Ruim voldoende uranium, nu en in de toekomst

Transcriptie

1 Ruim voldoende uranium, nu en in de toekomst Uranium komt geregeld ter sprake in het kernenergiedebat: de wereldwijde uraniumvoorraden zouden nog maar toereikend zijn voor goed dertig tot veertig jaar elektriciteitsproductie, en de prijs ervan zou exponentieel stijgen. Althans dat zeggen de tegenstanders van kernenergie. Wat is daar van aan? Nucleaire Actualiteit ging daarover spreken met Gérard Pauluis, Directeur Bevoorradingsdienst bij Synatom, de onderneming die instaat voor de bevoorrading van grondstoffen en het splijtstofbeheer in België. Directe aanleiding tot het gesprek was de recente publicatie van de 25e editie van het tweejaarlijkse internationale studierapport over de uraniumwereldmarkt, beter bekend als Het rode boek. Die naam slaat overigens alleen op de kleur van de omslag van het rapport. De officiële naam is - vertaald - Uranium 2005: Bronnen, Productie en Vraag. Het is een gezamenlijke publicatie van het International Atomic Energy Agency (IAEA) en de Nuclear Energy Agency (NEA), het gespecialiseerde agentschap van de Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD). Om de twee jaar geeft ze een grondige en gedetailleerde analyse van de wereldmarkt van uranium, grondstof voor de aanmaak van splijtstofelementen voor kernreactoren. Nucleaire Actualiteit: is de uraniummarkt een belangrijke wereldmarkt? Gérard Pauluis: Op zich is het geen echt grote markt maar voor de energie is ze natuurlijk wel belangrijk. De uraniummarkt is nog een jonge markt, ze is nog maar goed vijftig jaar oud. Op grote industriële schaal kent ze maar één toepassing: de elektriciteitsproductie. Maar misschien dat het uranium binnen vijftig jaar ook op grote schaal gebruikt zal kunnen worden voor de aanmaak van waterstof en de ontzilting van zeewater. Het is dus erg belangrijk om te kunnen rekenen op voldoende uranium als primaire grondstof voor het functioneren van reactoren voor de behoeften van vandaag en morgen. Daarom spreekt het vanzelf dat het thema van de voorraden en reserves van uranium in de wereld erg belangrijk is. Daar begint het debat: sommigen minimaliseren de voorraden, anderen zijn er vrij gerust in. Inderdaad. Maar allebei citeren ze pessimistische cijfers. Het is logisch dat de tegenstanders van kernenergie dat doen, en de anderen doen dat uit voorzichtigheid. De opponenten van kernenergie spreken van nog maximum voorraden voor 30 tot 40 jaar. Het Het rode boek -rapport daarentegen, dat de markt sedert 1965 volgt en analyseert, spreekt dat volledig tegen. Haar jongste rapport over 2005 bevestigt voldoende geïdentificeerde voorraden voor zeker het dubbele van die tijd. Er staat klaar en duidelijk dat de wereldvoorraden ruim voldoende zijn om te beantwoorden aan de voorziene behoeften, ook deze door een groei van de vraag. Welke berekeningen geeft het rapport daarover? Gérard Pauluis Het rapport vertrekt van verschillende invalshoeken en hypothesen, zowel wat betreft het aanbod als de vraag naar uranium. Een eerste vaststelling: bij een gelijke elektriciteitsproductie door kernenergie als in 2004, volstaan de nu conventionele OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT

2 geïdentificeerde bronnen alvast voor de wereldwijde bevoorrading van de kerneenheden voor de komende 85 jaar. Neemt men voor het aanbod van uranium een ander criterium, bijvoorbeeld de optelsom van zowel de geïdentificeerde als de aangetoonde als de vermoede voorraden, dan zijn de exploiteerbare reserves al goed voor 270 jaar. Gaat men nog verder op het vlak van het aanbod en houdt men ook rekening met de onconventionele bronnen en het uranium dat gewonnen wordt uit secundaire bronnen, uit fosfaten bijvoorbeeld, dan spreekt het rapport over een gegarandeerde termijn van 675 jaar. Dan spreken we nog niet over het uranium dat gewonnen wordt uit heropwerking van reeds gebruikte splijtstof. En vergeten we ook de evolutie in de technologie zelf niet: de nieuwe types kernreactoren die we in de toekomst zouden kunnen zien zullen veel minder uranium nodig hebben om dezelfde hoeveelheid elektriciteit te produceren. Tot slot kan men zelfs uranium onttrekken aan zeewater, dan is men quasi onbeperkt inzake bevoorrading; of kan men in de plaats van uranium, thorium gaan gebruiken in de splijtstofcyclus voor de elektriciteitsproductie. Daarnaast zijn er de onbekende reserves aan uraniumertsen, voorraden die voor een deel vermoed worden, maar nog niet zijn aangeboord, en reserves die tot op vandaag nog niet bekend OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT

