Uraanin esiintyminen
Wikipedia
Uraanin esiintyminen maankuoressa on seurausta geologisista prosesseista, jotka ovat rikastaneet uraanin suhteellista osuutta maapallon pintakerroksissa. Maankuoressa uraani on edelleen rikastunut lukuisten prosessien kautta erialisiksi esiintymiksi. Koska uraaniesiintymiä muodostuu monia eri väyliä, on uraani tyypillinen lognormaalisti maankuoreen jakautunut metalli [1]. Nykyisin uraani on merkittävä energianlähde, joten sen saatavuudella ydinpolttoaineeksi on huomattavaa taloudellista merkitystä.
Tunnetut taloudelliset uraanivarannot ovat NEA:n ja IAEA:n tekemän inventaarin mukaan noin 4,7 miljoonaa tonnia, joka riittää nykykulutuksella noin 85 vuodeksi[2]. Tämän lisäksi tulevat kuitenkin maankuoren toistaiseksi löytämättömät uraaniesiintymät, joissa arvioidaan olevan hyödyntämiskelpoista uraania vielä moninkertainen määrä[1][3][4][5][6]. Yhdysvaltojen energiaministeriön tutkijat ovat malmikartoituksien perusteella todenneet, että "uraanin saatavuus ei ole ydinvoiman kehitystä rajoittava tekijä"[1] ja IAEA:n ydinenergiaosaston johtajan Juri Sokolovin sekä NEA:n pääjohtajan Luis Echávarrin yhteisen kannan mukaan uraania riittää tarpeeksi näköpiirissä olevaan tulevaisuuteen[7].
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Uraanin alkuperä
Maapallon uraanivarat ovat peräisin aurinkokunnan syntyajoilta siitä tähtienvälisestä aineksesta, josta aurinko ja planeetat ovat tiivistyneet. Tässä aineksessa arvioidaan syntyprosessia kuvaavien teoreettisten mallien pohjalta olleen painossa mitattuna noin 41 miljardisosaa uraania (wppb)[8] ja astrofysikaalisten havaintojen pohjalta noin 57 wppb[9], todellisen arvon ollessa siis todennäköisesti jossain 50 wppb:n tienoilla. Ottaen huomioon uraanin radioaktiivisen hajoamisen, maapallolla kokonaisuudessaan nykyisin lienee 10 wppb uraania. Toisin sanoen maapallolla on kaikkiaan noin 63 biljoonaa tonnia uraania. [1]
Vaikka uraanin kokonaismäärä onkin valtaisa, jos se jakaantuisi tasan maapallon materiassa, ei sen taloudellinen hyödyntäminen olisi mahdollista. Kannattava uraanikaivostoiminta ei onnistuisi ilman uraanin geologisten prosessien kautta tapahtunutta rikastumista tiettyihin kivilajeihin. Jos maapallon kasautuminen olisi tapahtunut kylmässä, ilman kiviaineksen sulamista, näin saattaisi ollakin.
Uraani sen hajoamistuotteet osaltaan vaikuttavat siihen, että maapallon aines on pääosin sulaa. Maan radioaktiiviset aineet yhdessä painovoiman puristusvaikutuksen kanssa kuumentavat planeetan sisukset niin, että mineraalit sulavat nesteeksi. Syntyhistoriansa alkuvaiheessa maapallon arvioidaan fysikaalisten mallien ja geologisen aineiston perusteella olleen kokonaan sula.
Suuren ionikokonsa ja radioaktiivisen lämmönkehityksen johdosta uraani hakeutuu sulassa aineksessa matalan sulamislämpötilan jakeeseen ja sitä myöten maan vaippaan ja kuoreen. Geologisten mallien pohjalta arvioidaan, että peräti kaksi kolmannesta maapallon 63 biljoonan tonnin uraanivarannosta on kertynyt maankuoreen, jossa on ainoastaan 0,4 % maapallon kokonaismassasta. Magmakivien vertaaminen rautameteoriitteihin, joissa on säilynyt varhaisen aurinkokunnan kemiallinen koostumus, osoittaa arvion vähintään oikean suuntaiseksi. [3]
[muokkaa] Uraani maankuoressa
Uraania on fysikaalisten ominaisuuksien ja geologisten prosessien seurauksena kertynyt maankuoreen erittäin korkea pitoisuus verrattuna sen yleiseen esiintymiseen. Keskimäärin Uraania on maankuoressa noin 4 miljoonasosaa. Uraani myös säilyy muuttumattomana halki geologisten prosessien.
