Kennisdossier Kernenergie
6 minuten

Uranium; mijnbouw en voorraden

Uranium is de grondstof voor kernenergie. Uranium is een element dat van nature in de aarde voorkomt. Het behoort tot de groep van de zware metalen. Het bijzondere aan uranium is dat het een radioactief element is. ‘Radioactief’ betekent: het element verliest steeds kleine deeltjes van zichzelf, en hierbij komt energie vrij. Dit doet het van nature, zonder enige prikkel van de buitenwereld. Als je een heleboel deeltjes van het juiste uranium verzamelt, komt er een aanzienlijke hoeveelheid energie vanaf. De energie komt vrij samen met wat radioactieve straling genoemd wordt. Als de straling in je lichaam terechtkomt dan kun je er ziek van worden of in het ergste geval zelfs van doodgaan.

Uraniummijnen

Uranium komt overal op aarde voor, in zeer lage concentraties. Alleen op die plekken waar de concentraties iets hoger zijn dan normaal (dit is vanaf 0.01% van alle deeltjes in een gesteente) kan het rendabel zijn om het uranium te winnen, bijvoorbeeld in een uraniummijn. Een mijnbouwbedrijf onttrekt het natuurlijk uranium uit uraniumerts en maakt gebruik van chemische processen om een poedervormig concentraat van uranium te produceren. Dit uraniumconcentraat is het eindproduct van de uraniummijn en wordt meestal geproduceerd in de vorm van ‘yellow cake’: een okergeel poeder. Niet alle geproduceerde concentraten zijn yellow cake, maar vaak wordt alle uraniumconcentraat voor het gemak ‘yellow cake’ genoemd. Het geproduceerde uraniumconcentraat wordt bij de mijn in containers verpakt en kan daarna worden verkocht.

Uraniummijnbouw verwoest nu al hele landstreken in landen als Kazachstan, Canada, India, Australië, Namibië, Malawi en Niger. De bevolking profiteert niet en de natuur wordt verwoest. Het deels Nederlandse uraniumverrijkingsbedrijf URENCO is een van de grote afnemers. Het levert uranium voor circa 170 kerncentrales wereldwijd.

Rapporten

Uraniumvoorraad

Er is nog genoeg uranium voor de komende tientallen jaren. Er zijn veel minder kerncentrales in bedrijf dan in het verleden verwacht werd. Als de verwachtingen uit het verleden waren uitgekomen, zou het uranium al snel op zijn.

Volgens de in Londen gevestigde World Nuclear Association is vanaf 1945 tot 2019 in totaal wereldwijd bijna 3 miljoen ton uranium gewonnen (zie tabel 1).

Tabel 1. Uraniumwinning 1945-2019 in tonnen

Canada    538.546
Kazachstan    519.472
USA    374.858
Australië    226.289
Duitsland    217.161
Rusland    173.780
Z-Afrika    165.043
Niger    149.361
Namibië    141.048
Tsjechië    111.214
Frankrijk      77.015
Oekraïne      68.932
China      54.029
Overige    148.566
Totaal 2.965.314

Bron – World Nuclear.org

Volgens een rapport van 23 december 2020 van het Nucleair Energie Agentschap (NEA) in Parijs zijn de bewezen en geschatte voorraden uranium 3,8 miljoen ton. Daar komt nog eens 2,3 miljoen ton bij op grond van redelijk betrouwbare gegevens die nog nader getoetst moeten worden. Samen gaat het dan om 6,1 miljoen ton, die het NEA de “geïdentificeerde voorraad” noemt en die winbaar is tegen kosten van 130 dollar per kilo (tabel 2). Opvallend is dat het NEA in tegenstelling tot eerdere rapporten ook uranium noemt dat winbaar is tegen kosten van 260 dollar per kilo. Bij die prijs is de voorraad 8 miljoen ton uranium. Alle 450 kerncentrales wereldwijd met een opgesteld vermogen van 396.000 Megawatt (MW) gebruikten in 2019 ruim 59.000 ton uranium.

Tabel 2.Voorraad uranium in tonnen en percentage per land

Australië 1.692.700 28%
Kazachstan    906.800 15%
Canada    564.900  9%
Rusland    486.000  8%
Namibië    448.300  7%
Z-Afrika    320.900  5%
Brazilië    276.800  5%
Niger    276.400  4%
China    248.900  4%
Mongolië    143.500  2%
Oezbekistan    132.300  2%
Oekraïne    108.700  2%
Botswana      87.200  1%
Tanzania      58.200  1%
Jordanië      52.500  1%
USA      47.900  1%
Overige    295.800  5%
Totaal 6.147.800

Bron – World Nuclear.org 2020.