3 VAN URANIUMERTS TOT SPLIJTSTOF Uranium is een radioactief element dat op aarde overal in de natuur voorkomt: in water, in de bodem en in de lucht, zelfs in ons voedsel en ons lichaam. In orde van grootte: de eerste meter aarde in de diepte in een doorsnee tuin (de onze inbegrepen) van 10x10m bevat ongeveer 400 g uranium. Dat lage concentraat aan uranium in onze leefomgeving vormt geen enkele bedreiging voor mens of natuur. In hogere concentraten is uranium zeer nuttig: het heeft een enorm energiepotentieel. Voor de productie van kwh elektriciteit bijvoorbeeld, is er kg steenkool nodig, of liter stookolie, of m 3 aardgas, maar slechts 400 gram uranium. Maar om het natuurlijke uranium geschikt te maken om als splijtstof te dienen in kernreactoren, moet het eerst worden gewonnen uit uraanertsen, en daarna nog chemisch bewerkt om het te verrijken. Een korte uitleg. Natuurlijk uranium is het uranium zoals het in de natuur wordt aangetroffen. Het is een mengsel van, afgerond, 99,3 % niet-splijtbaar uranium 238, 0,7 % splijtbaar uranium-235 en een zeer geringe fractie uranium-234. Uranium zoals het voorkomt in de natuur bevat dus slechts ongeveer 0,7 procent splijtbaar uranium. Om het te kunnen gebruiken als brandstof voor kerncentrales moet dit percentage worden verhoogd tot een waarde tussen drie en vijf procent. Dat proces vindt plaats in wat men de bovenfase noemt in de splijtstofcyclus, het geheel van de operaties die verbonden zijn met de splijtstof. De bovenfase omvat alle fasen vóór het gebruik van de splijtstof in een kernreactor en begint met de ontginning van het uraniumerts. Uranium is een chemisch element dat wijd verspreid is op aarde. De aardkorst bevat gemiddeld twee tot vier gram uranium per ton gesteente. De winning ervan voor industriële doeleinden gebeurt voor 69 % in open bovengrondse of ondergrondse mijnen. Daar worden ertsen opgedolven, gebroken en behandeld om de uraniummineralen eruit te halen. Een andere manier van winning is de zogeheten In-situ leach -methode, zeg maar uitloging, goed voor zo n 21 %. Daarbij injecteert men oplosmiddelen via de bodem in de ertsen, om de mineralen er zo chemisch uit te halen. De overige 10 % komen van procédés waarbij het uranium een bijproduct vormt van andere extracties zoals die van koper of goud. Het gehalte aan natuurlijk uranium in de ertsen kan wel enorm verschillen: in sommige mijnen bedraagt de concentratie slechts 0,03 %, in andere dan weer 15 tot 20 %. Het opgedolven uranium wordt dan verder aan een reeks van scheikundige operaties onderworpen: zuiveren, neerslaan, wassen, filteren enz. Deze reeks acties geeft een sterk geel concentraat als resultaat dat ongeveer drie vierden uranium bevat, de zogenaamde Yellow Cake, in feite ammoniumdiuranaat. Duizend ton erts levert doorgaans anderhalve ton Yellow Cake op. Het bestaat uit natuurlijk uranium dat een mengsel van twee isotopen bevat: 99,3 % uranium 238 en 0,7 uranium 235. Aangezien alleen uranium 235 splijtbaar is, moet bijgevolg het gehalte aan uranium 235 van het mengsel verhoogd worden. Daarvoor gaat men eerst over tot de omzetting ervan in uraniumhexafluoride, aangeduid met UF6. Deze chemische transformatie wordt uitgevoerd in installaties die gespecialiseerd zijn in nucleaire scheikunde. In Europa bestaan daarvoor twee centra, een in Frankrijk en een in het Verenigd Koninkrijk. Uraniumhexafluoride is een vaste stof op kamertemperatuur die bij 56 C vervluchtigt naar een gasvormige toestand, zonder vloeibare tussenfase. In die gasvormige toestand vindt dan de volgende fase plaats: de