Alkuaineiden geologisessa jakautumisessa ratkaisevaa on minkälaiset ja ennen kaikkea kuinka monet erilaiset prosessit rikastavat ja köyhdyttävät mineraaleja kyseisen alkuaineen suhteen. Alkuaineet, jotka kertyvät esiintymiksi vain pienellä määrällä geologisia prosesseja voidaan odottaa jakautuvan multimodaalisesti, kun taas aineet, joita rikastavat lukuisat erilaiset prosessit jakautuvat lognormaalisti.[3]
|
|
Uranivarantojen lognormaali jakauma koostuu monista eri esiintymätyypeistä, joille kullekin tyypilliset jakautumat summautuvat muodostaen lognormaalin kokonaisjakauman.[1] Jakauman huippu osuu huomattavasti rikkaampiin esiintymiin kuin mitä maankuoren keskimääräinen uraanipitoisuus on. Malminetsinnän kannalta uraani on siis otollinen metalli, koska uraanin fysikaaliset ominaisuudet kasaavat siitä luonnostaan rikkaiksi esiintymiksi.[3]
[muokkaa] Magmakiviprosessi maankuoren rikastajana
Nuori, vasta jähmettynyt kiviaines on suhteellisen köyhää uraanin suhteen, vanhoissa magmakivissä uraanin pitoisuus on huomattavasti korkeampi. Suuri ionikoko saa uraanin hakeutumaan osittain sulaan ainekseen ja kohoamaan vaipassa maankuoreen muiden suurten ionien kuten natriumin kanssa. Toisaalta uraanin radioaktiivisuus toimii lämmönlähteenä, joka muiden lämpöä tuottavien aineiden tapaan saa uraanin kulkeutumaan vaipasta kohti pintaa ja tunkeutumaan maankuoreen.
Uraanin taipumus kohota sulassa kiviaineksessa pintaan on maapallon geologiaa merkittävästi määrittävä tekijä. Jos uraani ja muut raskaat radioaktiiviset aineet hakeutuisivat maapallon ytimeen, olisivat magmavirtaukset huomattavasti voimakkaampia, mikä näkyisi vallitsevia oloja selvästi epävakaampana tektoniikkana. On kyseenalaista voisiko niin suurten geologisten voimien repimällä maapallolla esiintyä nestemäistä vettä ja siten elämää.
Subduktiovyöhykkeillä, joissa mannerlaatan kiviaines painuu alemmas ja sulaa, kivinäytteet sisältävät tyypillisesti painossa mitattuna noin 2 miljoonasosaa (wppm) uraania. Merten hautavajoamissa puolestaan, jossa magmasta muodostuu uutta kalliota, kivinäytteet sisältävät tavallisesti noin 0,1 wppm uraania. Tämä on seurausta kivien erilaisesta geologisesta historiasta: vanhaan, maankuoressa pitkään olleeseen kiveen, joka subduktiovyöhykkeillä sulaa uudestaan, on ehtinyt kertyä edellä kuvatun kulkeutumisprosessin seurauksena runsaasti uraania. Vasta syntyvään kiveen uraania sitä vastoin ei ole vielä ehtinyt kertyä. Jatkuvasti toistuvana tämä kiertoprosessi on rikastanut maankuoren uraanipitoisuuden sen nykyiselle tasolle.[3]
[muokkaa] Uraaniesiintymien muodostuminen
Jotkin uraaniesiintymät ovat suoraa seurausta magmakiviprosessin aikaansaamasta rikastumisesta. Tällaisia esiintymiä hyödyntävät muun muassa Joachimsthalin kaivokset Tšekissä ja Great Bear Laken Kanadassa. Pääasiassa magmakiviprosessi yksin ei kuitenkaan riitä rikastamaan uraanin pitoisuutta tarpeeksi korkeaksi, jotta syntyisi nykykaivostoiminnalle kannattavia malmeja.
Useimmat uraaniesiintymiä muodostavat geologiset prosessit liittyvät uraanin taipumukseen olla voimakkaasti liukenevaa hapettavissa ympäristöissä ja erittäin liukenematonta pelkistävissä ympäristöissä. Maapallon ilmakehän happipitoisuus kasvoi huomattavasti noin 1,8 miljardia vuotta sitten muuttaen sen pelkistävästä hapettavaksi. Sen seurauksena viimeiset 1,8 miljardia vuotta merkittävin uraania maankuoressa liikuttava ilmiö on ollut pinnan läheisyydessä olevan happipitoisen pohjaveden liikkeet. 1,8 miljardia vuotta sitten ja sitä ennen vesistöt eivät juuri liikuttaneet uraania. Jotkin hyvin vanhat kivilajit sisältävät edelleen huomattavia vanhoja, hapettavan veden liikkeiltä säästyneitä uraaniesiintymiä. Tällaisia ovat esimerkiski Elliot Laken esiintymä Kanadassa ja Witwatersrand Etelä-Afrikassa.[3]
Myöhemmin pohjavesiliikkeet ovat saattaneet uraanin entistä enemmän liikkeelle, minkä seurauksena merten, vesistöjen ja pohjavesien uraanipitoisuudet kasvavat edelleen hitaasti. Pääosin uraanipitoisuus vesistöissä pysyy kuitenkin edelleen kaukana saturaatiotasosta. Paikoitellen maapallon historiassa on esiintynyt alueita, joissa veden kemia on muuttunut pitkäksi aikaa pelkistäväksi. Aikojen kuluessa näille alueille on kertynyt merkittäviä määriä uraania. Huomattava täten syntynyt uraaniesiintymä on esimerkiksi Coloradon ylängön mesozooinen hiekkakivi.
