경까지, 채굴된 우라늄 생산은 발전소에 의한 소비를 초과했다. 그러나 1990년 이후, 발전소에 의한 소비는 채굴되고 있는 우라늄을 능가했다; 그 적자는 군대의 청산(핵무기의 폐로를 통한)과 민간 비축물량에 의해 보충되고 있다. 우라늄 채굴은 1990년대 중반 이후 증가했지만 여전히 발전소의 소비량에 못 미친다.[49]

세계 우라늄 생산량 1위는 카자흐스탄(세계 생산량의 39%) 캐나다(22%) 호주(10%) 등이다. 다른 주요 생산국으로는 나미비아(6.7%), 니제르(6%), 러시아(5%)[9] 등이 있다. 1996년 세계는 39킬로톤(86×10^6lb)의 우라늄을 생산했다.[50] 2005년 세계 1차 채굴 생산량은 41,720톤(92×10^6lb)으로 전력회사의 요구량의 62%에 달했다.[47] 2017년 생산량은 수요의 93%인 59,462톤으로 증가했다.[44] 이 수지는 전력회사 및 기타 연료주기 회사들이 보유하고 있는 재고, 정부가 보유하고 있는 재고, 재처리된 중고 원자로 연료, 군사용 핵 프로그램으로부터 재활용된 물질, 그리고 고갈된 우라늄 비축물에서 나온다.[51] 해체된 냉전 핵무기 비축물량의 플루토늄은 2013년까지 소진될 것이다. 업계는 주로 캐나다, 호주, 카자흐스탄을 중심으로 새로운 우라늄 광산을 발굴하고 개발하기 위해 노력하고 있다. 2006년에 개발 중인 사람들은 그 빈도의 절반을 채울 것이다.[52]

세계 10대 우라늄 광산(mc 아서강, 레인저, 로싱, 크라즈노카멘스크, 올림픽댐, 래빗레이크, 아쿠타, 아린트, 베벌리, 맥클린레이크) 중 2020년까지 6개가 고갈되고 2개가 최종 단계에 들어가 1개가 업그레이드되고 1개가 생산된다.[53]

세계 1차 광산 생산은 2005년에 비해 2006년에 5% 감소했다. 최대 생산국인 캐나다와 호주는 각각 15%, 20% 하락했으며 카자흐스탄만 21%[54]의 증가세를 보였다. 이는 세계 우라늄 생산을 둔화시킨 두 가지 주요 사건으로 설명할 수 있다. 시가 레이크에 있는 캐나다의 카메코 광산은 세계에서 가장 크고 최고 등급의 우라늄 광산이다. 2006년에 홍수가 났다가 2008년에 다시 홍수가 났다(이후 카메코는 문제를 해결하기 위해 4천3백만 달러(대부분 적립된 돈)를 지출했다)는 이유로 카메코는 가장 이른 시가의 호수 착공일을 2011년으로 앞당겼다.[55] 또 2007년 3월 연간 5,500톤(12×10^6lb)의 우라늄을 생산하는 호주 레인저 광산을 사이클론이 강타하면서 시장은 또 다른 타격을 받았다. 광산의 소유주인 호주의 에너지자원부는 운송에 불가항력적인 영향을 미칠 것이라고 선언했고 2007년 하반기까지 생산에 영향을 미칠 것이라고 말했다.[56] 이로 인해 일각에서는 최고 우라늄이 도착했다는 추측이 나오고 있다.[57] 2018년 1월 캐나다 맥아더강 광산이 생산을 중단하면서 2007년부터 2017년까지 연간 7000~8000t의 우라늄을 생산하고 있었다. 광산의 소유주인 카메코는 생산을 중단해야 하는 이유로 낮은 우라늄 시장가격을 꼽았으며 광산의 정상적 생산을 위해서는 18개월에서 24개월이 걸릴 것이라고 주장했다.[58]

일차 출처

전 세계 우라늄 매장량의 약 96%가 이 10개국에서 발견된다. 호주, 캐나다, 카자흐스탄, 남아프리카공화국, 브라질, 나미비아, 우즈베키스탄, 미국, 니제르, 러시아.[59] 이 중 주요 생산국은 카자흐스탄(세계 생산의 39%)과 캐나다(22%) 호주(10%)가 주요 생산국이다.[9] 1996년 전 세계는 3만9000톤의 우라늄을 생산했고,[60] 2005년에는 4만1720톤의 우라늄을 생산했다.[47] 2017년에는 전 세계 수요의 93%인 59,462톤으로 증가했다.

여러 기관들은 이러한 1차 자원이 얼마나 오래 지속될지 추정하려고 노력해왔다. 유럽위원회는 2001년 현재의 우라늄 소비 수준에서 알려진 우라늄 자원은 42년 동안 지속될 것이라고 말했다. 군과 2차 소스에 추가되면, 자원은 72년까지 늘어날 수 있다. 그러나 이 사용률은 원자력이 계속해서 세계 에너지 공급의 극히 일부분만을 제공하고 있다고 가정한다. 만약 전기용량이 6배 증가한다면 72년 공급은 12년 밖에 지속되지 않을 것이다.[61] 세계의 선물달러 130/kg의 가격으로 산업 단체 기구에 경제 협력 개발(OECD), 원자력 기구(NEA)과 국제 원자력 기구(IAEA)에 따르면, 충분하다"적어도 한세기"로 현재의 소비율에서 지속되기 위해 우라늄, 경제적으로 회복 가능 자원 측정하기 시작했다.[62][63] 그러나 또 다른 산업단체인 세계원자력협회에 따르면 세계의 현재 소비율을 연간 6만6500t으로 가정하고 현재 측정된 우라늄 자원(4.7~5.5mt)[62]을 70~80년 정도 지속할 수 있다.[64]

예비군

예비금은 가장 쉽게 구할 수 있는 자원이다. 존재한다고 알려져 있고 채굴하기 쉬운 자원을 "알려진 재래식 자원"이라고 부른다. 존재한다고 생각되지만 채굴되지 않은 자원은 "미발견된 재래식 자원"[65]에 분류된다.

알려진 우라늄 자원은 대부분의 광물에서 정상보다 더 높은 수준의 보장된 자원을 나타낸다. 현재의 지질학적 지식에 기초하여 추가적인 탐사와 높은 가격은 확실히 현재의 지질학적 지식이 다 소모됨에 따라 더 많은 자원을 산출할 것이다. 1985년과 2005년 사이에는 우라늄 탐사가 거의 없었기 때문에 현재 우리가 보고 있는 탐사 노력의 현저한 증가는 알려진 경제적 자원을 쉽게 배가시킬 수 있을 것이다. 다른 금속 광물과의 유사성에 기초하여 2007년 가격 수준보다 두 배 높은 가격은 시간이 지남에 따라 측정된 자원의 약 10배 증가를 유발할 것으로 예상된다.[66]

알려진 기존 리소스

알려진 기존의 자원은 "합리적으로 보장된 자원"과 "추정된 추가 자원-I"[65]이다.

2006년에는 약 60년간(연간 406만톤, 6만5000톤)의 기존 자원이 현재의 소비율로 약 400만톤이면 충분하다고 생각되었다.[67] 2011년에는 700만 톤으로 추정되었다. 우라늄 탐사가 증가했다. 1981년부터 2007년까지 연간 탐사 비용은 400만 US$에서 700만 US$로 소폭 증가했다. 이것은 2011년에 1,100만 달러로 급증했다.[39] 우라늄의 소비량은 연간 약 75,000 t이다. 이것은 생산량보다 적으며, 기존 주식을 끌어내려야 한다.

