Hoe Uraniumwinning Werkt

{h1}

Uraniummijnbouw is de sleutel tot het ontstaan ​​van kernwapens. Meer informatie over uraniumwinning op WordsSideKick.com.

Mijnsteden trekken daaruit monikers. Politieke leiders houden het nauwlettend in de gaten. Anderen zijn het jammer.

Inderdaad, uranium bezit zijn deel van de controverse.

Jarenlang was het element gebonden aan het spreken over kernwapens en de geboorte van het atoomtijdperk. Tegenwoordig heeft het metaal echter een andere rol gekregen - in de vorm van energie. Veel van het verrijkte uranium dat is opgeslagen in nucleaire wapens uit de wapenwedloop is opnieuw toegewezen aan het voeden van de kernreactoren van de wereld, die de wereld in 2010 bijna 14 procent van de elektriciteit hebben geleverd [bron: Nuclear Energy Institute].

En het is ook extreem krachtig. Eén 7-gram pellet uraniumbrandstof produceert evenveel energie als 3,5 vaten olie en 807 kilogram (1,779 ponden) steenkool [bron: Newfoundland Labrador DNR].

Naast het aansteken van huizen en bedrijven door middel van kernenergie, maakt uranium radio-isotopen die straling produceren, wat kan helpen bij het diagnosticeren en behandelen van bepaalde medische aandoeningen. Het wordt ook gebruikt voor afscherming en, in zijn lege vorm, ook als contragewichten voor vliegtuigen.

Maar waar komt uranium vandaan en hoe is het verzameld?

Net als andere metalen komt uranium van nature in stenen op het aardoppervlak voor en kan het doorheen worden geëxtraheerd uraniumontginning. Mijnwerkers ontdekten oorspronkelijk uranium naast radium, een ander element dat werd gebruikt als gloeiende, decoratieve verf (tenminste totdat mensen zich bewust waren van de schadelijke, radioactieve effecten ervan). Uranium raakte de markt als een decoratief glazuur voordat zijn nucleaire eigenschappen werden ontdekt.

Dit zware metaal komt in verschillende isotopen, of vormen van het element met verschillende aantallen neutronen. Afhankelijk van de stabiliteit van een isotoop, kunnen sommige meer zijn radioactieve (waarschijnlijk geeft het energetische deeltjes af) en splijtbaar (waarschijnlijk kernsplijting produceren) dan andere. Uranium-238 meet als de meest voorkomende isotoop van het element op aarde en is te vinden in rotsen en zeewater. Maar het is niet zo radioactief als uranium-235, de bekendste vorm van uranium die wordt gebruikt om kernreacties te creëren.

In dit artikel brengen we het uraniummijnbouwproces in kaart, waarbij het element wordt gevolgd wanneer het overgaat van erts naar brandstofpellets die klaar zijn om te worden gebruikt door kernreactoren. We zullen ook kijken naar de was en het afnemen van uraniumontginning, evenals de risico's voor mens en milieu door het controversiële debat over het uraniumwinning in de achtertuin van de meest iconische canyon van de VS te volgen.

Stof uw dag des oordeels af terwijl we terugkomen op de oorsprong van uraniumwinning en alle nucleaire zaken op de volgende pagina.

Geschiedenis van Uranium Mining: Race for the Yellowcake

1 juli 1947: mijnwerkers zoeken naar uranium in de bergen ten noorden van Adelaide, Australië.

1 juli 1947: mijnwerkers zoeken naar uranium in de bergen ten noorden van Adelaide, Australië.

"Fat Man," "Little Boy," "The Bomb", "Nukes" - wat er ook in me opkwam, kernwapens werden diep geworteld in de globale psyche na de Tweede Wereldoorlog.

Het debuut van Uranium als kernelement gaat terug tot het topgeheim Manhattan Project, waardoor wetenschappers de eerste atoombom ontwikkelden. In de Verenigde Staten doken mijnen uit het westen op het Colorado-plateau, een gebied dat de hoeken van Utah, Colorado, New Mexico en Arizona verenigt. Deze periode valt ook samen met de Atomic Energy Act van 1946, die uraniumontginning in de Verenigde Staten toestond zolang het eindproduct in handen van de overheid kwam [bron: Atomic Energy Commission].