verrijking. Ze bestaat erin om het gehalte aan uranium 235 te verhogen. Voor het gebruik in drukwaterreactoren is een verrijkingsniveau nodig tussen drie en vijf procent uranium 235. Daarvoor bestaan er verschillende technieken die alle gebaseerd zijn op het massaverschil tussen de kernen van de twee isotopen. De twee meest gebruikte methodes zijn de gasdiffusie en het ultracentrifugeren. Volgend op de verrijking volgt dan de fabricage van de eigenlijke splijtstof: het verrijkte gas wordt omgezet in zwart uraniumoxidepoeder dat samengeperst en daarna gebakken wordt op hoge temperatuur tot keramische tabletten. Deze tabletten worden nadien op elkaar gestapeld in cilindrische buizen uit zircaloy van zo n vier meter lang. Deze elementen worden samengevoegd tot een splijtstofelement, bedoeld om in de reactorkern van een kerneenheid te worden geplaatst. OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT

4 Aanbod voldoende dus. Maar nog een kritiek op het uranium: het is te duur. Wordt kernenergie dan ook niet te duur? Eerst en vooral moet men weten dat het niet de kostprijs is van het uranium dat een eventuele prijsstijging van de elektriciteit zal veroorzaken. Algemeen kan je stellen dat in de splijtstofcyclus de kosten gelijk verdeeld zijn over de bovenfase en de benedenfase (zie ook het kaderstuk - nvdr). In de bovenfase gaat een 25 % tot een derde van de kosten naar de splijtstoffabricage. Van de overblijvende twee derden gaat zo n veertig procent naar de winning van het uranium ("mining" in het Engels) en zestig procent naar de conversie en verrijking ervan. Neemt men het hele plaatje, dan kan je stellen dat de prijs van het uranium zelf voor ongeveer vijf procent meespeelt. Zelfs al zou de uraniumprijs opmerkelijk evolueren, dan nog zal die prijs dus weinig invloed hebben op de kost van de elektriciteit. Toch is sinds 2003 de prijs van het uranium op de wereldmarkt gestegen met een factor vijf tot zes. Dat is toch aanzienlijk? zijn. Zoals u merkt, ligt daar het probleem niet, ook op de lange termijn is de bevoorrading verzekerd. Alles bij mekaar geteld, kan men de vandaag gekende reserves daardoor zowat vermenigvuldigen met factor vijftig. Men heeft dus reserves voor honderden jaren, zelfs indien er een aanzienlijke stijging zou zijn van het verbruik. We moeten ons daarnaast ook durven te plaatsen in het perspectief van de voortdurende technologische ontwikkeling. Het is mijn overtuiging dat men eind deze eeuw in staat moet kunnen zijn om kernfusie te ontwikkelen; kernsplitsing zal dan misschien zijn tijd hebben gehad. Net zoals op andere markten speelt de prijs uiteraard een rol. Het is interessant om even de ontwikkelingen op de uraniummarkt te bekijken. Eind jaren zeventig kenden we een eerste piek in de uraniumprijs, die toen laag was. Oorzaak waren de veelbelovende perspectieven van een grote expansie van kernenergie. Met die boom op het oog, wilden alle elektriciteitsbedrijven zekerheid over de bevoorrading van uranium en wilden ze zich indekken. Men ging dus grootscheeps en overal op zoek naar splijtstof, met als gevolg prijsstijgingen van het uranium en minder flexibele contracten op langere termijnen tussen de leveranciers van het uranium en de eindgebruikers, de elektriciteitsmaatschappijen. Maar enige tijd later kwam er een kentering door een soort overdosis : de uraniumafnemers hadden eigenlijk teveel uranium en tegelijkertijd werd de wereld geconfronteerd met de ongevallen in Three Mile Island en Tsjernobyl. De publieke opinie sloeg om, de investeringen in nieuwe kerncentrales werden teruggeschroefd enz. Daardoor stokten de bestellingen van uranium, kwam er een overschot en zakten de prijzen stelselma- OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT

