우라늄 채굴

Uranium mining
2021년 국가별[1] 우라늄 채굴량
우라늄 채굴에서 에너지 생산까지의 단계를 도식화한 것

우라늄 채굴은 땅에서 우라늄 광석을 추출하는 과정입니다.2019년에는 5만 톤 이상의 우라늄이 생산되었습니다.카자흐스탄, 캐나다, 호주는 각각 3대 우라늄 생산국으로 전 세계 생산량의 68%를 차지하고 있습니다.그 밖에 나미비아, 니제르, 러시아, 우즈베키스탄, 미국, 중국 등이 연간 1,000톤 이상을 생산하고 있습니다.[2]세계에서 채굴된 우라늄의 거의 대부분은 원자력 발전소에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.역사적으로 우라늄은 또한 우라늄 유리나 페로우라늄과 같은 용도로 사용되었지만 그러한 용도는 우라늄의 방사능 때문에 감소했고 오늘날 대부분 우라늄 탄약에도 사용되는 고갈된 우라늄의 풍부한 저렴한 공급으로 공급됩니다.열화우라늄은 가격이 저렴할 뿐만 아니라 천연우라늄보다 수명이 짧은 U와 U의 함량이 낮아 방사능이 적습니다.

우라늄은 현장 침출법(세계 생산량의 57%) 또는 기존 지하 광석 또는 노천 채굴법(생산량의 43%)에 의해 채굴됩니다.인시츄에이션(in-situation) 동안, 침출액은 우라늄 광상에 드릴 구멍을 펌핑 다운시켜 광석 광물을 용해시킵니다.우라늄이 풍부한 유체는 다시 표면으로 펌핑되어 용액으로부터 우라늄 화합물을 추출하기 위해 처리됩니다.종래의 채굴에서는 광석 재료를 균일한 입자 크기로 분쇄한 후 화학적 침출에 의해 우라늄을 추출하기 위해 광석을 처리하는 방법으로 광석을 가공하고 있습니다.[3]제분 공정은 일반적으로 천연 우라늄으로 구성된 건조 분말 형태의 재료인 "옐로케이크"를 생산하는데, 이 재료는 현재 우라늄 시장에서 일반적으로 UO로38 판매되고 있습니다.일부 원자력 발전소(CANDU와 같은 중수로)는 천연 우라늄(일반적으로 이산화 우라늄 형태)으로 작동할 수 있지만, 대부분의 상업용 원자력 발전소와 많은 연구용 원자로는 우라늄 농축이 필요하며, 이는 U의 함량을 천연 0.72%에서 3-5%로 증가시킵니다(광 w에 사용할 경우).원자로) 또는 그 이상, 용도에 따라.농축을 위해서는 옐로케이크를 육불화 우라늄으로 전환하고 해당 공급 원료로부터 연료(일반적으로 이산화 우라늄, 탄화 우라늄, 수소화 우라늄 또는 질화 우라늄)를 생산해야 합니다.

역사

초기 우라늄 채굴

Miners on North Star Mountain in Colorado, 1879.
1879년 콜로라도의 노스 스타 마운틴에 광부들이 있었습니다.
호주에서 채굴된 옐로우케이크와 광석

1789년 마틴 하인리히 클라프로트가 이 원소를 발견하기 전까지, 우라늄 화합물에는 질산염, 황산염, 인산염, 초산염, 칼륨-과 이우란산나트륨이 포함되어 있었습니다.클라프로트는 오레 산맥의 조지 와그스포트 광산에서 피치블렌드에서 이 원소를 검출하여 상업적으로 유리 착색제로 사용하게 되었습니다.이 산들의 피치블렌드는 일찍이 1565년에 언급되었고, 1825년부터 1898년까지 110톤의 우라늄이 생산되었습니다.1852년에, Massif Central에서 나온 우라늄 광물 자운석이 발견되었습니다.[4]

1850년경 보헤미아의 요아킴스탈에서 우라늄 채굴이 시작되었는데, 1850년부터 1898년까지 620t 이상의 우라늄 금속(tU)이 생산되었으며, 1968년 폐쇄되기 전까지 10,000tU가 생산되었습니다.1871년, 우라늄 광석 채굴이 콜로라도의 센트럴 시티에서 시작되었는데, 그곳에서 1895년 전에 50톤이 채굴되었습니다.1873년, 콘월의 세인트 스테픈-인-브란넬, 사우스 테라스 광산에서 우라늄 채굴이 시작되었고, 19세기에 그 지역에서 300 tU의 대부분을 생산했습니다.1898년, 카르노타이트는 Uravan Mineral Belt에서 처음 채굴되었고, 매년 10 tU씩 생산되었습니다.[4]

1898년 피에르 퀴리와 마리 스크워도프스카 퀴리는 세인트루이스로부터 피치블렌드 1t을 인도받았습니다.마리가 라듐 원소를 발견한 요아킴스탈.피에르는 그 마을을 위한 스파 사업을 육성한 암 치료제로서의 그것의 사용을 옹호했습니다.[5]

1913년 카탕가 주 신콜롭베가 발견되었습니다.1931년 포트 라듐 퇴적물이 발견되었습니다.다른 중요한 발견으로는 베이라 지방, 튜야 무윤 그리고 라듐 언덕이 있습니다.[4]

원자연령

2015년 우라늄 생산.

1922년, Union Minière du Haut Katanga는 신콜로브베 광산에서 약용 라듐을 생산하기 시작했지만, 라듐 시장이 줄어들면서 1930년대 후반에 문을 닫았습니다.1940년 5월, 나치는 벨기에를 침공하여 그곳에 저장된 유니언 미니에르의 우라늄 광석을 압수했습니다.1942년 9월 18일, Union Minière의 Edgar Sengier로부터 맨해튼 계획을 위한 신콜로브웨 우라늄 광석 1250t을 구입했는데, 그는 이 광석을 스태튼 아일랜드의 Bayonne Bridge 근처 Archer Daniels Midland 창고에 비축했습니다.1943년, 셍기어호는 미 육군 공병대의 자원과 1,300만 달러의 미국 투자로 신콜로브웨 광산을 재개했습니다.[5]: 45–50, 54–55 셍기에 씨는 우라늄 광석이 광산에서 79미터 깊이까지 채굴됐지만, 또 다른 101미터의 광석을 채취할 수 있다고 보도했습니다.이는 최대 60%의 삼우라늄 옥옥사이드 10,000톤에 달했습니다.이 프로젝트는 또한 엘도라도 광산(노스웨스트 준주)으로부터 생산의 대부분을 획득했습니다.[6]

카자흐스탄의 소비에트 공화국과 RSFSR이 나중에 세계에서 가장 중요한 우라늄 생산국이 되는 동안,제2차 세계 대전이 끝난 직후 소련의 대규모 우라늄 매장량은 아직 알려지지 않았고 따라서 소련은 오레산맥의 우라늄 매장량으로 알려진 그들의 위성국 동독과 체코슬로바키아에서 거대한 채굴 작업을 전개했습니다.의도적으로 불투명하게 명명된 SDAG 비스무트(비스무트에 대한 독일어 용어 "비스무트"는 소련이 절대로 추구하지 않았던 금속에 대한 탐사에 대한 환상을 주어야 함)는 작센 오레 산맥의 최대 고용주가 되었고 요한 게오겐슈타트와 같은 외딴 광산 도시들은 몇 년 사이에 인구의 10배로 불어났습니다.광업에 막대한 비용이 들었고 광부들은 한편으로는 더 심한 억압과 감시를 받았지만 다른 한편으로는 다른 동독인들보다 더 관대한 소비재 공급을 허용했습니다.생산이 세계 우라늄 시장 가격과 경쟁할 수 없는 반면,채굴된 물질의 이중적인 사용 특성뿐만 아니라 채굴자들에게 소프트 화폐로 지불할 수 있는 가능성과 우라늄을 하드 화폐로 판매하거나 하드 화폐로 지불되어야 했던 대체 수입품들은 냉전 기간 내내 채굴 작업을 계속하는 것에 유리하게 영향을 미쳤습니다.독일 통일 이후 광업이 중단되고[7] 광업으로 피해를 입은 토지를 복구하는 고된 작업이 시작되었습니다.[8]

비스무트가 관리하는 17개의 도시와 광산은 소련의 첫 번째 원자폭탄인 Joe-1에 사용된 우라늄의 50%와 소련의 핵 프로그램에 사용된 우라늄의 80%를 기여했습니다.15만 명의 노동자 중 1281명이 사고로 사망하고 2만 명이 부상을 입었습니다.1953년 스탈린 사후 붉은 군대는 생산 통제권을 SDAG에 넘겼고, 감옥 노동자들은 석방되어 노동자 인구는 4만 5천 명으로 줄었습니다.1953년 절정기에 성 요아킴스탈 광산에는 16,100명의 수감자가 있었으며, 그 중 절반은 소련 정치범이었습니다.[5]: 135–142, 151–157, 161–167, 173–176

1975년까지 전 세계 우라늄 광석 생산량의 75%[9]는 캐나다 엘리엇 호수 지역, 위트워터스랜드 및 콜로라도 고원에 위치한 석영과 자갈 덩어리에서 발생했습니다.

1990년에는 전 세계 생산량의 55%가 지하 광산에서 발생했지만 1999년에는 33%로 줄어들었습니다.2000년부터 캐나다의 새로운 광산들은 다시 지하 채굴의 비율을 높였고, 올림픽 댐으로 현재 37%를 차지하고 있습니다.현장 침출수(ISL, ISR) 채굴은 카자흐스탄을 중심으로 전체에서 차지하는 비중이 꾸준히 증가하고 있습니다.[10]

2009년에 가장 많이 생산된 광산으로는 맥아더강 우라늄광산 7400tU, 레인저 우라늄광산 4423tU, 뢰싱 우라늄광산 3574tU, 모이인쿰 사막광산 3250tU, 스트렐초프스크광산 3003tU, 올림픽댐광산 2981tU, 아를리트호광산 1808tU, 래빗호광산 1400tU, 아쿠타광산 1435tU,맥클린 호수 광산은 1400tU에 있습니다세계에서 가장 많은 매장량을 보유하고 있는 광산으로는 올림픽 댐 29만5천tU, 이모라렌 광산 18만3천520tU, 맥아더강 광산 128,900tU, 스트렐초프스크 광산 118,341tU, 노보콘스탄티노프카 광산 93,630tU, 시가호 광산 80,500tU, 우즈베키스탄 광산 76,000tU, 엘콘 광산 71,300tU, 브라질 이타티아 복합광구 등이 있습니다.67,240 tU, 마레니카 프로젝트 62,[11]856 tU, 랭거 하인리히 광산 60,830 tU, 도미니언 광산 55,753 tU, 인카이 우라늄 프로젝트 51,808 tU, 키가빅 프로젝트 51,574 tU, 뢰싱 광산 50,657 tU, 호주 옐리리리 프로젝트 44,077, 트렉콥제 광산 42,243 tU.

입금형

주요 기사:우라늄 광석
주요 기사:국가별 우라늄 채광

많은 종류의 우라늄 매장량이 발견되고 채굴되고 있습니다.부적합형 퇴적물을 포함한 우라늄 퇴적물은 주로 세 가지 유형이 있는데, 즉, 고광상 퇴적물과 롤 프론트형 퇴적물이라고도 알려진 사암형 퇴적물이 있습니다.[clarification needed]

우라늄 퇴적물은 지질학적 환경과 암석의 종류에 따라 15가지로 분류됩니다.이 지질 분류 체계는 국제 원자력 기구 (IAEA)에 의해 결정됩니다.[12]

우라늄은 해수에도 포함되어 있지만, 현재 우라늄 시장의 가격으로 볼 때, 경제적인 회수를 위해서는 비용을 3-6배 낮춰야 할 것입니다.[13]

퇴적물

유타주 모압 근처에 있는 미 비다 우라늄 광산입니다빨간색과 흰색/녹색 사암이 번갈아 나타나는 것을 참고하십시오.이런 종류의 우라늄 퇴적물은 지각 표면에서 멀지 않은 곳에서 발견되기 때문에 다른 종류에 비해 채굴하기 쉽고 저렴합니다.

