Будущие мировые потребности урана

Международное агентство по атомной энергии следует поздравить с созывом первого симпозиума по проблемам образования урановых месторождений. Значительные усилия, предпринимаемые Агентством для расширения и улучшения международного сотрудничества в области геологии поисков и оценки запасов урана в течение вот уже семи лет, достигли определенного успеха. В связи с этим следует вспомнить объединенные рабочие совещания по урановым ресурсам и потребностям, проводимые совместно с организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), и совещания по поисковым признакам и методам поисков урана. Помимо того, Агентство взяло на себя выполнение нескольких долгосрочных программ технической помощи развивающимся странам в соответствии с программой ООН.

Агентство можно поздравить со столь представительным составом симпозиума, в котором участвует большая группа авторитетных специалистов по геологии урана. Это безусловно будет способствовать успеху симпозиума в решении проблемы будущего снабжения ураном.

Созыв настоящего симпозиума злободневен, поскольку этим вопросам придается сейчас большое значение в связи с современным состоянием мировой энергетики. Вследствие эмбарго на нефть, а также в связи с тем, что многие промышленно развитые страны все яснее понимают, что производство энергии в развитых странах быстро истощает традиционные источники, все большее внимание привлекается к развитию ядерной энергетики, которая, как уже предсказывалось, будет главным источником электрической энергии в мире к 2000 г. В соответствии с этим предполагаемое увеличение ресурсов урана и его производства, беспрецедентное в истории горнодобывающей практики, могут увеличиться в еще большей степени. И соответственно требования к геологии урана, к поискам и разведке становятся все серьезнее. Каковы эти требования? Какие вопросы и проблемы они выдвигают? Я надеюсь, ряд ответов будет получен в результате дискуссий на этом симпозиуме.

Предполагаемые мировые потребности в уране до конца текущего столетия оцениваются приблизительно в 4 млн. коротких тонн U3O8 (фиг. 1). В противовес этим потребностям мировые запасы урана (по цене до 10 долл. за фунт U3O8) составляют 12 млн. т (фиг. 2). Современная опенка дополнительных, еще не открытых потенциальных запасов этой стоимостной категории - 1.1 млн. т. Подсчитанные и дополнительные потенциальные запасы в категории 10-15 долл. за фунт U3O8 определяются еще в 1,7 млн. т. (фиг. 3). Значительно большие ресурсы понадобятся для поддержания производства урана на уровне, необходимом в 2000 г., - около 300 тыс. т. урана в год (фиг. 4). Спрос будет повышаться еще несколько лет и после 2000 г., даже при успешном введении в строй в 80-х годах реакторов на быстрых нейтронах. На фиг. 5 сравниваются степень увеличения урановой продукции в ближайшие 20 лет и рост продукции трех других полезных ископаемых за тот же период в прошлом. Производство урана должно увеличиваться в среднем в год на 12%.

Запасы, которые необходимо иметь к 2000 г., чтобы удовлетворять потребностям, отвечающим уровню 2000 г. и последующих лет, приближенно оцениваются сейчас в 12 млн. т., т.е. в три раза превышают подсчитанные запасы по стоимости до 15 долл. за фунт (фиг. 6).

Таковы размеры предполагаемых потребностей в уране. Попробуем же теперь рассмотреть некоторые геологические и поисковые аспекты.

На фиг. 7 показано геологическое размещение запасов и потенциальных резервов стоимостной категории 10 долл. за фунт U3O8. Отчетливо преобладают месторождения в песчаниках и кварцевогалечных конгломератах. Фиг. 8 отражает геологическое размещение потенциальных запасов стоимостной категории 10-15 долл. за фунт U3O8. За исключением дополнения значительных по объему ресурсов в черных сланцах Швеции, картина остается в общем прежней.

Подобная ситуация сложилась в результате интенсивных двадцатипятилетних поисков, но какова вероятность, что эти же типы месторождений останутся главными источниками снабжения ураном и в будущем? И если останутся, то как это положение отразится на удовлетворении предстоящего огромного спроса?

Робертсон высказал в свое время предположение, что поскольку уран является литофильным элементом, размещение его месторождений геологически ограничено и потенциальные запасы в песчаниках и конгломератах могут быть дополнены лишь месторождениями тех типов, с которыми мы уже знакомы. Он полагал также, что месторождения в конгломератах ограничены в своем распространении определенным геологическим временем, а месторождения в песчаниках — специфическими условиями осадконакопления, что существенно сокращает возможности увеличения запасов. Эти заключения высказаны Робертсоном в отношении запасов, экономически рентабельных при современных условиях. Остается открытым вопрос обнаружения совершенно новых типов месторождений, эксплуатация которых возможна при более высоких ценах.

