Este es mi segundo artículo sobre el tema sensacional de la importación de hexafluoruro de uranio empobrecido (DUHF) de Alemania a Rusia a fines del año pasado.
El primero se dedicó a las tecnologías de enriquecimiento de uranio en Rusia y el mundo. Recomiendo leerlo primero, y luego este.
En este artículo, trataremos de descubrir por qué nos traen DUFU, la historia de la formación del mercado ruso para el enriquecimiento de uranio empobrecido, el volumen de colas de uranio europeo importadas en Rusia y un poco sobre la economía del problema. Con otras opciones para el uso de uranio empobrecido en Rusia y el mundo, la cuestión de clasificarlo como residuo radiactivo, riesgos ambientales y el peligro de DUHF, abordaremos las siguientes partes. Entonces vamos.
Contenedores de uranio poco enriquecidos 30B en San Petersburgo en 2013. FuenteExportación de uranio enriquecido
En un artículo anterior, describí cómo la URSS se adelantó al calendario al introducir nuevas tecnologías de enriquecimiento de uranio, aumentar la capacidad y reducir el costo del enriquecimiento. Por supuesto, esto era necesario para las armas atómicas, pero desde mediados de la década de 1960, las tareas de producción de uranio de grado armamentístico comenzaron a disminuir, y la energía nuclear comenzó a desarrollarse rápidamente en el mundo, que también necesita uranio enriquecido. Para entonces, Estados Unidos era un monopolista en el suministro de combustible de uranio para las centrales nucleares occidentales. Pero en 1968, la URSS
declaró su disposición a aceptar órdenes de enriquecimiento de uranio . Como resultado, un nuevo mercado competitivo comenzó a tomar forma en el mundo, nuevas empresas de enriquecimiento comercial comenzaron a aparecer (URENCO y Eurodif, ver el
artículo anterior sobre el tema ). El primer contrato de la URSS se firmó en 1971 con el Comisariado de Energía Atómica de Francia, donde se construyeron activamente centrales nucleares. En 1973, se firmaron alrededor de 10 contratos a largo plazo con compañías de energía
de Italia, Alemania, Gran Bretaña, España, Suecia, Finlandia, Bélgica y Suiza . Para 1975, la URSS ocupaba el 9% del mercado mundial de enriquecimiento de uranio. A fines de la década de 1980, la URSS ingresó al mercado estadounidense. Al mismo tiempo, los servicios de enriquecimiento en la URSS fueron significativamente más baratos que los occidentales (el precio de SWU
en la década de 1980 fue al menos dos veces menor que el de URENCO y Eurodif europeos ($ 115-190) frente a $ 60-65 para la URSS ). El pico de las entregas de exportación de los servicios de enriquecimiento de la era soviética en
1979-1980 ascendió
a 5 millones de SWU por año , lo que representó 1/3 de todas las instalaciones de enriquecimiento soviéticas.
Copia de un fragmento del primer acuerdo de exportación para el suministro de uranio enriquecido en 1971. Foto del museo UECC.Para cumplir con los contratos de exportación en nuestras plantas, fue necesario llevar a cabo alguna modernización. Además de coordinar la calidad y la composición del producto, fue necesario crear talleres para trabajar con recipientes de tipos extraños (48Y y 30B) y vaciarlos y llenarlos con hexafluoruro de uranio en la fase líquida. Diseñado y construido en 2 años para estas tareas, el taller se llamó "Shuttle".
La cadena de suministro desarrollada también es interesante. Las materias primas (uranio natural en forma de hexafluoruro) se suministraron en contenedores de la muestra occidental 48Y (15 toneladas de HFC sólidos), y al mismo tiempo el cliente envió contenedores vacíos 30B (tamaño más pequeño), en los cuales envió hexafluoruro de uranio enriquecido. Un esquema similar sigue siendo válido, incluso los contenedores no han cambiado mucho. Por cierto, la ruta de envío a través del puerto de San Petersburgo también permaneció igual, aunque a fines de la década de 1970 todavía se usaba una
base de transbordo especialmente construida en Kapitolovo .
Esquema de llenado de contenedores de transporte de uranio enriquecido en el sitio Shuttle en UECC.