전 세계 우라늄 매장량의 약 96%가 이 10개국에서 발견된다. 호주, 캐나다, 카자흐스탄, 남아프리카공화국, 브라질, 나미비아, 우즈베키스탄, 미국, 니제르, 러시아.[59] 세계에서 가장 많은 양의 우라늄이 3개국에서 발견된다. 호주는 전세계적으로 합리적으로 보장된 자원과 추론된 우라늄 자원의 약 1.673메가톤(3.69×10^9lb)을 보유하고 있다.[35] 카자흐스탄은 전 세계 매장량의 약 12%인 651킬로톤(1.4×10^9lb)을 보유하고 있다.[64] 그리고 캐나다는 약 9%[35]에 해당하는 485킬로톤(61,100×10^lb)의 우라늄을 보유하고 있다.

유럽의 몇몇 나라들은 더 이상 우라늄을 채굴하지 않았다. 그들은 주요 생산국이 아니었다.[17]

검색되지 않은 기존 리소스

발견되지 않은 기존 자원은 "추정된 추가 자원-II"와 "계산된 자원"[65] 두 가지로 나눌 수 있다.

남은 예금을 찾아 채굴을 시작하려면 상당한 탐사와 개발 노력이 필요할 것이다. 그러나 이 시기에 우라늄에 대한 지구 전체의 지리적 탐구가 이루어지지 않았기 때문에, 착취할 수 있는 자원을 발견할 수 있는 가능성은 여전히 남아 있다.[68] OECD 레드북은 여전히 전세계에서 탐험이 가능한 지역을 인용하고 있다. 많은 나라들이 미발견된 광물 자원의 크기를 추정하기 위해 완전한 자기 그라디미터 방사측량 조사를 실시하고 있다. 감마선 조사와 결합하여, 이 방법들은 발견되지 않은 우라늄과 토륨 퇴적물을 찾을 수 있다.[69] 미국 에너지부는 1980년에 처음으로 유일한 국가 우라늄 평가 - 국가 우라늄 자원 평가(NURE) 프로그램을 실시하였다.[70]

2차 자원

이차적 자원은 본질적으로 핵무기, 재고, 재처리 및 재농축과 같은 다른 원천으로부터 회수된 우라늄이다. 2차 자원은 발견 비용이 매우 낮고 생산 비용이 매우 낮기 때문에 1차 생산의 상당 부분을 대체했을 수 있다. 2차 우라늄은 본질적으로 즉시 사용 가능했다. 그러나 새로운 1차 생산은 그렇지 않을 것이다. 본질적으로 2차 공급은 재처리된 연료를 제외하고 "일회성" 유한 공급이다.[71]

우라늄 채굴 활동은 주기적인데, 2009년에는 전력 설비 요구량의 80%가 광산에 의해 공급되었고, 2017년에는 93%[44][9]로 증가했다. 이 수지는 전력회사 및 기타 연료주기 회사들이 보유하고 있는 재고, 정부가 보유하고 있는 재고, 재처리된 중고 원자로 연료, 군사용 핵 프로그램으로부터 재활용된 물질, 그리고 고갈된 우라늄 비축물에서 나온다.[72]

해체된 냉전 핵무기 비축에서 나온 플루토늄은 2013년 12월 끝난 '메가와트 투 메가와트(Megatons to Megawatts)' 프로그램 하에서 주요 핵연료 공급원이었다. 그 산업은 특히 카자흐스탄에서 새로운 우라늄 광산을 개발했는데, 이는 현재 세계 공급량의 31%에 기인하고 있다.[44][9]

재고

재고자산은 정부, 상업 및 기타 여러 조직에서 보관하고 있다.[73][74]

미국 DOE는 우라늄이 어떠한 가격에도 공급되지 않는 비상사태에 대비하기 위해 공급의 보안을 위해 재고를 보관하고 있다.[75] 중대한 공급 차질이 발생할 경우, 그 부서는 미국의 심각한 우라늄 부족을 충족시키기 위해 충분한 우라늄을 보유하지 못할 수도 있다.[citation needed]

핵무기 해체

주요기사 : MOX연료

미국과 러시아 모두 그들의 핵무기를 전기 생산을 위한 연료로 재활용하기로 약속했다. 이 프로그램은 메가톤에서 메가와트까지의 프로그램으로 알려져 있다.[76] 러시아 무기 고농축우라늄(HEU)의 500톤(1,100×310^lb)을 다운 블렌딩하면 20년에 걸쳐 약 15킬로톤(33,000×310^lb)의 저농축우라늄(LEU)이 발생한다. 이는 천연 U의 약 152킬로톤(340×10^6lb)이나 연간 세계 수요의 2배가 조금 넘는 양이다. 2000년 이후 군사용 HEU의 30톤(66×10^3lb)은 연간 약 10.6킬로톤(23×10^6lb)의 우라늄 산화 광산 생산량을 대체하고 있으며, 이는 세계 원자로 요구량의 13%에 해당한다.[77]

핵무기나 다른 공급원에서 회수된 플루토늄은 우라늄 연료와 혼합되어 혼합 산화물 연료를 생산할 수 있다. 2000년 6월 미국과 러시아는 2014년까지 무기급 플루토늄 각각 34킬로톤(75×10^6lb)을 폐기하기로 합의했다. 미국은 자체 자금 지원을 받는 듀얼 트랙 프로그램(이모빌라이제이션 및 MOX)을 추진하기로 했다. G-7 국가들은 러시아의 프로그램을 세우기 위해 10억 달러를 제공했다. 후자의 MOX는 초기에는 러시아판 가압수형 원자로(PWR)인 VVER 원자로를 위해 특별히 설계되었는데, 이는 러시아의 연료 사이클 정책의 일부가 아니기 때문에 비용이 많이 들었다. 양국의 MOX 연료는 천연 우라늄 약 12킬로톤(26×10^6lb)에 해당한다.[78] 미국도 151톤(330×10^3lb)의 비폐기물 HEU를 처분하기로 약속했다.[79]

메가톤에서 메가와트까지의 프로그램은 2013년에 종료되었다.[76][failed verification]

재처리 및 재활용

주요 기사: 핵 재처리 및 재처리 우라늄

재활용이라고도 불리는 핵 재처리는 우라늄 생산의 궁극적인 정점을 완화하는 한 방법이다. 재처리된 우라늄과 원자로 등급의 플루토늄은 모두 오늘날의 열중성 원자로에서 사용하기에 최적이 아닌 동위원소 구성을 가지고 있기 때문에 고속 중성자 원자로를 이용하는 핵연료 주기의 일부로 가장 유용하다. 핵연료 재처리는 일부 국가(프랑스영국일본)에서 이뤄지지만, 미국 대통령은 플루토늄을 통한 핵 확산 위험과 비용이 높아 1970년대 후반 재처리를 금지했다. 2005년, 미국 입법자들은 발전소에 축적된 사용후 연료를 재처리하는 프로그램을 제안했다. 현재 가격으로는, 그러한 프로그램은 사용후 연료를 처분하고 신선한 우라늄을 채굴하는 것보다 훨씬 더 비싸다.[12]

현재 세계에는 11개의 재처리 공장이 있다. 이 중 2개는 연간 우라늄 처리량이 1킬로톤(2.2×10^6lb) 이상인 경수로에서 사용후연료 원소를 재처리하기 위해 상업적으로 운영되는 대규모 공장이다. 연간 1.6킬로톤(3.5×10^6lb) 용량의 프랑스 라 헤이그와 1.2킬로톤(2.6×10^6lb) 우라늄의 영국 셀라필드다. 나머지는 작은 실험 식물들이다.[80] 두 개의 대규모 상업적 재처리 공장은 연간 2,800톤의 우라늄 폐기물을 재처리할 수 있다.[81]

대부분의 사용후연료 부품은 회수하여 재활용할 수 있다. 미국 사용후연료 재고량의 3분의 2가량이 우라늄이다. 여기에는 중수로 연료로 직접 재활용하거나 경수로에서 연료로 사용하기 위해 다시 농축할 수 있는 잔류 핵분열 우라늄-235가 포함된다.[82]