Een van Amerika's natuurlijke wonderen, de Grand Canyon, heeft ook gediend als slagveld voor uraniumontginning in Arizona, waar partijen het belang van het gebied voor zijn natuurlijke hulpbronnen en toerisme bediscussieerden [bron: Amundson]. Amateurs van prospectoren pakten zelfs radioactieve gebieden op die later de Orphan Mine in het Grand Canyon National Park zouden worden genoemd.

Zeker, de Tweede Wereldoorlog heeft uranium in de positie gebracht om een ​​sterk element te zijn.

"Uranium ging van een wiet naar een wapen," zei Michael Amundson, een historicus, professor en expert in het atomaire tijdperk. "In plaats van te dienen als dit nutteloze pigment, werd het een strategisch element van de oorlog."

Maar Noord-Amerika was niet het enige continent met een hang naar uranium. Wereldwijde vraag naar het metaal groeide in de jaren 1950 tijdens de wapenwedloop tussen de Verenigde Staten en de Sovjetunie, toen de sterk verrijkte vormen van het element werden gebruikt om atoomwapens te maken. Over de hele wereld werden economische prikkels en de belofte om het land en zijn bondgenoten te verdedigen redenen om de verovering van het 'wondermetaal' te ondersteunen.

In de jaren zeventig verschoof de aandacht voor uranium naar het gebruik ervan als brandstof voor de groeiende kerncentrale. Maar de glamour en de belofte van de atoomcultuur daalden af ​​toen vrije markten de norm werden. De publieke angsten rond de nucleaire technologie groeiden ook. Het ongeval op Three Mile Island in 1979 maakte mensen nog vreesachtiger voor kernenergie en droeg opnieuw bij aan de al moeitewekkende uraniummijnbouw in de Verenigde Staten. Tegenwoordig zeggen sommige experts dat de uraniummijnbouw weer toeneemt, naarmate de wereldwijde vraag naar het element toeneemt [bronnen: Nuclear Energy Agency; Deery].

Dus waar begint de jacht op uranium? Hint: Waarschijnlijk niet in je achtertuin.

De jacht op uranium

Voordat bedrijven er zelfs maar over kunnen nadenken mijnwerkers aan het werk te zetten, moeten ze ertsafgiften vinden. Hoe ontdekten beginnende goudzoekers, uraniumboom-opportunisten zoals Charlie Steen en doorgewinterde experts om te beginnen uranium?

De meeste mijnsites zijn afkomstig van grotere afzettingen, die variëren in grootte en diepte.De Olympische Dam van Australië, een van de grootste locaties ter wereld, heeft ongeveer 6,5 miljoen voet (2.000 kilometer) land [bron: World Nuclear Association] onderzocht en ontgonnen. In de afgelopen jaren hebben inspecteurs vastgesteld dat 1,1 miljoen hectare land nabij de Grand Canyon geschikt kan zijn voor mijnbouw, hoewel de Amerikaanse president Obama in 2012 een 20-jarig verbod op uraniumwinning op 1 miljoen hectare grond nabij de Grand Canyon heeft aangekondigd [bron: US Natural Resources Committee].

Deze voorlopige fase van het mijnproces wordt genoemd exploratie, waar geoscience-experts erachter komen welke gebieden economisch haalbaar zijn om te mijnen. Bedrijven vergelijken het geschatte aantal terug te winnen ertsen met de kosten van het extraheren ervan. Vanwege financiële beperkingen bepalen het landschap en de toegang tot een mijnsite of bedrijven daar in mijnbouw zullen investeren. Zelfs dan zijn successen zeldzaam. Van alle mineralen en metalen gaat ongeveer één op de 1000 exploratieprojecten over in de mijnbouw [bron: British Columbia Crown Land Administration Division].

Maar de radioactiviteit van uranium maakt het vinden van het een beetje gemakkelijker. Geigertellers en scintillometers oppikken van straling en helpen met het onderzoeken van uraniumhotspots [bron: Hunter]. Landmeters gebruiken draagbare Geiger-tellers om radioactiviteit dichter bij de grond te detecteren, terwijl grotere apparaten, scintillometers genoemd, gammastralen op grotere afstand kunnen oppikken. Geologen zullen ook de bodem en de rotsen bemonsteren om de verhoudingen van uranium te vinden die verborgen zijn onder het oppervlak van de grond. Verschillende uraniumisotopen komen samen voor, waaronder U-234, U-235 en U-238. Methoden om ze te detecteren, discrimineren meestal niet, wat meer voorkomt in een sample, maar sommige apparaten die de U-235 oppakken, kunnen op grotere schaal worden gebruikt.