El lugar de descarga de los contenedores que llegan 48Y con hexafluoruro de uranio (HFC) y su carga en autoclaves. En ellos, se calientan a 105 grados, el HFC pasa de la forma sólida, en la que se transporta y almacena, a un estado gaseoso y entra en la cadena de procesamiento para su enriquecimiento. Foto del stand del museo UECC.
Es importante tener en cuenta que fue en el sitio de Shuttle donde trabajan con la fase líquida de HFC (y solo aquí trabajan con ella), incluso para pasarla al taller vecino durante el recorrido de la prensa, nos dieron bolsas con máscaras de gas. Tales medidas de protección, a pesar de los sistemas de ventilación y detectores de gas. El manejo de los HFC líquidos es la parte más peligrosa de la cadena de procesos. Pero escribiré sobre los peligros en el próximo artículo.
El hexafluoruro de uranio empobrecido del mundo
Uranio empobrecido en cifras y hechos de un excelente artículo de revisión sobre el uso de DUHF en el mundo por un experto atómico .
En total, se acumulan alrededor de 2 millones de toneladas de DUHF en el mundo, de las cuales alrededor de 800 mil toneladas cada una se encuentra en Rusia y Estados Unidos, como países que han desarrollado activamente uranio con fines de defensa y para centrales nucleares de otros países. El contenido promedio de uranio en los relaves que queda del enriquecimiento en tecnologías de difusión y centrifugadoras de generaciones anteriores es 0.2-0.3%. Teóricamente, el 235o isótopo extraído por las tecnologías modernas de estas reservas puede ser suficiente para al menos 5-10 años de trabajo en la energía nuclear mundial. Por lo tanto, DUHF en todo el mundo se considera un suministro estratégico de materias primas.
Rosatom, al igual que sus predecesores rusos (Minatom en los años 90) y los predecesores soviéticos (Minsredmash), considera a la DFU como un suministro diversificado de materias primas, tanto para la extracción de uranio como para la fabricación de combustible para reactores rápidos y para necesidades no nucleares. Por lo tanto, los contratos de la era soviética también sugirieron que después del enriquecimiento de uranio, la DFU permanece en la URSS. Una situación similar se produjo en los Estados Unidos, que se ocupó no solo de enriquecer uranio con fines militares para sí mismo, sino que también ocupó una gran parte (durante algún tiempo incluso siendo un monopolista de los países occidentales) en el suministro de energía nuclear mundial enriquecida con uranio. La creación de tales reservas en Rusia ya era útil en los años 90.
Desafiante 90s
Con el colapso de la URSS, el complejo nuclear del país en su conjunto, y su componente de combustible en particular, cayó en una situación difícil. Rusia ha perdido una parte sustancial de los depósitos de uranio soviéticos ubicados en Asia Central, principalmente en Kazajstán. Las empresas de enriquecimiento de uranio permanecieron en el territorio de Rusia, pero el cese de la producción de uranio apto para armas (desde 1988), la desaceleración en el desarrollo de la energía nuclear en el mundo después de Chernobyl y la transición de una serie de centrales nucleares de Europa del Este y Finlandia al combustible occidental redujeron en gran medida la demanda de servicios de enriquecimiento, como resultado de lo cual las plantas de separación redujeron El poder es casi 2 veces. Pero a mediados de los 90, el complejo nuclear se había adaptado a las nuevas condiciones y se volvió muy competitivo en el mercado mundial gracias a las capacidades de separación más grandes del mundo y al bajo costo de producción (alrededor de
$ 20 por SWU contra aproximadamente $ 70 por SWU en los EE. UU. En ese momento ), logrado a través de Tecnología de centrífuga eficiente y electricidad barata. Puede leer más sobre la historia del complejo de separación soviético-ruso en este
excelente artículo de revisión .
