¿Qué tan probable es que nos quedemos sin uranio?

Answer 1

El óxido de uranio es ligeramente soluble en agua. Así que la lluvia cae al suelo, disuelve una cantidad diminuta de uranio, corre por los ríos que llevan el uranio al mar. Allí, el sol evapora el agua concentrando el uranio. Este proceso ha estado funcionando durante 4 mil millones de años y continuará mientras el sol brille, quizás otros 4 mil millones de años. La concentración de uranio en el agua de mar es actualmente de 3.3 partes por billón. Si multiplica por 1.4e12 toneladas de agua de mar, obtendrá 4.6e9 toneladas de uranio. Eso es mucho.

¿Pero podemos sacarlo? Sí. La tecnología actual está disponible para extraer uranio del agua de mar a aproximadamente 4 veces el precio de mercado del uranio. Dado que el costo del uranio es una parte insignificante de la energía nuclear, podríamos tolerar fácilmente este aumento del 400%.

¿Pero es sostenible? Sí. Los ríos están agregando 32,000 toneladas de uranio al océano cada año. Si ese uranio se quemara en reactores reproductores rápidos (que se han ejecutado en los EE. UU., Francia, Rusia, China y Japón y están funcionando hoy y produciendo energía en Rusia), produciría 2.5e21 julios / año. La población humana del mundo hoy en día utiliza aproximadamente 5e20 julios / año contando TODAS las fuentes de energía. Así que tenemos espacio para expandir nuestro uso de energía en aproximadamente un 5000% (50x) antes de que la concentración de uranio en los océanos comience a disminuir.

En un sentido muy real, el suministro de uranio de la Tierra es al menos tan sostenible como la salida solar del sol.

Y, si eso no es suficiente para usted, el torio en la corteza terrestre es aproximadamente 4.5 veces más abundante que el uranio. Pero es un poco más difícil de alcanzar porque no es tan soluble en agua como el uranio, por lo que no encontrará mucho en el agua de mar accesible.

El uranio está muy lejos en la lista de cosas de las que debemos preocuparnos si nos quedamos sin.

Answer 2

Ok, hagamos una matemática simple, esto es, por supuesto, una gran generalización, ya que los diseños de los reactores varían mucho, pero supongamos que toda la energía mundial provendría de un reactor CANDU tipo III + que utiliza uranio poco enriquecido como combustible.

Ahora, el consumo mundial de energía fue de alrededor de 150000 teravatios por año en 2008, con unos 200000 teravatios por año como cifra promedio por el momento. Un reactor CANDU tipo III + necesita 130 toneladas de uranio enriquecido al 2% para proporcionar 1200 MWe (0,012 teravatios) durante 6 años. Entonces, el mundo entero necesitaría 12,500,000 de estos reactores para proporcionar su suministro de energía, lo que significa 1,625,000,000 toneladas de uranio enriquecido al 2% cada 6 años. Dado que el uranio natural se enriquece en torno al 0.7%, por cada tres toneladas de uranio natural se puede obtener una tonelada de combustible del reactor, por lo que necesitaríamos 4,875,000,000 toneladas de uranio para alimentarnos durante 6 años. Se estima que tenemos alrededor de 40 billones de toneladas de uranio en la corteza terrestre, por lo que con esa cantidad podemos proporcionar energía para todo el mundo durante 8205.13 ciclos de 6 años o aproximadamente 50.000 años.

Obviamente, este cálculo es muy simplificado, pero parece obvio que tendremos suficiente uranio durante mucho, mucho tiempo. Por cierto, obtuve todos mis números de Internet, así que si alguien tiene mejores números, por favor comente.

Answer 3

Sí, pero no por mucho tiempo.

Los reactores normales de agua ligera solo consumen un pequeño porcentaje de la energía nuclear potencial originalmente presente en el mineral de uranio. Las barras de combustible gastado contienen, entre otras cosas, uranio 238 y plutonio, con el poco porcentaje de u235 en las barras de combustible gastadas. El mineral de uranio original es solo 0.7% u235. El plutonio no es adecuado para bombas nucleares, ya que está muy contaminado con isótopos de plutonio distintos del plutonio 239 que usted desea y la separación del pu239 de la pu 240 es prácticamente imposible. Una vez que todas las minas de uranio con cantidades decentes de uranio se agotan, el plutonio 239 y 240 y otros isótopos del combustible gastado almacenado se pueden separar en un proceso llamado reprocesamiento y reutilización como combustible en (generalmente) los mismos reactores de agua ligera. .

Una vez que se ha agotado todo el plutonio del combustible gastado, se obtiene el u238 de enriquecimiento de uranio y reprocesamiento, y se colocan en reactores más rápidos. Esto genera más plutonio que puede ser usado nuevamente como combustible. El u238 contiene quizás más del 90% de la energía original presente en el mineral de uranio. Por lo tanto, solo con los reactores de agua ligera y el reprocesamiento de más del 90% de la energía queda. Con los reactores reproductores, puede utilizar casi todo ese 90 +%.

Una vez que se haya agotado todo el u238, todavía se puede extraer uranio de fuentes que tienen bajas concentraciones de uranio, como el agua de mar. Esto es práctico solo porque el uranio tiene una densidad de energía tan alta que incluso la extracción de fuentes con bajas concentraciones puede producir más energía de la que se consume. Por supuesto, el aumento de la demanda y la disminución de la oferta aumentarán los precios del uranio y el aumento de los precios hace posible la extracción de minerales de menor ley. Y como el precio del combustible es un componente menor del precio de las centrales nucleares, el impacto en el precio de la electricidad sería mínimo

Una vez que se ha agotado todo el uranio de esas fuentes de baja concentración, hay torio.