Myös valtamerissä esiintyy alueita, joissa veden happipitoisuus on alhainen veden vähäisen vaihtuvuuden vuoksi. Näillekin paikoille uraanilla on taipumus kertyä. Näin ovat muodostuneet esimerkiksi Chattanoogan mustan savikiven uraaniesiintymät Yhdysvalloissa Tennesseessä. Myös fosfaattikiviin kertyy täten usein huomattavia määriä uraania.[3]
Inkonformiteetilla tarkoitetaan aluetta, jossa kallion ikä ja ominaisuudet muuttuvat voimakkaasti ohuella vyöhykkeellä [10]. Paikoissa, joissa prekambrinen hiekkakivi on vielä paljon vanhemman prekambrisen graniitin päällä, hiekkakiven uraani valuu happipitoisen pohjaveden mukana inkonformiteetin rakoihin ja halkeamiin muodostaen usein hyvin rikkaan esiintymän. Esimerkiksi Kanadan Saskatchewanin uraaniesiintymät ovat suurelta osin täten syntyneitä
Oklossa Gabonissa uraani on pohjaveden mukana kertynyt poikkeuksellisen rikkaiksi esiintymiksi. 1,7 miljardia vuotta sitten, kun uraanin fissiilin 235-isotoopin pitoisuus oli isotooppien eri puoliintumisajoista johtuen vielä 3 % verrattuna nykyiseen 0,7 %:iin, käynnistyi Oklon esiintymässä useita luonnon ydinreaktoreita, joissa pohjavesi toimi neutronimoderaattorina ja jäähdytteenä. Reaktorit toimivat hyvinkin neljännesmiljoona vuotta. Niistä jälkeen jääneet luonnolliset "ydinjätteet" ovat viime vuosina saaneet runsaasti mielenkiintoa keinotekoisen ydinjätteen loppusijoituksen ollessa ajankohtainen. Ovathan Oklon reaktoreiden polttoaineen jäänteet säilyneet kalliossa näihin päiviin asti. [11]
[muokkaa] Uraanivarat ja -varannot
Uraanilla on suuri taloudellinen merkitys ja se on huomattava kaivannainen. Sitä on kulutettu kautta vuosisatojen jossain määrin, lähinnä seosmetallina, mutta uraanin nykyisen suuruinen kysyntä sai alkunsa fission keksimisen jälkeen. Ensimmäinen käytännöllinen sovellus fissiolle oli ydinaseissa, ja ne olivatkin uraanin massakäytön ensimmäisten vuosikymmenten ajan sen merkittävä käyttökohde. Nykyisin maapallon ydinaseinventaarin kokonaismäärä on supistuva, joten asekäyttö ei enää synnytä uraanin nettokysyntää.[12]
Uraanin pääasiallinen käyttötarkoitus nykyisin on voimalaitoksissa, ydinenergian tuotannossa. Uraanin riittävyys on siis energiataloudelliselta kannalta hyvin keskeinen asia. Uraaniesiintymiä arvioidessa ratkaisevassa asemassa on esiintymien hyödynnettävyys tekniseltä ja taloudelliselta kannalta, koska suurimmatkaan määrät uraania eivät hyödytä energiantuotantoa, jos niiden saattaminen energiakäyttöön aiheuttaa enemmän kustannuksia kuin hyötyä. [3]
Luonnonvaroista puhuttaessa varannolla (engl. reserve) tarkoitetaan sitä osaa esiintymistä, joka on jo löydetty ja joka tiedetään nykytekniikalla vallitsevassa markkinatilanteessa kannattavaksi hyödyntää. Varoilla (engl. resource) puolestaan tarkoitetaan kallioperässä olevia esiintymiä, joita toistaiseksi ei vielä tunneta. Tunnetut varannot muodostavat siis vain pienen, toistaiseksi tunnetun osan maankuoren kokonaisvaroja.[13]
Lisäksi varannon kokoon vaikuttaa se, että malmin määrä kasvaa kun raaka-aineen hinta nousee. Malmi on mineraali, joka sisältää metallia tarpeeksi, jotta sen käyttö on taloudellista. Malmivarannot riippuvat kulloisestakin markkinatilanteesta: hinnan nousu siis laajentaa malmivarantoa, koska jo tunnetuista esiintymistä köyhemmätkin muuttuvat taloudellisesti kannattaviksi hyödyntää.[14] Malmivaranto voi laajentua myös kaivostekniikan kehityksen tai uusien löydettyjen esiintymien kautta.[3]
[muokkaa] Uraanivarannot
Hyvin harvat uraaniesiintymät ovat tiedettyjä historiallisista syistä tai sattumalta löydettyjä; pääosa tunnetaan tietoisen malminetsinnän johdosta. Maailmassa on ollut menneinä aikoina kaksi merkittävää uraaninetsintäbuumia: toisen maailmansodan jälkeen ydinaseiden aiheuttama ja 1972 alkaen energiakriisin aiheuttama.
1970-luvun jälkeen uraanin aktiivinen etsintä on ollut hyvin vähäistä, koska silloin löydetyt esiintymät ovat ajanoloon osoittautuneet selvästi luultua rikkaammiksi ja ydinenergian käytön kasvu on ollut arvioitua hitaampaa. Tämä johtuu öljyn ja muiden fossiilisten polttoaineiden ennakoitua suuremmasta käytöstä. Uraanista saatava energia on myös kasvanut ydintekniikan kehityksen myötä ja ydinaseriisunnasta on saatu plutoniumia hävitettäväksi voimalaitoksissa, mikä vähentää luonnonuraanin kysyntää.