퇴적암의 우라늄 퇴적물에는 사암(캐나다와 미국 서부),[14] 선캄브리아 불형질(캐나다),[14] 인산염,[14] 선캄브리아 석영-페블 복합체, 붕괴 브레치아 파이프(애리조나 브레치아 파이프 우라늄 광물화 참조), 석회암이 포함됩니다.

사암 우라늄 퇴적물은 일반적으로 두 가지 유형입니다.롤프론트형 퇴적물은 사암체의 융기부와 산화부 사이의 경계에서 발생하며, 더 깊은 융기부는 사암체의 융기부와 환원부 사이의 경계에서 발생합니다.콜로라도 고원형 퇴적물이라고도 불리는 페네콩트 사암 우라늄 퇴적물은 대부분 일반적으로 산화된 사암체 내에서 발생하며, 종종 사암의 탄화된 목재와 관련된 부분과 같은 국소적인 환원 구역에서 발생합니다.

선캄브리아기 석영과 자갈 덩어리 형태의 우라늄 퇴적물은 20억 년 이상 된 암석에서만 발생합니다.그 재벌들은 또한 황철석을 포함하고 있습니다.이 퇴적물은 캐나다 온타리오의 블라인드 리버-엘리엇 호수 지역과 남아프리카 공화국의 금을 보유한 위트워터스랜드 재벌에서 채굴되었습니다.

세계중심계획경제권(WOCA) 우라늄 매장량의 약 33%는 부적합 유형의 매장량입니다.[15]

화성 또는 열수성

열수 우라늄 광상은 정맥형 우라늄 광상을 포함합니다.정맥형 열수 우라늄 침착물은 전형적으로 브레시아, 골절 및 전단 구역을 채우는 우라늄 광물의 후생유전학적 농도를 나타냅니다.[16]많은 연구들이 열수 정맥 형태의 퇴적물로 우라늄의 근원을 규명하려고 노력해왔고, 잠재적인 근원은 여전히 미스터리로 남아있지만, 풍화에 의해 분해된 기존의 암석과 장기간 퇴적물이 쌓이는 지역에서 오는 힘을 포함하는 것으로 생각됩니다.[16]사우스차이나 블록은 지난 반세기 동안 정맥형 열수 우라늄 매장 수요에 의존해 온 지역의 한 예입니다.[16]화성 퇴적물에는 그린란드 일리마우사크의 네펠린 시네나이트 침입물, 나미비아 로싱의 분산 우라늄 퇴적물, 우라늄 함유 페그마타이트, 오리건주 맥더밋 칼데라의 오로라 분화구 호수 퇴적물 등이 포함됩니다.파종 퇴적물은 미국의 워싱턴 주와 알래스카 주에서도 발견됩니다.[17][18]

브레치아

브레치아 우라늄 퇴적물은 지각 파쇄 또는 풍화로 인해 부서진 암석에서 발견됩니다.브레치아 우라늄 매장량은 인도, 호주, 미국에서 가장 흔합니다.[19]브레치아의 큰 덩어리는 브레치아 파이프 또는 굴뚝이라고 불리며 불규칙하고 거의 원통형의 모양을 이루는 바위로 구성되어 있습니다.브레시아 파이프의 기원은 확실하지 않지만 교차로와 단층에서 형성된 것으로 생각됩니다.암석 가루라고 불리는 땅에서 고체로 발견된 형성물이 발견될 때, 그것은 보통 구리나 우라늄 채굴을 위한 장소입니다.애리조나주의 코퍼 크리크에는 약 500개의 광물화된 브레치아 파이프가 있으며 콜로라도주의 크리플 크리크에는 화산 파이프와 관련된 브레치아 파이프 광상이 매장되어 있습니다.

세계 최대 우라늄 매장량인 올림픽댐은 1975년 웨스턴광산공사가 발견해 BHP가 소유하고 있습니다.[20]

탐험

우라늄 탐사는 방사성 동위원소의 존재를 감지하기 위한 일부 전문 장비를 제외하고는 다른 형태의 광물 탐사와 유사합니다.

가이거 계수기는 방사선의 모든 에너지 레벨에서 총 카운트율을 기록하는 원래의 방사선 검출기였습니다.이온화 챔버와 가이거 계수기는 1930년대에 현장용으로 처음 채택되었습니다.1932년 브리티시컬럼비아 대학교에 가이거-뮐러 계수기(중량 25kg)가 처음으로 설치되었습니다.GSC의 H.V. Elsworth는 1934년에 더 가볍고 실용적인 유닛을 만들었습니다.후속 모델은 가이거 계수기가 섬광 계수기로 대체될 때까지 수년간 우라늄 탐사에 사용된 주요 장비였습니다.

방사성 광물을 탐사하기 위한 공기 중 탐지기의 사용은 1943년 포트 라듐에서 근무하는 지구 물리학자인 G.C. 리들랜드에 의해 처음으로 제안되었습니다.1947년, 엘도라도 광산 및 정제 유한회사에 의해 공기 중 방사선 검출기(이온화 챔버 및 가이거 계수기)에 대한 최초의 시험이 기록되었습니다.(캐나다 크라운 법인이 매각되어 카메코 법인이 됨).휴대용 감마선 분광기에 대한 최초의 특허는 1949년 매니토바 대학의 Pringle, Roulston & Brownell 교수에 의해 출원되었는데, 이는 서스캐처원 북부의 지상과 공중에서 최초로 휴대용 섬광 계수기를 시험한 것과 같은 해였습니다.

공기 중 감마선 분광법은 지질 지도, 광물 탐사 및 환경 모니터링에 전 세계적으로 적용되는 우라늄 탐사를 위한 선도적인 기술로 인정받고 있습니다.우라늄 측정 및 탐사를 위해 특별히 사용되는 공기 중 감마선 분광법은 선원과 검출기 사이의 거리, 광물, 주변 지구, 심지어 공기 중에서도 방사선의 산란과 같은 많은 요인을 고려해야 합니다.호주에서는 우주왕복선 레이더 지형 탐사(SRTM) 고도와 공중 감마선 분광법 이미지를 기반으로 탐사자들을 돕기 위한 풍화 강도 지수가 개발되었습니다.[21]

지구물리학적 기법에 의해 발견된 우라늄 퇴적물은 퇴적물에서 지정된 비용으로 추출할 수 있는 우라늄 물질의 양을 결정하기 위해 평가되고 샘플링됩니다.우라늄 매장량은 명시된 비용으로 회수 가능한 것으로 추정되는 광석의 양입니다.가격이 상승하거나 기술을 사용함에 따라 이전에 경제적이지 않았던 것으로 알려진 예금, 준비금의 회수 비용을 절감할 수 있습니다.우라늄의 경우 이러한 효과는 현재 가장 큰 비경제적 매장량인 해수로부터의 우라늄 추출이 우라늄의 알려진 모든 육상 기반 자원을 합친 것보다 더 크기 때문에 특히 두드러집니다.[22][23][24]

채광기법

다른 종류의 경암채굴과 마찬가지로 여러 방법으로 채취할 수 있습니다.2016년에 각 채굴 방법에 의해 생산된 채굴된 우라늄의 비율은 현장에서의 채굴(49.7%), 지하 채굴(30.8%), 오픈 피트(12.9%), 힙 침출(0.4%), 공동 생성물/부생물(6.1%)이었습니다.나머지 0.1%는 잡회수로 도출되었습니다.[25]

오픈 피트

나미비아의 뢰싱 노천 우라늄 광산

오픈 피트 채굴에서는 광체를 노출시키기 위해 시추 및 발파를 통해 과부담을 제거하고, 이후 로더 및 덤프트럭을 이용한 발파 및 굴착을 통해 채굴됩니다.작업자는 밀폐된 객실에서 많은 시간을 보내므로 방사선 노출을 제한합니다.물은 공기 중 먼지 농도를 억제하기 위해 광범위하게 사용됩니다.지하수는 모든 종류의 채굴에서 문제가 되지만, 노천채굴에서 지하수를 처리하는 일반적인 방법, 즉 대상 광물이 천연 물 테이블 아래에서 발견되었을 때 물을 퍼냄으로써 물 테이블을 낮추는 것입니다.지하수가 제거되면 지반이 상당히 침하될 수 있고 채굴이 끝난 후 지하수가 다시 상승할 수 있게 되면 다시 예측 불가능하게 움직일 수 있습니다.채광 후의 토지 매립은 제거되는 물질의 양에 따라 다른 경로를 취합니다.우라늄의 에너지 밀도가 높기 때문에 기존 광산을 과부담으로 채우면 충분한 경우가 많지만, 이전 지표면과 자연수대의 높이 차이를 초과하는 질량결손이 발생할 경우 지하수 제거가 중단되면 인공호수가 발달합니다.현재 노출된 암석에 아황산염, 아황산염 또는 아황산염이 존재하는 경우 새로 개발되는 수역에 대한 우려가 될 수 있습니다.채굴이 진행되는 동안 채굴 회사는 향후 매립을 위한 기금을 설립해야 하며, 그러한 기금은 보통 채굴 회사의 파산에 영향을 받지 않는 방식으로 예치됩니다.

언더그라운드

우라늄이 노천 채굴을 위해 지표면 아래에 너무 멀리 있을 경우, 지하 갱도를 이용하여 우라늄 광석에 접근하고 제거할 수 있습니다.

지하 우라늄 채굴은 원칙적으로 다른 경암 채굴과 다를 바 없으며 다른 광석들은 종종 연관되어 채굴됩니다(예: 구리, 금, 은).일단 광체가 확인되면 광맥 근처에 샤프트가 가라앉고, 다양한 레벨에서 수평으로 크로스컷이 정맥까지 구동됩니다(보통 100~150m마다).드리프트(drift)로 알려진 유사한 터널이 교차로에서 광맥을 따라 구동됩니다.광석을 추출하기 위해 다음 단계는 터널을 주행하는 것으로, 위쪽으로 주행할 때는 상승하고 아래쪽으로 주행할 때는 윈즈라고 하며, 레벨에서 레벨로 퇴적물을 통과합니다.나중에 광석이 정맥에서 채굴되는 정강이를 형성하기 위해 융기가 사용됩니다.

광산의 작업장인 노천은 광석을 채취하는 굴착 작업입니다.스톱 마이닝의 세 가지 방법이 일반적으로 사용됩니다."컷 앤 필(cut and fill)" 또는 "오픈 스톱(open stoping)" 방법은 발파 후 광석 제거 후 남은 공간을 폐암과 시멘트로 채웁니다."수축" 방법은 아래의 슈트를 통해 충분한 양의 깨진 광석만 제거하여 파일 상부에서 작업하는 광부들이 다음 층을 드릴링하고 폭파하여 결국 큰 구멍을 남깁니다."방과 기둥"이라고 알려진 방법은 더 얇고 평평한 광체에 사용됩니다.이 방법에서 광체는 먼저 드라이브를 교차시켜 블록으로 분할되고, 그 사이에 광석을 제거한 다음 블록을 체계적으로 제거하여 지붕을 지탱할 수 있는 충분한 광석을 남깁니다.

지하 우라늄 채굴의 역사적 방법, 콜로라도 뉴클라, 1972

환기되지 않은 우라늄 채굴에서 라돈 노출로 발견된 건강 영향은 터널 채굴을 통한 우라늄 채굴에서 기존 채굴과 동일한 직업적 위험 또는 광산 미광을 발생시키지 않는 추출 방법인 오픈 컷 및 인-시츄얼 침출 기술로 전환하게 만들었습니다.

제한된 공간에서 우라늄 채굴이 발생하는 경우 대량 환기 기술을 사용하도록 보장하는 규정이 마련되어 있으므로 직업적 노출과 채굴 사망을 상당 부분 제거할 수 있습니다.[26][27]올림픽 댐과 캐나다의 지하 광산은 우라늄 광산에서 라돈 수치가 매우 낮은 수준에서 사실상 "안전한 수준"으로 유지되는 강력한 팬으로 환기됩니다.다른 비우라늄 광산에서 자연적으로 발생하는 라돈 또한 환기를 통한 제어가 필요할 수 있습니다.[28]

힙침출

힙 침출은 광석에서 채굴되어 표면의 더미에 놓여진 경제적 요소를 추출하기 위해 화학 물질(보통 황산)을 사용하는 추출 과정입니다.힙 침출은 일반적으로 산화물 광상에 대해서만 경제적으로 가능합니다.황화물 퇴적물의 산화는 풍화라고 불리는 지질학적 과정에서 발생합니다.따라서, 산화물 광상은 일반적으로 표면 근처에서 발견됩니다.광석 내에 다른 경제적 요소가 없다면 광산은 보통 낮은 몰 황산인 침출제를 사용하여 우라늄을 추출할 수 있습니다.

