mini|hochkant=1.5|Zehn Staaten fördern 94 % des weltweit abgebauten Urans Uranproduktion in 2024 nach Ländern|mini|hochkant=1.5 Uranbergbau ist die Gewinnung von Uran aus Uranlagerstätten. Die größten Uranbergbauländer sind Kasachstan, Kanada, Australien, Russland, Niger, Namibia, Usbekistan und die USA. Uran kann auch aus der Asche von Kohlekraftwerken, einigen Phosphatmineralien sowie Meerwasser gewonnen werden.
Testbohrungen und Uranbergbau bilden den Beginn der Uranwirtschaft. Über mehrere Verarbeitungsstufen (Aufbereitung zu Yellowcake, dann gegebenenfalls chemische Umwandlung zu Uranhexafluorid und Uran-Anreicherung) entstehen Brennelemente für Kernkraftwerke. Natururanreaktoren können mit unangereichertem Uran (zumeist in der Form von Urandioxid-Keramik) betrieben werden, sodass Umwandlung in UF6 und Anreicherung nicht erforderlich sind. Für nicht-kerntechnische Verwendungen von Uran, wie sie vor Entdeckung der Kernspaltung der Hauptabnehmer von Uran waren, werden heutzutage andere Materialien eingesetzt oder abgereichertes Uran als Koppelprodukt der Urananreicherung verwendet, da dieses deutlich billiger verfügbar ist als Natururan aus Bergwerken.
Erkundung mini|Erstes Bohrloch auf der Kupfer-Gold-Uranlagerstätte Olympic Dam aus dem Jahr 1975 Am Beginn der Erkundung steht die Wahl des Erkundungskonzeptes. Je nach Geologie zeigen verschiedene Gebiete das Potential für unterschiedliche Uranlagerstättentypen. Danach richtet sich auch die zu verwendende Erkundungsmethode. Dies kann von klassischer geologischer Feldarbeit (Kartierung von Gesteinseinheiten und tektonischen Strukturen), über Wasser- und Bodenluftmessungen bis hin zu geophysikalischen Methoden reichen, wie beispielsweise magnetische, gravimetrische oder radiometrische Messungen. Aufgrund der hohen Kosten kommen Bohrungen meist erst in einer späten Phase der Erkundung zum Einsatz, wenn vorangegangene Methoden ein signifikantes Potential für eine Uranmineralisation nachweisen. Wird eine Vererzung aufgefunden, die ein weiteres Interesse rechtfertigt, folgt ein engmaschigeres Netz von Bohrungen um die Größe des Vorkommens zu ermitteln und seine Wirtschaftlichkeit zu prüfen.
Derzeit in Betrieb befindliche Lagerstätten beinhalten zwischen einigen hunderttausend und einigen hundertmillionen Tonnen Erz mit Urangehalten zwischen 0,01 Gew.% und 15 Gew.%. Die größte Uranressource stellt derzeit die Lagerstätte Olympic Dam in Südaustralien dar mit mindestens 8,4 Mrd. Tonnen Erz und durchschnittlich 0,028 Gew.% Uran (Hauptressource ist allerdings Kupfer, weiterhin Gold und Silber). Größter Jahresproduzent war im Jahr 2017 die McArthur-River-Uranmine in Kanada, welche 16,1 Millionen Pfund (etwa 7,3 Millionen Kilogramm) Triuranoctoxid produzierte. Diese Mine war jedoch 2018–2022 aufgrund geringer Uranpreise außer Betrieb.
Gewinnung Uran wird im Tagebau, Tiefbau oder durch in-situ-Laugung gewonnen. Die gewählte Gewinnungsmethode richtet sich nach den Eigenschaften des Erzkörpers, wie Tiefe, Form, Erzgehalt, Tektonik, Art des Nebengesteins und anderen Größen. Uran kann als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer Rohstoffe anfallen, so wie der Uranbergbau selbst auch weitere Metalle produzieren kann.
Tiefbau Ein Großteil des Urans wird im Tiefbau in Teufen von 100 bis über 2000 m gewonnen. Die Lagerstätten werden über Schächte, Stollen, Rampen oder Wendeln erschlossen. Probleme stellen das eindringende Grubenwasser sowie die Bewetterung dar. Das Grubenwasser muss gehoben und gegebenenfalls von Schwermetallen gereinigt werden. Bei der Bewetterung muss sichergestellt werden, dass das sich beim radioaktiven Zerfall von Uran bildende Radon und dessen Folgeprodukte nicht die maximale Arbeitsplatzkonzentration überschreitet. Früher war die unzureichende Bewetterung – neben dem häufig verbreiteten Tabakrauchen – Hauptursache für die Erkrankung vieler Bergleute an Lungenkrebs. Es gibt Hinweise, dass Radon und Rauchen sich wechselseitig in ihren negativen Effekten verstärken – ein Nichtraucher wird weniger durch Radon geschädigt als ein Raucher und ein Raucher wird stärker durch Rauch geschädigt, wenn zusätzlich Radonbelastung vorliegt.
