Нет, атомная энергетика нас не спасет

Сегодня мы знаем — хотя многие все еще пытаются опровергнуть — что он был прав в своем первом наблюдении. Нефть — ограниченный ресурс, и ее добыча происходит по кривой «подъем, пик, плато и спад». Традиционная нефть (сфера исследований Хабберта) достигла пика около 2005 года и с тех пор находится на неровном плато, а рост обеспечивается только за счет нетрадиционных и все более труднодоступных и энергозатратных ресурсов. Я написал много статей о не самых фантастических перспективах, которые нас ожидают, поэтому сейчас давайте рассмотрим предлагаемую альтернативу ископаемому топливу: ядерную энергию.

Во введении к этой статье я уже упоминал о том, как Хабберт представил вопиющее противоречие между реальностью пика добычи нефти и своими ожиданиями в отношении ядерной энергии, которая якобы обеспечит нас всей необходимой энергией на бесчисленные тысячелетия вперед. Я говорю «вопиющее», потому что ему, как геологу, должно было быть очевидно, что ядерная энергия производится из урана — минерала, встречающегося в ограниченных количествах и в ограниченных запасах на этой ограниченной планете. Другими словами, одинаковые подъемы и спады при его добыче практически гарантированы.

Добыча начинается в лучших местах, где можно найти наиболее плотные и легкодоступные формы урановой руды. Например, в Канаде с 20% содержанием U (кстати, фантастически высокая концентрация для любого металла). Проблема в том, что такие высокосортные руды встречаются редко. Они похожи на золотую верхушку пирамиды Хафре. Блестящие, с ними легко работать, но не слишком много по сравнению с остальными запасами.

Представьте себе, что все урановые руды, которые когда-либо добывались (и которые еще предстоит добыть), были собраны богами в одном месте. Там они сложили бы их в форме гигантской пирамиды, поместив на вершину, как вишенку, самые высококачественные руды из Канады. Следующий, более объемный слой в этой воображаемой пирамиде урановых ресурсов состоял бы из руд с содержанием урана 2% (остальное — отходы горнодобывающей промышленности, содержащие менее ценные металлы в различных количествах). Как видите, у нас их гораздо больше, но все равно недостаточно, чтобы обеспечить энергией всю планету. Спустившись еще на один слой, мы обнаружим гораздо больше урана, хотя и запертого во все более низкосортных рудах, содержащих всего лишь килограмм чистого урана в каждой тонне, поднятой на поверхность (или 0,1%).

Обратите внимание, как по мере продвижения вверх и вниз по этой пирамиде плотность руды возрастает на порядки: 20% на вершине в десять раз плотнее, чем 2%-ная руда, которая в двадцать раз плотнее, чем 0,1%-ная руда в ряду ниже. В нижних слоях мы обнаружим обычные гранитные и осадочные породы, содержащие всего несколько граммов урана на тонну добытой руды: 3-5 ppm (или 0,0003%). Удачи в добыче, транспортировке и разрушении тонн самой твердой породы, которую может предложить эта планета, только для того, чтобы попытаться извлечь из нее несколько граммов урана.

Короче говоря, у нас есть лишь очень небольшое количество высокосортного урана, который легко добывать, и миллиарды тонн низкосортного, труднодоступного, трудноизвлекаемого металла, рассеянного по поверхности планеты. Как и в случае с любым другим материалом, который мы когда-либо добывали.

Теперь, вооружившись этими знаниями, взгляните на график ниже.

Как бы абсурдно это ни звучало, но наши урановые ресурсы отказываются расти в соответствии с теми деньгами, которые мы тратим на геологоразведку. Мы просто не в состоянии увеличить наши старые добрые высококачественные запасы с низкой себестоимостью. Вместо этого мы находим все более низкокачественные запасы, содержащие все меньше U на тонну и требующие все больших затрат на добычу. Несмотря на практически взрывной рост расходов на геологоразведку (удвоение общей суммы, потраченной за 12 лет с 2005 по 2017 год), наши запасы выросли только на 60 %, а затем установились на одном уровне, что свидетельствует о пике геологоразведки.

Давайте посмотрим правде в глаза: Разведка урана стала приносить убывающую прибыль: текущих запасов, по оценкам, хватит на 90 лет, а не на 5000, как предполагал Хабберт. Если тратить больше средств на разведку, это не даст нам взамен большого количества ресурсов высокого качества. В результате мы получим руду все более низкого качества и более дорогостоящую. Неважно, что в океанах или земной коре теоретически содержатся миллионы тонн урана. На практике он находится в такой разбавленной форме, что на очистку и сбор радиоактивного металла уйдет больше энергии, чем мы сможем получить из реакторов в итоге.

Важна чистая энергия: если ничего не выиграть, то зачем это всё…?

Вот так, уважаемый читатель, выглядит естественный предел роста. (Миф о том, что «высокие цены приводят к увеличению предложения», здесь не поможет. Ожидать, что рост цен сделает экономически выгодной добычу низкосортных запасов (по сути, все новые открытия) в мире с ограниченными энергоресурсами, — не более чем магическое мышление.