경제적 및 지질학적 조건이 옳다면 광업 회사는 넓은 지역의 땅을 작은 경사로 평평하게 하여 두꺼운 플라스틱(일반적으로 HDPE 또는 LLDPE)으로 층을 쌓을 것이고 때로는 플라스틱 라이너 아래에 점토, 진흙 또는 모래를 깔 것입니다.추출된 광석은 일반적으로 파쇄기를 통과하여 플라스틱 위에 쌓이게 됩니다.이후 침출제는 광석에 30-90일 동안 분사됩니다.침출제가 더미를 통과하면서 우라늄은 산화암과의 결합을 깨고 용액 안으로 들어가게 됩니다.그런 다음 용액은 경사도를 따라 여과하여 수집용 풀을 수집한 다음 추가 처리를 위해 현장 공장으로 펌핑됩니다.우라늄 중 일부(일반적으로 약 70%)만 실제로 추출됩니다.

용액 내의 우라늄 농도는 산으로부터 순수한 우라늄을 효율적으로 분리하는데 매우 중요합니다.여러 더미에서 다른 농도가 생성되므로 용액은 주의 깊게 모니터링되는 혼합 공장으로 펌핑됩니다.적절하게 균형 잡힌 용액은 우라늄이 황산으로부터 분리된 처리 공장으로 펌핑됩니다.

힙 침출액은 기존의 제분 공정에 비해 상당히 저렴합니다.비용이 저렴하기 때문에 저등급 광석을 경제적으로 실현할 수 있습니다(적합한 유형의 광석 본체임을 감안하면).미국 환경법은 주변 지하수가 오염 가능성이 있는지 지속적으로 모니터링하도록 요구하고 있습니다.갱도 폐쇄 이후에도 감시를 계속해야 합니다.과거에는 광산회사들이 때때로 파산하여 광산 매립의 책임을 대중들에게 남기기도 했는데, 미국의 21세기 광산법에 추가로 회사들은 프로젝트가 시작되기 전에 매립을 위한 자금을 확보해야 합니다.이 돈은 회사가 파산할 경우 환경 기준을 준수하도록 보증하기 위해 대중이 보유하게 될 것입니다.[29]

인시츄얼 레칭

주요 기사:현장침출
사우스오스트레일리아주 허니문에서 현장 복구를 위한 시운전 유정 현장

인-시츄(In-situ) 침출법(ISL), 또는 용액 채굴(Solution Mining) 또는 인-시츄(In-situ) 회수(ISR)라고도 불리는 것은 광석이 땅에 있는 곳에 두고, 그것들을 용해시키고 임부된 용액을 광물이 회수될 수 있는 표면에 펌핑함으로써 광석으로부터 광물을 회수하는 것을 포함합니다.따라서 표면 교란이 거의 없으며 미광이나 폐암이 발생하지 않습니다.그러나 광체는 사용되는 액체에 대해 투과성이 있어야 하며 광체로부터 떨어진 지하수를 오염시키지 않아야 합니다.

우라늄 ISL은 광체 내의 천연 지하수를 사용하며, 이는 착화제와 대부분의 경우 산화제로 강화됩니다.그리고 나서 그것은 침출에 의해 그 안에 있는 광물들을 회수하기 위해 지하 또는 물체를 통해 퍼집니다.일단 임신된 용액이 지표면으로 돌아오면, 우라늄은 다른 우라늄 발전소(밀)에서와 거의 같은 방식으로 회수됩니다.

호주 ISL 광산(베벌리, 포마일 및 허니문 광산)에서 사용되는 산화제는 과산화수소와 복합제 황산입니다.카자흐스탄 ISL 광산은 일반적으로 산화제를 사용하지 않지만 순환 용액에서 훨씬 높은 산 농도를 사용합니다.미국의 ISL 광산은 숙주 대수층에 석고와 석회석과 같은 산을 많이 소비하는 광물이 다량 존재하기 때문에 알칼리 침출액을 사용합니다.몇 퍼센트 이상의 탄산염 광물은 알칼리 침출이 더 효율적인 산 침출보다 우선적으로 사용되어야 한다는 것을 의미합니다.

호주 정부는 국제적인 차이를 고려하여 개정 중인 우라늄의 현장 침출수 채굴에 대한 모범 사례 가이드를 발표했습니다.[30]

해수회수

바닷물의 우라늄 농도는 10억분의 3.3ppm, 바닷물 리터당 3.3마이크로그램 정도로 낮습니다.[31]하지만 이 자원의 양은 엄청나고 일부 과학자들은 이 자원이 전 세계적인 수요와 관련하여 사실상 무한하다고 믿고 있습니다.바닷물 속 우라늄의 일부라도 사용할 수 있다면 전 세계 원자력 발전 연료가 장기간에 걸쳐 공급될 수 있다는 얘기입니다.[32]일부 반핵론자들은 이 통계가 과장되었다고 주장합니다.[33][better source needed]이 저농도 원소를 산화티타늄 화합물 등의 무기 흡착제에 의한 회수를 위한 연구개발은 1960년대부터 영국, 프랑스, 독일, 일본 등에서 진행되어 왔으나, 회수효율이 낮아 연구가 중단되었습니다.

일본 원자력 연구소의 다카사키 방사선 화학 연구소(JAERI Takasaki Research Institute)에서는 고분자 섬유의 조사에 의한 흡착제의 생산에 있어서의 연구 개발이 계속되고 있습니다.중금속을 선택적으로 흡착하는 작용기(아미독심기)를 갖는 흡착제가 합성되었고, 이러한 흡착제의 성능이 향상되었습니다.고분자 섬유 흡착제의 우라늄 흡착용량은 기존의 산화티타늄 흡착제에 비해 약 10배 정도 큰 높은 수준입니다.

해수로부터 우라늄을 추출하는 한 가지 방법은 흡착제로서 우라늄 특유의 부직포를 사용하는 것입니다.350kg의 직물이 들어있는 3개의 수거함에서 회수된 우라늄의 양은 바다에 잠긴 지 240일 만에 1kg이 넘는 옐로케이크였습니다.[34]Seko 등에 의한 실험은 2006년 Tamada 등에 의해 반복되었습니다.그들은 그 비용이 가정에 따라 ¥15,000에서 ¥88,000까지 다양하다는 것을 발견했습니다. "현재 얻을 수 있는 가장 낮은 비용은 오키나와 해역에서 사용되는 4g-U/kg-흡착제를 사용한 ¥25,000이며, 18번의 반복 사용이 [sic]입니다."2008년 5월 환율을 기준으로 이는 약 240달러/kg-U였습니다.[35]

2012년, ORNL 연구원들은 고체 또는 기체 분자, 원자 또는 이온의 표면 유지를 수행하는 이전 최고의 흡착제를 크게 능가하는 "HiCap"이라는 새로운 흡착제 재료의 성공적인 개발을 발표했습니다.[36]"우리는 우리의 흡착제들이 세계 최고의 흡착제들보다 7배 빠른 흡수 속도로 5배에서 7배나 더 많은 우라늄을 추출할 수 있다는 것을 보여주었습니다," 라고 ORNL의 재료 과학 기술 부서의 일원인 크리스 얀케가 말했습니다.또한 HiCap은 물에서 독성 금속을 효과적으로 제거하는 것으로 Pacific Northwest National Laboratory의 연구원들이 검증한 결과에 따르면,[37][38]

2012년에는 이 연료원이 현재 우라늄 가격의 10배로 추출될 수 있을 것으로 추정되었습니다.[39]2014년 해수우라늄 추출 효율의 발전에 따라, 공정을 대규모로 실시한다면 해수로부터 경수로 연료를 생산하는 것이 경제적으로 경쟁력이 있을 것이라는 의견이 제시되었습니다.[40]해수에서 산업적 규모로 추출된 우라늄은 암석의 하천 침식과 해수 바닥의 표면적에서 용해된 우라늄의 자연적 과정에 의해 지속적으로 보충될 것이며, 이 둘은 해수 농도의 용해도 평형을 안정적인 수준으로 유지합니다.[41]일부 논평가들은 이것이 원자력 발전이 재생 가능한 에너지로 간주될 가능성을 강화한다고 주장했습니다.[42]

공동생산물/부생성

우라늄은 부산물로 몰리브덴, 바나듐, 니켈, 아연, 석유 제품과 함께 회수될 수 있습니다.우라늄은 또한 종종 인산염 광물에서 발견되는데, 인산염은 주로 비료로 사용되기 때문에 제거되어야만 합니다.인산염은 많은 양의 우라늄과 라듐을 함유할 수 있는 인산염 채굴의 폐기물입니다.석탄 회재에도 우라늄이 다량 함유되어 있어 우라늄 추출의 원천으로 제시되고 있습니다.

자원.

우라늄은 많은 암석과 심지어 바닷물에서도 자연적으로 발생합니다.그러나 다른 금속과 마찬가지로 경제적인 회수가 가능할 정도로 충분히 농축된 경우는 거의 없습니다.[43]다른 자원과 마찬가지로 우라늄도 원하는 농도로 채굴할 수 없습니다.기술이 어떻든 간에 저급 광석을 채굴하는 것은 비용이 너무 많이 듭니다.광산 회사들은 보통 0.075%(750ppm) 이상의 농도를 광석으로 간주하거나, 현재 우라늄 시장 가격으로 채굴하기에는 암석이 경제적이라고 생각합니다.[44]지구의 지각에는 약 40조 톤의 우라늄이 있지만, 대부분은 3×10톤의19 질량에 비해 미량의 농도로 분포되어 있습니다.[45][46]kg당 130달러 이하의 가격으로 추출할 수 있는 광석에 집중되는 양의 추정치는 100만분의 1도 안 될 수 있습니다.[47]

우라늄 등급[48]
원천 집중
매우 높은 등급의 광석 – 20% U 200,000ppm U
고급 광석 – 2% U 20,000ppm U
저등급 광석 – 0.1% U 1,000ppm U
매우 낮은 등급의 광석 – 0.01% U 100ppm U
화강암 4-5ppm U
퇴적암 2ppm U
지구 대륙 지각(av) 2.8ppm U
해수 0.003ppm U
경제적으로 추출 가능한 우라늄 매장량(0.01% 광석 이상)[49]
광석농도 수톤의 우라늄 광석형
>1% 10000 정맥 퇴적물
0.2–1% 200만 페그마타이트, uncon 형성 퇴적물
0.1–0.2% 8000만 화석 플래커, 사암
0.02–0.1% 1억 저학년 화석 플래커, 사석
100-200ppm 20억 화산 퇴적물
표는 연료가 LWR 버너에 사용된다고 가정합니다.
우라늄을 사용하면 훨씬 더 경제적이 됩니다.
일체형 고속로(Integral Fast Reactor)와 같은 고속 연소로(fast burner)에 있습니다.

원자로에 사용되는 우라늄의 핵분열성 동위원소인 우라늄-235는 광석에서 나오는 우라늄의 약 0.7%를 차지합니다.원자력을 직접 생산할 수 있는 유일한 자연발생 동위원소입니다.우라늄-235는 모든 천연 우라늄 샘플에서 55ppm에 있는 U의 자연 붕괴 생성물인 U로부터 번식될 수 있지만, 우라늄-235는 궁극적으로 유한한 재생 불가능한 자원입니다.[50][51]현재 우라늄의 낮은 가격 때문에, 대부분의 상업용 경수로는 천연 우라늄의 99% 이상을 차지하는 원래의 U에 포함된 거의 모든 에너지가 사용되지 않는 "1회 관통 연료 사이클"로 운영됩니다.핵 재처리는 기존의 발전 경수로에서 사용할 MOX 연료 또는 리믹스 연료를 생산함으로써 에너지의 일부를 회수할 수 있습니다.이 기술은 현재 프랑스, 러시아, 일본에서 산업 규모로 사용되고 있습니다.그러나 현재 우라늄 가격에서는 "투입" 측면만 고려한다면 이는 일반적으로 비경제적인 것으로 여겨집니다.[clarification needed]

브리더 원자로 기술은 현재의 우라늄 매장량이 수십억 년 동안 인류에게 전력을 공급할 수 있도록 하고, 따라서 원자력을 지속 가능한 에너지로 만들 수 있습니다.[52][53]

예비군

참고 항목:우라늄 매장량에 따른 나라 목록

예비비는 가장 쉽게 구할 수 있는 자원입니다.[54]전 세계 우라늄 매장량의 약 96%가 이 10개국에서 발견됩니다.호주, 캐나다, 카자흐스탄, 남아프리카 공화국, 브라질, 나미비아, 우즈베키스탄, 미국, 니제르,[55] 러시아.