Nykyiset varannot ovat siis pääosin vuosikymmeniä sitten tehdyn etsintätyön tulosta. Geologit kuitenkin arvioivat (ks. esim. [1][3][4][5][6]), että varantoa voitaisiin tarvittaessa laajentaa nopeasti uusilla etsinnöillä, kuten 50- ja 70-luvuilla tehtiin. Uraanin hinnan nousu viime vuosina onkin uudistanut kiinnostusta uraaninetsintään. Hinnan ja malminetsinnän välinen mekanismi muodostaa takaisinkytkennän, joka tasapainottaa uraanin hintaa samoin kuin muidenkin luonnonvarojen.[15] Raakauraanin hyvin alhainen osuus ydinsähkön hintarakenteessa mahdollistaa köyhienkin esiintymien taloudellisen hyödyntämisen.[3][16]
| Tunnetut uraanivarannot tuhatta tonnia, kun hinta130$/kg[2] |
|||
|---|---|---|---|
| Australia | 1143 | Kazakstan | 816 |
| Kanada | 444 | Yhdysvallat | 342 |
| Etelä-Afrikka | 341 | Namibia | 282 |
| Brasilia | 279 | Niger | 225 |
| Venäjä | 172 | Uzbekistan | 116 |
| Ukraina | 90 | Jordania | 79 |
| Intia | 67 | Kiina | 60 |
| Muut | 287 | Yhteensä | 4743 |
Maailman ydinvoimajärjestö (World Nuclear Association, WNA) arvioi, että maailman uraanikaivoksissa ja muissa hyvin tutkituissa esiintymissä on noin 1,32 miljoonaa tonnia uraania, joka olisi jalostettavissa 40$/kg markkinahinnalla. Tämä on kuitenkin vain pieni osa laajempia uraanivarantoja, joita kallioperässä tiedetään olevan malminetsinnän perusteella. [3]
Uraanin tunnetusta varannosta pidetään kansainvälisesti kirjaa. YK:n atomienergiajärjestö IAEA ja OECD:n NEA kokoavat joka toinen vuosi jäsenmaista tiedot tunnetuista uraaniesiintymistä. Jäsenmaat ilmoittivat vuonna 2005 uraanivarannoikseen runsaat 3,8 miljoonaa tonnia alle 80$/kg hinnoilla. Jos uraanin hinta nousisi 130$/kg:n, varannot kasvaisivat yli 4,7 miljoonalla tonniin. Lisäksi jäsenmaat arvioivat, että 10 miljoonaa tonnia lisävarantoja löytyvän toistaiseksi taloudellisesti arvioimattomista esiintymistä. Lisäksi noin 40 % maailman ydinsähköstä tuotetaan tällä hetkellä kaivostoimintaa kaipaamattomista polttoaineenlähteistä, kuten vanhoista varastoista, käytetyn ydinpolttoaineen jälleenkäsittelystä sekä ydinaseriisunnasta.[2]
Maailman ydinvoimajärjestön arvion mukaan kaivoksissa tällä hetkellä tunnettu uraani riittää nykykulutuksella ydinvoimalaloiden tarpeisiin noin kahdeksikymmeneksi vuodeksi.[3] Euroopan komission raportin mukaan nykyiset uraanivarannot riittävät nykytuotannolla 42 vuodeksi.[17] Jos otetaan kaivoksissa olevien varantojen lisäksi huomioon tunnetut taloudelliset uraanivarannot IAEA:n ja NEA:n inventaarion mukaisesti, riittäisivät ne nykyisen ydinvoimatuotannon tarpeisiin noin kahdeksi sadaksi vuodeksi.[2]
[muokkaa] Uraanivarat
[muokkaa] Eri arvioita uraanivaroista
Tunnetut uraanivarannot on kattavasti kartoitettu NEA:n ja IAEA:n selvityksessä, joka on käsitelty edellä. Koska niin kauan kuin selvitystä on tehty, on tunnettujenkin uraanivarantojen riittävyys ylittänyt 50 vuotta, on kiinnostus kokonaisuraanivarojen arvioimiseksi ollut jokseenkin vähäistä. [3] Vertailun vuoksi vuonna 1972 kuparin tunnetut varannot olisivat riittäneet silloisella kulutuksella 36 vuodeksi, kullan 11 vuodeksi, lyijyn 26 vuodeksi, elohopean 13 vuodeksi, tinan 17 vuodeksi ja sinkin 23 vuodeksi [18]. Uraanivarantoja on siis aina kulutukseen verrattuna tunnettu suhteellisen runsaasti. IAEA:n ydinenergiaosaston johtajan Juri Sokolovin ja NEA:n pääjohtajan Luis Echávarrin yhteisen kannan mukaan uraania riittää tarpeeksi näköpiirissä olevaan tulevaisuuteen[7].