Изучение песчаниковых месторождений в США показывает, что запасы в таких месторождениях не могут быть значительно увеличены за счет поднятия "бортовых" цен. Как запасы, так и содержания урана в песчаниковых месторождениях обнаруживают логнормальное распределение, в результате чего возрастание общего количества запасов урана за счет включения низкосортных руд оказывается сравнительно небольшим. На фиг. 9 и 10 показаны дифференциальные и кумулятивные кривые распределения количества руды и содержащегося в ней урана в зависимости от его содержания в типичных песчаниковых месторождениях. Зги данные свидетельствуют, что масштабы месторождений песчаникового типа не зависят от содержания урана. Таким образом, у нас нет оснований предполагать, что среди песчаниковых месторождений, содержащих около 0,05—0,1% урана, можно найти крупные запасы урановых руд. По-видимому, песчаниковые месторождения представлены в основном сравнительно высокосортными рудами, распространение которых ограниченно. Они не могут дать те огромные количества урана, которые будут необходимы.

Несмотря на это, поиски и разведка месторождений песчаникового типа пока остаются преобладающими, а потому геологические данные по этим месторождениям и относящиеся к ним генетические концепции вызывают в настоящее время наибольший интерес, что подтверждается и большим числом докладов данного аспекта на настоящем симпозиуме по сравнению с другими направлениями. Этого и следовало ожидать, поскольку по этим месторождениям накоплен большой опыт и имеются значительные успехи в открытии новых объектов. Помимо того, для всех людей, и для геологов в том числе, весьма характерно сосредоточивать свое внимание на объектах, которые представляют наибольший интерес в данный момент.

Однако с точки зрения будущего снабжения ядерным топливом, возможно, это и не лучший вариант - сосредоточить в столь значительной степени свое внимание на геологии и поисках месторождений песчаникового типа в ущерб всем другим. В этом смысле особый интерес представляет статья о химическом и физическом контроле уранового оруденения, который относится к самым раз-личным типам месторождений.

Ограниченность распространения месторождений песчаникового типа не следует преувеличивать; несмотря ни на что, именно они представляют сейчас наиболее очевидные резервы увеличения мировых ресурсов в ближайшем будущем. При этом в дополнение к поискам в привычной обстановке следует считаться с возможностями существенного расширения диапазона вмещающих пород за счет тех осадков, которые пока еще не дали значительных объектов. В этом смысле очень интересна статья Мортона, посвященная песчаниковым месторождениям в протерозойских породах. Заслуживают также внимания доклады по урановому оруденению в пермских и пермо-триасовых осадочных породах.

К сожалению, лишь одна статья посвящена специально кварцевогалечным конгломератам. Она дополняется статьей Рамоса по урановым месторождениям Бразилии, рассматривающей некоторые детали строения конгломератовых месторождений, находящихся сейчас в стадии изучения.

Я хотел бы теперь остановиться на рассмотрении возможностей получения новых дополнительных крупных ресурсов урана из новых типов месторождений, вероятно более низкосортных, чем те, что разрабатываются сейчас, но содержащих большие количества урана. Эта проблема рассматривается в целом ряде докладов, которые дают дополнительный материал для понимания этих возможностей, например статья Армстронга, называющаяся "Существуют ли "порфировые" урановые месторождения?". Имеются и две другие работы, описывающие те типы месторождений, которые могут быть отнесены к разряду "порфировых". Это статьи фон Бакстрема и Бозе и др.

Действительно ли существует немалое число крупных урановых месторождений с низкосортными рудами, которые могли бы достаточно экономично снабжать ураном реакторы на медленных нейтронах? Когда будут введены в строй реакторы на быстрых нейтронах, проблема источников урана перестанет существовать: количества природного урана, потребные для них, сравнительно малы, и цены на него практически не будут иметь значения. Ho до этого времени экономические соображения и, возможно даже в большей степени, специфика местных условий будут ограничивать содержания урана в руде, принятой для отработки. Возможный предел концентраций урана отвечает цене, вероятно несколько более низкой, чем 100 долл. за фунт U3O8.