Hoelang gaat de uraniumvoorraad mee?

De som van het uranium dat al gewonnen is en winbaar is tegen kosten van 130 dollar per kilo = 3 miljoen ton + 6,1 miljoen ton, samen 9,1 miljoen ton uranium. Hoelang gaat deze voorraad mee? Dat hangt af van de aanname over het aantal kerncentrales. Twee voorbeelden:

Voorbeeld 1

In 1980 publiceerde het Internationaal Atoom Energie Agentschap (IAEA) rapporten over de International Fuel Cycle Evaluation (INFCE). Het IAEA verwachtte toen dat in het jaar 2000 wereldwijd in het hoge scenario 1.200.000 Megawatt (MW) aan kerncentrales in bedrijf zou zijn (ter vergelijking: dat zijn 1.200 kerncentrales van elk 1.000 MW) die in dat jaar 160.000 ton uranium nodig zouden hebben. In 2025 zou 3.900.000 MW aan kerncentrales in bedrijf zijn die in dat jaar 350.000 ton uranium nodig zouden hebben. Een rekensom leert dat 1,9 miljoen ton uranium nodig is vanaf het jaar 1980 tot 2000 en nog eens 6,4 miljoen ton uranium tot het jaar 2025. Samen is 8,3 miljoen ton uranium nodig tot en met 2025.

Voorbeeld 2

Volgens bovengenoemd rapport van 23 december 2020 van het NEA is de bewezen en geschatte voorraad uranium 3,8 miljoen ton met een nader aan te tonen voorraad van 2,3 miljoen ton. Deze voorraad is winbaar bij een prijs tot 130 dollar per kilo. Bij een prijs tot 260 dollar per kilo kan er meer gewonnen worden en is de voorraad 8 miljoen ton uranium.

In het hoge scenario van het NEA is in het jaar 2040 het opgestelde vermogen aan kerncentrales 626.000 MW. Tot 2040 hebben die kerncentrales 1,7 miljoen ton uranium nodig, kunnen we uitrekenen met behulp van tabel 2.5 van het NEA-rapport. Stel dat vanaf 2040 het jaarlijkse gebruik hetzelfde blijft, namelijk 100.000 ton uranium. Dan is de bewezen en geschatte voorraad in het jaar 2061 op. Nog eens 23 jaar later, in 2084 is ook de nader aan te tonen voorraad op.

Voorbeeld 3

Volgens het NEA-rapport uit 2020 is zoals hierboven aangegeven de geïdentificeerde voorraad 8 miljoen ton bij een prijs van 260 dollar per kilo. Stel dat alle landen in de jaren tachtig het voorbeeld van Frankrijk hadden gevolgd. Dan zou kernenergie vanaf 2030 zo’n 70% van alle elektriciteit moeten leveren, als alle landen dat aandeel zouden handhaven. We kunnen bij benadering uitrekenen dat de totale geïdentificeerde voorraad van 8 miljoen ton in dit voorbeeld al over 15 jaar, in 2036, op zou zijn.

Uraniumwinning verliesgevend

Er zit voorlopig genoeg uranium in de grond, maar de vraag is of het eruit gehaald zal worden. Het Internationaal Energie Agentschap (IEA) gaf namelijk herhaaldelijk aan dat de uraniumproductie van de bestaande en geplande mijnen daalde. In 2014 was de productie nog net gelijk aan de vraag, maar in de komende jaren zouden tekorten kunnen optreden. Er moeten nieuwe uraniummijnen in bedrijf komen, wat betekent dat al over een paar jaar investeringsbesluiten genomen moeten worden om een tekort aan uranium te voorkomen, stelde het IEA in 2014 en herhaalde dat in 2018. Daarbij wordt ook verwezen naar de verslechterde marktomstandigheden van kernenergie en de lage marktprijs van uranium. Bij deze lage prijs zal in het jaar 2040 zo’n 87% van de voorraden die gewonnen kunnen worden tegen een prijs van 80 dollar per kilo, opgebruikt zijn. Maar ook dan zijn “significante investeringen en technische kennis” nodig om deze gewonnen voorraden te kunnen verkopen op de markt.

Het NEA geeft een marktprijs van uranium in dollar per pound (lb), waarbij 1 pound overeenkomt met 0,45 kilo. Korte toelichting: in mei 2020 was de prijs 32 dollar per pound, dat is 71 dollar per kilo. Uraniumwinning is bij deze prijzen een verliesgevende zaak, behalve bij mijnen met een hoog percentage aan uranium.

Bron – World Nuclear.org 2020.

 

Meer over Kernenergie


Artikel

Wetenswaardigheden over kernenergie

18 minuten

Artikel

Is kernenergie duurzaam?

3 minuten