5 tig. We spreken over de jaren tachtig. Bovendien stortte eind jaren tachtig het voormalige Oostblok in mekaar. Dat bracht nog een ander element mee, namelijk het ter beschikking komen van de Russische stocks aan splijtbaar materiaal, in die tijd een kolossale hoeveelheid. De voormalige Sovjetunie had erg veel uranium geproduceerd, vooral militair, maar verbruikte er weinig. In de jaren negentig kwamen die stocks dus op de markt, ook mee als gevolg van het ontwapeningsakkoord tussen Rusland en de Verenigde Staten voor de ontmanteling van een deel van hun kernwapenarsenaal. Daarvan kwam het gerecupereerde uranium vanaf 1995 op de markt. Om u een idee te geven: de ontmanteling van kernraketten vertegenwoordigt één vijfde van de wereldbehoeften aan uranium gedurende achttien jaar! Gigantisch dus. Dat alles maakte dat de bevoorrading van uranium als primaire grondstof vanuit de mijnen en de exploratieactiviteiten naar nieuwe bronnen werden geblokkeerd, en dit vanaf het begin van de jaren negentig. Die toestand duurde tot Daarna schoot de prijs terug de hoogte in? Inderdaad, dat verliep in twee fasen. In april van dat jaar liep de grootste uraniummijn ter wereld onder water. Zo n conventioneel ongeval kan gebeuren, net zoals in andere soorten mijnen, dat had niets te maken met het uranium zelf. De mijn bleef enige maanden dicht en dat gaf een eerste schok. Eind van hetzelfde jaar wijzigde Rusland haar commerciële beleid inzake uraniumleveringen en annuleerde onder meer een leveringscontract met de Verenigde Staten. Gevolg van die gebeurtenissen: de elektriciteitsproducenten werden ongerust, tweede schok. En de derde kwam er door een sluiting gedurende enkele maanden van een conversie-installatie. Bovendien: toen de prijs laag stond boden de uraniumproducenten hun klanten contracten aan op zeer lange termijn, met grote flexibiliteit. Maar met de nieuw ontstane onzekerheden anticipeerden de elektriciteitsproducenten evenwel fors op hun behoeften, kochten dus meer in, wat de uraniumleveranciers op hun beurt verplichtte overal op zoek te gaan naar natuurlijk uranium. Kortom, een sneeuwbaleffect. Eind 2004, begin 2005 is er daarbovenop een nieuw en een niet-onbelangrijk fenomeen bijgekomen: de financiële beurzen begonnen zich te interesseren voor het uranium. Voor het eerst werd uranium als primaire grondstof gezien als speculatief verhandelbaar. Het werd gekocht (maar nog niet verkocht), niet om het te gaan gebruiken, maar louter speculatief. Investeerders kochten hoeveelheden die anders samen goed waren voor de spotmarkt gedurende een volledig jaar! Dat bracht een supplementaire prijsverhoging met zich. Denkt u dat de prijs nog blijft stijgen? Ik verwacht op redelijk korte termijn een nieuwe schok op de markt van uranium maar dan een schok in de andere richting: een prijsdaling. Ik zie verschillende redenen. De gestegen prijs van het uranium heeft het mogelijk gemaakt om het niveau van de economische reserves te gaan herevalueren, en, ten tweede, ze heeft een sterke relance van het zoeken naar uranium in gang gezet. De jongste vijfentwintig jaar was de exploratie naar nieuwe ontginningen nauwelijks nog gebeurd, men interesseerde zich slechts voor de korte termijn. Maar sedert twee jaar is er een spectaculaire verhoging van de exploratie. Er zijn op dit ogenblik maatschappijen die het exploratiewerk van de jaren tachtig voortzetten, er zijn er die totaal nieuwe gebieden gaan onderzoeken. Het gevolg van dat opnieuw speuren naar uranium is dat nu reeds potentiële nieuwe bronnen zijn gevonden. Men brengt die vandaag evenwel nog niet onmiddellijk in rekening om bijvoorbeeld de wereldvoorraden te berekenen - u vindt ze bijvoorbeeld nog niet terug in het jongste Het rode boek - dat zal pas later gebeuren. Ook lopen de ontdekkers van nieuwe vindplaatsen er nog niet dadelijk mee te koop. Aangezien de uraniummarkt een vrije markt is, is het logisch dat zij hier nog niet te vroeg mee uitpakken. Maar duidelijk is in elk geval dat in de jongste jaren de inspanningen tot exploratie sterk zijn toegenomen, en dat dus het aanbod op de middellange termijn zal toenemen, met als gevolg dat de prijs waarschijnlijk moet dalen. Is dat de enige reden voor een mogelijke prijsdaling van het uranium? Er zijn nog factoren. Het zal natuurlijk enige jaren duren vooraleer de nieuwe exploraties en ontdekkingen effectief uranium zullen genereren, maar een aantal van de