Distribución de las reservas de uranio por países del mundo con un desglose en rangos de precios. Diapositiva de la presentación de Vyacheslav Korogodin (Director de Gestión del Ciclo de Vida del Ciclo de Combustible Nuclear y centrales nucleares de Rosatom State Corporation) en la primera reunión del Consejo Público de Rosatom el 12 de noviembre sobre la importación de DUF con la participación de representantes de Greenpeace.Pero con la restauración de los depósitos de uranio perdidos, el problema aún no se ha resuelto por completo. En tres depósitos de Rusia (
en Transbaikalia, región de Kurgan y Buriatia ), solo se extraen alrededor de 3.000 toneladas de uranio natural por año. Esto ni siquiera cubre las necesidades de las centrales nucleares dentro de Rusia. Al mismo tiempo, Rosatom tiene la obligación de suministrar combustible para las centrales nucleares extranjeras que construye y construyó antes: Rosatom ahora suministra combustible para 75 centrales nucleares en 14 países (incluidos 35 en la Federación de Rusia) y ocupa el 17% del mercado de suministro de combustible. Por lo tanto, Rosatom en los últimos años ha aumentado significativamente los activos extranjeros. Por ejemplo, en 2013 compró la compañía
Uranium One ), que posee minas en Canadá, Australia, Kazajstán, Sudáfrica y los Estados Unidos y produce 4.400 toneladas de uranio por año. Parte del uranio se compra directamente de Kazajstán. Sin embargo, esto no cubre todas las necesidades que excedan las
11,000 toneladas . Por lo tanto, Rosatom planea y ya está utilizando activamente varias fuentes secundarias de uranio: DUHF, uranio regenerado a partir de combustible irradiado y plutonio como parte de un proyecto para cerrar el ciclo del combustible. Además de resolver el problema de abastecerse de combustible, esto también es un trabajo para el futuro, porque En principio, el uranio es un recurso agotable, y el interés en estas tecnologías de combustible puede aumentar en el futuro.
Materias primas para la energía nuclear térmica tradicional. Deslice desde allí . Observo que esto es precisamente una cuestión de energía atómica térmica, hasta ahora sin mencionar siquiera los reactores rápidos, a los que a menudo se hace referencia en relación con las opciones para el uso futuro de uranio empobrecido. El uranio regenerado se usa ampliamente en Francia, y la URSS y Rusia se dedican al enriquecimiento de uranio regenerado (uno de los tipos de servicios de enriquecimiento) en Seversk.En los programas para el desarrollo de la energía nuclear en Rusia desde la década de 1990 (
desde 1993 y desde 1998), las reservas de uranio empobrecido (DUHF) acumuladas se consideran precisamente como reservas de combustible. Y el trabajo sobre el reenriquecimiento de los DUHF debería representar una parte sustancial de la capacidad de enriquecimiento (más del 25%, o más de 6,4 millones de SWU).
Distribución estimada de las instalaciones de enriquecimiento de Rusia por tareas en 2000. Como puede ver, aproximadamente el 13% (2.6 de 20 millones de SWU) de trabajo son precisamente el enriquecimiento de DUHF Source . Al mismo tiempo, otra parte del trabajo en el proyecto HEU-LEU es también el enriquecimiento de DUHF, pero para los Estados Unidos, y más sobre eso más adelante.En una reunión con el público en Novouralsk el 5 de diciembre, representantes de UECC me informaron que el próximo año la planta se cargaría con un 40% (es decir, unos 5 millones de SWU) mediante el enriquecimiento de DUHF, y no trabajando con uranio natural.
El sitio web de Urenco tiene una
calculadora muy simple que le permite vincular la cantidad de EPP, el grado de producto enriquecido, agotado y crudo, así como su masa. Se puede estimar que el costo de 2.6-5 millones de SWU para el enriquecimiento de DUHF con un contenido de 0.25% de U-235 da de 1400 a 2800 toneladas de uranio natural equivalente (es decir, de 0.711% de U-235). Estos datos son bastante consistentes con otras estimaciones del déficit anual de uranio en Rosatom, por ejemplo, de Valentin
tnenergy Gibalov, en alrededor de
2000 toneladas .
Calculadora de pantalla Urenco.Por lo tanto, el OGFU acumulado en Rusia durante aproximadamente 30 años se ha utilizado activamente como fuente secundaria de uranio enriquecido o equivalente para la energía nuclear rusa y mundial.
HEU-KNOW o Megatones a Megavatios
Hablando sobre el enriquecimiento de OGFU y la historia del desarrollo del complejo de enriquecimiento ruso, no se puede ignorar el tema del acuerdo ruso-estadounidense HEU-LEU sobre la eliminación de uranio de grado de armas. En general, este es uno de los proyectos de desarme nuclear y reducción de materiales nucleares más exitosos y de mayor perfil en el mundo, que surge lógicamente del parentesco de átomos pacíficos y militares que usan el mismo material nuclear. Desafortunadamente, un proyecto similar de eliminación de plutonio de grado de armas (
SOP ) ha fallado recientemente por completo.