플루토늄과 우라늄은 사용후 연료로부터 화학적으로 분리될 수 있다. 사용한 핵연료를 사실상의 표준 PUREX 방법으로 재처리하면 플루토늄과 우라늄은 모두 별도로 회수된다. 사용후 연료는 약 1%의 플루토늄을 함유하고 있다. 원자로급 플루토늄은 자발적 핵분열 비율이 높은 Pu-240을 함유하고 있어 안전한 핵무기 생산에 바람직하지 않은 오염물질이 된다. 그럼에도 불구하고 핵무기는 원자로 등급의 플루토늄으로 만들 수 있다.[83]

사용후 핵연료는 주로 우라늄으로 구성되며, 그 대부분은 원자로에서 소비되거나 변환되지 않았다. 사용후핵연료의 질량에 의한 약 96%의 일반적인 농도에서는 우라늄이 사용후핵연료의 가장 큰 성분이다.[84] 재처리된 우라늄의 구성은 연료가 원자로에 들어온 시간에 따라 다르지만 대부분 우라늄-238로 우라늄-235, 우라늄-236, 우라늄-232 등 그 밖의 동위원소 양이 적다. 그러나 재처리된 우라늄도 오염돼 원자로에서 재사용이 바람직하지 않기 때문에 폐기물이기도 하다.[85] 원자로에서 조사되는 동안, 우라늄은 심각하게 변형된다. 재처리공장을 떠나는 우라늄에는 우라늄-232와 우라늄-238 사이에 있는 우라늄 동위원소가 모두 들어 있는데 우라늄-237은 우라늄-237로 급속하게 변형된다. 바람직하지 않은 동위원소 오염물질은 다음과 같다.

  • 우라늄-232(붕괴물이 강한 감마선을 방출하여 취급이 더 어려운 경우)
  • 우라늄-234(비옥한 물질이지만 우라늄-238과는 다른 반응도에 영향을 줄 수 있다).
  • 우라늄-236 (핵분열 없이 반응성에 영향을 미치고 중성자를 흡수하여 깊은 지질 저장소에서 장기간 폐기가 가장 어려운 동위원소 중 하나인 넵투늄-237이 됨)
  • 우라늄-232의 딸 제품: 비스무트-212, 탈륨-208.[86]

현재 플루토늄을 원자로 연료로 재처리하고 사용하는 것은 연료를 한 번만 재처리하더라도 우라늄 연료를 사용하고 사용후 연료를 직접 처리하는 것보다 훨씬 더 비싸다.[85] 그러나 우라늄 가격이 상승함에 따라 더 많은 우라늄을 채굴하는 것에 비해 핵 재처리는 경제적으로 더 매력적이 된다.

현재 재처리로 인한 총 회수율 5킬로톤(11×10^6lb)/yr은 64.615킬로톤(142.45×10^6lb)/yr의 요구율과 1차 우라늄 공급량이 우라늄 46.403킬로톤(102.30×10^6lb)/yr의 증가율 사이의 격차에 비하면 극히 일부에 불과하다.

우라늄 재처리에 대한 에너지 투자 수익률(EROEI)은 우라늄의 채굴과 농축만큼 긍정적이지는 않지만 매우 긍정적이며, 그 과정을 반복할 수 있다. 추가 재처리 공장은 규모의 경제를 가져올 수 있다.[citation needed]

우라늄 재처리의 주요 문제점은 재처리 비용 대비 채굴된 우라늄 비용,[12][87] 핵 확산 위험, 중대한 정책 변화 위험, 대규모 정화 비용 발생 위험, 재처리 공장의 엄격한 규제, 반핵 운동[citation needed] 등이다.

기존 리소스

파격적인 자원은 그들의 착취와/또는 사용을 위해 새로운 기술을 필요로 하는 사건이다. 종종 관습에 얽매이지 않는 자원이 저농도에서 발생한다. 재래식 자원의 규모가 크고 사용후 핵연료 재처리 선택권이 있는 점을 감안할 때, 재래식 우라늄의 개발은 시급한 경제적 필요성이 없는 추가적인 연구 개발 노력이 필요하다.[88] 인산염, 바닷물, 천왕성 석탄재, 그리고 일부 유형의 석유 셰일즈는 관습에 얽매이지 않는 우라늄 자원의 예들이다.

인산염

치솟는 우라늄 가격은 인산염에서 우라늄을 추출하기 위한 장기간의 작업을 야기할 수 있다. 우라늄은 인산염으로 가득 찬 흙이나 인산염 암석에서는 100만분의 50에서 200ppm의 농도로 발생한다. 우라늄 가격이 상승함에 따라, 일부 국가에서는 일반적으로 인산염 비료의 기초로 사용되는 인산염 암석으로부터 우라늄을 추출하는 것에 관심이 있어 왔다.[89]

전 세계적으로 약 400개의 습식 가공 인산 공장이 가동되고 있었다. 평균 회수가 가능한 우라늄 함량이 100ppm이고 우라늄 가격이 상승하여 인산염의 주요 용도가 비료에 사용되지 않는다고 가정할 때, 이 시나리오는 최대 이론 연간 생산량 3.7킬로톤(8.2×10^6lb)의 UO를38 산출하게 될 것이다.[90]

인산 회수 우라늄의 과거 운영 비용은 $4838–$119/kg UO이다.[91] 2011년 미국에서 UO에38 지불된 평균 가격은 122.66달러/kg이었다.[92]

인산염 퇴적물에는 2200만 톤의 우라늄이 있다. 인산염으로부터 우라늄을 회수하는 것은 성숙한 기술이다.[88] 벨기에와 미국에서 사용되었지만, 높은 회수 비용은 이러한 자원의 활용을 제한하며, 자본 투자를 포함한 60–100/kgU 범위의 추정 생산 비용이 든다고 2003년 OECD 보고서에서 밝혔다.[45]

바닷물

파격적인 우라늄 자원에는 바닷물에 함유된 우라늄이 최대 4000메가톤(8800×10^9lb)에 이른다. 바닷물에서 우라늄을 추출하는 몇 가지 기술이 실험실 규모로 입증되었다.

1990년대 중반에 추출 비용은 260 USD/kgU(노부카와, 외, 1994)로 추정되었지만, 실험실 수준의 생산을 수천 톤으로 확장하는 것은 입증되지 않았고 예상치 못한 어려움에 직면할 수 있다.[93]

바닷물에서 우라늄을 추출하는 방법 중 하나는 우라늄 특유의 부직포를 흡착제로 사용하는 것이다. 2003년 실험에서 350kg의 원단이 담긴 수거함 3개에서 회수된 우라늄 총량은 240일 동안 바다에 가라앉은 뒤 1kg이 넘는 황색케이크였다.[94] OECD에 따르면, 우라늄은 약 US$300/kgU에 이 방법을 사용하여 바닷물에서 추출될 수 있다.[45]

2006년 같은 연구단체는 "한 번에 2g-U/kg-addorbent를 60일 동안 물에 잠기고 6회 사용할 경우, 우라늄 비용은 흡착제 생산, 우라늄 채취, 우라늄 정화 비용 등 8만8000엔/kgU로 계산된다"고 밝혔다. 흡착제 kg당 U 6g, 20회 이상 추출이 가능해지면 우라늄 비용은 15,000엔으로 줄어든다. 이 가격 수준은 채굴 가능한 우라늄의 최고 비용에 상당한다. 현재 달성 가능한 최저 비용은 오키나와 해역에서 4g-U/kg-adsorbent를 사용한 25,000엔으로, 18개의 반복 사용이 있다. 이 경우 바닷물에서 우라늄을 채취하기 위한 초기 투자액은 1077억 엔으로 100만 킬로와트급 원자력발전소 건설비의 3분의 1 수준이다.[95]