알려진 우라늄 자원은 대부분의 광물에서 보통 수준보다 더 높은 수준의 확실한 자원을 나타냅니다.더 많은 탐사와 더 높은 가격은 현재의 지질학적 지식에 근거하여, 확실히 현재의 자원이 다 소모됨에 따라 더 많은 자원을 생산할 것입니다.1985년과 2005년 사이에 우라늄 탐사가 거의 없었기 때문에, 현재 우리가 목격하고 있는 탐사 노력의 대폭적인 증가는 알려진 경제적 자원을 쉽게 두 배로 늘릴 수 있을 것입니다.다른 금속 광물과의 유사성에 근거하여 2007년 가격 수준에서 두 배의 가격이 상승하면 시간이 지남에 따라 측정된 자원이 약 10배 증가할 것으로 예상할 수 있습니다.[56]

기존의 알려진 리소스

알려진 종래의 자원은 존재하고 채굴이 용이한 것으로 알려진 자원입니다.[54]2006년에는 약 4백만 톤의 재래식 자원이 있었습니다.[57]2011년에는 700만 톤까지 증가했습니다.우라늄 탐사는 1981년부터 2007년까지 연간 탐사 비용은 미화 400만 달러에서 700만 달러로 소폭 증가했습니다.이 금액은 2011년에 미화 1,100만 달러로 증가했습니다.[58]

세계에서 가장 많은 양의 우라늄이 세 나라에서 발견되고 있습니다.호주는 세계에서 합리적으로 보장된 자원과 추론된 우라늄 자원의 30%가 조금 넘는 약 1.673메가톤(3.69×910^lb)을 보유하고 있습니다.[43]카자흐스탄은 세계 매장량의 약 12%, 즉 약 651킬로톤(1.4×10^9lb)을 보유하고 있습니다.[59]캐나다는 약 9%[43]에 해당하는 485킬로톤(1,100×10^6lb)의 우라늄을 보유하고 있습니다.

검색되지 않은 기존 리소스

발견되지 않은 재래식 자원은 존재하는 것으로 생각되지만 채굴되지 않은 자원입니다.[54]남은 매장량을 찾아 채굴에 나서려면 상당한 탐사개발 노력이 필요할 것으로 보입니다.그러나 현재 지구 전체의 지형이 우라늄에 대해 탐사되지 않았기 때문에, 여전히 이용 가능한 자원을 발견할 수 있는 가능성이 있습니다.[60]경제협력개발기구 레드북은 전세계적으로 여전히 탐험에 열려있는 지역들을 언급하고 있습니다.많은 나라들이 발견되지 않은 광물자원의 크기를 추정하기 위해 완전한 항공자기구배계 방사선 측정을 실시하고 있습니다.감마선 조사와 함께 이 방법들은 발견되지 않은 우라늄과 토륨 퇴적물을 찾을 수 있습니다.[61]미국 에너지부는 1980년 최초이자 유일한 국가 우라늄 평가인 국가 우라늄 자원 평가(NEURE) 프로그램을 실시했습니다.[62]

보조 리소스

2차 우라늄 자원은 핵무기, 재고, 재처리 및 재농축과 같은 다른 자원으로부터 회수됩니다.보조 리소스는 발견 비용이 매우 낮고 생산 비용이 매우 낮기 때문에 1차 생산의 상당 부분을 대체했습니다.[63]2017년에는 우라늄 수요의 약 7%가 2차 자원에서 충당되었습니다.[64][65]

핵무기 비축량의 감소로 인해 민간 원자로에 사용하기 위해 대량의 이전 무기 우라늄이 방출되었습니다.이에 따라 1990년부터 우라늄 원자력 수요의 상당 부분을 신규 채굴된 우라늄이 아닌 구 무기 우라늄으로 공급하게 되었습니다.2002년에 채굴된 우라늄은 원자력 요구량의 54%만 공급했습니다.[66]그러나 과거 무기였던 우라늄의 공급이 모두 소진되면서 채굴량이 늘어나 2012년에는 채굴량이 원자로 요구량의 95%를 충당했고, OCED 원자력기구와 국제원자력기구는 2013년에는 공급 격차가 완전히 해소될 것으로 전망했습니다.[67][68]

인벤토리

재고는 정부, 기업 등 다양한 조직에서 관리하고 있습니다.[69][70]

미국 DOE는 우라늄을 어떤 가격으로도 구할 수 없는 비상사태에 대비하기 위해 공급 보안을 위해 재고를 보관하고 있습니다.[71]

핵무기 폐기

주요 기사 : MOX 연료

미국과 러시아는 핵무기를 전력 생산을 위한 연료로 재활용하기로 약속했습니다.이 프로그램은 메가톤스 대 메가와트 프로그램으로 알려져 있습니다.[72]500톤(1,100×10^3lb)의 러시아 무기 고농축 우라늄(HEU)을 다운 블렌딩하면 20년 동안 약 15킬로톤(33,000×10^3lb)의 저농축 우라늄(LEU)이 생성됩니다.이는 천연 U의 약 152킬로톤(340×10^6lb)에 해당하는 양으로, 연간 세계 수요량의 2배가 조금 넘습니다.2000년 이후, 30톤(66×10^3lb)의 군용 HEU는 연간 약 10.6킬로톤(23×10^6lb)의 우라늄 산화물 광산 생산을 대체하고 있으며, 이는 세계 원자로 요구량의 약 13%를 차지하고 있습니다.[73]메가톤에서 메가와트까지의 계획은 2013년에 끝이 났습니다.[72]

핵무기나 다른 원료로부터 회수된 플루토늄은 우라늄 연료와 혼합되어 혼합 산화물 연료를 생산할 수 있습니다.2000년 6월, 미국과 러시아는 2014년까지 무기급 플루토늄을 각각 34킬로톤(75×10^6lb) 처리하기로 합의했습니다.미국은 자체적으로 자금을 지원하는 이중 트랙 프로그램(mobilization and MOX)을 추진하기로 약속했습니다.G-7 국가들은 러시아의 프로그램을 설립하기 위해 10억 달러를 제공했습니다.후자는 처음에 러시아판 가압수형 원자로(PWR)인 VVER 원자로를 위해 특별히 설계되었으며, 이는 러시아의 연료 사이클 정책의 일부가 아니기 때문에 높은 비용이 듭니다.양국의 MOX 연료는 천연 우라늄의 약 12킬로톤(26×10^6lb)에 해당합니다.[74]미국은 또한 151톤(330×10^3lb)의 비폐기물 HEU를 처리할 것을 약속하고 있습니다.[75]

재처리 및 재활용

주요 기사:원자력 재처리 및 재처리 우라늄

핵 재처리(또는 재활용)는 사용후 핵연료로부터 우라늄을 분리함으로써 우라늄의 공급을 증가시킬 수 있습니다.사용후 핵연료는 주로 우라늄으로 구성되어 있으며, 일반적으로 약 96질량%의 농도를 가지고 있습니다.[76]재처리된 우라늄의 구성은 연료가 원자로에 있는 시간에 따라 다르지만, 대부분 우라늄-238이며, 약 1%의 우라늄-235, 1%의 우라늄-236 및 우라늄-232를 포함한 다른 동위 원소의 양이 적습니다.

현재, 세계에는 열한 개의 재처리 공장이 있습니다.이 중 2개는 연간 1킬로톤(2.2×10^6lb) 이상의 우라늄 처리량을 가진 경수로에서 나오는 사용후 연료 요소의 재처리를 위한 대규모 상업 가동 발전소입니다.이곳은 연간 1.6킬로톤(3.5×610^lb) 용량의 프랑스 라헤이그와 연간 1.2킬로톤(2.6×10^6lb) 우라늄의 영국 셀라필드입니다.나머지는 작은 실험용 식물들입니다.[77]두 대규모 상업용 재처리 공장은 연간 2,800톤의 우라늄 폐기물을 재처리할 수 있습니다.[78]미국은 과거에 재처리 공장을 가지고 있었지만, 비용이 많이 들고 플루토늄을 통한 핵 확산의 위험성 때문에 1970년대 후반에 재처리를 금지했습니다.

우라늄 재처리의 주요 문제점은 재처리 비용 대비 채굴된 우라늄의 비용인데,[79][80] 현재 플루토늄을 원자로 연료로 재처리하고 사용하는 것은 한 번만 재처리하더라도 우라늄 연료를 사용하고 사용 후 연료를 직접 처리하는 것보다 훨씬 비용이 많이 듭니다.[81]재처리된 우라늄과 원자로 등급의 플루토늄은 모두 현재의 열중성자 원자로에 사용하기에 최적이 아닌 동위원소 조성을 가지고 있기 때문에 재처리는 고속 중성자 원자로를 사용하는 핵연료 사이클의 일부로서 가장 유용합니다.

파격적인 자원

비상식적인 리소스는 새로운 기술을 활용하거나 사용해야 하는 경우입니다.종종 농도가 낮은 상태에서 비상식적인 자원이 발생합니다.재래식 자원 기반이 크고 사용 후 연료를 재처리할 수 있는 옵션을 고려할 때, 재래식 우라늄의 개발은 추가적인 연구 개발 노력을 필요로 합니다.[82]인산염, 해수, 요란성 석탄 회재, 일부 유형의 오일 셰일은 비상식적인 우라늄 자원의 예입니다.

인산염

우라늄은 인산염이 함유된 토석이나 인산암에서 100만 ppm 당 50~200 ppm의 농도로 발생합니다.우라늄 가격이 상승함에 따라, 보통 인산염 비료의 기초로 사용되는 인산암에서 우라늄을 추출하는 것에 대한 관심이 있어 왔습니다.[83]인산염 매장량에는 2천2백만 톤의 우라늄이 있습니다.2003년 OECD의 새로운 100 tU/년 프로젝트 보고서에 따르면, 인산염으로부터 우라늄을 회수하는 것은 성숙한 기술입니다.[82] 벨기에와 미국에서 사용되어 왔지만, 높은 회수 비용은 이러한 자원의 활용을 제한하며, 자본 투자를 포함한 US$60-100/kgU 범위의 예상 생산 비용이 있습니다.[84]인산으로부터 우라늄을 회수하는 데 드는 역사적인 운영 비용은 $48–$119/kg UO입니다38.[85]2011년 미국의 UO38 평균 지불 가격은 122.[86]66달러/kg이었습니다.

전 세계적으로 약 400개의 습식 인산 공장이 가동 중이었습니다.회수 가능한 우라늄의 평균 함량을 100 ppm으로 가정하고, 인산염의 주요 용도가 비료용으로 사용되도록 우라늄 가격이 상승하지 않는다고 가정할 때, 이 시나리오는 연간 최대 이론적 생산량을 3.7 킬로톤(8.2×10^6lb) UO로38 산출합니다.[87]

해수

비상식적인 우라늄 자원에는 바닷물에 포함된 최대 4,000 메가톤(8,800×10^9lb)의 우라늄이 포함됩니다.바닷물에서 우라늄을 추출하는 여러 기술이 실험실 규모에서 입증되었습니다.OECD에 따르면, 해수로부터 약 US$300/kgU의 우라늄을 추출할 수 있다고 합니다.[84]

2012년, ORNL 연구원들은 고체 또는 기체 분자, 원자 또는 이온의 표면 유지를 수행하는 이전 최고의 흡착제를 크게 능가하는 HiCap이라는 새로운 흡수 물질의 성공적인 개발을 발표했습니다."우리는 우리의 흡착제가 세계 최고의 흡착제보다 7배나 빠른 흡수 속도로 5배에서 7배나 더 많은 우라늄을 추출할 수 있다는 것을 보여주었습니다," 라고 ORNL의 재료 과학 기술 부서의 일원이자 발명가 중 한 명인 Chris Janke가 말했습니다.또한 HiCap은 물에서 독성 금속을 효과적으로 제거하는 것으로 Pacific Northwest National Laboratory의 연구원들이 검증한 결과에 따르면,[88][89][90][91][92]

요란성 석탄재

"기술적으로 향상된"/농축 연간 방출 석탄에서 자연적으로 발견되는 방사성 물질, 우라늄 및 토륨 방사성동위원소가 중/저탄회 및 공기 중 플라이애쉬에서 농축됨.[93]ORNL이 예측한 바와 같이 전 세계적으로 약 6370억 톤의 석탄 연소로 인해 1937-2040년 동안 누적 290만 톤에 이를 것으로 예상됩니다.[94]

Oak Ridge National Laboratory의 연구에 따르면 석탄의 미량 우라늄과 토륨의 이론적 최대 에너지 잠재력(증식 원자로에 사용될 경우)은 석탄 자체를 태울 때 방출되는 에너지를 실제로 초과합니다.[94]이는 연소 전 평균 100만분의 몇 ppm에 불과한 석탄 내 우라늄 농도가 매우 낮음에도 불구하고 발생합니다.

