Евгений Котенко
Первый вице-президент Академии горных наук

    При оптимальном варианте развития атомной энергетики в России, предстоит до 2020 года решить следующие задачи:
    – увеличить долю АЭС в производстве электроэнергии с 13 до 25 %;
    – модернизировать ядерные энергоблоки и продлить сроки их службы с 30 до 40 – 50 лет;
    – обеспечить замену выбывающих и строительство новых АЭС с энергоблоками третьего поколения;
    – повысить коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) с 64,5 % (1999 г.) до 80 – 85 % и штатный коэффициент с 1,6 до 0,25 чел./МВт (эл).
    Как известно, в ядерном топливном цикле основным сырьем для получения ядерного горючего служит уран. Урановые руды в России относятся к остродефицитным полезным ископаемым. За 1991 – 1999 годы их добыча снизилась на 20 – 35 %. Сегодня единственная группа освоенных урановых месторождений – Стрельцовская рудная провинция в Забайкалье, где действует одно из крупнейших в мире предприятий – Приаргунское производственное горно-химическое объединение по добыче и первичной переработке природного урана (г. Краснокаменск, Читинская область). В последние годы здесь все активнее переходят от традиционной горно-шахтной (горно-гидрометаллургической – ГМТ) технологии к горно-химическим технологиям – подземному (ПВ) и кучному (КВ) выщелачиванию, научно-технические основы которых были разработаны ВНИПИпромтехнологии и внедрены для первых подземных блоков еще в 80-е годы. Эти альтернативные технологии длительное время исследовались нами в промышленных условиях, что очень пригодилось в современной экономической ситуации. Россия и сегодня остается лидером по масштабам применения горно-химических технологий в производстве урана. По сравнению с традиционной технологией, издержки производства на 1 т руды при использовании подземного выщелачивания сокращаются в 2 раза, а при кучном выщелачивании – в 1,4 раза. Правда, при этом несколько увеличиваются потери металла, учитывая, что сквозное извлечение урана в закиси-окиси в зависимости от применяемой технологии составляет: ГМТ – 92 %, КВ – 75 %, ПВ – 70 %.
    Проблемы, возникающие при добыче урановых руд сложноструктурных месторождений, аналогичных Стрельцовскому рудному полю, можно сгруппировать по двум направлениям.
    Первое – это обеспечение радиационной безопасности. Оно предполагает решение следующих задач:
    – определение закономерностей выделения радона и прогнозирование его дебита в зависимости от горно-геологических условий и технологии очистных работ;
    – определение оптимальных систем проветривания рудников и воздухопотребности очистных блоков при различных системах разработки;
    – выбор областей использования систем разработки по уровню радиационной безопасности и затратам на вентиляцию;
    – определение максимально допустимой производительности рудника при отработке богатых руд по ряду факторов;
    – внедрение надежных способов радиационной защиты горняков;
    – создание технологий по охране и санации окружающей природной среды.
    За полвека развития уранодобывающей промышленности накоплен большой опыт защиты персонала и окружающей среды от вредного воздействия радиации, однако перечисленные выше проблемы и ныне остаются актуальными.
    Второе направление связано с формированием сырьевой базы уранодобывающего предприятия в условиях рыночной экономики. Здесь основными задачами являются:
    – оптимизация сырьевой базы и геолого-экономических показателей рудного поля с выделением активных запасов руды и урана, рентабельных в рыночных условиях;
    – определение областей эффективной разработки активных запасов с учетом радиационной безопасности горняков тремя технологическими схемами добычи и переработки руд: богатых – ГМТ; среднего содержания – КВ; бедных по содержанию урана – ПВ;
    – получение максимальной прибыли с 1 т балансовой руды.
    В результате исследований с помощью экономико-математических моделей, на месторождениях Стрельцовского района в состав активных переведено уже около 60 % запасов. При этом только от 14 до 28 % запасов можно разрабатывать традиционной горно-гидрометаллургической технологией. Применение же подземного и кучного выщелачивания позволяет увеличить активные запасы в 2,1 – 2,5 раза.
    Кроме Стрельцовского, в России есть еще три урановорудных района с пластово-инфильтрационными месторождениями "палеодолинного" или "песчаникового" типа, которые можно отрабатывать прогрессивным бесшахтным способом – скважинным подземным выщелачиванием: Зауральский (Курганская и Свердловская области), Западно-Сибирский (Кемеровская и Новосибирская области) и Витимский (Республика Бурятия). Общая оценка прогнозных ресурсов урана – около 300 тыс. т. На Долматовском и Хиагдинском месторождениях выполняются опытно-промышленные работы. Малиновское месторождение Западно-Сибирского района исключено из-за того, что ожидавшиеся технологические показатели не были подтверждены результатами проведенных опытных работ.
    В соответствии с программой развития атомной энергетики России до 2020 года, совершенствование технологий добычи урана становится важнейшей социально-экономической задачей. Она может быть успешно решена на основе четырех разделов горных наук – недроведения, системологии, геотехнологии и обогащения. Приоритетное направление – подземное выщелачивание урана из руд упомянутых пластово-инфильтрационных месторождений и других перспективных районов. Эти руды залегают на больших глубинах (до 300 – 500 м). Температура пластовых вод относительно низкая, доходящая до экстремальных значений (3 – 5 ^оС). Некоторые месторождения расположены в болотах, в сильно пересеченных гористых местах или в районах "вечной" мерзлоты. Нормальные условия труда, необходимый уровень экономической эффективности и экологической безопасности здесь могут быть обеспечены только с помощью передовых технологий, основанных на использовании новейших результатов фундаментальных исследований.