Eräitä arvioita uraanin kokonaisvaroista silti on tehty. IAEA:n ja NEA:n uraanin inventoinnista vastaavat tutkijat ovat arvioineet, että tavanomaisista lähteistä saatavat hyödynnettävät uraanivarat ovat yli 17 miljoonaa tonnia[19]. IAEA ja NEA ovat lisäksi arvioineet fosfaattiesiintymien sisältävät noin 35 miljoonaa tonnia uraania [20], jotka riittäisivät riippuen uraaninen kysynnän kasvusta noin 350–450 vuodeksi [21]. Tämän lisäksi mahdollisesti hyödynnettävissä olevia epätavanomaisisa lähteissä olevia varantoja on yli 4 miljardia tonnia.[19]
Tähän mennessä kattavimman selvityksen maankuoren uraanivaroista ovat laatineet Yhdysvaltojen energiaministeriön tutkijat energiakriisin aikaan. Tarkoitus oli selvittää ydinvoiman potentiaalia fossiilisten polttoaineiden korvaajana. Eri mineraalien tiedetään geologisten tutkimusten ja niiden syntyä koskevan tietouden perusteella sisältävän uraania vaihtelevissa, niille kullekin tyypilliissä pitoisuuksissa. Yhdistämällä toisaalta tiedot eri mineraalien yleisyydestä maankuoressa ja toisaalta tiedot niiden uraanipitoisuuksista, saatiin arvio maailman kokonaisuraanivarojen suuruudesta.
Energiaministeriön tutkijat joutuivat arvioissaan nojautumaan tunnettuihin esiintymätyyppeihin, joten he saattoivat aliarvioida rikkaiden uraaniesiintymien kokonaismäärää huomattavastikin jos jotain merkittäviä toistaiseksi tuntemattomia esiintymiä jäi arvion ulkopuolelle. Virhearvion mahdollisuutta kuitenkin pienentää 60-luvun alusta järjestelmällisesti tehdyt kattavat malminetsintälennot, jotka perustuvat maaperän säteilymittauksille. On siis epätodennäköistä, että ainakaan kovin huomattavia ennestään tuntemattomia rikkaita uraaniesiintymätyyppejä enää löydettäisiin.[1]
Tällä hetkellä uraanin etsinnässä huomio keskittyy esiintymiin, joissa uraania on enemmän kuin 1000 ppm[3]. Tällaisia uraanipitoisuuksisa sisältävät pääasiassa suonimaiset uraaniesiintymät, pegmatiitit, inkonformiteettiesiintymät, alluviumkivettymät ja hiekkakivet. Näissä esiintymissä on maankuoresa arviolta 90 miljoonaa tonnia uraania. Esiintymän pitoisuuden laskeminen 2–10 kertaa pienemmäksi laajentaa erityisesti alluvium- ja hiekkakiviesiintymien kokonaismäärää vielä 100 miljoonalla tonnilla, joka yli kaksinkertaistaa mainitut uraanivarat. Vulkaanisten esiintymien mukaan lukeminen alentaa pitoisuutta edelleen kertaluokalla, mutta laajentaa varoja peräti kahdella miljardilla uraanitonnilla. Koska uraanin vuosikulutus mitataan kymmenissä tuhansissa tonneissa on selvää, että uraanin geologinen niukkuus ei näköpiirissä olevassa tulevaisuudessa merkittävästi rajoita uraanin saatavuutta.[1]
[muokkaa] Uraanin hinnan yhteys uraanivarojen kokoon
Esiintymien hyödynnettävyyden kannalta olennaista on uraanin hinta ja sitä myöten uraanin kaivostoimintaan käytettävissä oleva panos. Kalliimmalla hinnalla kaivostoimintaan voidaan kuluttaa enemmän resursseja, joten saatavilla olevan uraanin määrä kasvaa koska yhä köyhemmät esiintymät muuttuvat hyödynnettäviksi. Uraanin geologisten ominaisuuksien perusteella voidaan arvioida kuinka paljon nykyistä enemmän uraania olisi mahdollista hyödyntää jos sen hinta nousisi.
Koska uraanin kertymiseen esiintymiin on hyvin runsaasti erilaisia mekanismeja, on uraani tyypillinen lognormaalisti maankuoreen jakautunut alkuaine. Tämän hetkinen kaivostoiminta keskittyy malmeihin, joiden hyödyntäminen on kannattavaa uraanin nykyisellä noin 25 $/kg markkinahinnalla. Kun tällä alueella tutkitaan uraanin jakaumakäyrää, voidaan arvioida kuinka paljon köyhempiin esiintymiin siirtyminen kasvattaisi uraanivaroja. Oheisessa kuvassa uraanin jakaumakäyrä on esitetty 2-kantaisella logaritmisella asteikolla. Sille on piirretty tangentti alueelle, johon malminetsinnän mielenkiinto tällä hetkellä keskittyy. Kun tangetille lasketaan kulmakerroin logaritmisen asteikon askelvälien suhteen, saadaan sille noin arvo +3,5.