2012년, ORLL 연구자들은 HiCap이라는 새로운 흡수성 물질의 성공적인 개발을 발표했는데, HiCap은 고체 또는 가스 분자, 원자 또는 이온의 표면 보존을 수행하는 이전의 최고의 흡착제를 훨씬 능가한다. "우리는 우리의 흡착제가 세계 최고의 흡착제보다 7배 빠른 흡수 속도로 5배에서 7배 더 많은 우라늄을 추출할 수 있다는 것을 보여주었다"고 ORLL의 재료 과학 기술 부서의 일원이자 크리스 얀케는 말했다. Pacific Northwest National Laboratory의 연구원들이 확인한 결과에 따르면 HiCap은 또한 물에서 독성 금속을 효과적으로 제거한다고 한다.[96][97][98][99][100]

바닷물에서 우라늄을 회수하기 위한 다른 방법들 중 두 가지 방법으로는 우라늄[101] 농축을 위한 녹조와 나노엠브레인 필터링이 유망해 보인다.[102]

지금까지 실험실의 바닷물에서 아주 적은 양의 우라늄만이 회수되었다.[88]

천왕성 석탄재

"기술적으로 강화된"/집중된 자연발생 방사성 물질, 우라늄, 토륨라디오이소토프 등의 연간 방출은 석탄에서 자연적으로 발견되며 중/하단 석탄재와 공기중 플라이애쉬에 농축된다.[103] ORLL이 예측한 바와 같이, 1937~2040년에 걸쳐 전세계적으로 약 637억 톤의 석탄 연소로 인해 누적적으로 290만 톤에 달한다.[104]

특히 원자력시설은 전 세계적으로 매년 약 20만톤의 중저준위폐기물(LILW)과 1만톤의 고준위폐기물(HLW)(폐기물로 지정된 사용후연료 포함)을 배출하고 있다.[105]

오크리지 국립연구소의 연구에 따르면 연소 전 석탄의 평균농도는 몇 백만분의 몇 부분밖에 되지 않지만(아마도 화산재에 더 집중되어 있을 것이다), 석탄의 미량 우라늄과 토륨의 이론적 최대 에너지 잠재력은 실제로 석탄 자체를 연소함으로써 방출되는 에너지를 초과한다고 한다.[104]

1965년부터 1967년까지 Union Carbide는 미국 노스다코타주에서 천왕성 리그나이트를 태우고 재에서 우라늄을 추출하는 공장을 운영했다. 이 공장은 가동 중단 전에 약 150톤의 UO를38 생산했다.[106]

국제 컨소시엄이 중국 윈난성에 위치한 석탄발전소에서 천왕성 석탄재에서 우라늄을 상업적으로 추출하는 방안을 모색하기 위해 나섰다.[88] 천왕성 석탄재에서 회수된 황색케이크 우라늄의 첫 실험실 규모는 2007년에 발표되었다.[107] 샤오롱탕, 달롱탕, 카이위안 3개 석탄발전소는 폐재를 쌓아올렸다. 샤오롱탕 회분말뚝의 초기 테스트 결과 이 물질은 (160~180ppm) 우라늄을 함유하고 있으며, 이는 그 회분말뚝에서만 총 2.085킬로톤(4.60×10^6lb)의 UO가38 회수될 수 있음을 시사한다.[107]

오일 셰일즈

일부 오일 셰일즈는 우라늄을 함유하고 있는데, 이는 부산물로 회수될 수도 있다. 1946년에서 1952년 사이, 에스토니아의 실라메에에서 우라늄 생산에 해양 타입의 딕티네마 셰일이 사용되었고, 1950년에서 1989년 사이에 스웨덴에서도 같은 목적으로 알룸 셰일이 사용되었다.[108]

사육

주요기사 : 브리더 원자로

브리더 원자로는 그것이 소비하는 것보다 더 많은 핵연료를 생산하기 때문에 우라늄 공급을 연장할 수 있다. 그것은 일반적으로 천연 우라늄의 지배적인 동위원소인 우라늄-238을 핵분열성 플루토늄-239로 바꾼다. 이는 천연 우라늄의 99.3%를 차지하는 U-238이 대신 천연 우라늄의 0.7%만을 차지하는 U-235를 사용하는 재래식 원자로에서는 사용되지 않기 때문에 우라늄 질량 단위당 생산되는 에너지의 양을 100배 증가시키는 결과를 낳는다.[109] 1983년, 물리학자인 버나드 코헨은 세계의 우라늄 공급은 사실상 무진장적이며, 따라서 재생 가능한 에너지의 한 형태로 간주될 수 있다고 제안했다.[7][110] 그는 바닷물에서 추출한 자연 재생 우라늄-238에 의해 연료가 공급되는 고속 증식용 원자로는 적어도 태양의 예상 수명이 50억년 이상 되는 기간 동안 에너지를 공급할 [7]수 있어 재생 가능한 에너지원으로서 연료 가용성이 유지될 수 있다고 주장한다. 이러한 가설에도 불구하고, 바닷물로부터 충분한 양을 추출하는 경제적으로 실행 가능한 방법은 알려져 있지 않다. 실험 기법은 조사 중이다.[111][112]

두 가지 종류의 사육사가 있다: 빠른 사육자와 열 사육자.

패스트 브리더

주요 기사: 고속 브리더 원자로

고속 사육사는 U-235를 소비하는 것 외에 비옥한 U-238을 핵분열 연료인 Pu-239로 전환한다. 고속 증식 원자로는 재처리를 포함해 건설과 운용에 더 많은 비용이 들고, 우라늄 가격이 실제적으로 1980년 이전 가치까지 상승해야 경제적으로 정당화될 수 있다. 약 20개의[citation needed] 고속 중성자 원자로가 이미 가동되고 있으며, 일부는 1950년대 이후, 한 대의 원자로가 상업적으로 전기를 공급하고 있다. 300년 이상의 원자로 가동 경험이 축적되었다. 이들 원자로는 착취 가능한 연료 공급을 상당히 연장하는 것 외에도 수명이 긴 초우라늄 폐기물을 덜 생산하고, 현재 경수로에서 나오는 핵폐기물을 소비해 그 과정에서 에너지를 발생시킬 수 있다는 장점이 있다.[113] 몇몇 국가들은 이러한 원자로들을 개선하기 위한 연구 개발 프로그램을 가지고 있다. 예를 들어, 프랑스의 한 시나리오는 2050년까지 현재의 핵 능력의 절반을 고속 증식 원자로로 대체하는 것이다. 중국, 인도, 일본은 향후 수십 년 동안 브리더 원자로의 대규모 활용을 계획하고 있다.([114]2011년 일본 후쿠시마 다이이치 원자력 발전소 위기에 이어, 일본은 향후 원자력 이용에 관한 계획을 수정하고 있다. (참조: 후쿠시마 다이이치 원자력 재해: 에너지 정책 시사).

플루토늄 경제로 알려진 고속 브리더 원자로(FBR)에서 플루토늄 연료가 번식한 것은 한동안 원자력 발전의 미래로 여겨졌던 것이다. 그러나 건설된 상업용 사육용 원자로의 상당수는 기술적, 예산적 문제로 산적해 있다. 브리더 원자로에 비판적인 몇몇 출처는 80년대의 초음속 운송수단으로 불리기까지 했다.[115]

우라늄은 예상보다 훨씬 풍부했고, 우라늄 가격은 급격히 하락했다 (1970년대 상승으로). 1977년[116] 미국이 사용을 중단했고 1994년 영국이 이를 포기한 이유다.[117]

고속 브리더 원자로는 중성자(경수, 중수 또는 흑연)를 감속시키는 감속재가 없고 소비량보다 더 많은 연료를 번식하기 때문에 빠른 속도로 불린다. 따라서 고속 증식기에서 '빠른'이라는 단어는 원자로 핵에 있는 중성자의 속도를 가리킨다. 중성자의 에너지가 높을수록 번식률이 높거나 플루토늄으로 변하는 우라늄이 많다.