Эта цена практически соответствует содержаниям урана в пределах 0,005-0,01%. Сейчас известными месторождениями такого типа являются лишь ураноносные черные сланцы в юго-восточной части США, которые содержат несколько миллионов тонн U3О8. Однако, по моему мнению, эти сланцы едва ли явятся источником урана в связи с проблемой защиты среды: чтобы удовлетворить в 90-х годах потребности одних США, необходимо будет добывать, перерабатывать и транспортировать огромнейшие количества породы — несколько миллионов тонн в сутки.

Минимальные содержания, которые отвечают требованиям защиты среды, вероятно, лежат приблизительно в пределах 0,01-0,05%. Только содержания месторождения Россинг в Намибии и золотоносные конгломераты ЮАР попадают в эти пределы. И если золотоносные конгломераты представляются уникальными, то интрузивы ураноносных аляскитов Россинга или подобных ему месторождений могут повториться в других местах.

Недавно Синджер и др. провели статистическое изучение порфировых медных месторождений Аризоны и Нью-Мексико. Предварительные данные по 37 месторождениям позволяют предполагать, что качество руд в этих месторождениях, так же как в урановых песчаникового типа, не зависит от их размеров. Они установили также независимость качества в величины запасов в стратиформных медных месторождениях; для месторождений массивных сульфидных руд получен неопределенный результат. Интересно отметить, что при анализе данных по всем типам месторождений наблюдается обратная зависимость между качеством руд и величиной запасов.

Итак, представляется достаточно очевидным, что мы не можем ожидать открытия большого числа крупных месторождений уже известных промышленных типов. Либо должны быть найдены и разведаны месторождения новых типов, либо мы должны открыть чрезвычайно большое количество месторождений таких размеров, какие мы эксплуатируем в настоящее время. Последнее представляет собой трудную задачу. И мы должны задать следующий решающий вопрос: каким будет новый тип месторождений, который можно было бы считать эквивалентом медных порфировых руд, и каковы будут уровни содержаний урана в них? Будут пи это черные сланцы, которые, я полагаю, не могут разрешить проблемы долгосрочного снабжения ураном? Или это будут месторождения типа Pooсинга, которые, если они имеются в достаточном количестве, могли бы дать на длительное время надежный источник урана, удовлетворяющий и экономическим требованиям, и требованиям защиты среды? Или это будет еще совершенно не известный нам тип?

Историческим эквивалентом высокосортных медных руд среди урановых месторождений скорее являются жильные месторождения Шиколобве, Большого Медвежьего озера и Яхимова, нежели месторождения песчаникового типа. Как известно, жильные месторождения были главными объектами поисков и разведки в течение 15 лет, пока не были открыты крупные месторождения песчаникового типа. Возможно, эти последние являются эквивалентами медных порфировых руд. Если это так, то проблема снабжения ураном может стать весьма сложной. Если же эквивалентом порфировых месторождений явятся черные сланцы, проблема может стать еще сложнее.

He следует недооценивать значение недавних открытий месторождений жильного типа на Северной Территории в Австралии и месторождения Рэббит-Лейк в Канаде, которые, безусловно, окажут важное влияние на направленность поисков. Доклады, посвященные этим месторождениям, представляют, очевидно, значительный интерес.

При рассмотрении вопроса будущих потребностей в уране следует подчеркнуть значение развивающихся стран. Поиски и разведка урана проводятся в этих странах уже в течение многих лет и со значительным успехом. Эти страны обладают сейчас крупными установленными запасами. Co временем можно ожидать и существенного наращивания этих запасов, а кроме того, имеются большие площади, которые или совершенно не исследованы, или опоискованы очень слабо. В развивающихся странах могут быть также особенно значительны перспективы открытия новых месторождений либо уже известных, либо совсем новых типов. Области щитов и осадочных бассейнов Африки и Южной Америки, принадлежащие 30 или 40 странам, представляют собой такие перспективные для поисков площади. Помощь Агентства этим странам в исследовании возможностей, относящихся к урану, следует всячески приветствовать, поскольку будущие открытия не только помогут решить вопрос удовлетворения потребностей в уране, но также улучшить экономическое положение этих стран и повысить там уровень жизни.

В заключение хотелось бы надеяться, что дискуссии на настоящем симпозиуме дадут новые идеи не только в отношении геологии уже известных типов урановых месторождений, но также в отношении особенностей новых типов месторождений и возможностей их открытия. В этом смысле особенно интересен материал рабочей группы под председательством фон Бакстрёма.