Koska 2-kantaisella logaritmisella asteikolla yksi askelväli merkitsee aina mitatun suureen kaksinkertaistumista, voidaan arvioida, että kaksinkertaistamalla kaivostoimintaan käytetty panos, kasvavat kannattavat uraanivarat 23,5 kertaisiksi, eli yli kymmenkertaisiksi. Edelleen tämän arvion perusteella uraanivarat 300-kertaistuisivat jos uraanin hinta kymmenkertaistuisi. Viime vuosina uraanin maailmanmarkkinahinta todella on yli kymmenkertaistunut[22]; jos edes osa tuosta hinnannoususta on pysyvää, on seurauksena taloudellisesti kannattavien uraanivarojen kasvaminen aivan uuteen suuruusluokkaan. Kaivosyhtiöt ovatkin jälleen käynnistäneet uraanin etsintätoimintaa eri puolilla maailmaa.[23]
Luonnollisesti uraanin hinnannousun myötä laajeneva malmivaranto on mahdollista hyödyntää vain jos tuotettavan energian hinta ei sen seurauksena nouse kestämättömästi. Uraanin osuus sillä tuotetun energian hinnassa on kuitenkin varsin alhainen. Menneiden parin vuosikymmenen aikana raakauraanin osuus on ollut noin 2% ydinsähkön hinnasta. Näin ollen uraanin hinnan kaksinkertaistuminen nostaisi tuotetun energian hintaa suurin piirtein 2%, kymmenkertaistuminenkin vain noin 20%. Tämäkin on hintavaikutuksen yliarviointia, sillä köyhdytetyn uraanin lisärikastamisella ja polttoaineen tehokkaammalla käytöllä selvästi pienempi sähkönhinnannousu olisi todennäköinen. Uraania voitaisiin siis ostaa selvästi nykyistä kalliimmalla hinnalla ilman että energian hinta nousisi läheskään yhtä paljoa.[3]
[muokkaa] Uraani sivutuotteena
Suhteellisen köyhätkin uraaniesiintymät saattavat olla kannattavia monimetalliesintyminä. Uraani on varsin tyypillinen sivutuote esimerkiksi kultakaivostoiminnassa. Kulta ja uraani hakeutuvat raskaina metalleina moniin samantyyppisiin mineraaleihin. Uraania myös käytetään hyväksi kullan etsinnässä sillä se on helpompi havaittava radioaktiivisuutensa johdosta. Hyvä esimerkki on Witwatersrandin kaivos Etelä-Afrikassa. Ensimmäisen 60 toimintavuotensa aikana kaivos tuotti lähinnä kultaa, mutta uraanin hinnan noustessa 50-luvulla sen vähäarvoisesta sivutuotteesta, uraanista, tulikin yllättäen haluttu kaivannaninen [1]. Myös maailman suurin tunnettu uraaniesiintymä Olympic Damissa Australiassa tuottaa pääasiassa kuparia (75% tuloista), uraanin (20 %), kullan ja hopean (yhdessä 5 %) ollessa sivutuotteita [24].
Fosfaattiesiintymät sisältävät usein huomattavia määriä uraania niiden geologisen historian vuoksi. Fosfaateilla on kysyntää pääasiassa lannoitteina, ja tähän asti niiden uraanisisältö on pääosin jäänyt hyödyntämättä. Uraanin hinnan noustessa sen erottaminen saattaa kuitenkin tulla kannattavaksi, mikä huomattavasti kasvattaisi taloudellisia uraaniesiintymiä entisestään. Esimerkiksi Yhdysvallat pystyisi nykyisellä fosfaattituotannollaan kattamaan koko ydinpolttoainetarpeensa jos erotteluun ryhdyttäisiin.[1]
[muokkaa] Uraani Suomessa
Suomen kallioperä yhdessä Ruotsin pääosan kanssa kuuluu Fennoskandian kilpialueeseen, jossa hyvin vanhaa peruskalliota on paljastunut laajalta alueelta. Erittäin vahoihin kiviin tyypillisesti kertyy edellä selitetyn magmakiviprosessin kautta keskimääräistä korkeampia uraanipitoisuuksia. Suomen yleisimpiä kivilajeja ovat graniitit, jotka peittävät pääosan kallioperän pinta-alasta (n. 52,5 %). Niiden uraanipitoisuus on tavallisesti 3–10 wppm, mikä on varsin suuri verrattuna maankuoren keskiarvoon (4 wppm). [25][1]
Koska Fennoskandian kilpi muistuttaa ominaisuuksiltaan monin tavoin maailman suurimpien uraanintuotantoalueiden geologiaa Kanadassa ja Australiassa, on Suomessa ja Ruotsissa ollut toiveita taloudellisesti merkittävien uraaniesiintymien löytämiseksi. Suomessa onkin toiminut uraanikaivokset Enon Paukkajanvaarassa sekä Askolassa, mutta toiminta ei edennyt koelouhintaa pidemmälle kun esiintymät todettiin liian köyhiksi. Uraaninetsinnät Enon ympäristössä kuitenkin jatkuvat kun Kauppa- ja teollisuusministeriö myönsi vuonna 2006 Arevalle valtauksia alueelta. [26][27]
Tällä hetkellä Suomessa ei toimi uraanikaivoksia, eikä mikään kaivosyhtiö ole ilmoittanut haluavansa sellaista perustaa. Suomessa ei myöskään tunneta yhtään uraaniesiintymää, joka olisi tarpeeksi rikas kannattavan uraanikaivoksen perustamiseksi. Kiinnostus malminetsintään on kuitenkin herännyt uraanin kysynnän kasvaessa ja etsintöjä Fennoskandian kilven alueella onkin aloitettu niin Suomessa, Ruotsissa, Norjassa kuin Venäjälläkin. Toistaiseksi etsinnöissä ei ole Suomen alueelta löydetty edes kaupallista kannattavuutta lähestyviäkään uraaniesiintymiä. Louhintakelpoisen esiintymän löytymistä pidetään varsin epätodennäköisenä ja vaikka tarpeeksi rikas esiintymä löytyisikin, lisätutkimuksineen, lupakäsittelyineen, koelouhintoineen ja rakennustöineen aikaa tuotantoon voi kulua hyvinkin 20 vuotta.