    Под методическим руководством специалистов ВНИПИпромтехнологии и ВНИИХТа Минатома, в течение более 35 лет ведется добыча урана и попутно рения, скандия, ванадия, молибдена, редкоземельных элементов по технологии скважинного подземного выщелачивания на месторождениях гидрогенного (песчаникового) типа с последующей рекультивацией подземных вод. Эта бесшахтная прогрессивная технология конкурентоспособна даже при разработке месторождений бедных руд с содержанием урана от 0,02 до 0,07 %, залегающих в песчано-глинистых обводненных отложениях на глубинах до 500 м. Технология ПВ позволяет комплексно осваивать месторождения при полной механизации и автоматизации всех процессов, существенно уменьшать ресурсо- и энергоемкость добычи, общие и удельные капиталовложения, повышать производительность труда. Благодаря ей практически полностью исключается радиационная опасность для персонала и окружающей среды, обеспечиваются комфортные условия труда. Не случайно, эта технология добычи урана развивается особенно интенсивно.
    В перспективе приоритетными могут стать следующие направления:
    – создание научно-технических основ добычи урана методом скважинного подземного выщелачивания из скальных месторождений;
    – исследование применения газонасыщенных (кислородонасыщенных) выщелачивающих растворов и оптимизация их состава;
    – разработка способов создания искусственных коллекторов и водоупоров с использованием гидроразрыва пласта;
    – внедрение электрофизических методов декольматации скважин, интенсификации процесса выщелачивания, а также технологии управления потоками растворов путем изменения режима работ скважин;
    – создание способов извлечения из продуктивных растворов сопутствующих ценных металлов;
    – создание высокопроизводительного надежного оборудования.
    Несмотря на отмеченные выше достижения, проблема сырьевой обеспеченности атомной энергетики России остается достаточно острой. Под руководством академиков РАН Н. Лаверова и В. Михайлова разработана программа "Уран России", в соответствии с которой через 10 лет добыча природного урана на Южном Урале, в Западной Сибири и Забайкалье должна составлять 10 тыс. т в год. Напомним, что сегодня потребность в уране для АЭС, размещенных на территории России и построенных за рубежом по советским проектам, которые, как и наши, обеспечиваются российским ядерным топливом, составляет 6,5 – 8 тыс. т, тогда как производительность Приаргунского объединения не превышает 2,5 – 2,7 тыс. т в год. С учетом намеченного увеличения числа собственных АЭС и строительства новых станций в Иране, Индии и Китае, потребность в ядерном топливе будет быстро расти. И хотя, по оценкам МАГАТЭ, Россия имеет на складах 200 – 250 тыс. т урана, уже сегодня нужно принимать срочные меры для пополнения сырьевых ресурсов.
    Если немедленно и энергично не профинансировать геологоразведочные работы, выполнение программы развития атомной энергетики будет поставлено под вопрос. Ведь реализация даже прогнозного потенциала требует не менее 5 – 12 лет. Думается, что сосредоточить разведку нужно в тех районах и структурах, где в краткие сроки можно получить урановые месторождения с заданными показателями по рентабельности (не дороже 80 долл./кг). Необходимо осуществить поиск, оценку и подготовку к эксплуатации пластово-инфильтрационных месторождений "палеодолинного" типа, пригодных для отработки технологиями ПВ, а также высококачественных месторождений в зонах докембрийских структурно-стратиграфических несогласий, которые составляют основу урановой базы Канады и Австралии (на долю этих двух стран сейчас приходится около 45 % мировой добычи урана). При этом не нужно забывать, что в разведанных российских месторождениях содержание урана не превышает 0,2 % (в Канаде – 8 %, в Австралии – 0,4 %). Кроме того, в России практически отсутствуют запасы, доступные для открытой добычи.
    В последнее время для создания экологически чистой, радиационно безопасной энергетики ученые и практики предлагают концепцию ядерных технологий XXI века. Она предусматривает замену тепловых реакторов на "быстрые" бридеры с замкнутым топливным циклом, что в 100 раз (!) снизит расходы урана, обеспечит "естественную" безопасность, почти полное ядерное сжигание и радиационно-эквивалентное захоронение долгоживущих высокоактивных отходов (без превышения природного уровня радиационной безопасности) и т.д. К середине XXI века АЭС будут работать с выжиганием ядерного топлива до 98 % и в замкнутом топливном цикле с использованием облученного ядерного топлива (ОЯТ) в бридерах. Этот путь обеспечит Россию практически неисчерпаемым источником энергии, т.к. запасов урана-238 и тория-232 хватит на все третье тысячелетие. Пока же стратегия развития атомной энергетики России, предусматривающая удвоение к 2020 году производства электроэнергии на АЭС, ставит перед специалистами по добыче и переработке урановых руд немало сложных вопросов.