Pondré estimaciones de la cantidad de uranio que queda en los comentarios.

Answer 4

Se estima que la corteza terrestre contiene alrededor de 100 billones de toneladas de uranio. de eso, alrededor de 5,5 millones de toneladas es comercialmente viable para la minería a precios actuales, y otros 35 millones de toneladas (más o menos) serían viables con bastante facilidad si los precios subieran mucho.

El uso mundial actual es de alrededor de 65 a 70 kilotones por año.

Suponiendo que la demanda se mantuviera constante, eso se traduciría en un suministro de 80 años que es viable a los precios actuales, y otro suministro de más de 500 años que sería viable a precios algo más elevados (hasta aproximadamente 3 veces el precio actual).

Incluso si asumimos aumentos bastante sustanciales en el uso y no desarrollo de nuevos recursos, lo que ya se sabe es lo suficientemente adecuado como para que no podamos hacer una predicción significativa sobre los efectos cuando se agote.

Por supuesto, también hay (casi con seguridad) recursos considerables más allá de lo que se conoce actualmente, y hay muchos más que podrían / ​​serían viables si el precio fuera lo suficientemente alto. Solo por un ejemplo, hay una gran cantidad de uranio en el agua del océano, pero está lo suficientemente diluida para que recuperarla no sea comercialmente viable en la actualidad.

Conclusión: quedarse sin uranio es suficiente en el futuro para que no podamos hacer una predicción significativa sobre los efectos cuando suceda. Aunque solo es una suposición, supongo que otras fuentes de energía se volverán lo suficientemente más baratas lo suficientemente pronto como para que nunca nos acerquemos a usar lo que está disponible.

Answer 5

No. El uranio puede ser radiactivo, y aunque cualquier elemento radiactivo es inestable y seguirá siendo radiactivo hasta que no sea radiactivo, en el caso del uranio, la vida media más corta que puede tener es de aproximadamente 700 millones de años. La vida media más larga es de 4.5 billones de años. Incluso 700 millones es un tiempo bastante largo; Es posible que los humanos ni siquiera existan en 700 millones, y mucho menos en 4.500 millones de años (menos evolucionamos hacia otra cosa). Si llegamos tan lejos, tal vez debamos considerar obtener más uranio en otros lugares, pero en ese momento espero que tengamos instalaciones mineras en otros mundos. Siempre tendremos uranio a nuestra disposición durante los días que estemos en la Tierra.
Ahora con respecto a si es posible usarlo en nuestro tiempo, también diría que no a eso también. Aunque me gustaría hacer cálculos matemáticos y encontrar el consumo de energía de una población humana de 500 mil millones y ver cuánto mineral se necesita para alimentar eso, la cosa es que el uranio es costoso para la mina, costoso para la operación, y lo más probable es que nos mudemos. Hacia otras energías más baratas, renovables. Hace mil años la fuente de energía era la madera y otros combustibles. Ahora es una plétora de cosas y cada vez más variedad. Es razonable esperar un nuevo tipo de fuente de energía en el futuro (¿fusión fría, alguien?). Por el momento, sin embargo, el uranio no solo es abundante sino que se está quedando obsoleto a medida que aumentamos nuestra tecnología en la creación de energía.

Answer 6

No se menciona la escala de tiempo para la pregunta ni se agregan suposiciones. Ambos son algo importantes para responder a la pregunta. A nuestras tasas de consumo actuales, hay depósitos internos lo suficientemente grandes como para durar varias décadas. Además, hay una gran cantidad de uranio disuelto en los sistemas oceánicos en todo el mundo. Incluyendo estos, pero aún asumiendo las tasas de consumo actuales, tenemos suficiente uranio durante miles de años. Sin embargo, bajo estas restricciones, todavía nos agotamos en algún momento.

Si hacemos otros supuestos probables, como la transición de la fisión nuclear a la fusión nuclear en los próximos cien años, es posible que lleguemos a un punto en el que el uranio no sea necesario para la producción de energía, en cuyo caso probablemente no nos agotemos hasta Todo el uranio se ha descompuesto naturalmente (varios miles de millones de años).

Answer 7

Bueno eso depende de la aplicación. Si es para armas, el plutonio ya se fabrica en abundancia. Si se trata de energía, hay otras fuentes de materiales fisionables que podrían ser una planta de energía nuclear decente, si no mejor. Uno de ellos es el torio.

Los reactores de torio han sido discutidos e incluso probados en varias naciones nucleares y están regresando con la alta demanda de tierras raras que a menudo se mezclan con grandes cantidades de torio.

Actualmente la presión ya está en la comunidad científica para hacer un reactor de fusión sostenido (uno que use hidrógeno como el sol). Por lo tanto, existe una probabilidad bastante alta de que Fusion sea una fuente práctica de poder mucho antes de que nos agotemos el uranio aquí en la tierra.

Answer 8

Luego, dejamos de usar el ciclo de combustible de un solo paso y los reactores de los quemadores, y comenzamos a quemar todo el material fértil en un ciclo de combustible cerrado, permitiendo el uso del otro 99.3% de uranio y extendiendo los 80 años de suministro a aproximadamente 11,000 años.

Y luego comenzamos a usar Thorium, por otros 20,000 años.

Answer 9

De ningún modo. Hay un montón de depósitos.