Uraanin etsinnän käynnistyminen uudestaan on saanut julkisuudessa runsaasti huomiota, vaikka uraanin etsinnällä sinänsä lentokoneella, maastosta kerätyillä näytteillä ja kairauksilla ei ole oikeastaan mitään merkityksellisiä vaikutuksia luontoon tai ihmisiin. Jos merkittävä esiintymä löydettäisiin, olisi seuraavana vaiheena koelouhinta, jota siis Suomessa on jo harjoitettu kahdessa kohteessa 1950- ja 1960-luvuilla. Varsinaisen kaivostoimminan aloittaminen edellyttäisi uraanin tapauksessa poikkeuksellisesti valtioneuvoston lupaa Ydinenergialain nojalla. Päätöstä varten kuultaisiin myös maanomistajia ja paikallisia asukkaita. Lupa on täysin harkinnanvarainen, valtioneuvostolla on lain nojalla vapaus myös evätä se.[28][26]
[muokkaa] Uraanin hyödyntämisen rajoitteita
Uraanipitoisuuden laskiessa sen erottaminen malmista kuluttaa enemmän ja enemmän energiaa. Peter Chapmanin 1970-luvulla tekemien laskelmien mukaan uraanin pitoisuuden laskiessa noin 20 wppm:an kuluttaa sen erottaminen enemmän energiaa kuin siitä voidaan ydinreaktorissa tuottaa. Uraaninlouhinnan ja reaktoritekniikan kehittyessä tämä raja saattaa tulevaisuudessa laskea alle 10 wppm:aan.[17] Jos kaikki esiintymät, jotka ovat rikkaampia kuin 20 wppm olisivat kannattavia hyödyntää, kasvaisivat uraanivarat nykyiseen verrattuna noin 300-kertaisksi. Jos esiintymät 10 wppm asti olisivat kannattavia, kasvaisivat varat jo 10000-kertaisiksi.[1] 1990-luvulla japanilaiset tutkijat ovat arvioneet uraanin eristämisen 0,003 wppm pitoisesta merivedestä olevan mahdollista noin 250$/kg kustannuksilla.[29]
Uraanivarantojen hyödyntämisen esteeksi voivat muodostua myös sosiaaliset, ekologiset ja poliittiset syyt. Esimerkiksi Australiassa, jossa arvioidaan olevan maailman suurimmat uraanivarat, on vain kolme uraanikaivosta, sillä toinen maan pääpuolueista, Australian työväenpuolue, vastusti vuoteen 2007 saakka uusia kaivoshankkeita. Lisäksi maan alkuperäisväestön perinteisillä asuma-alueilla, joilla monet uraaniesiintymät sijaitsevat, alkuperäisasukkaat voivat nykyisin kieltää luonnonvarojen etsinnän ja hyödyntämisen. Alkuperäisväestön kannat ovat vaihdelleet: joissain tapauksissa lupa on myönnetty, toisissa ei.[30][31] Esimerkki nykykäytännöstä on Kakadun kansallispuisto, jossa tällä hetkellä toimivan Rangerin uraanikaivoksen lähistöllä olisi erittäin huomattavia lisävaroja. Niiden hyödyntäminen ei kuitenkaan voi alkaa ilman alkuperäisasukkaiden lupaa, jota kaivosyhtiö ei toistaiseksi ole saanut.[32]
Uraanin noussut hinta on saanut kaivosyhtiöt etsimään uraania myös Suomesta. Etelä-Suomessa kunnat, esimerkiksi Nummi-Pusula, ja paikalliset asukkaat ovat pääasiassa vastustaneet hankkeita niiden mahdollisten ympäristövaikutusten vuoksi.[33] Itä-Suomessa suhtautuminen on ollut kaksijakoista. Osa kunnista, kuten Kontiolahti, on suhtautunut valtauksiin myönteisesti,[34] kun taas toiset kunnat, kuten Eno, ovat vastustaneet uraanivaltauksia.[35]
[muokkaa] Katso myös
[muokkaa] Lähteet
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 Deffeyes, K., MacGregor, I.: World Uranium resources Scientific American, Vol 242, No 1, January 1980, pp. 66-76.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 NEA, IAEA: Uranium 2005 – Resources, Production and Demand. OECD Publishing, 2.6.2006, ISBN 978-92-64-02425-0.
- ↑ 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16 3,17 3,18 Herring, J.: Uranium and thorium resource assessment, Encyclopedia of Energy, Boston University, Boston, USA, 2004, ISBN 0-12-176480-X.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 R. Price, J.R. Blaise: Nuclear fuel resources: Enough to last?. NEA News 2002 – No. 20.2, Issy-les-Moulineaux, Ranska.
- ↑ 5,0 5,1 Gordelier, S.: Bridging the Generation Gap. IEA OPEN Bulletin, IEA, 2007.
- ↑ 6,0 6,1 Äikäs, O.: Red Book 2005 - Tiivistelmän referaatti ja muita huomioita, Materia 3/2006, Vuorimiesyhdistys.