Die spezielle Abbaumethode wird wiederum nach den Eigenschaften der Lagerstätte gewählt. Vor allem die Form der Erzkörper sowie die Verteilung des Urans darin sind ausschlaggebend. Im Tiefbau lässt sich ein Erzkörper gezielt abbauen, wodurch viel weniger Abraum als im Tagebau anfällt. Die Förderung wird in modernen Bergwerken hauptsächlich mit dieselgetriebener Gleislostechnik realisiert. Die größte Tiefbaugrube ist derzeit McArthur River im kanadischen Saskatchewan mit einer Produktion von etwa 7200 t Uran pro Jahr.
Tagebau Oberflächennahe oder sehr große Erzkörper werden bevorzugt im Tagebau gewonnen. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger Großtechnik. Moderne Tagebaue können wenige Meter bis über 1000 m tief sein sowie einige Kilometer Durchmesser erreichen. Der Böschungswinkel erfordert, dass besonders tiefe Minen auch eine ceteris paribus größere Oberfläche haben müssen, selbst wenn die Ausdehnung der Lagerstätte in der Fläche gering ist. Beim Tagebau fallen oftmals große Mengen an Abraum an. Wie im Tiefbau müssen auch für einen Tagebau gegebenenfalls große Mengen Wasser gehoben werden, allerdings stellt die Bewetterung ein weniger großes Problem dar. Der Tagebau Ranger III im australischen Northern Territory ist derzeit der produktivste Urantagebau mit etwa 4.600 t Uran pro Jahr. Die Rössing-Mine in Namibia gilt als größter Urantagebau der Welt.
Lösungsbergbau mini|Versuchsfeld für in-situ-Laugung, Honeymoon-Uran-Mine, Südaustralien Sandsteingebundene Uranlagerstätten können durch Lösungsbergbau (auch ISL für engl. in-situ leaching oder ISR für engl. in-situ-recovery) nutzbar gemacht werden. Der Erzkörper wird durch Bohrungen erschlossen und ein oxidierendes Fluid eingeleitet, welches das Uran mobilisiert. Meist handelt es sich dabei um verdünnte Schwefelsäure. Die Lösung wird über Injektionsbohrungen in den Erzkörper eingeleitet, die sich im äußeren Bereich des Erzkörpers befinden. Im Zentrum des Erzkörpers werden die Produktionsbohrungen niedergebracht, welche die uranhaltige Lösung fördern. Damit wird eine Strömung des Fluids zum Zentrum der Lagerstätte sichergestellt und eine unkontrollierte Verbreitung im Gestein verhindert. Im größeren Umfeld der Lagerstätte befinden sich Monitoring-Bohrungen, mit denen überwacht wird, dass es zu keiner Kontamination im Umfeld der Lagerstätte kommt. Ein großer Vorteil des Lösungsbergbaus ist, dass Zerfallsprodukte des Urans wie zum Beispiel Radium an Ort und Stelle verbleiben, da zum Beispiel Radiumsulfat praktisch unlöslich in Wasser ist. Bei „klassischem“ Bergbau hingegen verbleiben die so genannten „Tailings“ an der Oberfläche und/oder müssen aufwendig entsorgt werden. Teilweise wird auch der Grubenbau nach Ausbeutung der Lagerstätte mit ihnen verfüllt. Nach Aktivität hat jedes der Zerfallsprodukte den gleichen Anteil an der Radioaktivität des Erzes wie Uran selbst, jedoch zerfallen nach Ausbeutung des Urans die kurzlebigen Zerfallsprodukte binnen relativ kurzer Zeit zu kaum noch relevanten Resten und werden nur noch durch den Zerfall längerlebiger Zerfallsprodukte (wie Radium) nachgebildet.
Um diese Methode anwenden zu können, muss das uranhaltige Gestein eine gewisse Durchlässigkeit besitzen, um das Fließen der Lösung zu ermöglichen. Außerdem sollte sie nach oben und unten durch undurchlässige (tonige) Gesteine begrenzt sein. Lösungsbergbau ermöglicht die kostengünstige Gewinnung kleiner Erzkörper. Vorteil ist, dass es zu keiner tatsächlichen Bewegung von Gestein kommt und auch kein Abraum anfällt.