El colapso de la URSS, el final de la Guerra Fría y la disposición general hacia el desarme nuclear a fines de la década de 1980 y principios de la década de 1990 llevaron a la comprensión de que las reservas acumuladas de materiales nucleares en la URSS no solo eran redundantes (como en los EE. UU.), Sino también peligrosas, etc. a. potencialmente podrían caer en tercera mano (con el colapso de la URSS, el riesgo de tales fugas era muy preocupante para Occidente, por lo que han hecho mucho y hasta ahora han fortalecido el control y la protección en nuestro campo nuclear y en el campo de las armas químicas). A esto se agregó la crisis en la industria nuclear de los Estados Unidos, que no tenía sus propias tecnologías efectivas de enriquecimiento de uranio (ver
mi último artículo ).
Todo esto llevó a la conclusión del acuerdo HEU-LEU de 1993, según el cual los Estados Unidos compraron 500 toneladas de uranio de grado altamente enriquecido (HEU) de Rusia extraído de ojivas nucleares (aproximadamente 20 mil piezas, o aproximadamente la mitad de las ojivas rusas almacenadas en almacenes y para el cual todavía no había transportistas), que diluimos y convertimos en uranio poco enriquecido (LEU) para combustible nuclear. El acuerdo concluido por 20 años (finalizado en 2013) permitió atraer hasta $ 17 mil millones a Rusia ($ 13 mil millones al presupuesto), para salvar al complejo nuclear ruso del colapso en la década de 1990. Al mismo tiempo, el propio desarrollo de tecnologías de enriquecimiento de uranio en los Estados Unidos se ha ralentizado durante estos 20 años de acuerdo.
El acuerdo HEU-LEU se puede ver en este video:
El uranio empobrecido desempeñó un papel importante en la implementación del acuerdo en forma de DUHF. Se necesita como diluyente. En principio, para obtener un bajo enriquecimiento de hasta 4.4% a partir de uranio U-235 altamente enriquecido hasta un 90%, es posible diluir HEU con uranio natural. Pero hay un matiz. El hecho es que la UME rusa, la
mayoría de la cual fue producida a partir de uranio, procesada a partir de combustible gastado para producir plutonio , estaba contaminada con impurezas y actínidos, y también contenía isótopos no deseados formados en el reactor de uranio-232 y uranio-236, y una alta concentración uranio-234 obtenido del enriquecimiento de uranio (la fracción del isótopo 234 en uranio natural es muy pequeña, pero dado que está cerca del 235 en masa, su proporción aumenta con un alto enriquecimiento).
Por lo tanto, los especialistas rusos desarrollaron una tecnología especial según la cual la HEU debe diluirse con uranio enriquecido al 1,5% (esto aumenta la cantidad del producto final, lo que aumenta el factor de dilución de las impurezas indeseables) obtenidas de DUH puro. Aquí es donde las reservas de DUHF son útiles.
Para 1999, la implementación del acuerdo alcanzó sus indicadores de productividad máxima: se diluyó a 30 toneladas de UME por año. Además, el balance material del proceso se
veía así : alrededor de 8 555 toneladas de DUHF con 0.25% de U-235 se enriquecieron al 1.5% y se obtuvieron 916.6 toneladas de LEU, con las cuales se diluyeron 30 toneladas de HEU (90-93% U- 235) y recibió 949.9 toneladas del producto final con 4.4% de U-235, que fue enviado a los Estados Unidos para fabricar combustible nuclear.
TOTAL: durante 20 años, se diluyeron 500 toneladas de HEU (90-93%), se obtuvieron alrededor de 14400 toneladas de LEU (enriquecidas hasta 4.9%), que durante 20 años produjeron
aproximadamente el 10% de toda la electricidad en los Estados Unidos (un total de 7 mil millones de MW * h) Al mismo tiempo, se usaron aproximadamente 143,000 toneladas de DUHF (0.25%), con la producción de aproximadamente 120,000 toneladas de DUHF dos veces empobrecido (0.1%), que permanecieron en Rusia.
