Milan Smrž: Bude dostatek uranu?

Polotovar vysoce obohaceného uranu.

Licence | Volné dílo (public domain)

Zdroj | Wikimedia Commons

V roce 2006 zveřejnila Energy Watch Group (EWG) studii o budoucí dostupnosti uranu. V té době převládal a stále ještě převládá názor, zejména v jaderné komunitě, že uran lze vždy těžit v dostatečném množství, bez ohledu na to, kolik jaderných reaktorů bylo postaveno a kolik uranu bylo použito jako palivo. Na straně 5 zmíněné studie je graf budoucí produkce uranu, založený na komplexním hodnocení uranových dolů a uranových, dosud netěžených ložisek, který předpovídá, jak by se mohla vyvíjet budoucí produkce uranu. Studie EWG předpověděla, že roční produkce uranu dosáhne vrcholu kolem 55 kilotun (kt) v roce 2020 za předpokladu, že náklady na uran zůstanou na nízké úrovni 40 USD/kg. Po tomto vrcholu lze očekávat prudký pokles produkce. Pokud by cena vzrostla na 130 USD/kg, očekávalo by se, že produkce dosáhne vrcholu kolem roku 2025 na úrovni 70 kt roční produkce a poté prudce klesne.

Ve skutečnosti, podle World Nuclear Association (WNA), dosáhla ale světová těžba uranu maxima téměř o deset let dříve, v roce 2016, a od té doby v podstatě klesá. V období let 2015 až 2016, kdy pokrývala 96 až 98 % světové spotřeby, poklesla během 5 let v roce 2021 na hodnotu 77% světové spotřeby a poklesla pod 50 kt roční produkce dříve, než uváděla citovaná zpráva EWG.

Výsledky uvedené studie některé instituce popíraly a označovaly za nepřesné, protože ukazovaly nedostatek produkce uranu od roku 2020. Odhady výtěžnosti jednotlivých dolů jsou odvozeny od empirického pravidla, že těžba je plánována na deset let. Během této doby se vytěží podstatná část ložiska s vyšší koncentrací uranu, a především se ocitne na konci své životnosti drahá těžební a zpracovatelská technologie. Uvedený desetiletý předpoklad se dobře potvrdil u již uzavřených dolů v Kanadě a Austrálii. Naproti tomu WNA, jak uvádí Michael Dittmar z ETH, ve svých předpovědích počítá s dvacetiletou dobou těžby, čímž zásoby nadhodnocuje.

Současná spotřeba reaktorů se pokrývá jednak ze zásob dříve vytěženého uranu a částečně uranem ze zbrojních arsenálů, které ovšem také představují omezený zdroj. Rozvoj jaderné energetiky v příštích 25 letech by se měl soustředit na dva aspekty, na dodávky uranu vs. zvýšení nových kapacit reaktorů. V tomto časovém horizontu nebudou hrát významnou roli ani rychlé či thoriové reaktory, protože na dokončení konceptů bude ještě nutné vynaložit značný čas a výzkumné úsilí.

Studie EWG analyzuje data o zdrojích uranu a dochází k závěru, že objevené zásoby jsou nedostačující k zajištění dodávek uranu na více než třicet let. Jedenáct zemí své zásoby uranu již vyčerpalo. Celkem již bylo vytěženo asi 2,3 Mt. V současné době zbývá pouze jedna země (Kanada) s ložisky obsahující uran s obsahem rudy vyšším než 1 %. Většina dalších nalezišť, v jiných zemích má rudu s obsahem uranu nižším než 0,1 % a dvě třetiny nalezišť jsou pod 0,06 %. To je důležité z hlediska energetické návratnosti, protože spotřeba energie je v nejlepším případě nepřímo úměrná obsahu uranu v rudě a v hornině. Při koncentraci pod 0,01-0,02 % uranu se energie potřebná pro zpracování uranu – na celý palivový cyklus – podstatně zvyšuje.