Het vervalproces van uranium geeft ook aanleiding tot bijproducten genoemd dochter elementen zoals radium en radon, die beide ook radioactief zijn. Landmeters meten straling zorgvuldig om er zeker van te zijn dat ze andere elementen voor uranium niet verwarren.

Zodra een bedrijf weet dat het uraniummijnen een kans wil geven, moet het vergunningen aanvragen bij de lokale en federale overheid. Het proces verschilt per land, maar de meeste vergunningen zorgen ervoor dat bedrijven normen naleven die helpen de gezondheid van mijnwerkers, nabije gemeenschappen en het milieu te beschermen. In de Verenigde Staten kan het verkrijgen van vergunningen voor mijnbouw, het verkrijgen van investeerders aan boord en het uitvoeren van hulpbronnessen tussen de drie en tien jaar duren [bronnen: Deery; Jager].

Nu we iets weten over de geschiedenis en exploratiefase van uranium, gaan we dieper in op de details van mijnbouw. Lees meer op de volgende pagina.

Waar is het uranium van de wereld?

Canada en Australië produceren 40 procent van het uranium in de wereld, met de Verenigde Staten slechts rond de 3 procent [bron: Nuclear Energy Institute]. Toch zijn investeringen in uraniumverkenning en mijnbouw in de VS van 2004 tot 2008 vervijfvoudigd om het binnenlandse aanbod te vergroten [bron: Nuclear Energy Institute]. Kazachstan is de laatste jaren ook een grote uraniumproducent geworden. In termen van bedrijven wogen Kazatomprom, Areva en Cameco vanaf 2011 als de beste uraniumproducerende bedrijven [bronnen: Gordon; Jager].

Mijnbouw: het meeste uit radioactieve caches halen

Afgebeeld is een open-pit uraniummijn in Gas Hills, Wyo., Maart 1978.

Afgebeeld is een open-pit uraniummijn in Gas Hills, Wyo., Maart 1978.

Na het lokaliseren van uraniumafzettingen en het verkrijgen van de juiste vergunningen, zal een bedrijf beginnen met mijnen. Er zijn een paar manieren om uranium uit de grond te halen: open mijnbouw, ondergrondse mijnbouw en in-situ herstel.

Mijnbouwmethoden zijn afhankelijk van het type aanbetaling, of het nu wordt gesuspendeerd in water en de geografie van het gebied. Als mijnwerkers bijvoorbeeld een afzetting vinden die is ingeklemd tussen lagen gesteente en water, is in-situ herstel een meer kosteneffectieve optie. Als experts omgaan met droog erts, zullen ze hoogstwaarschijnlijk vasthouden aan een soort open-pit of ondergrondse mijnbouw.

