Uran in Maisfeldern und Weiden abbauen. Wie wird eigentlich Uran in China abgebaut?

Ratet mal, was das auf meiner Hand ist, das wie riesige McNuggets aussieht?

Es wird gemeinhin als Gelbkuchen bezeichnet. Das ist kein essbarer Kuchen, sondern ein wichtiges Rohmaterial in der Kernindustrie - Natriumditungstat.

Nach einer Reihe von Verarbeitungsschritten kann es zu Brennstäben verarbeitet werden, die schließlich in die Elektrizität umgewandelt werden, die wir im Alltag nutzen.

Heute schauen wir uns an, wie das Ursprungsrohstoff für Kernbrennstoffe - Uranerz - tatsächlich aussieht.

Woher kommt Uranerz und wie sieht es aus?

Woher kommt Uran?

Uran, mit der Ordnungszahl 92, entstand bei Supernovaexplosionen und Neutronensternkollisionen.

Vor 4,6 Milliarden Jahren wurde es zusammen mit den ursprünglichen Stoffen des Sonnensystems auf die Erde gezogen und bildete mit Elementen wie Sauerstoff und Fluor Uranverbindungen. Diese Minerale bildeten später im geologischen Evolutionsprozess Uranerze.

Uran ist tatsächlich etwas häufiger als wir denken. Seine durchschnittliche Häufigkeit in der Erdkruste beträgt etwa 2,7 ppm, was bedeutet, dass es 2,7 Gramm Uran pro Tonne Erdkrustenmaterial gibt. Das ist etwa so viel wie bei Metallen wie Kobalt, Nickel und Blei, während die durchschnittliche Häufigkeit von Gold in der Erdkruste nur 0,004 ppm beträgt.

Aber bei der traditionellen Gewinnungsmethode beträgt die übliche industrielle Raffung von Uran 0,05 %, d. h. 500 Gramm Uran pro Tonne Erz. Das heißt, es muss 185 Mal häufiger vorkommen als die durchschnittliche Häufigkeit, um wirtschaftlich verwertbar zu sein. Es scheint also viel zu sein, aber es ist tatsächlich zu verteilt und schwer zu gewinnen.

Uran ist ein chemisch recht reaktives Element. Es gibt fast kein "reines Uran" unterirdisch, sondern es existiert ausschließlich in Form von Verbindungen.

Häufige Kombinationen sind Pechblende, Kristallblende, Uranit, Uranmica usw.

Uran ist in China von Süden nach Norden verteilt. In Hunan, Guangdong und Jiangxi gibt es hauptsächlich Granit- und Vulkanit-Uranerze, in Xinjiang und Inner Mongolia hauptsächlich Sandstein-Uranerze. Auch in Nordosten sowie in den Gebieten Yunnan, Guizhou und Sichuan wurden Uranerzvorkommen entdeckt.

Das Uranerz, das wir uns heute ansehen, befindet sich in der Region mit den meisten Steppen in China und auch der größten Uranressourcen - Inner Mongolia.

Wie sieht Uranerz aus?

Ich bin jetzt in der Nalinggou-Uranlagerstätte in der Engebei-Stadt, Dalate-Gebiet, Ordos-Stadt, Inner Mongolia. Dies ist das größte natürliche Uranproduktionsprojekt in China - das Demonstrationsprojekt "Guoyou No. 1" der China National Nuclear Corporation. Der zuvor gezeigte Gelbkuchen stammt aus diesen Steppen.

Wenn ich dir nicht sagen würde, dass hier Bergbau betrieben wird, würdest du es bestimmt nicht merken. Denn das Erz hier ist völlig anders als wir uns es vorstellen. Man sieht weder Minenschächte noch Bergleute. Das einzige, was man sieht, sind viele gelb-grün-blau gefärbte Kästen, die auf den Steppen aufgestellt sind.

Lasst uns gemeinsam sehen, wie "Guoyou No. 1" Uran aus dem Untergrund gewinnt.

Diese gelb-grün-blauen Kästen sind tatsächlich die Minenschächte von "Guoyou No. 1".

Die grünen Kästen repräsentieren Injektionsbohrungen und dienen dazu, die Laugungslösung in die Sandstein-Uranerzschicht zu injizieren.

Die blauen Kästen repräsentieren Förderbohrungen und dienen dazu, die Flüssigkeit mit gelöstem Uran zu fördern.

Die gelben Kästen dienen zur Überwachung der Grundwasserumgebung.