FBR에서 상당한 기술적, 물질적 문제가 발생했으며 지질학적 탐사를 통해 우라늄 희소성은 당분간 우려할 일이 아니라는 것을 알 수 있었다. 1980년대까지는 두 가지 요인 때문에 FBR이 기존 경수로와 상업적으로 경쟁하지 않을 것이 분명했다. FBR의 경제학은 신선한 우라늄의 원가에 비해 여전히 생산되는 플루토늄 연료의 가치에 의존한다.[118] 프랑스의 Phenix, 러시아의 BN-600 원자로, 일본의 Monju 등 여러 나라에서 시제품으로 연구가 계속되고 있다.[119]

2006년 2월 16일, 미국, 프랑스, 일본은 세계 원자력 파트너십을 지원하기 위해 나트륨 냉각 고속 증식 원자로를 연구하고 개발하기 위한 협정에 서명했다.[120] 브리더 원자로도 4세대 원자로 프로그램에 따라 연구되고 있다.

초기 프로토타입은 문제로 골머리를 앓아왔다. 액상 나트륨 냉각수는 인화성이 높아 공기와 접촉하면 불꽃이 튀고 물과 접촉하면 폭발한다. 일본의 고속증식업체인 몬주 원전은 나트륨 누출 사고와 화재 사고가 발생한 지 13년 만인 2008년 다시 문을 열 예정이었다. 1997년 프랑스는 Superphenix 원자로를 폐쇄했고, 앞서 건설된 페닉스는 2009년 예정대로 폐쇄되었다.[121][122]

높은 우라늄 가격에서 사육용 원자로는 경제적으로 정당화될 수 있다. 많은 나라들이 지속적인 사육 연구 프로그램을 가지고 있다. 중국, 인도, 일본은 향후 수십 년 동안 대규모 사육용 원자로의 활용을 계획하고 있다. 300년 원자로 가동 경험이 있다.[114]

2008년 6월 현재 상업용 사육사는 2명뿐이며 원자로 등급의 플루토늄 생산률은 매우 적다(20톤/yr). 원자로 등급 플루토늄은 MOX 연료로 처리되고 있다. 우라늄을 채굴하는 속도(46,403톤/yr) 다음으로, 이것은 최고 우라늄을 저장하기에 충분하지 않다. 그러나 이는 채굴하고 재처리된 우라늄 산화물이 풍부하고 싸기 때문에 새로운 연료를 사육하는 것은 비경제적이다. 그들은 필요에 따라 많은 양의 새로운 연료를 번식시킬 수 있고, 짧은 시간 내에 더 많은 번식용 원자로를 건설할 수 있다.

열 사육자

주요기사 : 브리더 원자로 § 열 브리더 원자로 및 토륨

토륨은 우라늄에 대한 대체 연료 사이클이다. 토륨은 우라늄보다 3배나 풍부하다. 토륨-232는 그 자체로 핵분열이 아니라 비옥하다. 그것은 브리더 원자로에서 핵분열 우라늄-233으로 만들어질 수 있다. 그 결과 우라늄-233은 핵분열할 수 있으며, 우라늄-235에 비해 적은 양의 초우라늄이 중성자 포획에 의해 생성된다는 이점이 있으며, 특히 플루토늄-239에 비교된다.

토륨 연료 사이클에는 여러 가지 매력적인 특징이 있지만 대규모 개발은 다음과 같은 어려움에 직면할 수 있다.[123]

  • 그 결과 U-233 연료는 가공하는데 비용이 많이 든다.
  • 화학적으로 조사된 토륨 연료로부터 분리된 U-233은 높은 방사능을 가지고 있다.
  • 분리된 U-233은 항상 U-232의 흔적으로 오염된다.
  • 토륨은 고방사성 Th-228로 재활용이 어렵다.
  • U-233이 독자적으로 분리될 수 있다면 무기 확산 위험이 된다.
  • 그리고 재처리에 기술적인 문제가 있다.

LFTR과 같은 액체 코어 및 용융 염화 원자로를 옹호하는 사람들은 이러한 기술이 고체 연료 원자로에 존재하는 상기의 토륨의 단점을 무효화한다고 주장한다.

미국 뉴욕 부캐넌의 인도 포인트 발전소(인도 포인트 1호기)에서 처음으로 성공한 상업용 원자로가 토륨 위를 달렸다. 첫 번째 핵심이 기대에 부응하지 못했다.[124]

토륨에 대한 인도인들의 관심은 그들의 상당한 비축량에 의해 동기부여된다. 세계 토륨 매장량의 거의 3분의 1이 인도에 있다.[125] 인도 원자력부는 칼팍캄에 500MWe 시제품 원자로를 건설할 것이라고 밝혔다. 각 500 MWe의 4개의 브리더 원자로에 대한 계획이 있다. 두 개는 칼팍캄에 있고 두 개는 아직 정해지지 않은 곳에 있다.[126]

중국이 토륨용융염 사육자 원자로 기술 연구개발(R&D)에 착수했다.[127] 2011년 1월 중국과학원(CAS) 연차총회에서 정식으로 발표되었다. 궁극적인 목표는 토륨 기반 용융 소금 사육자 핵 시스템을 약 20년 안에 조사하고 개발하는 것이다.[128][129][130] 상하이 응용물리연구소(아카데미 산하)에 5MWe 연구용역 MSR이 2015년 목표 운영으로 건설 중인 것으로 보인다.[131]

수급격차

핵무기 비축량의 감소로 인해, 민간 원자로에서 사용하기 위해 다량의 구 무기 우라늄이 방출되었다. 그 결과 1990년부터 우라늄 원자력 요구량의 상당 부분이 새로 채굴된 우라늄이 아닌 구 무기 우라늄에 의해 공급되었다. 2002년에 채굴된 우라늄은 원자력 요구량의 54퍼센트만을 공급했다.[132] 그러나 구 무기 우라늄의 공급이 소진되면서 채굴이 증가해 2012년에는 채굴이 원자로 요구량의 95%를 제공했고, OCED 원자력기구와 국제원자력기구(IAEA)는 2013년에는 공급 격차가 완전히 해소될 것으로 전망했다.[63][133]

우라늄 수요, 광산 생산 및 적자[24]
나라 우라늄 필요 2006-08[134] 세계 수요의 비율 토착광업생산 2006[135] 적자(-여유)
미국 18,918톤(42×10^6lb) 29.3% 2,000톤(4.4×10^6lb) 16,918톤(37×10^6lb)
프랑스. 10,527톤(23×10^6lb) 16.3% 0 10,527톤(23×10^6lb)
일본. 7,659톤(17×10^6lb) 11.8% 0 7,659톤(17×10^6lb)
러시아 3,420톤(7.4×10^6lb) 5.2% 4,009톤(8.8×10^6lb) -644톤(-1.4×10^6lb)
독일. 3,332톤(7.3×10^6lb) 5.2% 68.03톤(0.168×10^6lb) 3,264톤(7.2×10^6lb)
대한민국. 3,420톤(6.9×10^6lb) 4.8% 0 3,420톤(6.9×10^6lb)
영국 2,199톤(4.8×10^6lb) 3.4% 0 2,199톤(4.8×10^6lb)
레스트 오브 더 월드 15,506톤(34×10^6lb) 24.0% 40,327톤(89×10^6lb) -24,821톤(-55×10^6lb)
합계 64,615톤(140×10^6lb) 100.0% 46,403톤(100×10^6lb) 18,211톤(40×10^6lb)

개별 국가용

독일, 체코, 프랑스, DR 콩고, 가봉, 불가리아, 타지키스탄, 헝가리, 루마니아, 스페인, 포르투갈, 아르헨티나 등 11개국은 우라늄 생산량이 최고조에 달했으며, 핵 프로그램을 위해 수입에 의존하고 있다.[16][17] 다른 나라들은 우라늄 생산량이 최고조에 달해 현재 감소 추세에 있다.