1965년부터 1967년까지 Union Carbide는 미국 North Dakota에서 공장을 운영하여 우라늄 침엽수 갈탄을 연소하고 재에서 우라늄을 추출했습니다.이 공장은 문을 닫기 전에 약 150 미터 톤의 UO를38 생산했습니다.[95]

국제 컨소시엄이 중국 윈난성에 위치한 석탄 발전소에서 나오는 우라늄 농축 석탄재의 상업적 추출을 조사하기 위해 나섰습니다.[82]2007년에 우라늄 침엽수 석탄재로부터 회수된 옐로우케이크 우라늄의 첫 실험실 규모량이 발표되었습니다.[96]샤오룽탕, 달롱탕, 카이위안 석탄발전소 3곳이 폐재를 쌓아올렸습니다.Xiaolongtang 재 더미의 초기 테스트에서 이 물질은 (1백만 우라늄 당 160–180 parts)를 함유하고 있으며, 이는 해당 재 더미에서만 총 2.085 킬로톤(4.60x10^6lb)의 UO를38 회수할 수 있음을 시사합니다.[96]

오일 셰일

일부 오일 셰일에는 부산물로 회수될 수 있는 우라늄이 포함되어 있습니다.1946년에서 1952년 사이 에스토니아 실라매에에서 해양 유형의 딕토네마 셰일을 우라늄 생산에 사용하였고, 1950년에서 1989년 사이에 스웨덴에서도 같은 목적으로 알루미늄 셰일을 사용하였습니다.[97]

번식

주요 기사 : 브리더 원자로

브리더 원자로는 소비하는 것보다 더 많은 핵 연료를 생산하므로 우라늄 공급을 연장할 수 있습니다.천연 우라늄의 지배적인 동위 원소인 우라늄-238을 핵분열성 플루토늄-239로 바꾸는 것이 일반적입니다.천연 우라늄의 99.3%를 차지하는 우라늄-238은 우라늄-235(천연 우라늄의 0.7% 포함)를 사용하는 기존 원자로에서는 사용되지 않기 때문에 우라늄 질량 단위당 생산되는 에너지의 양이 100배 증가합니다.[98]1983년 물리학자 버나드 코헨은 우라늄의 세계 공급은 사실상 무진장이며 따라서 재생 가능한 에너지의 한 형태로 간주될 수 있다고 제안했습니다.[53][52]그는 바닷물에서 추출한 자연적으로 재생된 우라늄-238로 연료를 공급하는 고속증식로는 태양의 예상 잔여 수명인 50억 년만큼 에너지를 공급할 수 있다고 주장합니다.[53]

사육사에는 두 가지 종류가 있습니다: 빠른 사육사와 열 사육사.LWR에 비해 높은 비용과 복잡성뿐만 아니라 정치적 반대로 인해 브리더 원자로를 상용화하려는 노력은 대체로 성공적이지 못했습니다.[99]몇몇 상업적인 번식용 원자로들이 존재합니다.2016년, 러시아 BN-800 고속 중성자 증식로는 최대 전력(800 MWe)으로 상업 생산을 시작하여 이전 BN-600에 합류했습니다.2020년 현재 중국 CFR-600은 BN-800을 기반으로 중국 실험용 고속로를 성공적으로 건설 중에 있습니다.이러한 원자로들은 현재 채굴되고 재처리되는 산화우라늄의 풍부함과 낮은 가격으로 인해 번식이 비경제적이기 때문에 새로운 연료보다는 대부분의 전기를 생산하고 있지만, 새로운 연료를 생산하고 필요에 따라 주기를 종료할 수 있습니다.천연 우라늄을 연료로 사용하도록 설계된 CANDU 원자로는 천연 우라늄보다 더 많은 핵분열성 물질을 함유하고 있기 때문에 경수로의 사용후 연료를 연료로 사용할 수 있습니다.CANDU 유형의 원자로에서 PWR 사용후 연료를 직접 사용하는 "DUPIC"에 대한 연구가 진행 중이며 재처리 없이 연료의 사용성을 높일 수 있습니다.[100]

고속증식기

주요 기사:고속증식로

고속증식기는 우라늄-235를 소비하는 것 외에도, 비옥한 우라늄-238을 핵분열성 연료인 플루토늄-239로 변환시킵니다.고속증식로는 재처리를 포함하여 건설 및 운영에 더 많은 비용이 들고 우라늄 가격이 실제 기준으로 1980년 이전의 값으로 상승할 경우에만 경제적으로 정당화될 수 있습니다.이러한 원자로는 연료 공급을 상당히 연장할 뿐만 아니라 수명이 긴 초우라늄 폐기물을 덜 생산하고, 기존 경수로에서 나오는 핵폐기물을 소비할 수 있어 그 과정에서 에너지를 생산할 수 있다는 장점이 있습니다.[101]

우라늄은 예상보다 훨씬 풍부한 것으로 드러났고, 우라늄의 가격은 급속하게 하락했습니다(1970년대에는 상승폭이 컸습니다).이것이 미국이 1977년에 사용을 중단하고,[102] 영국이 1994년에 사용을 포기한 이유입니다.[103]FBRs는 상당한 기술적, 물질적 문제를 겪었고, 지질학적 탐사는 우라늄의 부족이 당분간은 관심사가 되지 않을 것임을 보여주었습니다.1980년대까지, 두 가지 요인으로 인해, FBR이 기존의 경수로와 상업적으로 경쟁력을 갖지 못할 것이 분명했습니다.FBR의 경제성은 여전히 신선한 우라늄의 가격에 비해 사육되는 플루토늄 연료의 가치에 의존합니다.[104]

우라늄 가격이 높으면 브리더 원자로는 경제적으로 정당화 될 수 있습니다.많은 나라들이 진행중인 사육자 연구 프로그램을 가지고 있습니다.중국, 인도, 일본은 앞으로 수십 년 동안 증식로의 대규모 활용을 계획하고 있습니다.300년 동안 원자로를 운영해 왔습니다.[105]

열증식 사육기

주요 기사 : 브리더 원자로 § 열 브리더 원자로 및 토륨

핵분열성 우라늄은 열 증식로의 토륨에서 생산될 수 있습니다.토륨은 우라늄보다 3배나 더 풍부합니다.토륨-232는 그 자체로는 핵분열성이 없지만, 브리더 원자로에서는 핵분열성 우라늄-233으로 만들 수 있습니다.결국 우라늄-233은 우라늄-235와 비교하여 중성자 포획으로 더 적은 양의 초경량을 생산할 수 있으며, 특히 플루토늄-239와 비교하여 더 적은 양의 초경량을 생산할 수 있다는 장점이 있습니다.

토륨 연료 사이클이 여러 가지 매력적인 특징을 가지고 있음에도 불구하고, 주로 연료 분리 및 재처리의 복잡성으로 인해 대규모 개발은 어려움에 직면할 수 있습니다.[106]LFTR과 같은 액체 코어 및 용융 염 반응기를 지지하는 사람들은 이러한 기술들이 고체 연료 반응기에 존재하는 상기 토륨의 단점들을 부정한다고 주장합니다.

뉴욕 뷰캐넌에 위치한 인디언 포인트 에너지 센터(인디언 포인트 1호기)의 첫 상업용 원자로는 토륨 위를 달렸습니다.첫 번째 핵심은 기대에 부응하지 못했습니다.[107][clarification needed]

생산.

주요 기사:국가별 우라늄 채광
10개국은 전체 우라늄 추출의 94%를 담당하고 있습니다.

2017년 세계 최고 우라늄 생산국은 카자흐스탄(세계 생산량의 39%), 캐나다(22%), 호주(10%) 순이었습니다.그 외 주요 생산국으로는 나미비아(6.7%), 니제르(6%), 러시아(5%)[65] 등이 있습니다.2017년 우라늄 생산량은 59,462톤으로 수요의 93%를 차지했습니다.[64]그 균형은 유틸리티 및 기타 연료 사이클 회사가 보유하고 있는 재고, 정부가 보유하고 있는 재고, 재처리가 완료된 사용 원자로 연료, 군사용 핵 프로그램의 재활용 재료 및 고갈된 우라늄 비축물에서 비롯되었습니다.[108][needs update]

요청.

에너지 유형별 1차 에너지 소비량(TWh)

2017년 우라늄 수요는 62.8킬로톤(138×10^6lb)이었습니다.[109]

일부 국가들은 경제적으로 우라늄을 자체적으로 공급할 수 없기 때문에 다른 국가들로부터 우라늄 광석을 수입하는 것에 의존해 왔습니다.예를 들면, 미국의 원자로 소유주들은 2006년에 6천7백만 파운드 (30 kt)의 천연 우라늄을 구입했습니다.에너지부에 따르면 그 중 84%인 5,600만 파운드(25kt)는 외국 공급업체로부터 수입된 것입니다.[110]

2000년대 가스 원심분리기 기술의 향상으로 인해 이전의 가스 확산 공장을 대체하여 보다 저렴한 별도 작업 단위를 사용함으로써 주어진 양의 천연 우라늄으로부터 더 많은 농축 우라늄을 경제적으로 생산할 수 있게 되었고, 궁극적으로는 저농축의 고갈된 우라늄 꼬리를 남겼습니다.이것은 천연 우라늄에 대한 수요를 다소 낮췄습니다.[109]

수요예측

카메코사에 따르면 우라늄 수요는 원전 발전량과 직결돼 있습니다.원자로 용량은 천천히 증가하고 있고, 원자로는 더 생산적으로 운영되고 있으며, 더 높은 용량 요소와 원자로 출력 수준이 증가하고 있습니다.원자로 성능이 개선되면 우라늄 소비가 늘어납니다.[111]

1,000 메가와트의 전기 발전 용량을 가진 원자력 발전소는 연간 약 200톤(440×10^3lb)의 천연 우라늄을 필요로 합니다.예를 들어, 미국은 2005년에 22 킬로톤(49×10^6lb) 이상의 천연 우라늄을 요구하는 950 MWe의 평균 발전 용량을 가진 103개의 운영 원자로를 보유하고 있습니다.[112]원자력 발전소의 수가 증가함에 따라 우라늄에 대한 수요도 증가합니다.

원자력 발전소는 건설에 오랜 시간이 걸리고 산발적이고 예측 가능한 간격으로 연료를 주입하기 때문에 우라늄 수요는 단기적으로 예측 가능합니다.또한 원자력 발전소는 변동비 대비 고정비가 가장 강하기 때문에 단기적인 경기 호황-불황 사이클에 덜 의존합니다.이미 건설된 발전소를 유휴 상태로 두는 것보다 운영에 드는 한계 비용이 건설 자본 비용에 비해 매우 낮습니다. 따라서 경제적인 이유로 원전을 유휴 상태로 두는 것은 거의 권장할 수 없습니다.그러나 제2차 메르켈 내각(2009~2013년)에서 게르하르트 슈뢰더(1998~2005년) 정부가 역전 결정한 독일의 핵폐기가 후쿠시마 원전사고의 결과로 그 역전을 초래한 것으로 볼 때, 핵정책은 단기적인 수요의 변동을 초래할 수 있으며,이것은 또한 몇몇 독일 원자력 발전소들의 일시적인 폐쇄를 야기시켰습니다.

가격

주요 기사:우라늄시장
우라늄 가격은 광업회사에 영향을 미치는 광범위하게 변동할 수 있습니다.