nu actieve mijnen en leveranciers gaan hun productie en activiteit ook opdrijven. Dat zullen ze doen door een hoger rendement na te streven of door het uitbreiden van hun activiteit. Die trend zien we nu reeds duidelijk: nieuwe mijnen met grote exploiteerbare hoeveelheden zijn er bijvoorbeeld in Kazakstan te vinden, een land dat zijn productie aan het verviervoudigen is. En de grootste mijn ter wereld qua reserves in Australië investeert 500 miljoen dollars in een voorstudie om tegen 2013 haar productie te verviervoudigen. Daarenboven verwachten we van de VS nog beslissingen over de ontmanteling van hun kernwapens, en ook Rusland heeft nog reserves want het ontwapeningsakkoord met de VS dekte niet alles. Ook zijn er de stocks bij de eindafnemers, die zich hebben willen indekken. OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT

6 De uitbreiding van het aanbod is dus verzekerd, en het zal ook sneller stijgen dan de bijkomende vraag vanuit nieuwe kerneenheden, die we verwachten binnen een goede tien jaar. Dat alles maakt dat ik ervan overtuigd ben dat op middellange termijn alle behoeften voldaan kunnen worden, aan een lagere prijs. We hebben met andere woorden de hoge prijzen van vandaag niet nodig om aan de behoeften te voldoen. Wie zijn de grootste producenten van natuurlijk uranium? Is het een stabiele markt? De eindafnemers, de elektriciteitsproducenten, betrekken het uranium van over de hele wereld. De grootste producenten van natuurlijke uranium zijn, en ik citeer de top drie met hun aandeel in de totale wereldproductie voor het jaar 2005: Canada met 28 %, Australië 23 % en Kazakstan 10,5 %. Daarna komen Rusland, Namibië, Niger en Oezbekistan. De grootste mijnen inzake output in 2005 waren McArthur River in Canada met 17 % van de totale wereldproductie, en Ranger en Olympic Dam, beide in Australië met 12 en 8,8 %. U merkt dat tussen alle producenten er voldoende politiek stabiele landen zitten om de bevoorrading te kunnen garanderen. Plus, er zijn stocks: de European Atomic Energy Community, kortweg Euratom, adviseert aan haar leden, de landen van de Europese Unie, en/of de elektriciteitsproducenten ervan, om een stock aan splijtstof te bewaren voor twee jaar elektriciteitsproductie. Zo beschikt men, buiten de Verenigde Staten, op dit ogenblik over een stock van ton. De wereldproductie in 2005 was goed voor zo n ton, de vraag bedroeg ton. Het verschil wordt opgevangen door de stocks, het uranium afkomstig van de ontmanteling van kernraketten en de opwerking van gebruikte kernbrandstof. Nogmaals: er is dus op geen enkele manier een probleem voor de bevoorrading. Het werken in uraniummijnen is niet gevaarlijker dan het werken in andere mijnen. Er zijn de typische risico s, die voornamelijk te maken hebben met de klassieke veiligheid, maar die niets te maken hebben met het uranium of zijn karakteristieken. Natuurlijk uranium vormt geen groot radiologisch risico. Uiteraard zijn er wel specifieke veiligheidsvereisten, in het bijzonder in de rijkere mijnen, voornamelijk met betrekking tot radon. Als besluit kan ik uw lezer geruststellen: én de bevoorrading van uranium én de transformaties ervan leveren geen echte problemen op: de operationele veiligheid van uraniummijnen wordt van heel dichtbij gevolgd door de autoriteiten in de producerende landen. Dank u voor dit gesprek. Met eveneens dank aan Françoise Renneboog, Verantwoordelijke Marktanalyse bij de Bevoorradingsdienst Splijtstoffen bij Synatom. Voor de geïnteresseerde lezer: een samenvatting op vijf pagina s van de besluiten van het OECD-Rapport Uranium 2005 Resources, Production and Demand in verschillende talen waaronder het Engels en het Frans, vindt u op waar u ook terecht kan voor verdere informatie. Zie ook: voor een soortgelijke analyse gericht op commerciële vragen en voor een officiële analyse door de Adviescommissie van het Bevoorradingsagentschap van Euratom. Uranium wordt voor het grootste deel gewonnen uit ertsen uit bovengrondse of ondergrondse mijnen. Is dat een gevaarlijke job? Françoise Renneboog OKTOBER NUCLEAIRE ACTUALITEIT