  • 독일 – 1946년과 1990년 사이에 구 동독 우라늄 채굴 회사였던 비스무트는 총 220킬로톤(490×10^6lb)의 우라늄을 생산했다. 최고조에 달했을 때, 생산량은 연간 7킬로톤(15×10^6lb)을 넘어섰다. 1990년 독일 통일의 결과로 우라늄 채굴이 중단되었다.[16] 그 회사는 세계 시장에서 경쟁할 수 없었다. 우라늄의 생산원가는 세계 가격의 3배였다.[136]
  • 인도는 이미 생산 정점에 도달한 후, 무기 프로그램을 계속 가동시키기 위한 자원으로서 우라늄 자원을 사용하는 것과 전력 생산에 사용할 수 있는 것 사이에서 힘든 선택을 하고 있다는 것을 깨닫고 있다.[137] 인도는 토륨 매장량이 풍부해 토륨 연료 사이클로 가동되는 원자로로 전환하고 있다.
  • 스웨덴 – 스웨덴은 1965년에 우라늄 생산을 시작했지만 결코 이익이 되지 않았다. 그들은 1969년에 우라늄 채굴을 중단했다.[138] 그 후 스웨덴은 미국의 경수로에 기반을 둔 대규모 프로젝트에 착수했다. 요즘 스웨덴은 주로 캐나다, 호주, 구소련에서 우라늄을 수입한다.
  • 영국 – 1981: 영국의 우라늄 생산은 1981년에 정점을 찍었고 공급은 고갈되고 있다. 그러나 영국은 여전히 더 많은 원자력 발전소를 건설할 계획이다.[52]
  • 프랑스 – 1988: 프랑스에서 우라늄 생산량은 1988년에 3,394톤(7.5×10^6lb)의 최고치에 달했다. 당시 프랑스가 국내 공급원에서 원자로 수요의 절반을 충족시키기에 충분했다.[139] 1997년까지 생산량은 1991년 수준의 1/5이었다. 프랑스는 1997년 이후 현저하게 시장 점유율을 줄였다.[140] 2002년에 프랑스는 우라늄이 바닥났다.[135]
미국의 우라늄 생산은 1960년에 정점을 찍었고, 1980년에 다시 정점을 찍었다(미국 에너지 정보청)
  • 미국 – 1980: 미국은 1953년부터 1980년까지 세계 최고의 우라늄 생산국으로, OECD 적서에 따르면 연간 미국 생산량이 16,810톤(37×10^6lb38)으로 정점을 찍었다.[141] CRB 연감에 따르면, 미국의 생산량은 19,822톤(44×10^6lb)이었다.[142] 미국의 생산량은 1996년 630만 파운드(2.9 kt)의 우라늄 산화물(UO38)으로 또 한 번 최대치를 기록한 뒤 몇 년간 생산량이 줄었다.[143] 2003년부터 2007년 사이에 우라늄 수요가 증가하면서 생산량이 125% 증가했다. 그러나 2008년 현재 생산 수준은 1980년 수준으로 되돌아오지 못하고 있다.[citation needed]
미국의 우라늄 채굴 생산[144]
연도 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
UO38(밀 lb) 3.1 3.4 6.0 6.3 5.6 4.7 4.6 4.0 2.6 2.3 2.0 2.3 2.7 4.1 4.5 3.9 4.1
UO38(톤) 1,410 1,540 2,700 2,860 2,540 2,130 2,090 1,800 1,180 1,040 910 1,040 1,220 1,860 2,040 1,770 1,860

우라늄 채굴은 1992년 마지막 개방 갱도가 폐쇄되면서 감소했다(와이밍 주 쉬리 분지). 미국 생산은 다음 주(내림차순)에서 발생했다. 뉴멕시코, 와이오밍, 콜로라도, 유타, 텍사스, 애리조나, 플로리다, 워싱턴, 사우스다코타. 우라늄 가격의 붕괴는 1992년까지 모든 재래식 채굴을 중단하게 했다. "인사이트" 복구 또는 ISR은 와이오밍과 인접한 네브라스카에서도 주로 지속되어 왔으며 최근 텍사스에서도 다시 시작되었다.[citation needed]

  • 캐나다 – 1959, 2001?: 캐나다 우라늄 생산 1단계는 1959년 12킬로톤(26×10^6lb) 이상으로 정점을 찍었다.[145] 1970년대는 탐험에 대한 새로운 관심을 보였으며, 북부 사스카체완의 아타바스카 분지에서 중요한 발견을 하게 되었다. 생산량은 2001년에 우라늄 생산량을 12,522톤(628×10^lb)으로 두 번째로 정점을 찍었다. 전문가들은 새로운 광산을 개장하는 데 10년 이상이 걸릴 것으로 보고 있다.[61]

세계 최고 우라늄

세계 우라늄 공급 한계에 대한 역사적 의견

1943년 앨빈 M. 와인버그 외 연구진은 U-235만 원전 연료로 사용할 경우 핵에너지에 심각한 한계가 있다고 봤다.[146] 그들은 번식이 거의 끝없는 에너지의 시대를 이끌기 위해 요구된다고 결론지었다.

1956년 M. Hubbert 왕은 사육과 재처리가 경제적인 과정으로 개발될 것이라고 가정하면서, 적어도 다음 몇 세기 동안 세계 핵분열 가능 저장고를 적합하다고 선언했다.[6]

1975년 미국 내무부 지질조사국은 보도자료 "알려진 미국 우라늄 매장량이 수요를 충족시키지 못할 것"을 배포했다. 미국이 외국산 우라늄 수입에 의존하지 말 것을 권고했다.[146]

비관적 예측

"We could use up all the uranium fuel we've found by as soon as 1989."
올아토믹 코믹스의 패널(1976)은 비관적인 우라늄 공급 예측을 원자력 발전에 반대하는 주장으로 인용했다.[147]

다음의 모든 출처는 최고 우라늄을 예측한다.

  • 펜실베이니아 주립대학 광물산업학부 학장인 에드워드 스티들은 1952년에 핵분열성 원소의 공급이 상업적인 규모의 에너지 생산을 지원하기에는 너무 적다고 예측했다.[148]
  • 1980년 로버트 밴스는[149] 모든 레드북스를 통해 40년 동안 우라늄 생산량을 돌아보던 중, 세계 22개국에서 6만9,683톤(150×10^6lb)으로 1980년 최고 생산량을 달성했다는 사실을 발견했다.[48] 2003년 우라늄 생산량은 19개국에서 총 35,600톤(78×10^6lb)이었다.
  • 1981년 마이클 메허 전 영국 환경장관과 영국 의회 의원은 우라늄이 1981년에 최고점에 이르렀다고 보고한다. 그는 또한 사재기와 그 가치가 귀금속 수준으로 치솟는 것을 동반한 2013년 보다 빨리 우라늄의 심각한 부족을 예견하고 있다.[150]
  • 1989~2015년 M. C. 데이는 우라늄 매장량이 빠르면 1989년에 소진될 수 있지만 낙관적으로 볼 때 2015년에는 소진될 것이라고 전망했다.[147]
  • 2034 Ceedata Consulting의 독립 분석가인 Jan Willem Storm van Leeuwen은 원자력 발전에 필요한 고급 우라늄 광석의 공급이 현재 소비 수준으로는 약 2034년까지 지속될 것이라고 주장한다.[151] 이후 우라늄을 추출하는 데 드는 에너지 비용이 전력 공급가격을 초과하게 된다.
  • 2035 에너지워치그룹은 우라늄 가격이 가파르더라도 2035년까지 우라늄 생산이 정점에 달할 것이며 그때까지 원전의 연료 수요를 충족시킬 수 있을 것이라고 계산했다.[152]

여러 기관들은 이러한 자원이 얼마나 오래 지속될지 추정하려고 노력해왔다.