  • Open-pit verwijdering want uranium lijkt veel op wat er met mijn andere metaalerts wordt gedaan. Experts en mijnwerkers zullen machines en explosieven gebruiken om een ​​put te creëren. Vervolgens verwijderen ze het uraniumerts in brokken om te worden getransporteerd voor verdere verwerking. Mijnwerkers zijn speciaal opgeleid om afval of afval te scheiden. Vaak houden ze dit motto in gedachten: "Een mijn is verschrikkelijk om te verspillen, en afval is vreselijk om te mijnen" [bron: Hunter]. Open-pit verschilt van andere soorten oppervlakte-mijnbouw, die de bovengrond in stroken gedurende het mijnbouwproces verwijderen.
  • Ondergrondse mijn roept op om dieper in ondergrondse mijnsystemen te gaan, waar mijnwerkers gebruik maken van schachten of adits (verticale en horizontale tunnels) om apparatuur te verplaatsen en werknemers door de mijn te plaatsen. Zoals we later zullen bespreken, vormt ondergrondse mijnbouw voor uranium hogere gezondheidsrisico's dan andere methoden.
  • In-situ herstel (voorheen in-situ uitloging genoemd) blijft een populaire manier om te mijnen voor uranium, vooral in de Verenigde Staten, waar uraniumafzettingen vaak tussen rotsen en watervoerende lagen liggen. In plaats van stukjes erts te verwijderen voor verwerking, vereist in-situ herstel het gebruik van chemie om het uranium te scheiden van erts in de grond. Door zuiveringszout en club-soda-achtige oplossingen in het erts door pijpen te injecteren, scheiden mijnwerkers uranium van de rots en pompen de oplossing naar de oppervlakte. In de Verenigde Staten is dit de meest voorkomende vorm van uraniumontginning voor zandsteenafzettingen [bron: EPA]. Experts zeggen dat in-situ herstel een kleinere voetafdruk achterlaat op de omgeving, evenals een kleinere terugwinningstabel voor mijnbedrijven [bronnen: Deery; Jager].
  • Sommige bewerkingen gebruiken hoop uitloging, een proces waarbij bedrijven erts extraheren, het in kleinere stukken boven de grond breken en de stapel lekken met chemicaliën om het uranium te scheiden. Terwijl de chemicaliën inwerken, lekt het uranium uit in ondergrondse leidingen die de oplossing verzamelen. Amerikaanse uraniummijnen oefenen deze methode niet uit, vooral vanwege de milieueffecten van het gebruik van zure chemicaliën.

Uraniummijnen kunnen expansief lijken, maar een relatief klein aantal werknemers voert taken uit op elke locatie. Ongeveer 35 mensen helpen bij het boren en plaatsen van stalen verstevigingen in de grond om assen vast te zetten met machines, 35 mijnwerkers zijn gespecialiseerd in het verwijderen van het uraniumerts (in open-pit operaties; 20 voor ondergronds) en ongeveer 25 individuen helpen bij het terugwinningsproces bij pogingen om te herstellen land terug in zijn natuurlijke staat [bron: Deery].

Ga naar de volgende pagina om erachter te komen hoe een slushy mengsel van steen en uranium wordt nucleaire brandstof.

Frezen en verwerken

Bij de molen ondergaat uraniumerts verschillende veranderingen om er een eindproduct van te maken: uraniumpoeder, ook bekend als gele cake.

Het maalproces is zo belangrijk dat de Amerikaanse Commissie voor Atoomenergie de mijnen geholpen heeft om fabrieken dichtbij te vestigen om het uraniumerts gemakkelijker te kunnen verwerken en de productie van yellowcake [bron: Amundson] te versnellen.

Voor droog uraniumerts worden de stenen in kleinere stukken gemalen voordat ze in tanks worden geplaatst. In-situ recovery-oplossingen zijn meestal klaar om ook in tanks te worden geplaatst. Afhankelijk van hoe het uranium is gedolven, worden chemische oplossingen op het erts toegepast om andere stoffen weg te strippen. Een deel van het proces scheidt zand en brokstukken verzameld met het erts via ionentechnologie, terwijl een ander een reeks oplosmiddelen gebruikt om het uranium weg te halen uit andere delen van het erts. Tijdens het maalproces worden resten van andere gesteenten en radioactieve elementen uit het erts - ook wel genoemd afval - zijn verzameld om te worden opgeborgen. Het product blijft chemische scheiding ondergaan totdat er alleen nog maar de gewenste hoeveelheid uranium overblijft.

Het doel is om uraniumoxide te isoleren (U3O8) om aan bedrijven te verkopen voor verdere verrijking. De meeste freesbewerkingen hebben tussen 20 en 50 mensen [bron: Hunter].

Na het malen zullen andere bedrijven het uranium kopen verrijken het, of verhoog de verhouding van de isotoop U-235 in een gegeven monster. Tijdens verrijking zetten wetenschappers de yellowcake (uraniumoxide) om in uraniumhexafluoridegas, dat in cilinders wordt geplaatst om een ​​vaste stof te worden wanneer het afkoelt [bron: NRC]. Om uranium voldoende te verrijken om te worden gebruikt als nucleaire brandstof, zullen werknemers de concentratie van U-235 in het monster verhogen tot gewoonlijk tussen 2 en 5 procent [bron: Nuclear Energy Institute]. Vervolgens zullen brandstoffabrikanten de stof omzetten in uraniumoxidepoeder om samengeperst te worden tot uraniumbrandstofpellets. Het verrijkingsproces is sterk gereguleerd en wordt vaak gedaan door andere bedrijven dan degenen die het hebben gedolven.

