Gde se na svetu vadi najviše uranijuma, koliko tom procesu doprinose moderne tehnologije i kako uranijum menja život na Zemlji?
Element 92 Mendeljejevog periodnog sistema – uranijum – najkompaktniji je izvor energije od svih kojima je čovečanstvo uspelo da ovlada. Samo gram uranijuma sadrži više energije nego ceo vagon uglja, a pola hiljade tona uranijuma, posebno obrađenog i utovarenog u reaktor u nuklearnoj elektrani, može da obezbedi struju za čitav jedan region i to nekoliko godina.
Bogata Zemljina kora
Uranijum je daleko od najređeg elementa na svetu; u Zemljinoj kori nalazi se dva puta češće od kalaja i 500 puta češće od zlata. U bilo kom komadu granita ima malo uranijuma – zato se peterburški nasipi i stepenice moskovskog metroa sastoje od njegovih sićušnih delova. Ali relativno visoka rasprostranjenost uopšte ne pojednostavljuje ekstrakciju devedesetdrugog elementa. Najsiromašnije rude moraju da sadrže oko 100 puta više uranijuma od globalnog proseka – inače ceo proces postaje preskup.
Postoje izuzeci od ovog pravila – na primer, u rudniku Olimpijske brane u Australiji, kopa se ruda veoma siromašna uranijumom, koja sadrži samo 0,3 odsto uranijum-oksida. Ali u rudniku ima mnogo uranijuma; pored toga, tamo se kopaju i bakar i zlato – dakle, rudarenje tamo je ekonomski opravdano. Uprkos niskoj koncentraciji, australijski rudnik daje približno istu količinu uranijuma kao i sva ruska nalazišta zajedno.
U rudama najbogatijim uranijumom, nalazi se 5 miliona puta više uranijuma od proseka koji se nalazi negde u zemljinoj kori. Najveća koncentracija U3O8 je u nalazištima kanadske provincije Saskačevan. Kanadski rudnik kod reke Makartur proizvodi rudu koja sadrži više od 17 odsto uranijum-oksida – što je svetski rekord. Kanada je treća vodeća zemlje po istraženim rezervama uranijuma; prvo mesto pripada Australiji, sledi Kazahstan, a Rusija je na četvrtom mestu.
U dubinama Zemlje
Prva nalazišta uranijuma kopana su ručno ili uz pomoć najjednostavnijih mašina i eksploziva. To su bili kamenolomi ili rudnici; na ovaj način kopao se uranijum koji leži blizu površine. Rudnici i kamenolomi i dalje postoje, iako su sada tehnološki mnogo napredniji u odnosu na sredinu prošlog veka. Tehnologije se razlikuju u zavisnosti od vrste zemljišta.Tamo gde u rudi nema mnogo uranijuma, proces je raspoređen na sledeći način: u zidu, pomoću pneumatskih alata za bušenje, buše se duboke rupe na čije dno se stavlja eksploziv. Nakon detonacije, ruda se transportuje liftom.
Poslednjih godina, rudnici sve više koriste električnu opremu – uključujući viljuškare koji se napajaju litijum-jonskim baterijama.Tamo gde je koncentracija uranijuma veća, tehnologija je komplikovanija: kretanje rude je organizovano tako da osoblje ni u jednoj fazi ne dolazi u kontakt sa njom, a često se koristi i autonomna oprema.Ali i rudnik i metoda otvorenog kopa imaju nedostatke. Posao nije lak, pa ide sporo – a iako ne emituje previše – ipak akumulira dozu zračenja. Kada kumulativna doza dostigne prag od šesnaest mikrosiverta (efekti na zdravlje počinju da se primećuju pri godišnjoj dozi od 50 mSv), radnici se menjaju.
Rudarstvo u kamenolomu smatra se manje opasnim od rudarenja, ali neizbežno menja pejzaž. Stoga, tamo gde geološki uslovi dozvoljavaju, koristi se metoda koja ne zahteva ni uništavanje plodnog sloja, ni rad ljudi pod zemljom, u bliskom kontaktu sa rudom. Ova tehnologija iskopavanja uranijuma naziva se luženje na licu mesta (BLE).
Korišćenje energije uranijuma nije lako: potrebno je da znate kako da pokrenete nuklearnu reakciju, da je kontrolišete i pretvorite njenu toplotu u električnu energiju. Ovo zahteva profesionalce. I ne radi se samo o nuklearnim fizičarima. U izgradnji prve nuklearne elektrane Rupur u Bangladešu, na primer, na vrhuncu izgradnje, učestvovalo je 20 hiljada ljudi raznih specijalnosti.
Podzemna laboratorija
Teritorija rudnika SPV izgleda kao gotovo netaknut pejzaž, s ponekim putem, cevovodima i cevima koje vire iz zemlje. Svaka ta cev je vrh ogromnog stuba koji ide 400 metara dubine. Kroz njega se u sloj koji sadrži uranijum uvodi 7 postotni rastvor sumporne kiseline – toliko slab da možete spustiti ruku u njega. Na dnu, kiselina reaguje sa rudom da bi se formirao rastvorljivi uranil sulfat. Svi procesi se odvijaju na dubini, daleko od podzemnih voda, koje su od kiselih i uranijumovih soli zaštićene nekoliko slojeva gline.