일반적으로 핵 에너지의 경우 연료 비용은 모든 연료 소비 에너지 형태(즉, 화석 연료, 바이오매스 및 핵)의 총 에너지 비용에서 가장 낮은 비중을 차지합니다.또한, 핵 연료의 엄청난 에너지 밀도(특히 농축 우라늄 또는 고급 플루토늄 형태)를 고려할 때, 일정한 소비로 몇 년 동안 지속될 수 있도록 연료 물질의 양을 비축하는 것은 쉽습니다.운영 중인 대부분의 상업용 발전소의 경우와 마찬가지로 온라인 재급유 기능이 없는 발전소는 비용이 많이 드는 다운타임을 피하기 위해 가능한 한 적게 재급유할 것이며 보통 유지보수 및 점검이 예정된 다운타임을 사용할 수 있도록 오래 전에 재급유 정지를 계획합니다.이러한 발전소 운영자는 연료 공급업체와 장기 계약을 맺는 경향이 있기 때문에 우라늄 가격의 변동에 약간의 영향을 받을 뿐입니다.최종 소비자들의 전력 가격에 미치는 영향은 프랑스와 같이 대부분의 전력 에너지를 원자력에서 조달하는 국가에서도 미미합니다.그럼에도 불구하고 2007년 우라늄 버블과 같은 단기적인 가격 개발은 광산 회사, 특정 보증금이 상업적 목적으로 가치가 있는지에 대한 전망 및 경제적 계산에 급격한 영향을 미칠 수 있습니다.

1981년 이래로 미국의 우라늄 가격과 양은 에너지부에 의해 보고되고 있습니다.[113][114]수입가격은 1981년 32.90 US$/lb-UO에서38 1990년 12.55 US$/lb-UO로 떨어졌고 2000년에는 10 US$/lb-UO38 이하로 떨어졌습니다.1970년대에 우라늄에 대해 지불된 가격은 더 높았으며, 1978년 원자력 정보 센터에 의해 43US$/lb-UO가38 호주 우라늄에 대한 판매 가격으로 보고되었습니다.2001년 우라늄 가격은 사상 최저치를 기록하여 7달러/lb의 비용이 발생하였으나, 2007년 4월에는 시장에서 우라늄 가격이 113.00달러/[115]lb로 상승하여 2007년 우라늄 거품의 고점이 되었습니다.이는 1977년의 사상 최고치(인플레이션 조정)에 매우 근접한 수치였습니다.[116]

2011년 후쿠시마 원전사고 이후 2011년 3월부터 2014년까지 우라늄 생산국의 수익성 저하, 주가 하락, 우라늄 가격 50% 이상 하락 등 세계 우라늄 부문의 침체가 지속되고 있습니다.그 결과, 전 세계 우라늄 회사들은 비용을 절감하고 운영을 제한하고 있습니다.[117][unreliable source?]예를 들어, Westwater Resources(이전에는 우라늄 자원)는 불리한 가격 때문에 모든 우라늄 생산을 중단해야 했습니다.그 이후로 웨스트워터는 리튬과 흑연 등 다른 시장으로의 진출을 시도했습니다.[118]

2014년 7월 기준 우라늄 농축액 가격은 5년 만에 최저 수준을 유지하고 있으며, 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 일본 수요 감소를 반영하여 2011년 1월 최고 현물 가격보다 50% 이상 하락했습니다.[119]낮은 가격으로 인해 2014년 2월에 광산 회사인 카메코는 Ciga Lake에 새로운 광산을 열기 위한 작업을 계속했지만 기존 캐나다 광산에서 생산을 확대할 계획을 연기했습니다.[120]또한 2014년 2월 팔라딘 에너지는 말라위의 광산에서 고비용 작업으로 인해 현재 가격에서 손해를 보고 있다며 작업을 중단했습니다.[121]

가격이 광업 및 원자력 발전소에 미치는 영향

일반적으로 단기적인 우라늄 가격 변동은 발전소 운영자보다 운영자와 광산 및 잠재적으로 수익성이 높은 예금의 소유자에게 더 큰 관심사입니다.높은 에너지 밀도 때문에 우라늄은 전략적 비축물의 형태로 비축하기 쉬우며 따라서 단기적인 가격 상승은 이러한 비축물에 접근함으로써 보상될 수 있습니다.[122]게다가, 많은 나라들은 재처리된 우라늄[123] 또는 고갈된 우라늄 형태의 사실상의 매장량을 가지고 있는데, 여전히 핵분열성 물질의 일부를 포함하고 있기 때문에, 시장 상황이 필요하다면 재농축을 가치 있게 만들 수 있습니다.[124]사용후 연료의 핵 재처리는 2020년대 현재 주로 사용후 연료에 포함된 핵분열성 물질을 사용하기 위해 상업적으로 행해지고 있습니다.일반적으로 사용되는 PUREX 공정은 우라늄과 플루토늄을 회수하며, 이는 사용후 연료를 생산한 경수로에서 사용하기 위해 MOX 연료로 전환될 수 있습니다.재처리가 경제적인지 여부는 많은 논쟁의 대상이 되며 부분적으로 우라늄의 가격과 깊은 지질학적 저장소 또는 핵 변환을 통한 폐기 비용에 관한 가정에 달려 있습니다.[125][126][127]천연 우라늄으로 가동할 수 있는 원자로는 생산된 전력 단위당 채굴된 우라늄을 적게 소비하지만 감속재로서 중수가 필요하기 때문에 건설하는 데 더 높은 자본 비용을 가질 수 있습니다.[128]게다가, 천연 우라늄으로 달성할 수 있는 연소량이 농축 우라늄으로 달성할 수 있는 연소량보다 낮기 때문에 온라인 연료 주입이 가능해야 합니다. 연료를 주입할 때마다 전체 원자로를 빨리 폐쇄해야 해서 그러한 원자로를 경제적으로 이용할 수 없게 될 것입니다.[129]또한 브리더 원자로는 우라늄 가격이 상승함에 따라 더욱 경제적이 되었으며, 1970년대 우라늄 가격의 하락이 브리더 원자로 기술에 대한 관심을 감소시키는 원인이 되었습니다.[130][131]우라늄 가격이 지속적으로 높은 수준을 유지하고 결과적으로 현재의 "주류" 경수로 기술에 대한 이 대안에 대한 관심이 우라늄 가격에 적지 않게 의존하는 경우 토륨 연료 사이클은 추가적인 대안입니다.[132]

정치

주요 기사:우라늄 채굴 논쟁

1951년 3월, 미국 원자력 위원회(AEC)는 우라늄 광석에 대해 높은 가격을 책정했습니다.결과적인 우라늄 농축은 많은 탐사자들을 남서쪽으로 끌어 모았습니다.찰스 스틴은 유타주 모압 근처에서 중요한 발견을 했고, 패디 마르티네스는 뉴멕시코주 그랜트 근처에서 또 다른 발견을 했습니다.그러나 1960년대에 이르러 미국, 소련, 프랑스, 중국은 우라늄의 획득을 축소하고 있었습니다.미국은 자국 내에서 채굴된 우라늄만을 농축하기 시작했지만 1965년에는 생산량이 40% 감소했습니다.1971년까지, 가격의 더 이상의 감소를 막기 위한 시도로, UCAN, Nufcor, Rio Tinto의 광산 임원들과 정부 대표들은 캐나다인들이 33.5%, 남아프리카 공화국 23.75%, 프랑스 21.75%, 호주 17%, 그리고 Rio Tinto Zinc 4%와 시장을 공유하기로 동의했습니다.1974년까지 석유수출국기구(OPEC)의 보이콧으로 우라늄 가격이 에너지 가격과 함께 상승하고 미국이 외국산 우라늄에 대한 무역금지 조치를 종료하면서 이 시장점유율 협정은 종료되었습니다.[5]: 131–135, 144–151, 157–161, 191–196

1960년 오스트리아 빈에서 열린 국제원자력기구 제4차 총회에 참석한 미국 대표단.

유럽에는 엇갈린 상황이 존재합니다.특히 벨기에, 핀란드, 프랑스, 독일, 스페인, 스웨덴, 스위스 및 영국에서 상당한 원자력 발전 용량이 개발되었습니다.많은 나라에서 원자력 발전은 법적 조치에 의해 중단되고 단계적으로 폐지되었습니다.이탈리아에서는 1987년에 국민투표를 통해 원자력 사용이 금지되었고, 현재 개정 중에 있습니다.[133]2008년 아일랜드 역시 비핵화 입장을 바꿀 계획이 없었습니다.[134]

1976년과 1977년은 호주에서 우라늄 채굴이 주요한 정치적 이슈가 되었으며, 레인저 인콰리(Fox) 보고서는 우라늄 채굴에 대한 공개 토론을 열었습니다.[135]우라늄 채굴 반대 운동 단체는 1976년에 결성되었고, 우라늄 채굴에 반대하는 많은 시위와 시위가 열렸습니다.[135][136]우려는 우라늄 채굴로 인한 건강상의 위험과 환경상의 피해와 관련이 있습니다.주목할 만한 호주의 반우라늄 운동가로는 케빈 버자콧, 재키 카토나, 이본 마르가리라, 질리안 마시 등이 있습니다.[137][138][139]

1992년 9월 오스트리아 잘츠부르크에서 세계 우라늄 청문회가 열렸습니다.현지 연사들과 과학자들을 포함한 모든 대륙의 반핵 연설가들은 우라늄 채굴과 처리, 원자력, 핵무기, 핵실험, 방사성 폐기물 처리 등의 건강과 환경 문제에 대해 증언했습니다.[140]1992년 청문회에서 연설한 사람들은 다음과 같습니다.토마스 바냐샤, 카츠미 후리츠, 마누엘 피노, 플로이드 레드 크로우 웨스터맨.그들은 모든 사람들, 특히 원주민들에게 방사능 오염의 위협을 강조하고 그들의 생존을 위해서는 자기 결정권과 정신적, 문화적 가치에 대한 강조가 필요하다고 말했습니다.재생에너지 상용화 확대를 주장했습니다.[141]

사우디아라비아 왕국은 중국의 도움을 받아 우라늄 광석에서 우라늄 옐로케이크를 얻기 위한 추출 시설을 구축했습니다.추출 장소에 관한 정보를 가진 서방 관리들에 따르면, 이 과정은 석유가 풍부한 왕국이 핵 기술을 옹호하기 위해 실시한다고 합니다.하지만 사우디 에너지부 장관은 우라늄 광석 시설을 건설한 사실이 없다며 광물 추출이 사우디의 경제 다변화 전략의 핵심이라고 주장했습니다.[142]

러시아에 대한 제재에도 불구하고 일부 국가들은 2022년에도 여전히 자국의 우라늄을 구매하고 있으며,[143] 일부 국가들은 EU가 중단해야 한다고 주장하고 있습니다.[144]2022년 현재 S&P 글로벌은 러시아인이 아닌 광부들이 새로운 광산에 투자할지 여부를 결정하기 전에 더 많은 확실성을 기다리고 있다고 말합니다.[145]

건강위험

우라늄 광석은 라돈 가스를 방출합니다.라돈에 대한 높은 노출로 인한 건강 영향은 우라늄 채굴에서 특히 문제가 됩니다. 1940년대와 1950년대에 고용된 우라늄 광부들의 역학 연구에서 상당한 초과 폐암 사망이 확인되었습니다.[146][147][148]

라돈과 건강에 관한 첫 번째 주요 연구는 우라늄 채굴의 맥락에서 이루어졌는데, 처음에는 보헤미아의 요아킴스탈 지역에서, 그리고 그 다음에는 냉전 초기 동안 미국 남서부에서 이루어졌습니다.라돈은 우라늄의 방사성 붕괴의 산물이기 때문에 지하의 우라늄 광산에서는 고농도의 라돈이 발생할 수 있습니다.포 코너 지역의 많은 우라늄 광부들은 1950년대 중반에 라돈에 대한 높은 수준의 노출의 결과로 폐암과 다른 병에 걸렸습니다.폐암 발병률의 증가는 Navajo와 Mormon (일반적으로 폐암 발병률이 낮은) 광부들 사이에서 특히 두드러졌습니다.[149]이것은 부분적으로 모르몬교에서 흡연에 대한 종교적 금지 때문입니다.[150][151]고가의 환기가 필요한 안전 기준은 이 기간 동안 광범위하게 시행되거나 정책화되지 않았습니다.[152]석면에 노출되지 않는 비흡연자들의 폐암은 라돈 노출이 주원인이지만 흡연과 라돈 노출이 결합되면 유해물질 위험도 이상으로 높아진다는 증거가 있습니다.[153][154]