Podle Jana W. Storma bude posledně uvedená koncentrace při klasické důlní těžbě narážet na limitu energetické návratnosti. Základní podmínkou pro jakýkoliv proces přípravy energie je, aby celý proces byl energeticky pozitivní, tedy aby získaná energie byla větší než celková energie vynaložená na proces. Pakliže by nebyla splněna podmínka pozitivní energetické bilance, byl by celý proces z hlediska produkce energie nesmyslný. Se snižujícím se obsahem uranu v rudě se tato limita přibližuje nulovému výtěžku energie. Tato limita obsahu uranu je u měkkých hornin (pískovce) asi 0,1 g U/kg horniny a u tvrdých (žuly) je 0,15 g U/kg.

Jak uvádí nejnovější Atlas uranu na straně 12, produkce uranu zhruba odpovídá analýzám EWG z roku 2006. Největším producentem uranu na světě byla z historického hlediska Kanada. Zde se vytěžilo v letech 1940 až 2018 531 000 tun, což přispělo jednou šestinou světovým dodávkám uranu. Další jsou USA, následované Ruskem (předtím bývalým Sovětským svazem), Kazachstánem, Německou demokratickou republikou a Austrálií. Od roku 2009 se Kazachstán stal zemí s nejvyšší produkcí uranu. Tamní vláda však zveřejnila jen málo informací o těžbě a už vůbec ne o možných problémech, spojených s těžbou pomocí chemické eluční metody (ISL).

Ve srovnání s obnovitelnými energiemi je jaderná energie z nových reaktorů nejen mnohem dražší, ale i provozní náklady jaderné výroby elektřiny u dalších jaderných elektráren se přibližuji úplným nákladům na výstavbu a provoz velkých projektů větrné a sluneční energie. Výstavba jaderného reaktoru obvykle trvá o několik desetiletí déle a náklady na výstavbu jsou často více než třikrát vyšší, než se plánovalo. Kromě toho stále nebyly vyřešeny všechny otázky bezpečnosti, problém ukládání jaderného odpadu a vojenského zneužívání jaderného materiálu pro jaderné zbraně.

Nicméně vlády především ve východní Evropě plánují jaderné reaktory, které nebudou v provozu nejméně dalších deset nebo dvacet let. Slepá víra bez hlubší analýzy důvěřuje, že uranové doly budou pokračovat v produkci levného uranu dalších 50 let. Významný a pro mnohé nečekaný pokles celosvětové produkce uranu zhruba od roku 2015 však hovoří jinak. Pravděpodobnější je, že i při zvýšených cenách už uran nebude za 20 let dostupný v dostatečném množství pro provoz všech světových jaderných reaktorů.

Nelze počítat s trvalým oživením světové produkce uranu z tradičních dolů v USA, Rusku, Německu (bývalé NDR), Jižní Africe a u nás, ale téměř výhradně otevřením nových dolů, zejména v Kazachstánu a do jisté míry v Austrálii a Kanadě. To bude v budoucnu stěží možné, protože regiony s velkými netěženými ložisky uranu, jako byl Kazachstán před 20 lety, již neexistují.

Mnoho plánovaných projektů na rozšíření jaderných reaktorů ve světě s největší pravděpodobností nebude moci být uvedeno do provozu ani po dokončení jejich výstavby, protože jim jednoduše nezbude žádný uran nebo vysoké ceny uranu poženou provoz jaderných reaktorů ještě hlouběji do neefektivity ve srovnání s obnovitelnými energiemi.

Poptávku po uranu samozřejmě může snížit odstavení stávajících jaderných reaktorů. To je přesně to, co se v současné době děje. Ani přepracování vypálených palivových článků z jaderných reaktorů nemůže být bezproblémovým řešením, o čemž svědčí kontaminace v okolí přepracovatelských závodů ve francouzském La Hague a anglickém Sellafieldu. O problémech rovněž vypovídá zákaz přepracování použitého uranového paliva, schválený senátem USA.

V současné době je cena jaderné energie z nově postavených reaktorů v průměru 4 až 5krát dražší než z obnovitelných zdrojů. Častou námitkou proti obnovitelné energii bývá intermitence přírodních zdrojů energie – slunce a větru. Řešením je velkoobjemová akumulace, jejíž cena se velmi rychle snižuje. Vedle perspektivního vodíku, metanu a amoniaku již startuje výroba nových účinných redoxflow baterií bez drahých, špatně dostupných kovů s nevalnou ekologickou i sociální stopou, na bázi běžných organických látek (ligniny).