- ↑ 7,0 7,1 Sokolov, Y.; Echávarri, L.: Uranium Resources: Plenty to Sustain Growth of Nuclear Power. NEA, Pariisi, 2006.
- ↑ Urey H.: The Abundances of the Elements. Physical Review 88, pp. 248-252, lokakuu 1952.
- ↑ Alpher, A., Herman, R.: Theory of the Origin and Relative Abundance Distribution of the Elements. Review of Modern Physics 22, pp. 153-212, huhtikuu 1950.
- ↑ Nelson, S.: Geologic Time. Tulane University, New Orleans, Lousiana, USA, 2003.
- ↑ U.S. DOE: Oklo: Natural Nuclear Reactors. Department of Energy, Las Vegas, Nevada, USA, 11/2004.
- ↑ Schwartz, S.: Atomic Audit, Brookings Institution Press, Washingon D.C., USA, 1998, ISBN 0-8157-7773-6.
- ↑ Halla N.: Tulevaisuuden näkymiä. Tielaitos, Helsinki, 1997, ISSN 0789-8886.
- ↑ Matikainen, R.: Kaivos- ja louhintatekniikan käsikirja. Vuorimiesyhdistys, Helsinki, 1982, ISBN 951-99399-5-4.
- ↑ Gray, L. C.: Rent under the Assumption of Exhaustibility. Quarterly Journal of Economics, Vol 28:466–489, 1914.
Hotelling, H.: The Economics of Exhaustible Resources. Journal of Political Economics, Vol. 39:137–175, 1931. - ↑ Ux Consulting Company: Ux U3O8 vs. CIS Prices. Roswell, Georgia, USA, 12.6.2007.
- ↑ 17,0 17,1 Paul Mobbs, Mobbs' Environmental Investigations and Research: Uranium Supply and the Nuclear Option. Oxford Energy Forum, the quarterly journal of the Oxford Institute for Energy Studies, 2005, nro 61.
- ↑ Meadows, H. et al.: Limits to Growth. New York, 1972, ISBN 0-87663-165-0.
- ↑ 19,0 19,1 Global Nuclear Expansion Based on Plentiful Uranium Supply June 6, 2006. Environment News Service (ENS). Viitattu 10.8. 2007. (englanniksi), "If world nuclear capacity increasts 22 percent by 2025, the industry would require about 80,000 metric tons each year. If the increase is up to 43 percent, the industry would require 100,000 metric tons per year, the new Red Book shows."
- ↑ Global Uranium Resources to Meet Projected Demand Latest Edition of "Red Book" Predicts Consistent Supply Up to 2025 2 June 2006. IAEA. Viitattu 10.8. 2007. (englanniksi)
- ↑ Global Nuclear Expansion Based on Plentiful Uranium Supply June 6, 2006. Environment News Service (ENS). Viitattu 10.8. 2007. (englanniksi), "If world nuclear capacity increasts 22 percent by 2025, the industry would require about 80,000 metric tons each year. If the increase is up to 43 percent, the industry would require 100,000 metric tons per year, the new Red Book shows."
- ↑ Ux Consulting Company: Ux U3O8 vs. CIS Prices. Roswell, Georgia, USA, 12.6.2007.
- ↑ Karhu, E.: Uraani kiinnostaa kannattajia ja kiihottaa vastustajia, Metallitekniikka, 6/2006.
- ↑ Australian Uranium Association: Australia's Uranium Mines, 9/2007, Melbourne, Australia.
- ↑ Turunen, M.: Suomen Kallioperä. Kiviopas, Suomussalmen kunta, luettu 4.11.2007.
- ↑ 26,0 26,1 Äikäs, O.: Uraaninetsintä havahtui Ruususen unesta nykypäivään, Materia 3/2006, Vuorimiesyhdistys.
- ↑ Päätös COGEMAn uraanivaltaushakemuksesta Pohjois-Karjalassa 10. lokakuuta 2006. Kauppa- ja teollisuusministeriö. Viitattu 27. helmikuuta 2007.
- ↑ Söderholm, K.: Edellytykset uraanikaivostoiminnalle Suomessa, Suomen Atomiteknillisen Seuran seminaari, Helsinki, 31.5.2006.
- ↑ Nobukawa, H.: Development of a Floating Type System for Uranium Extraction from Sea Water Using Sea Current and Wave Power. 4th International Offshore and Polar Engineering Conference, Osaka, Japani, 4/1994.
- ↑ Prospect or suspect – uranium mining in Australia Nova: Science in the news. Syyskuu 2002. Australian Academy of Science. Viitattu 30. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
- ↑ Northern Land Council: Doing Business on Aboriginal Land. Darwin, Australia, 2003.
- ↑ ABC News: Jabiluka mining still on the cards, company says, 8.12.2007.
- ↑ Nummi-Pusulan kunnan alustava kannanotto uraanietsintöihin 21. elokuuta 2006. Nummi-Pusulan kunta. Viitattu 30. heinäkuuta 2007.
- ↑ Kontiolahden kunnanhallituksen lausunto valtausasiassa 11. tammikuuta 2006. Kontiolahden kunta. Viitattu 30. heinäkuuta 2007.
- ↑ Eno vastustaa uutta uraanivaltausta 6. marraskuuta 2007. YLE Uutiset. Viitattu 14. marraskuuta 2007.