우라늄 채굴자에 대한 연구에서, 노동자들이 공기 리터당 50~150 피코큐리의 라돈 수준(2000~6000 Bq3/m)에 약 10년 동안 노출된 폐암 발병률이 증가한 것으로 나타났습니다.[155]50 WLM 미만의 누적 피폭 후 폐암 사망률에서 통계적으로 유의한 초과치가 나타났습니다.[155]이러한 결과에는 설명할 수 없는 이질성이 있습니다(신뢰 구간이 항상 겹치지는 않음).[156]폐암 위험의 라돈 관련 증가의 크기는 연구마다 10분의 1 이상 차이가 났습니다.[157]

이후 계속 운영 중인 대부분의 피해 광산에서는 환기 등을 통해 라돈 수치를 낮추는 조치가 취해지고 있습니다.최근 몇 년간 우라늄 광부들의 연간 평균 피폭량은 일부 가정에서 흡입되는 농도와 비슷한 수준으로 떨어졌습니다.이는 라돈에 의한 직업적 암 발생 위험을 감소시켰지만, 현재 영향을 받는 광산에 종사하는 사람들과 과거에 종사한 사람들 모두에게 여전히 문제로 남아 있습니다.[157]오늘날 광부들의 초과 위험을 감지할 수 있는 힘은 적을 가능성이 높으며, 채굴 초기에 비해 노출량이 훨씬 적을 가능성이 높습니다.[158]석탄 채굴은 다른 건강 위험 외에도 우라늄(및 붕괴 생성물 라돈)이 석탄 퇴적물과 근처에서 종종 발견되고 라돈이 공기보다 밀도가 높아 지하에 축적될 수 있기 때문에 광부들이 라돈에 노출될 수 있습니다.[159][160]

미국의 경우 방사선 피폭 보상법은 방사선 피폭과 관련된 다양한 건강상의 문제로 고통 받는 사람이나 생존한 친척에게 보상을 제공하고 있습니다.우라늄 광부, 우라늄 공장 노동자, 우라늄 수송 노동자들은 이 계획에 따라 보상을 받았습니다.

미국의 정화 노력

참고 항목:우라늄 채굴과 나바호족

우라늄 지역을 정화하려는 노력에도 불구하고, 우라늄 개발의 유산으로 인한 중대한 문제들이 나바호 국가의 영토와 유타, 콜로라도, 뉴멕시코, 애리조나 주에 여전히 존재하고 있습니다.수백 개의 폐광산은 정화되지 않았으며 많은 지역사회에서 환경과 건강상의 위험을 초래하고 있습니다.[161]2007년 10월 미국 하원 감독 및 정부 개혁 위원회의 요청에 따라, 그리고 나바호 국가, 환경보호청(EPA), 인도 사무국(BIA), 원자력 규제 위원회(NRC), 에너지부(DOE), 인도 보건 서비스(IHS)와 협의하여,우라늄 오염을 해결하기 위해 조정된 5개년 계획을 개발했습니다.[162]뉴멕시코 주에서도 유사한 기관 간 조정 노력이 시작되고 있습니다.1978년, 의회는 남서부 전역의 22개 비활성 광석 처리장의 정화를 지원하기 위해 고안된 조치인 우라늄 밀 테일링 방사선 통제법(UMTRCA)을 통과시켰습니다.여기에는 총 4천만 입방 야드의 저준위 방사성 물질이 포함된 19개의 미행 폐기장 건설도 포함되었습니다.[163]환경보호청은 우라늄 생산이 기록된 광산이 4000개에 이르고 서부 14개 주에서 우라늄이 발생한 15,000개의 지점이 있으며 대부분 포코너 지역과 와이오밍 지역에서 발견된다고 추정하고 있습니다.[164][165]

우라늄 밀 테일링 방사선 통제법은 1954년 원자력법을 개정하여 환경보호청에 우라늄 밀 테일링의 안정화, 복원, 폐기를 위한 보건 및 환경 기준을 제정할 권한을 부여한 미국 환경법입니다.법 제1편은 EPA가 자원보전 및 회복에 관한 법률에 부합하는 환경보호기준을 정하도록 요구하고 있었고,지하수 보호 한계를 포함하여, 에너지부는 EPA 표준을 이행하고 일부 현장에 대해 영구적인 관리를 제공하며, 원자력 규제 위원회는 주 또는 DOE에 영구적인 관리를 위해 정화 및 면허 현장을 검토합니다.[166]제목 1은 연방정부와 주정부가 공동으로 자금을 지원하는 우라늄 공장 개선 조치 프로그램을 수립했습니다.[167]법 제 1호는 또한 교정조치를 위한 22개의 비활성 우라늄 공장 부지를 지정하여 UMTRCA 제 1호기에 저준위 방사성 물질 4,000만 입방 야드를 수용하게 했습니다.[168]

피크 우라늄

피크 우라늄은 세계 최대 우라늄 생산율에 도달하는 시점입니다.피크 우라늄에 대한 예측은 크게 다릅니다.미래의 고급 우라늄 생산에 대한 비관적인 예측은 1980년대에[169] 정점이 이미 발생했거나 2035년쯤에 두 번째 정점이 발생할 수 있다는 가설에 근거합니다.[citation needed]낙관적인 예측은 공급량이 수요보다 훨씬 많고 우라늄 피크를 예측하지 못한다고 주장합니다.

2017년 기준 US$130/kg으로 회수 가능한 우라늄 매장량은 614만 톤(2015년 572만 톤 대비)으로 확인되었습니다.2017년의 소비 속도로 볼 때, 이러한 비축량은 130년이 조금 넘는 공급 기간에 충분합니다.2017년 현재 확인된 매장량은 US$260/kg으로 회수 가능한 799만톤(2015년 764만톤 대비)입니다.[65]

회수가능한 원자력용 우라늄의 예상량은 사용방법에 따라 크게 달라집니다.주요 요인은 원자력 기술입니다. 오늘날 대부분의 원자로를 구성하는 경수로는 우라늄 연료의 약 0.5%만 소비하고 99% 이상은 사용 후 연료 폐기물로 남겨집니다.고속증식로는 대신 우라늄 연료의 99% 가까이를 소비합니다.또 다른 요소는 바닷물에서 우라늄을 추출하는 능력입니다.현재의 추출 기술로 현재 가격의 약 10배인 약 45억 톤의 우라늄을 해수에서 구할 수 있으며, 이는 알려진 우라늄 매장량의 약 1,000배에 해당합니다.[170]지구의 지각에는 약 65조 톤의 우라늄이 포함되어 있는데, 그 중 약 3만 2천 톤이 강을 통해 바다로 흘러 들어가는데, 강은 침식, 섭입, 융기의 지질학적 순환을 통해 공급됩니다.[52]그러므로 해수로부터 우라늄을 경제적으로 추출할 수 있는 능력은 실제로 우라늄을 재생 가능한 자원으로 만들 것입니다.우라늄은 또한 특정한 증식로에서 토륨(우라늄의 3-4배)으로부터 번식될 수 있지만, 현재 세계에 상업적으로 실용적인 토륨 원자로가 없으며, 천연 우라늄의 낮은 가격을 고려할 때 그 개발은 상당한 재정적 투자를 필요로 합니다.[171]

Energy Watch Group에 따르면, 13개국은 현재 가격으로 경제적으로 회수할 수 있는 우라늄 자원을 고갈시켰고 최고점을 찍었습니다.[47]

다른 모든 천연 금속 자원과 유사한 방식으로, 우라늄 1kg당 가격이 10배 증가할 때마다 사용 가능한 저품질 광석이 300배 증가하여 경제적이 됩니다.[49]이 이론은 전례 없는 가격 상승으로 우라늄 가격이 낮은 수준으로 돌아간 후 대부분 좌초된 자산이 된 저품질 매장층의 우라늄 채굴 개발에 투자하게 된 2007년 우라늄 버블 동안 실제로 관찰될 수 있었습니다.

우라늄 공급

주요 기사:우라늄시장

지구의 지각에는 약 40조 톤의 우라늄이 있지만, 대부분의 우라늄은 3×10톤의19 질량에 비해 100만 미량의 낮은 부분에 분포합니다.[45][46]kg당 130달러 이하의 가격으로 추출할 수 있는 광석에 집중되는 양의 추정치는 100만분의 1도 안 될 수 있습니다.[47]

Jan Willem Storm van Leeuwen에 의한 매우[172] 비판적인 수명 주기 연구는 광석의 0.01–0.02% (100–200 ppm) 이하에서 연료 공급, 원자로 작동 및 적절한 처리를 위해 광석을 추출하고 처리하는 데 필요한 에너지가 우라늄을 원자로에서 분해 가능한 물질로 사용함으로써 얻은 에너지에 가깝다고 제안했습니다.[173]그러나 Jan Willem Storm van Leuwen 논문을 분석한 Paul Scherrer Institute의 연구자들은 Jan Willem Storm van Leuwen의 잘못된 가정의 수를 상세히 설명했습니다. 올림픽 댐의 채굴에 사용되는 모든 에너지는 우라늄 채굴에 사용되는 에너지라는 그들의 가정을 포함하여,광산은 주로 구리 광산이고 우라늄은 금과 다른 금속과 함께 공동생산물로써만 생산됩니다.[172]Jan Willem Storm van Leeuwen의 보고서는 또한 모든 농축이 더 오래되고 에너지 집약적인 가스 확산 기술에서 이루어진다고 가정하고 있습니다. 하지만 에너지 집약적이지 않은 가스 원심분리기 기술은 수십 년 동안 전 세계 농축 우라늄의 대부분을 생산해 왔습니다.

원자력 산업 초기에는 우라늄이 매우 부족하다고 생각했기 때문에 폐쇄적인 연료 사이클이 필요할 것입니다.고속증식로는 다른 전력 생산용 원자로의 핵 연료를 생산하기 위해 필요할 것입니다.1960년대에는 매장량의 새로운 발견과 새로운 우라늄 농축 기술이 이러한 우려를 완화시켰습니다.[58]

2003년 MIT 연구팀의 원자력 평가와 2009년 업데이트에 따르면 다음과 같습니다.[174]

대부분의 논평가들은 특히 킬로그램당 수백 달러가 드는 자원들이 경제적으로 이용 가능할 것이기 때문에 반세기 동안 방해받지 않는 성장이 가능하다고 결론짓습니다.우리는 전세계적인 우라늄 광석의 공급은 향후 반세기 동안 1000개의 원자로를 배치하는 데 충분한 양이라고 믿습니다.

생산.

OECD 원자력 기구의 Robert Vance에 따르면, 세계 우라늄 생산률은 이미 1980년에 최고치에 도달했으며, 22개국에서 69,683톤(150×10^6lb)의 UO에38 달했다고 합니다.그러나 이것은 생산능력의 부족 때문이 아닙니다.역사적으로 전 세계 우라늄 광산 및 공장은 총 생산 능력의 약 76%로 운영되어 왔으며, 57%와 89%의 범위 내에서 다양했습니다.낮은 생산율은 주로 과잉 생산에 기인합니다.원자력 발전의 둔화와 2차 공급에 따른 경쟁으로 인해 최근까지 신규 채굴된 우라늄에 대한 수요가 크게 감소했습니다.2차 공급품에는 군사 및 상업 재고, 농축 우라늄 꼬리, 재처리 우라늄 및 혼합 산화물 연료가 포함됩니다.[169]

국제원자력기구의 자료에 따르면, 채굴된 우라늄의 세계 생산량은 과거에 두 번 정점을 찍었습니다. 한 번은 1960년경 군사용 비축에 대한 대응이었고, 다시 한 번은 상업용 원자력 발전에 대한 대응이었습니다.1990년 경까지만 해도 채굴된 우라늄 생산량은 발전소의 소비를 초과했습니다.그러나 1990년 이후 발전소의 소비가 채굴되는 우라늄을 앞질렀고, 그 적자는 (핵무기 폐기를 통한) 군의 청산과 민간 비축으로 메워지고 있습니다.우라늄 채굴은 1990년대 중반 이후 증가했지만, 여전히 발전소의 소비량에는 미치지 못하고 있습니다.[175]

일차출처

여러 기관들은 우라늄 1차 자원이 얼마나 오래 지속될 것인지를 추정하기 위해 노력해 왔습니다.유럽연합 집행위원회는 2001년 현재 수준의 우라늄 소비에서 알려진 우라늄 자원은 42년 동안 지속될 것이라고 말했습니다.군사 및 2차 자원을 추가하면 자원은 72년까지 늘어날 수 있습니다.그러나 이러한 사용률은 원자력 발전이 전 세계 에너지 공급의 극히 일부만을 계속 제공하고 있다고 가정합니다.전기 용량을 6배로 늘린다면 72년 공급 기간은 12년에 불과합니다.[176]현재 측정된 우라늄의 자원은, 경제협력개발기구(OECD), 원자력기구(NEA), 국제원자력기구(IAEA)에 따르면, 130달러/kg의 가격으로 경제적으로 회수할 수 있으며, 현재 소비율로는 "최소 한 세기" 동안 지속되기에 충분합니다.[177][67]세계 원자력 협회에 따르면, 세계의 현재 연간 66,500톤의 우라늄 소비율과 세계의 현재 측정된 우라늄 자원(4.7–5.5 Mt)[177][59]을 가정하면 약 70-80년 동안 지속되기에 충분하다고 합니다.