Уран добывается (и по сей день) с помощью дизельных машин и все более дорожающего электричества. Добыча урана более низкого содержания будет означать еще большее потребление энергии, поскольку на единицу урана придется больше пустой породы, которую нужно будет разгребать и вывозить на поверхность. Хотя например численная разница между 1-процентным и 0,1-процентным содержанием составляет всего 0,9 %, на самом деле требуется в 10 раз больше усилий (дизельное топливо и соответствующая техника), чтобы поднять руду из карьера, а затем еще в 10-100 раз увеличить энергопотребление в процессе измельчения и выщелачивания. Здесь нечего изобретать: работа должна быть выполнена, и она требует определенных энергетических затрат, продиктованных физикой и геологией.

Когда запасы стали уменьшаться, интерес к добыче возобновился. Однако на этот раз запасы с высоким содержанием золота уже были выработаны, и в производство можно было вводить только все более низкие сорта. Как и следовало ожидать в таком случае, производители начали сталкиваться со всевозможными проблемами.

Даже Казахстан, крупнейший в мире производитель, столкнулся с ограничениями роста и падением рентабельности. Глобальный энергетический кризис (как на рынке природного газа, так и на рынке дизельного топлива) сделал их позиции еще более слабыми и подверженными протестам со стороны рабочих, которые хотят получить компенсацию за растущую стоимость жизни (и это справедливо). В этом и заключается проклятие ресурсов: по мере истощения их добыча становится все дороже и дороже, а цена не может следовать этой тенденции.

Мы уже столкнулись с дефицитом предложения, который будет только расти по мере исчерпания дешевых ресурсов. Расширение парка реакторов еще больше увеличит этот разрыв, что еще больше утяжелит и без того напряженное снабжение и национальные запасы.

Нет необходимости говорить о том, что это неприемлемо. Если цены на уран не вырастут значительно, поставщики будут вынуждены прекратить добычу. Мы находимся на уровне около 110 долларов США за килограмм, а большинство запасов требуют 130 долларов США за килограмм, чтобы стать экономически рентабельным, не говоря уже о новых запасах, которые требуют 260 долларов США за килограмм, чтобы быть освоенными. Если цены поднимутся до этого уровня, это заставит более бедные страны массово выводить из эксплуатации свои флоты и отменять проекты, что приведет к новому падению цен. Нет нужды говорить, что при таком зигзагообразном изменении цен исчезнет всякий стимул для открытий и идей по использованию более низких сортов. (Как и в случае с нефтью).

Если вы возлагаете надежды на атомную энергетику, у меня для вас очень плохие новости: Производство урана достигнет пика (если уже не достигло). Поскольку в 2011 году геологоразведка уже вышла на убывающую рентабельность, это был лишь вопрос «когда», а не «если». Не удивительно: мы живем на планете, ограниченной геологией и физикой, а не деньгами.

Тогда новые конструкции реакторов непременно спасут нас! Ну, реакторы четвертого поколения все еще находятся на стадии разработки и не приближаются к коммерциализации. Потребуются десятилетия, чтобы утвердить их и решить всевозможные технические вопросы и проблемы безопасности. Даже китайцы, которые являются передовиками этой технологии, не планируют строить свои первые экспериментальные реакторы до 2030-х годов… У нас осталось не так много времени. В этом десятилетии нефть начнет свое долгое падение — сначала медленно и неуверенно, а затем все быстрее и быстрее, — что создаст всевозможные проблемы, не позволяющие нам инвестировать в эти непроверенные технологии. Кроме того, все, что будут использовать новые реакторы, — это ограниченный источник топлива (U-235), который уже достиг своего пика, а затем пошел на спад.

По мере того как дизельное топливо будет становиться все более дефицитным и труднодоступным, обслуживание старых реакторов будет становиться все более проблематичным. Здесь необходимо долгосрочное мышление: реакторы будут по-прежнему нуждаться в активном уходе и охлаждении спустя десятилетия после вывода из эксплуатации, а если мы потеряем стабильность энергосистемы (а это очень ближайшая перспектива), то длительное отключение света может вызвать нежелательные проблемы (опять же, мы не сможем долго рассчитывать на помощь дизельных генераторов).

Исходя из вышесказанного, расширять парк ядерных реакторов нецелесообразно и небезопасно. Нам нужно немедленно начать рыть долгосрочные хранилища не слишком далеко от существующих реакторов, пока у нас еще есть ресурсы и ископаемая энергия для этого, и планировать безопасный выход ядерной энергетики из эксплуатации, когда все доступное топливо будет израсходовано.

Пик нефти — это не апокалипсис, а долгосрочная чрезвычайная ситуация. Мы должны действовать соответствующим образом и использовать ядерную энергию только в качестве краткосрочного или среднесрочного «решения», прежде чем нерешенные проблемы просто захлестнут нас.