De effecten van uraniumontginning overspannen de mijn. Lees nu meer over de impact van de activiteit op de menselijke gezondheid.

Alles in het werk van een dag

Afhankelijk van de omvang van de operatie kunnen uraniummijnen overal tussen de 12 en 8.000 mensen tewerkstellen [bron: Hunter]. Net als andere bedrijven maken grote mijnbedrijven gebruik van verschillende diensten, waaronder cateraars of koks, receptionisten, accountants en bewakingspersoneel. Andere posities zijn uniek voor mijnbouw, zoals explosieveningenieurs, geologen, medici en verpleegkundigen, ventilatieanalisten, machineladers, graafmachines, laboratoriumspecialisten en milieutechnici.

Een gevaarlijk metaal? Uranium's gezondheidsproblemen

Sinds de negatieve gezondheidseffecten rond uraniumwinning in de jaren vijftig begonnen op te duiken, heeft de publieke opinie over uraniummijnen zich opgesplitst in kampen van steun en oppositie.

Beide partijen zijn het erover eens dat uraniumwinning legitieme gezondheidsbelangen oplevert. De gevaarlijkste aspecten van uraniummijnbouw zijn hierbij betrokken radongas, bestraling en toxiciteit gevaren.

Radon-gas, een direct product van radium-226, dat afkomstig is van uranium-238-verval, is bekend dat het longkanker veroorzaakt [bron: New Hampshire Department of Environmental Services]. Hoewel radon allerlei soorten mijnen kan hebben, hebben tabakrokers een verhoogd risico op het ontwikkelen van kanker [bronnen: Nuclear Energy Institute; Hunter] Ongeveer halverwege de 20e eeuw werden mijnverordeningen aangescherpt om de omstandigheden veiliger te maken. Mijnen vereisen nu complexe ventilatiesystemen en beschermende uitrusting voor mijnwerkers die werken in omstandigheden met radon, vooral voor ondergrondse mijnprojecten. Werkruimtes, inclusief pauzeruimtes en kleine gebouwen ter plaatse, worden routinematig getest op radongas in de Verenigde Staten.

Er is ook het probleem van ioniserende straling, wat meer wordt veroorzaakt door de elementen die vaak worden aangetroffen met uranium, zoals radium. Sommige straling kan door de huid gaan, maar het type dat betrokken is bij het extraheren van uranium veroorzaakt de meeste problemen wanneer het per ongeluk wordt ingeslikt of ingeademd. Verschillende studies hebben deze radioactieve elementen gekoppeld aan een verhoogd risico op kanker [bron: New Hampshire Department of Environmental Services].

Uranium zelf vormt meer risico als een giftige stof dan een radioactief element. Het innemen van uranium kan nierproblemen veroorzaken [bron: Argonne National Laboratory]. De radioactieve neef, radium, integreert zichzelf vaak in de botten van een persoon, die de gezondheid van een persoon kan aantasten en zelfs de dood kan veroorzaken. Vanwege bepaalde risico's, fysieke eisen en vaardigheden die betrokken zijn bij alle soorten mijnen, maken personen die in deze bedrijfstak werken lonen die meestal hoger zijn dan het nationale gemiddelde [bronnen: Deery; Jager]. In 2010, VSmijnwerkers, inclusief diegenen die voor uranium mijnen, verdienden gemiddeld $ 67.000 - meer dan $ 20.000 meer dan andere Amerikaanse werknemers [bron: National Mining Association].

Voor naburige gemeenschappen kan het grootste gezondheidsrisico vervuild drinkwater zijn uit de mijnbouw, dat radioactieve deeltjes en zware metalen kan bevatten. Eén deskundige schat dat het normaal ongeveer 40 jaar duurt om het grondwater van mijnsites terug te brengen naar veilige niveaus [bron: Deery].

De effecten van uraniummijnbouw zijn niet beperkt tot mensen. Vervolgens bekijken we de impact van de uraniummijnbouw op het milieu.

Heeft Uranium de oorlog in Irak gestart?