Sie sind in einer sechseinjektions-ein-fördernden Wabenanordnung platziert, d. h. sechs Injektionsbohrungen + eine Förderbohrung. Der Abstand zwischen den Bohrungen beträgt etwa 30 Meter.

Jede Abbaueinheit verfügt über eine Zentrale, die das Öffnen und Schließen sowie die Überwachung des Flusses der Injektions- und Förderflüssigkeit übernimmt. Es gibt auch zwei Verdunstungsteiche, in denen der überschüssige Wasserrest nach der Behandlung in die Atmosphäre verdunstet.

Nicht weit entfernt kann man auch Bohrgeräte in einer neuen Abbaueinheit in vollem Gange sehen.

Dies ist das "Guoyou No. 1" mit dem "Kohlendioxid + Sauerstoff"-In-situ-Laugungsverfahren. Es unterscheidet sich völlig von der traditionellen Bergbauweise und ermöglicht es, Uran zu gewinnen, ohne dass man das Erz sieht.

Was wir gerade besprochen haben, ist der Bergbauvorgang, der an der Oberfläche sichtbar ist. Als Nächstes schauen wir uns an, was Uran im unsichtbaren Untergrund erlebt -

Wie wird Uran ohne sichtbaren Bergbau gewonnen?

Wie viele Schritte sind erforderlich, um Uran in Gelbkuchen umzuwandeln?

Zunächst wird der Schacht etwa 400 Meter in die Tiefe bis zur Uranerzschicht geführt. Hier gibt es nicht nur Sandstein, sondern auch eine große Menge Grundwasser.

Die Injektionsbohrungen injizieren Kohlendioxid (CO₂) und Sauerstoff (O₂), die in Wasser gelöst sind, als Laugungsmittel in den Untergrund.

Kohlendioxid löst sich im Grundwasser und bildet eine schwache Säure, die den pH-Wert des Grundwassers senkt und die Löslichkeit der Uranminerale erhöht.

Sauerstoff fördert die Oxidation von Uran und wandelt das vierwertige Uran (U⁴⁺) in der Sandstein-Uranerzschicht in sechswertiges Uran (U⁶⁺) um.

Zu diesem Zeitpunkt löst sich das Uranion allmählich in die Laugungslösung und wird anschließend durch die Förderbohrungen gefördert, in der Zentrale in den Sammelbehälter geleitet und durch die Rohrleitung zur Hydrometallurgieanlage transportiert.

Hier wird die Uranlösung durch einen Adsorber geleitet, und die Uranionen werden von dem Harz im Adsorber adsorbiert. Das mit Uran beladene Harz wird dann in den Elutionsbehälter transferiert und durch das Elutionsmittel eluiert, um eine qualifizierte Lösung zu erhalten.

Zu dieser qualifizierten Lösung wird Salzsäure hinzugefügt, um die unerwünschten Ionen zu entfernen. Dann wird in den Rührbehälter Natriumhydroxid hinzugefügt. Natriumhydroxid liefert Hydroxidionen (OH⁻), die mit den Uranylionen reagieren und eine Natriumditungstat-Präzipitation bilden.

Da diese Präzipitate normalerweise gelbe Feststoffe sind und nach dem Pressen wie Kuchen aussehen, werden sie Gelbkuchen genannt.

Innerhalb der Kernindustrie trägt es die echte Bezeichnung "111". Dies ist das Endprodukt, das in der Mine hergestellt wird.

Der internationale Preis für natürliches Uran (U₃O₈) liegt derzeit bei etwa 70 US-Dollar pro Pfund, was in Yuan etwa eine Million Yuan pro Tonne entspricht.

Der Urangehalt von Natriumditungstat beträgt etwa 70 %. Da es sich um Uran handelt, hat es natürlich auch Strahlung. Die Strahlungsmenge von natürlichem Uran ist jedoch vernachlässigbar gering. Ein Pfund natürliches Uranerz gibt täglich 0,02 Millisievert (mSv) ab, was etwa so viel wie eine Leuchtarmbanduhr ist.

Anfangs war ich auch besorgt wegen der Strahlung. Ein Ingenieur der Mine hat mir gesagt, dass es im Wesentlichen keine Auswirkungen hat, solange man es nicht wie ein McNugget isst und sich nach dem Berühren gründlich die Hände wäscht.

Wie wird Uran in Elektrizität umgewandelt?

Anschließend wird der Gelbkuchen zur Reinigungs- und Umwandlungsanlage transportiert und von Natriumditungstat in Uran