Wędrówki uranu

Z jednej tony naturalnego uranu zawierającego 0,7% U-235 uzyskać można 120-130 kg uranu wzbogaconego do 4-5% U-235, przy nakładzie 6,25 - 8,85 SWU na kilogram produktu (SWU to jednostka pracy rozdzielczej, jednostka zamawiania i rozliczania procesu wzbogacania uranu uwzględniająca nakład energii na wykonanie pracy do wzbogacenia uranu). Dalsze wzbogacanie pozwoli uzyskać 26 kg paliwa dla reaktora badawczego, który wymaga uranu wzbogaconego do 20% zawartości izotopu U-235, przy nakładzie 45 SWU na kilogram produktu. Do celów wojskowych zastosowanie znajduje uran wzbogacony do 90%; z jednej tony naturalnego uranu uzyskać można 5,6 kg wysokowzbogaconego uranu przy nakładzie 227 SWU na kilogram produktu.

Od yellow cake do konwersji

Przygotowanie skoncentrowanego półproduktu, jakim jest tzw. yellow cake, dokonuje się w kopalniach. Z rudy naturalnej zawierającej najwyżej do 20% uranu (a powszechnie eksploatuje się rudy o zawartości 0,1 – 1%), po zmieleniu i ługowaniu, uzyskuje się tlenek uranu U3O8, w postaci tzw. yellow cake.

Następnym etapem jest konwersja yellow cake U3O8 do postaci gazowej UF6 – fluorku uranu (VI) (inaczej: sześciofluorku uranu). Zakłady konwersji znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Francji (2 zakłady), Wielkiej Brytanii, Rosji (2 zakłady), Chinach i Brazylii (a także w Iranie na potrzeby własne tego kraju).

Największą nominalną mocą produkcyjną może poszczycić się rosyjski zakład w Angarsku (20 tys. ton rocznie). Zbliżona potencjałem jest amerykańska fabryka w Metropolis w stanie Indiana (17,6 tys. rocznie), a niewiele mniej może wyprodukować należący do francuskiej firmy Areva zakład w Pierrelatte (14 tys. ton rocznie). Listę największych zakładów zamyka kanadyjski zakład w Port Hope, należący do firmy Cameco (10,5 tys. ton rocznie). Od pewnego czasu swoje niewielkie zakłady posiadają także Brazylia (90 ton rocznie) i Iran (zakład konwersji uranu w Isfahanie jest w stanie wyprodukować 193 ton rocznie).

Gazowy UF6 po schłodzeniu skrapla się, wówczas przelewany jest do specjalnych cystern. Po dalszym schłodzeniu przybiera w cysternach postać stałą, w której jest transportowany do zakładów wzbogacaniu uranu.

Wirówki górą

Potencjał zakładów wzbogacania uranu wyraża się wartością zużywanej energii na jednostkę pracy, która jest potrzebna do rozdzielenia izotopów. Podaje się go w kilogramach – siły, kg SWU (SWU = separative work unit, jednostka pracy rozdzielczej). Światowy potencjał produkcji wzbogaconego uranu według oszacowań World Nuclear Association z 2009 r. sięgnąć ma 68 000 tys. SWU rocznie w 2015 r., a w 2020 – nawet 81 000 tys. SWU rocznie.