Sommigen hebben uranium als katalysator voor het begin van de oorlog in Irak. In 2003 verklaarde de Amerikaanse president George W. Bush dat Irak uranium uit Niger had gekocht, wat impliceerde dat het land het element gebruikte om massavernietigingswapens te bouwen. Het uranium zou verrijkt moeten zijn om te worden gebruikt voor massavernietigingswapens of splijtstof. Ondanks het achteraf ontbreken van de waarheid van deze beweringen - evenals de verkeerde informatie die andere bronnen aan Bush hebben verstrekt - was de intelligentie voldoende om de invasie van Irak te rechtvaardigen, volgens sommigen [bron: FactCheck.org].

Uraniumwinning: gevaren voor het milieu

Zoals je je kunt voorstellen, vereist uraniummijnbouw het fysiek manipuleren van de grond op de een of andere manier.

Dus hoe zorgen bedrijven en overheden ervoor dat mijnbouwmethoden geen negatieve invloed hebben op lokale ecosystemen en dieren in het wild? Hoe delen bedrijven en burgers openbaar land, vooral als het een natuurlijk monument is, zoals de Grand Canyon?

De milieueffecten van uraniumwinning blijven een controversieel punt van discussie. Reststoffen, die overblijfselen zijn van erts en bijproducten van molens, kunnen radon, radium, thorium, polonium en soms arseen bevatten.

Misschien is de waterkwaliteit de grootste zorg. Amerikaanse mijnen die voor het midden van de jaren zeventig zijn verlaten, worden als de gevaarlijkste beschouwd omdat residuen ter plekke achterbleven en nooit op de juiste manier werden weggegooid [bron: EPA]. Er is ook het risico dat giftige en radioactieve stoffen worden gedragen door regen en wind.

Zowel het mijnbouwproces als de verlaten mijnen hebben negatieve effecten gehad op de gezondheid en de landkwaliteit van nabijgelegen gemeenschappen, met name in de Navajo-landen in de Verenigde Staten [bronnen: Frosch; Amundson].

Het balanceren van menselijke en ecologische belangen vormt de kern van het debat over uraniumwinning. Gemiddeld duren uraniummijnbouwlocaties ongeveer 30 jaar, waardoor de lokale bevolking banen en economische kansen heeft. Individuele mijnen gaan ongeveer zeven jaar mee voordat ze uitgeput raken [bron: Deery].

De kortetermijn economische voordelen van mijnbouw voor kleine steden worden ook duidelijk.

"Het brengt 35 en 40 mensen naar de stad met bovengemiddelde salarissen," zei Rick Deery, een geoloog en mijnbouwwetgever bij het Amerikaanse Bureau of Land Management. "Ze gaan dingen kopen... ze zullen indirecte banen ondersteunen."

Andere mensen denken niet dat de langetermijneffecten op het milieu uraniummijnbouw rechtvaardigen, terwijl voorstanders van de praktijk zeggen dat uranium een ​​schonere vorm van energie vertegenwoordigt dan steenkool of olie [bron: Hunter].

Toch hebben strengere regels en Superfund-projecten geprobeerd om uraniummijnen op te ruimen. Bedrijven verbinden zich meestal tot ontginningsobligaties, of een soort onderpand dat ervoor zorgt dat er voldoende geld wordt besteed aan opruimingsinspanningen nadat het mijnproces is beëindigd [bron: Office of Service Mining Reclamation and Enforcement]. Sanering omvat meestal het opruimen van afval van een site, terwijl terugwinning probeert het gebied terug te brengen naar zijn natuurlijke staat.

Het overtreden van door de overheid vastgestelde regels voor grondbeheer kan resulteren in een forse boete van maximaal $ 200.000. "De mijnindustrie heeft voor het grootste deel te veel in deze operaties geïnvesteerd om het te verknoeien," zei Deery "... Als ze failliet gaan, zal niemand ze ooit opnieuw aannemen."

Prospectors en novicen: kijk op de bronnen op de volgende pagina voor meer informatie over uraniumontginning.

Wat zit er in een (nucleaire) naam?

Kun je raden waar Uranium City in Saskatchewan, Canada zijn naam heeft gekregen? Een andere plaats met een op elementen geïnspireerde naam is Uravan, Colo.


Video Supplement: Hoe werkt een kerncentrale?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com