Rastvor sa uranijumom dobijen na dubini se ispumpava na površinu i prenosi kroz cevi u postrojenje. Ekstrakcija uranijuma se odvija u nekoliko faza: prvo se jedinjenja uranijuma ekstrahuju iz rastvora pomoću sorbenata, zatim se odvajaju od sorbenata. Krajnji proizvod – narandžasto-žuti kolač – sadrži 85% uranijuma; šalje se u fabrike u kojima se obogaćuje uranijum, odnosno povećava sadržaj retkog izotopa U235. Obogaćeni uranijum se koristi za proizvodnju goriva za nuklearne reaktore.
Dugo putovanje
Pred uranijumom koji je ispumpan iz cevi je dug put. Za početak, pretvoren u žuti kolač, šalje se u pogone za preradu. Tamo će se iz oksida (jedinjenje sa kiseonikom) pretvoriti u jedinjenje sa fluorom. Većina fluorida su prilično neprijatne supstance, a uranijum heksafluorid nije izuzetak: on je zapaljiv, korozivan i veoma toksičan – ali ovo je jedino jedinjenje uranijuma koje se gasi na niskim temperaturama, a to je gas koji je potreban za obogaćivanje. Obogaćivanje je proces koji povećava udeo jednog od dva izotopa, uranijuma-235. Samo sedam od hiljadu atoma prirodnog uranijuma su uranijum-235, a svi ostali su uranijum-238.
Nuklearnim reaktorima je potrebno gorivo obogaćeno uranijumom-235: trebalo bi da ga bude od 1 do 5%, u zavisnosti od dizajna reaktora. Zbog toga se heksafluorid s prirodnim sadržajem izotopa šalje u džinovske centrifuge – i vrti se velikom brzinom, izotopi se tada malo drugačije raspoređuju, a mašine uzimaju deo koji sadrži malo više uranijuma-235. Proces se ponavlja mnogo puta da bi se postigla željena koncentracija željenog izotopa.
Zatim se obogaćeni uranijum šalje u radiohemijsko postrojenje, gde se pretvara u nuklearno gorivo. U reaktoru mogu da rade 4 do 6 godina. Zatim se gorivo uklanja. Često se tu završava uranijumov put. Sa razvojem tehnologija zatvorenog gorivnog ciklusa, istrošeno gorivo može ponovo da se koristi: deo uranijuma u njemu pretvara se u plutonijum, koji se može ponovo ubaciti u reaktor i koristiti za proizvodnju električne energije.
Uranijum (Shutterstock)
Život nakon izgradnje
Kada dva bloka nuklearne elektrane Rupur budu završena, oni će obezbediti struju zemlji, gde još uvek više od polovine od 164 miliona ljudi nema stabilan pristup utičnici. Prema UN, dva bloka sa reaktorima VVER-1200 moći će da obezbede energiju skoro za dva miliona domaćinstava u periodu od šezdeset godina.Moderni elektroenergetski sistem Bangladeša zasnovan je na elektranama na ugalj i gas; Do sada u zemlji uopšte nije bilo zelene energije. Pored toga, atomska elektrana će sprečiti emisiju gasova staklene bašte.
Za održavanje funkcionalne nuklearne elektrane potrebno je manje ljudi nego za izgradnju – oko 3.000 ljudi za postrojenje sa dva energetska bloka – ali se ti ljudi nastanjuju pored elektrane dugi niz godina. Često – doživotno: radni vek nuklearnih reaktora meri se decenijama. Na primer, trenutno u Rusiji ima dvadeset atomskih gradova, u njima živi 1,3 miliona ljudi – skoro stoti deo stanovništva zemlje. Većina njih ne radi u nuklearnim elektranama, već u srodnim delatnostima – grade i održavaju mašine i uređaje, nose robu, prate bezbednost.
Životni standard u gradovima satelitima nuklearnih elektrana je, po pravilu, viši nego u drugim malim gradovima istih regiona. Nivo obrazovanja stanovnika, bezbednosna kultura – i kvalitet životne sredine pomažu. Tamo je pozadinsko zračenje čak niže nego u gradovima u kojima rade CHP – jer se sagorevanjem konvencionalnog goriva oslobađa određena količina radioaktivnih nuklida, a to se ne dešava tokom rada nuklearne elektrane. Pored toga, za razliku od sagorevanja uglja i gasa, uranijum fisiv u srcu reaktora ne ispušta gasove staklene bašte ili toksične gasove u atmosferu. Izvučen iz dubina, element 92 odaje toplotu, koja pokreće automobile, greje i osvetljava gradove – i menja lice same Zemlje.
(Izvor Nacionalna geografija)