  • 유럽위원회는 2001년 현재의 우라늄 소비 수준에서 알려진 우라늄 자원은 42년 동안 지속될 것이라고 말했다. 군과 2차 소스에 추가되면, 자원은 72년까지 늘어날 수 있다. 그러나 이 사용률은 원자력이 계속해서 세계 에너지 공급의 극히 일부분만을 제공하고 있다고 가정한다. 만약 전기용량이 6배 증가한다면 72년 공급은 12년 밖에 지속되지 않을 것이다.[61]
  • 경제협력개발기구(OECD)와 NEA,[63] IAEA에 따르면 현재 세계적으로 측정된 우라늄 자원은 현재 소비량으로는 100년 동안 유지될 수 있다.
  • 그러나 또 다른 산업단체인 호주우라늄협회에 따르면 세계의 현재 소비율을 연간 6만6500t으로 가정하고 현재 측정된 우라늄 자원(4.7mt)을 70년간 지속할 수 있을 정도로 충분하다.[64]

낙관적 예측

다음의 모든 참고문헌들은 공급이 수요보다 훨씬 많다고 주장한다. 그러므로 그들은 최고 우라늄을 예측하지 않는다.

  • 허버트 킹은 1956년 발간한 획기적인 논문에서 "그러나 인류가 국제문제를 해결하고 핵무기로 자멸하지 않고 세계인구가 어떻게든 통제될 수 있도록 하는 약속은 있다"고 썼다.d '예측 가능한 미래'[6]의 다음 몇 세기 동안 적어도 우리의 필요에 적합한 에너지 공급. "허버트의 연구는 사육용 원자로가 경수로 원자로를 대체할 것이고 우라늄은 플루토늄으로 증식될 것이라고 가정했다. 그는 또한 재처리의 경제적 수단이 발견될 것이라고 추측했다. 정치, 경제, 핵 확산의 이유로 플루토늄 경제는 실현되지 않았다. 그것이 없다면 우라늄은 한번의 과정을 거쳐서 다 소모되고 훨씬 빨리 고갈될 것이다.[153][unreliable source?] 그러나 현재는 일반적으로 재처리된 우라늄을 사용하는 것보다 지상에서 새로운 우라늄을 채굴하는 것이 더 싼 것으로 밝혀져 재처리된 우라늄의 사용은 소수의 국가에만 국한되어 있다.
  • OECD는 2002년 세계 원자력 발전율과 LWR, 1회 연료 순환을 통해 알려진 자원을 사용하는 85년, 그리고 알려진 자원과 아직 발견되지 않은 자원을 사용하는 270년 동안 지속할 만큼 충분한 재래식 자원이 있다고 추정한다. 사육자의 경우, 이것은 8,500년까지 연장된다.[154]

우라늄에 대해 300달러/kg을 지불할 의향이 있다면, 바다에는 방대한 양의 우라늄이 있다.[63] 연료 비용은 kWh당 핵에너지 총비용의 극히 일부에 불과하며, 원 우라늄 가격도 총 연료비용의 극히 일부에 해당하므로 우라늄 가격의 상승은 생산되는 kWh당 총비용의 큰 증가를 수반하지 않는다는 점에 유의할 필요가 있다.

  • 1983년 물리학자 베르나르 코헨은 우라늄은 사실상 무진장이고 따라서 재생 가능한 에너지원으로 간주될 수 있다고 제안했다.[7] 그는 바닷물에서 추출한 우라늄을 자연적으로 보충함으로써 연료가 공급되는 고속 증식용 원자로는 적어도 태양의 예상 수명인 50억년 동안 에너지를 공급할 수 있다고 주장한다.[7] 우라늄이 지구 내에서 유한한 광물 자원인 반면, 태양의 수소 또한 유한하다. 따라서, 만약 코헨이 주장하는 것처럼, 핵연료의 자원이 그러한 시간 규모에 걸쳐 지속될 수 있다면, 핵 에너지는 생존하는 생명의 시간 규모에 대한 지속가능성 측면에서 태양열 발전이나 다른 에너지원처럼 모든 부분 지속가능하다. 이 행성에서 말이야

따라서 우리는 지구상의 나머지 생명체의 5×109 yr에 대한 세계의 모든 에너지 요구조건은 연료비 때문에 전기 비용이 1%만큼 상승하지 않고 사육용 원자로에 의해 제공될 수 있다고 결론짓는다. 이는 해당 용어가 일반적으로 사용되는 의미에서 "재생 가능한" 에너지원의 정의와 일치한다.

그의 논문은 연간 우라늄 16킬로톤(35×10^6lb)의 비율로 바닷물에서 우라늄을 추출하는 것을 가정한다.[7] 현재 우라늄에 대한 수요는 연간 70킬로톤(150×610^lb)에 육박하지만, 브리더 원자로를 사용한다는 것은 우라늄이 현재보다 최소한 60배 이상 효율적으로 사용된다는 것을 의미한다.

  • 2004년 미국 에너지 자립을 위해 저술한 원자력 엔지니어 제임스 홉프는 표준 원자로에도 수 백년 동안 회수가 가능한 우라늄이 공급되고 있다고 믿고 있다. 브리더 원자로의 경우, "그것은 본질적으로 무한하다".[155]

다음의 모든 참고문헌들은 공급이 수요보다 훨씬 많다고 주장한다. 그러므로 그들은 우라늄이 가까운 미래에 고갈되지 않을 것이라고 믿는다.

  • IAEA는 현재 수요 속도로 알려진 매장량만 사용하고 최소 100년 동안 충분한 우라늄이 존재한다는 1회성 핵 사이클을 가정하는 것으로 추정하고 있다. 그러나 알려진 1차 매장량, 2차 매장량, 발견되지 않고 파격적인 우라늄 공급원을 모두 사용한다면 우라늄은 4만7000년 만에 고갈된다.[63]
  • Kenneth S. Defeyes는 광석을 10분의 1을 농후한 것으로 받아들일 수 있다면 사용 가능한 우라늄의 공급은 300배 증가했다고 추정한다.[46][156] 그의 논문은 광석의 우라늄 농도가 로그 정규 분포를 따른다는 것을 보여준다. 상대적으로 고급 우라늄은 거의 없고 매우 낮은 수준의 우라늄이 대량 공급되고 있다.
  • 매사추세츠 공과대학교 교수이자 전 미국 에너지부 장관인 어니스트 모니즈는 2009년에 풍부한 우라늄이 사용후 핵연료를 재처리하기 위한 계획에 의문을 제기했다고 증언했다. 재처리 계획은 우라늄이 부족하다고 생각되었던 수십 년 전의 계획에서 비롯되었다. 하지만 이제, "거의 말하자면, 우리는 우리의 귀에서 우라늄이 나오고 있습니다, 아주 오랫동안,"라고 Moniz 교수는 말했다.[157]

가능한 영향 및 결과

우라늄 생산량이 감소함에 따라 우라늄 가격은 상승할 것으로 예상된다. 그러나 우라늄 가격은 원전 운영비의 9%에 불과해 석탄화력발전소 석탄비(77%)나 가스화력발전소 천연가스비(93%)[158][159]보다 훨씬 낮다.

우라늄은 석유나 석탄과 같은 전통적인 에너지 자원과는 몇 가지 주요 측면에서 다르다. 그러한 차이점들은 단기적인 우라늄 부족의 영향을 제한하지만, 대부분은 최종적인 고갈과 관련이 없다. 몇 가지 주요 특징은 다음과 같다.