예측

과거에 우라늄의 정점에 대한 수많은 예측이 있었습니다.1943년 앨빈 M. Weinberg et al. 는 U-235만 원자력 발전소 연료로 사용할 경우 원자력 에너지에 심각한 제약이 있다고 판단하였습니다.[178]그들은 거의 끝없는 에너지의 시대를 열기 위해서는 번식이 필요하다고 결론지었습니다.1956년, M. King Hubbert는 번식과 재처리가 경제적인 과정으로 발전될 것이라고 가정하고, 최소한 다음 몇 세기 동안 세계 핵분열 가능 매장량이 충분하다고 선언했습니다.[179]1975년 미국 내무부 지질조사국은 "알려진 미국 우라늄 매장량은 수요를 충족시키지 못할 것"이라는 보도자료를 배포했습니다.미국이 해외 우라늄 수입에 의존하지 말 것을 권고했습니다.[178]

비관적 예측

"We could use up all the uranium fuel we've found by as soon as 1989."
원자력에 대한 주장으로 비관적인 우라늄 공급 예측을 인용한 All-Atomic Comics(1976)[180]의 패널

많은 분석가들은 과거 또는 가까운 미래에 우라늄 피크와 우라늄 매장량의 고갈을 예측했습니다.1952년 펜실베니아 주립 대학의 광물 산업 학교 학장 에드워드 스타이들은 핵분열성 원소의 공급이 상업적 규모의 에너지 생산을 지원하기에는 너무 적다고 예측했습니다.[181]1997-2003년 영국의 전 환경부 장관이자 영국 의회 의원인 마이클 미처는 1981년에 우라늄의 절정이 일어났다고 보고했습니다.그는 또한 2013년보다 빨리 우라늄이 대량으로 부족해 사재기가 동반될 것으로 전망하고 있으며, 우라늄의 가치는 귀금속 수준으로 상승했습니다.[182]M.C. 데이는[clarification needed] 1989년 안에 우라늄 매장량이 고갈될 수도 있지만, 보다 낙관적으로 보면 2015년에는 우라늄이 고갈될 것이라고 전망했습니다.[180]Ceedata Consulting의 독립 분석가인 Jan Willem Storm van Leeuwen은 원자력 발전에 필요한 고급 우라늄 광석의 공급이 현재 소비 수준에서 2034년까지 지속될 것이라고 주장합니다.이후 우라늄을 추출하는 데 드는 에너지 비용이 전력이 공급하는 가격을 넘어설 것으로 그는 예상하고 있습니다.[183]에너지워치 그룹은 가파른 우라늄 가격에도 2035년에는 우라늄 생산량이 최고치를 기록할 것이라며 그 때까지만 원전의 연료 수요를 충족시킬 수 있을 것이라고 계산했습니다.[184]

여러 기관들은 이러한 자원들이 얼마나 오래 지속될 것인지를 추정하기 위해 노력했습니다.유럽연합 집행위원회는 2001년 현재 수준의 우라늄 소비에서 알려진 우라늄 자원은 42년 동안 지속될 것이라고 말했습니다.군사 및 2차 자원을 추가하면 자원은 72년까지 늘어날 수 있습니다.그러나 이러한 사용률은 원자력 발전이 전 세계 에너지 공급의 극히 일부만을 계속 제공하고 있다고 가정합니다.전기 용량을 6배로 늘린다면 72년 공급 기간은 12년에 불과합니다.[176]OECD, NEA, IAEA에 따르면, 현재 측정된 세계 우라늄 자원은 130달러/kg의 경제적인 가격으로 회수할 수 있으며, 현재 소비로 100년 동안 지속될 수 있는 양이라고 합니다.[67]또 다른 산업 단체인 호주 우라늄 협회(Australian Uranium Association)에 따르면, 현재 세계의 연간 66,500톤의 우라늄 소비율과 현재 측정된 우라늄 자원(4.7 Mt)이 70년 동안 지속될 수 있는 양이라고 가정할 때, 세계적으로 또 다른 산업 단체인 호주 우라늄 협회(Australian Uranium Association)[59]에 따르면,

낙관적 예측

다음의 참고문헌들은 모두 공급이 수요보다 훨씬 많다고 주장합니다.그러므로, 그들은 피크 우라늄을 예측하지 않습니다.1956년 M. King Hubbert는 논문에서 핵 에너지는 '예견할 수 있는 미래'를 위해 지속될 것이라고 썼습니다."[179] Hubbert의 연구는 경수로를 대체하고 우라늄은 플루토늄으로 번식될 것이라고 가정했습니다. (그리고 아마도 토륨은 우라늄으로 사육될 것입니다.).그는 또한 재처리의 경제적 수단이 발견될 것이라고 생각했습니다.정치적, 경제적, 핵 확산의 이유로 플루토늄 경제는 결코 실현되지 않았습니다.우라늄이 없으면 우라늄은 한 번만 통과하는 과정에서 다 소모되고, 정점에 도달하여 훨씬 더 빨리 고갈될 것입니다.[185][unreliable source?]그러나 현재는 재처리된 우라늄을 사용하는 것보다 새로운 우라늄을 땅에서 채굴하는 것이 더 싸다는 것이 일반적으로 밝혀지고 있으며, 따라서 재처리된 우라늄의 사용은 일부 국가에 한정되어 있습니다.

OECD는 2002년의 세계 원자력 발전 속도, LWR의 연료 사이클로, 알려진 자원을 사용하여 85년을 지속하고 아직 발견되지 않은 자원을 사용하여 270년을 지속할 수 있는 충분한 재래식 자원이 있다고 추정합니다.사육사를 이용하면 8,500년까지 연장됩니다.[186]

만약 어떤 사람이 300달러/[67]kg의 우라늄을 지불할 의사가 있다면, 바다에는 어마어마한 양이 있습니다.연료 비용은 kWh당 원자력 총 비용의 극히 일부에 불과하고, 원료 우라늄 가격도 총 연료 비용의 극히 일부에 해당하므로, 우라늄 가격의 상승은 kWh당 생산되는 총 비용의 매우 큰 상승을 수반하지 않을 것입니다.

1983년, 물리학자 버나드 코헨은 우라늄은 사실상 무진장이며 따라서 재생 가능한 에너지원으로 간주될 수 있다고 제안했습니다.[53]그는 바닷물에서 추출한 자연적으로 보충된 우라늄으로 연료를 공급하는 고속증식로는 태양의 예상 잔여 수명인 50억 년만큼 에너지를 공급할 수 있다고 주장합니다.[53]우라늄이 지구 내에서 유한한 광물자원인 반면, 태양에 있는 수소 또한 유한합니다. 따라서, 만약 핵연료의 자원이 Cohen이 주장하는 것처럼 그러한 시간적 규모 이상 지속될 수 있다면, 핵에너지는 태양열이나 다른 에너지원만큼 지속가능합니다.지구상에서 생존하는 생명체의 시간적 규모에 걸친 지속가능성의 관점에서.그의 논문은 연간 16킬로톤(35×10^6lb)의 우라늄 속도로 해수로부터 우라늄을 추출한다고 가정합니다.[53]현재 우라늄에 대한 수요는 연간 70킬로톤(150×610^lb)에 가깝지만,[citation needed] 브리더 원자로를 사용하면 우라늄이 현재보다 적어도 60배 이상 효율적으로 사용된다는 것을 의미합니다.

2004년에 American Energy Independence에 기고한 원자력 엔지니어 James Hopf는 표준 원자로의 경우에도 수백 년 동안 회수 가능한 우라늄이 공급되고 있다고 믿고 있습니다.브리더 원자로의 경우 "본질적으로 무한하다".[187]

IAEA는 현재의 수요 속도로 알려진 매장량만 사용하고 핵 주기를 한 번 통과한다고 가정하면 적어도 100년 동안 충분한 우라늄이 있을 것으로 추정하고 있습니다.그러나 현재 알려진 모든 1차 매장량, 2차 매장량, 미발견 및 비상식적인 우라늄 공급원이 사용된다면 47,000년 후에 우라늄이 고갈될 것입니다.[67]Kenneth S. Deffeyes는 만약 어떤 사람이 광석의 10분의 1을 풍부하게 받아들일 수 있다면, 이용 가능한 우라늄의 공급이 300배 증가할 것이라고 추정합니다.[49]그의 논문은 광석 내 우라늄 농도가 로그 정규 분포임을 보여줍니다.고급 우라늄이 상대적으로 적고 매우 낮은 등급의 우라늄이 다량으로 공급되고 있습니다.매사추세츠 공과대학의 교수이자 전 미국 에너지부 장관인 어니스트 모니즈는 2009년에 풍부한 우라늄이 사용후 핵연료를 재처리하기 위한 계획에 의문을 제기했다고 증언했습니다.재처리 계획은 우라늄이 부족하다고 여겨졌던 수십 년 전의 것입니다.그러나 지금은, "대략적으로 말하자면, 우리는 오랫동안, 오랫동안, 귀에서 우라늄이 흘러나오고 있습니다"라고 모니즈 교수는 말했습니다.[188]

발생 가능한 영향 및 결과

우라늄 생산이 감소함에 따라 우라늄 가격은 상승할 것으로 예상됩니다.하지만 우라늄 가격은 원전 운영비의 9%에 불과해 석탄화력발전소의 석탄비(77%)나 가스화력발전소의 천연가스비(93%)[189][190]보다 훨씬 낮습니다.

우라늄은 석유나 석탄과 같은 기존의 에너지 자원과는 몇 가지 중요한 측면에서 다릅니다.이러한 차이는 단기적인 우라늄 부족의 영향을 제한하지만, 대부분은 궁극적인 고갈과는 관련이 없습니다.주요 기능은 다음과 같습니다.

  • 우라늄 시장은 다양하고 어떤 나라도 가격에 독점적인 영향을 미치지 않습니다.
  • 우라늄의 에너지 밀도가 매우 높기 때문에, 몇 년 동안의 연료 비축이 가능합니다.
  • 폐기된 핵무기, 농축에 적합한 고갈된 우라늄 꼬리 및 기존 비축물을 포함하여 이미 채굴된 우라늄의 상당한 2차 공급이 존재합니다.
  • 알려진 채굴된 우라늄 매장량의 약 800배에 달하는 방대한 양의 우라늄이 바닷물에 극히 희박한 농도로 포함되어 있습니다.
  • 고속 중성자 원자로를 도입하면 우라늄 활용 효율이 약 100배 향상됩니다.[191]

대용품

우라늄의 대안은 우라늄보다 3배나 더 흔한 토륨입니다.고속 증식로는 필요하지 않습니다.기존의 우라늄 원자로에 비해 토륨 연료 사이클을 사용하는 토륨 원자로는 질량 단위당 에너지의 약 40배를 생산할 수 있습니다.[192]그러나 토륨 연료 경제에 필요한 기술, 인프라 및 노하우를 만드는 것은 현재 및 예측된 우라늄 가격으로는 비경제적입니다.

참고 항목

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외부 링크