Envío del último lote de LEU a los EE. UU. En virtud del programa HEU-LEU en 2013 en contenedores 30B en forma de hexafluoruro de uranio. Fuente de la foto .Por cierto, el transporte de hexafluoruro de uranio tanto en la época soviética como durante la vigencia del acuerdo HEU-LEU (en ambos sentidos) pasó por el puerto de San Petersburgo (o en la década de 2000 a través del puerto de Ust-Luga adyacente) a través del cual ahora estamos viene DUFU de Alemania. Entonces, la cantidad total de hexafluoruro de uranio transportado a través de Peter todo el tiempo asciende a cientos de miles de toneladas.
Rutas de suministros de materiales, incluidos hexafluoruro de uranio, según el acuerdo HEU-LEU. FuenteImportación de relaves europeos de DUFU
Entonces, como hemos visto, desde la década de 1990, Rusia, como la URSS, continuó brindando servicios internacionales para el enriquecimiento de uranio natural, pero al mismo tiempo comenzó a enriquecer sus propias colas de uranio para llenar el déficit de su uranio. Pero con la firma del Acuerdo HEU-LEU, hubo un interés internacional en el enriquecimiento de las "colas". Para cumplir con el Acuerdo, así como para ganar dinero en la prestación de servicios de enriquecimiento adicionales, la importación de DUFU extranjeros comenzó en Rusia en 1996.
A continuación se muestra una lista de contratos celebrados desde 1995 para el suministro a Rusia de DUFU europeos (y no solo) hasta 2014. Esta es una tabla de la respuesta del Ministerio de Energía Atómica de RF con fecha del 29 de septiembre de 2003 a la solicitud del diputado de la Duma del Estado Mirokhin
presentada por Greenpeace (
enlace a todo el documento ):
Contratos para el suministro de materias primas europeas de uranio ( fuente )Entonces, vemos que el
Eurodif francés (que se especializó en enriquecimiento utilizando tecnología de difusión) y el URENCO anglo-alemán-holandés se entregaron a Rusia para procesar
materias primas de peaje en forma de aproximadamente 105,000 toneladas de DUHF con un enriquecimiento promedio de 0.3%, mientras que Después del enriquecimiento, quedan colas bastante ricas en Rusia con un contenido de al menos 0.2% e incluso mayor.
Aproximadamente 8,200 toneladas de producto de uranio enriquecido (OUP) con 0.7% de U-235 (equivalente a natural), 1060 toneladas de OUP con enriquecimiento de 3.5% y aproximadamente 450 toneladas de OUP con enriquecimiento de aproximadamente 4.5% devuelto a los europeos. Según
la calculadora URENCO, se puede estimar que para obtener tales PMO y relaves con 0.2% de U235, necesita solo alrededor de 100,000 toneladas de DUHF con 0.3% de U-235.
Por lo tanto, estos contratos no solo generaron ganancias (EPP, como PMO, cuesta mucho dinero), sino que también nos dieron aproximadamente la mitad del diluyente de materia prima para cumplir con el acuerdo HEU-LEU.
Por cierto,
la misma carta del Ministerio de Energía Atómica contiene información sobre las ganancias y las deducciones fiscales de las empresas de enriquecimiento de uranio. De 1995 a 2002, las ganancias ascendieron a 52.3 billones p., Y los impuestos a 29.8 billones p.
Y una vez más, en
esta carta, el Ministro de Energía Atómica Rumyantsev enfatiza la actitud hacia DFU como una materia prima importante (saludos a Greenpeace, quien dice que esto es un desperdicio). Desde 2003, la actitud no ha cambiado:
Y a pesar de que el acuerdo HEU-LEU no se renovó (según
algunas estimaciones , Rusia tiene alrededor de 800 toneladas más HEU), el contrato ayudó a fortalecer la industria nuclear rusa y a establecer a Rosatom como un proveedor confiable. Hasta la fecha, Rusia es el mayor proveedor extranjero de uranio enriquecido para los Estados Unidos, proporcionando
hasta el 30% de sus necesidades . Al mismo tiempo, el precio promedio de SWU bajo contratos para EE. UU. En 2018 es de
aproximadamente $ 115 , es decir, aproximadamente, Rosatom en EE. UU. Puede recibir hasta $ 400 millones anuales.
Contrato actual con Urenco
Entonces, volviendo al momento actual y la situación que se ha discutido desde octubre de 2019, y que finalmente generó esta serie de publicaciones.
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16.10.19 ( ), DIE LINKE , 2018 Urenco ( ) (Tradewill Ltd., ). 2019 2022 12 000 : 6000 2020 (
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