Большинство энергетических ядерных реакторов функционируют на обогащенном уране. В природном химэлементе доля урана-235 составляет всего около 0,7 процента, остальные 99,3 процента занимает пока не используемый уран-238. На мировом рынке обогащения всего два ключевых игрока, один из них — Россия — собирается уйти в недостижимый технологический отрыв.

Мощность урановой обогатительной установки по повышению процента U-235 измеряют в единицах, которые называются килограммом. Единицы разделительной работы (ЕРР) (Separative Work Units - SWU) в предприятиях производственного уровня мощности установок, как правило, составляют от нескольких сот до нескольких тысяч метрических тонн ЕРР. Единица разделительной работы — это комплексная единица, которая зависит как от доли U-235, которую хотят получить в обогащенном потоке, так и от того, сколько U-235 из исходного вещества остается в потоке, обедненном данным изотопом. Единицу ЕРР (SWU) можно рассматривать как количество усилий, которые необходимо приложить для достижения установленной степени обогащения.

Опробовано несколько методов обогащения урана, например "диффузионный" и "лазерный". Однако наиболее экономичным оказался метод обогащения в газовых центрифугах, где аппарат напоминает молочный сепаратор. В урановых сепараторах газообразное соединение (гексафторид урана) раскручивается с огромной скоростью. При этом более тяжелый изотоп (уран-238) "отжимается" к стенке, тогда как более легкий (уран-235) концентрируется у оси вращения. Таким образом, удается на долю процента разделить изотопы.

Читайте также: Германия дала отбой "мирному атому"

Если соединить десятки тысяч центрифуг, то можно добиться обогащения и до 5 процентов (энергетический уран) и до 20 процентов (уран для исследовательских реакторов) и до 90 процентов (топливо для атомных подводных лодок). В остатке остаются так называемые хвосты с содержанием "235-го" на уровне 0,23 процента (этот обедненный уран складируется, а иногда используется в американских танковых и артиллерийских снарядах, печально знаменитых по войнам в Югославии и Ираке).

Газовая урановая центрифуга — при кажущейся простоте — чрезвычайно сложное и высокотехнологичное оборудование. Не всем, даже знаменитым машиностроительным фирмам типа Samsung, оно под силу. В урановом обогащении имеется много "подводных камней" и нетривиальных проблем в эксплуатации. И признанным лидером в урановых центрифугах является Россия.

"Изюминкой" российских технологий является производство высокомодульного и высокопрочного углеволокна, которое является критическим конструкционным материалом для газовых центрифуг. Углеволокно производят "Аргон", "Завод углеродных конструкционных материалов" и ООО "СНВ". Деталями занимаются три конструкторских бюро по разработке газовых центрифуг: "Центротех — Санкт-Петербург", ОКБ "Нижний Новгород" и Новоуральский научно-конструкторский центр.

Производством газовых центрифуг в России управляет Инжиниринговый центр "Русская газовая центрифуга". Предприятия по обогащению урана входят в Топливную компанию "ТВЭЛ", которая объединяет все организации, так или иначе связанные с производством ядерного топлива.

Непосредственно обогащением урана занимаются всего четыре предприятия: Ангарский электролизный химический комбинат (Иркутская область), Производственное объединение "Электрохимический завод" (Красноярский край) Уральский электрохимический комбинат (Свердловская область) Сибирский химический комбинат (Томская область). Их производственные мощности позволяют России в лице "Росатома" занимать 40 процентов мирового рынка услуг по обогащению урана и планировать увеличение этой доли.

Читайте по теме: Альтернативной энергии альтернативы нет

Не во всех странах с АЭС имеются свои обогатительные заводы. Вы не поверите, но даже в США нет ни одного такого завода, и весь обогащенный уран США импортирует, в том числе у "заклятой подружки" — России.

Неклассическая олигополия

Реально сейчас на мировом рынке обогащенного удара действуют всего несколько игроков. Причем главных только два — Россия и Евросоюз. Но это не классическая олигополия. И здесь существует ряд важных моментов. Во-первых, как такового мирового рынка газовых центрифуг или разделительных производств не существует, прежде всего, в силу чувствительности этой сферы с точки зрения режима нераспространения ядерного оружия. Соответственно, и производители газовых центрифуг на международных рынках в прямую конкуренцию не вступают.

Во-вторых, передовой и экономически выгодной газоцентрифужной технологией, помимо России, сегодня обладает только западно-европейский консорциум Urenco, а если быть точнее — его совместная с французским атомным холдингом Areva инжиниринговая компания ETC. Обогатительная корпорация США — USEC — еще только разворачивает свой проект "Американская центрифуга", и судить о том, каких экономических показателей достигнут американцы, пока рано.

В-третьих, ни мы, ни наш основной конкурент — Urenco/ETC, — отнюдь не стремимся к тиражированию передовых разделительных производств и "безадресной" продаже газовых центрифуг: в третьи страны продаются только устаревшие технологии и аппараты.

Российские разделительные мощности составляют сейчас около 25 миллионов ЕРР и будут продолжать постепенно наращиваться (до 30 миллионов ЕРР к 2020 году). На нужды собственных АЭС мы расходуем не более 4 миллионов ЕРР, и примерно такие же количества разделительной работы мы затрачиваем на обеспечение топливом наших блоков, построенных за рубежом. Остающиеся свободные мощности обслуживают заказы зарубежных компаний.

Сколько стоит?

Цены на услуги по обогащению урана демонстрируют стабильность, и в ближайшей перспективе резких колебаний цен на ЕРР не ожидается. В мире происходит постепенное увеличение обогатительных мощностей, но одновременно растет и парк АЭС (к примеру, много новых энергоблоков строится в Индии и Китае). В отдаленном будущем цены на рынке будут зависеть от множества различных факторов, к примеру, от того, как покажет себя лазерное обогащение, развивающееся в США по австралийской технологии.

Ранее мы писали: Редкие земли обогатят Россию

Среднемировая цена ЕРР (при хвостах в 0,23 процента) по долгосрочным контрактам последние годы уныло "плавала" в районе чуть выше сотни "вечноживых президентов". Правда, спот-цена демонстрирует большую волатильность (последние два года снижалась от 160 до 140 долларов), но сделки по ним немногочисленны. По оценкам специалистов, себестоимость производства услуг по обогащению урана в России и у Urenco/ETC соизмерима, но в нашу пользу.

Себестоимость ЕРР в России не выше 70 долларов. Поэтому в нашей стране стандартными считаются хвосты не 0,23 процента, а от 0,18 процента и ниже. Вследствие этого возникает прямая финансовая выгода принимать чужие хвосты и "додаивать" из них "еще сорок капель водки", причем — без затрат на кучу первичных этапов, типа конверсии уранового сырья в гексафторид.

Принципиально важно, что наши конкуренты приостановили НИОКР по центрифугам, а Россия прорабатывает уже десятое поколение аппаратов. Это позволит нам, при доле на мировом рынке в 40 процентов, заметно повысить добавленную стоимость и попасть в ситуацию недостижимого технологического отрыва.

Кандидат химических наук