  • 우라늄 시장은 다양하며, 어떤 나라도 우라늄 가격에 독점적인 영향을 미치지 않는다.
  • 우라늄의 에너지 밀도가 매우 높기 때문에, 몇 년간의 연료 비축이 가능하다.
  • 이미 채굴된 우라늄의 상당한 2차 공급품이 존재하는데 여기에는 해체된 핵무기, 재농축에 적합한 고갈된 우라늄 꼬리, 그리고 현존하는 비축물 등이 포함된다.
  • 알려진 채굴 우라늄 매장량의 약 800배인 방대한 양의 우라늄이 바닷물의 극도로 희석된 농도에 포함되어 있다.
  • 바닷물 우라늄 추출과 결합된 고속 중성자 원자로의 도입은 우라늄 공급을 사실상 무진장하게 만들 것이다.[160] 현재 인도, 일본, 러시아, 중국 등 전 세계적으로 7개의 실험용 고속 중성자 원자로가 가동되고 있다.[161]

고속 중성자 원자로(양생 원자로)는 우라늄-238(원래 채굴된 우라늄의 0.7%)을 주로 우라늄-235(원래 채굴된 우라늄의 0.7%)만 핵분열하는 것이 아니라 플루토늄-239로 전환하여 우라늄 사용효율을 약 100배 증가시키는 요인으로 간접적으로 다량의 우라늄-238을 활용할 수 있다.[160] 기존의 매장량 추정치와 지구 지각의 총 40조 톤의 우라늄(추적농도 3 * 10톤을19 초과하는 질량) 사이에 중간 정도인 광석은 다른 실제적인 것보다 낮지만 평균적인 암석보다 여전히 높은 농도의 광석이 있다.[41][42] 따라서 자원 수치는 경제적, 기술적 가정에 따라 결정된다.

우라늄가격

월별 우라늄 현물가격(US$).[162]

우라늄 현물가격은 2001년 1월 최저치인38 UO당 6.40달러에서 2007년 6월 최고치인 135달러로 올랐다. 그 이후로 우라늄 가격은 상당히 떨어졌다.[162] 현재(2013년 7월 15일) 우라늄 점수는 미화 38달러다.[163]

2007년 높은 가격은 무기 비축량이 줄어들고 시가호 광산의 홍수가 발생한 데 따른 것이며, 더 많은 원자로들이 가동되어 수요의 증가가 예상되어 우라늄 가격 거품이 되었다. 광부와 공익 사업부는 우라늄 가격에 대해 심하게 의견이 갈린다.[164]

가격이 오르면 생산은 기존 광산에서 반응하며, 더 새롭고, 더 발전하기 어렵거나, 더 낮은 품질의 우라늄 광석에서 생산이 시작된다. 현재 신작의 상당 부분이 카자흐스탄에서 나오고 있다. 캐나다와 미국에서는 생산 확대가 예상된다. 하지만, 현재 온라인에 도입될 날갯짓을 기다리는 프로젝트의 수는 1970년대보다 훨씬 적다. 기존 광산이나 계획된 광산에서의 생산이 반응하고 있거나 더 높은 가격에 반응할 것이라는 고무적인 징후가 있었다. 우라늄의 공급은 최근에 매우 비탄력적이 되었다. 수요가 증가하면 물가는 극적으로 반응한다.[citation needed]

2018년 기준 핵연료 가격은 파운드당 38.81달러 수준으로 2013년보다 81센트, 2017년보다 1%가량 높은 안정세를 보여 물가 상승률보다 훨씬 낮았다. 이렇게 낮고 안정적인 가격에 사육은 비경제적이다.

계약건수

금, 은, 구리, 니켈과 같은 다른 금속들과 달리 우라늄은 런던 금속 거래소와 같은 조직적인 상품 거래소에서 널리 거래되지 않는다. 그것은 NYMEX에서 거래되지만 매우 적은 양으로 거래된다.[165] 대신 구매자와 판매자 간에 직접 협상한 계약을 통해 대부분의 경우에 거래된다.[166] 우라늄 공급계약의 구조는 매우 다양하다. 가격은 고정되어 있거나 GDP, 인플레이션 또는 환율과 같은 경제지표에 근거하고 있다. 계약은 전통적으로 우라늄 현물가격과 가격이 상승할 수 있는 규칙에 근거한다. 납품 수량, 일정 및 가격은 계약에 따라 다르며 종종 계약 기간 내에 납품에 따라 달라진다.[citation needed]

우라늄을 채굴하는 기업이 적기 때문에 가용 계약 건수도 적다. 세계 최대 광산 두 곳이 침수되고 핵탄두에서 인양된 우라늄의 양이 줄어들면서 공급량이 부족해지고 있다.[167] 이 금속의 수요는 수년 동안 꾸준했지만, 새로운 원자력 발전소가 대거 온라인에 들어오면서 우라늄 가격은 급등할 것으로 예상된다.[citation needed]

채굴

우라늄 가격 상승은 새로운 우라늄 채굴 프로젝트에 투자를 끌어모으고 있다.[164] 광산업체들은 수백 개의 일자리와 수백만 개의 로열티를 새로 약속하며 폐 우라늄 광산으로 돌아가고 있다. 몇몇 지역 주민들은 그들이 돌아오길 원한다. 다른 이들은 위험이 너무 크다고 말하며, "암 치료법이 있을 때까지"[168] 그러한 회사들을 막으려고 노력할 것이다.

전력회사

많은 전력회사는 비축량이 많고 수개월 전에 계획을 세울 수 있기 때문에, 그들은 더 높은 우라늄 비용에 대해 관망하는 접근법을 취한다. 2007년, 현물 가격은 계획된 원자로나 새로운 원자로의 온라인 발표로 인해 크게 올랐다.[169] 비용 상승기후에서 우라늄을 찾으려는 사람들은 판매자 시장의 현실에 직면할 수밖에 없다. 판매자들은 여전히 상당한 양의 판매를 꺼리고 있다. 더 오래 기다림으로써, 판매자들은 그들이 보유하고 있는 재료에 대해 더 높은 가격을 받을 수 있을 것으로 기대한다. 반면에 공익 사업자들은 장기간의 우라늄 계약을 체결하는데 매우 열심이다.[164]

NEA에 따르면, 원자력 발전 비용의 특성은 전기를 생산하는 비용이 현저히 증가하기 전에 우라늄 비용을 크게 증가시킬 수 있다. 우라늄 비용이 100% 증가하면 전기 비용이 5% 증가하는 결과를 초래할 뿐이다.[65] 우라늄은 가스로 전환해 농축한 뒤 다시 노란 케이크로 전환해 연료 원소로 가공해야 하기 때문이다. 완성된 연료 조립품의 원가는 원재료 원가가 아닌 가공 원가가 지배하고 있다.[170] 더구나 원전에서 나오는 전기료는 연료비가 아니라 높은 자본금과 운영비가 지배하고 있다. 그럼에도 불구하고 우라늄 가격의 상승은 결국 소비자에게 직접 또는 연료 할증료를 통해 전가된다.[citation needed] 2020년 현재, 이런 일은 일어나지 않았고 핵 연료의 가격은 번식을 경제적이지 않게 만들 정도로 충분히 낮다.

대체품

우라늄의 대안은 우라늄보다 3배나 더 흔한 토륨이다. 고속 증식용 원자로는 필요하지 않다. 기존 우라늄 원자로와 비교해 토륨 연료 주기를 사용하는 토륨 원자로는 질량 단위당 약 40배의 에너지를 생산할 수 있다.[171] 그러나 토륨 연료 경제에 필요한 기술, 인프라 및 노하우를 만드는 것은 현재와 예측된 우라늄 가격으로는 비경제적이다.

원자력 가격이 너무 빨리 또는 너무 높게 상승할 경우, 전력 회사는 화석 에너지(석탄, 석유, 가스) 및/또는 재생 에너지(수력, 바이오 에너지, 태양열 전기, 지열, 풍력, 조력 에너지)에서 대체 에너지를 찾을 수 있다. 화석 에너지와 일부 재생 가능한 전기 소스(예: 수력, 바이오 에너지, 태양열 전기 및 지열)를 모두 기저부하로 사용할 수 있다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

책들
  • 헤링, J: 우라늄 및 토륨 자원 평가, 2004년 보스턴 대학교 에너지 백과사전, ISBN 0-12-176480-X.
기사들
  • Defeyes, Kenneth S, MacGregor, Ian D. 최종 보고서, GJBX–1(79) Geographical and Geophysical Sciences, Princeton, NJ.
  • 데페예스, K, 맥그리거, I.: "세계 우라늄 자원" Scientific American, Vol. 242, No.1, 1980년 1월, 페이지 66–76.