Der Lösungsbergbau soll in Zukunft eine größere Rolle einnehmen, bedeutende Betriebe gibt es in Kasachstan, Usbekistan, den USA und Australien. Der bedeutendste Betrieb im Jahr 2009 war Tortkuduk (Eigentümer: Areva und Kazatomprom) in Kasachstan mit einer Urangewinnung von 2272 t pro Jahr.
Eine Abwandlung der Methode kam in der Lagerstätte Königstein (Sächsische Schweiz) zum Einsatz. Das Bergwerk wurde von konventionellem Tiefbau auf Untertagelaugung umgerüstet. Zur Verbesserung der Ausbeute wurde der vererzte Sandstein in Abbaublöcke unterteilt, die zunächst gesprengt und anschließend gelaugt wurden.
Von der Oberfläche betrachtet ähnelt Lösungsbergbau einer Öl- bzw. Gasbohrung, insbesondere dem Verfahren Hydraulic Fracturing. Es gilt – wo möglich – als ökonomisch und ökologisch attraktivste Methode des Bergbaus.
Uran als Nebenprodukt In verschiedenen Betrieben wird Uran als Nebenprodukt gefördert. Am bedeutendsten aufgrund seiner Größe ist hierbei die Lagerstätte Olympic Dam, in welcher zusammen mit Gold und Silber pro Jahr etwa 3.400 t Uran als Nebenprodukt des Kupferabbaus (200.000 t pro Jahr) gewonnen wird. Zurzeit läuft eine Machbarkeitsstudie durch den Betreiber BHP Billiton zur Erschließung des Südteils der Lagerstätte, wobei die Produktion schrittweise auf 700.000 t Kupfer und etwa 15.000 t Uranoxid pro Jahr gesteigert werden soll. Eine bedeutende Uranproduktion fand auch auf den Goldgruben des Witwatersrand Goldfeldes in Südafrika statt. Diese soll wieder aufgenommen werden, wobei die wirtschaftliche Bedeutung des Urans die des Goldes übersteigen könnte. Uran wurde auch aus Wässern der Erdölproduktion in der ehemaligen Sowjetunion gewonnen. In Zukunft dürfte auch Uran aus Braunkohlenfilterasche Bedeutung gewinnen. Entsprechende Projekte gibt es in Ungarn und China. In einigen Phosphatlagerstätten ist Uran ebenfalls in gewinnbaren Konzentrationen enthalten. Die Gewinnung aus solchen Vorkommen spielte in der Vergangenheit vor allem in den USA eine Rolle und ist nun in verschiedenen Ländern wieder im Gespräch.
Nebenprodukte des Uranbergbaus Die Uranlagerstätten des Colorado-Plateaus in den USA waren in der Vergangenheit auch ein sehr bedeutender Lieferant für den Stahlveredler Vanadium. Die große Uranlagerstätte Jabiluka im australischen Northern Territory enthält einen großen Goldanteil. Allerdings wurden weitere Arbeiten auf dieser Lagerstätte durch den Eigner ERA (Energy Resources Australia) vorerst eingestellt, da es großen Widerstand gegen den Abbau durch die Lage im Kakadu-Nationalpark gab. Ähnliche Lagerstätten wie Jabiluka enthalten in Kanada auch teilweise hohe Gehalte an Nickel, allerdings wurde dieses Metall aufgrund der schwierigen Aufbereitung nicht gewonnen. Auf Uranlagerstätten im Erzgebirge wurde in geringem Umfang durch die SAG/SDAG Wismut auch Kupfer, Kobalt, Nickel, Wismut, Blei, Zink, Silber, Zinn, Selen sowie Baustoffe gewonnen. Kurz nach Entdeckung des Radiums war selbiges für einige Jahrzehnte Hauptprodukt des Bergbaus in Uranlagerstätten. Teilweise wurde sogar das Uran auf Halde gelegt, da man keine Verwendung für die großen anfallenden Mengen hatte – entsprechend der Halbwertszeit ergeben sich etwa 300 Milligramm Radium pro Tonne Uran. Da der Bedarf an Radium enorm zurückgegangen ist, spielt dies heute aber keine Rolle mehr.
Unkonventionelle Gewinnung Verfahren, die zurzeit nicht in industriellem Maßstab zum Einsatz kommen, werden als unkonventionelle Verfahren bezeichnet. Darunter fällt zum Beispiel die Urangewinnung aus Schwarzschiefer, Phosphatgestein oder Braunkohle bzw. deren Asche.
Aus Meerwasser