Unter dem Begriff Uranwirtschaft werden sämtliche wirtschaftliche und kommerzielle Aktivitäten im Zusammenhang mit dem Schwermetall und Kernbrennstoff Uran zusammengefasst. Dazu zählen u. a., die Exploration und der Abbau des Uranerzes, die Gewinnung und verschiedene Verfahren zur Herstellung, Reinigung etc. zu einem verwertbaren Produkt (siehe nachfolgende Abschnitte). Ein Teil dieser Prozesskette wird bspw. in den USA von der Nuclear Regulatory Commission (NRC) reguliert. Des Weiteren zählt der weltweite Handel mit Uranprodukten zur Uranwirtschaft. Aufgrund seiner kerntechnischen Eigenschaften für die Versorgung des nuklearen Brennstoffkreislaufs und Verwendung für die Kernenergie ist der Handel mit Uran industriell, politisch (z. B. geschlossener Markt USA zwischen 1964 und 1977) und sicherheitstechnisch komplex. Im militärischen Kontext spielt Uran eine wichtige Rolle für die Herstellung von spaltbarem Material für die Verwendung in Kernwaffen.
Hinweis: In den folgenden Abschnitten liegt der Fokus auf der Versorgung, nicht auf den wirtschaftlichen Gesichtspunkten der Entsorgung und Recycling (siehe Wiederaufarbeitung). Ebenfalls wird die Kernenergiewirtschaft nicht besprochen.
Umrechnungsfaktoren Die Uranwirtschaft benutzt verschiedene Kennzahlen und Einheiten zur Beschreibung von Mengen, Preisen usw. Die folgende, gekürzte Tabelle kann zur Umrechnung genutzt werden. Weitere Umrechnungsfaktoren und Einheiten siehe auch Anhang 3 und Anhang 5 im sog. Red Book der OECD/NEA. + Uran Umrechnungshilfen und Einheiten sowie gebräuchliche AbkürzungenEinheit oder AbkürzungEinheit oder Bedeutung1 lb (Pfund)= 0,45359 kg1 kg= 2,20462 lbs (Pfund)1.000 kg= 1 Tonne (= 1 MT, metrische Tonne; auch: 1 MTU, metrische Tonne Uran)1 tU („elementares Uran“)= 1,17924 tU U3O81 lb U in U3O8= 1,17924 lbs U3O81 kg U in U3O8= 2,59979 lbs U3O81 % U3O8= 0,848 % U1 USD/lb U3O8= USD 2,6/kg U1 SWU „Separative Work Unit“= 1 kg UTA (Urantrennarbeit)tSW= 1.000 SWUUUrankgKilotTonneLEULow-enriched Uranium (schwachangereichertes Uran)UOCUranium ore concentrates (Urankonzentrat := Yellowcake)U3O8Stabiles Oxid des Urans zum Vergleich unterschiedlicher Produkte (> 70 % Urangehalt)
Weitere Abschätzungen: 1 lb 3,2 % angereichertes Uran= 1.250.000.000 Btu1 lb U3O8= 180.000.000 Btu 3.412 Btu= 1 kWh3,6 MJ= 1 kWh Weitere Hinweise:
Die meisten Angaben beziehen sich, falls nichts anders definiert ist, auf ein Jahr. Des Weiteren sind eine Reihe von Faktoren nicht Teil der Darstellung in diesem Artikel. Es wird auf die genannte Fachliteratur verwiesen.
Uranabbau
Uran wird im Tagebau, untertägig oder durch In-situ-Laugung, gelegentlich auch als Nebenprodukt anderer Bodenschätze (z. B. Kupfer), gewonnen. mini|Ranger-Uran-Mine. Australien produzierte in dem Jahr 2022 4.820 t U3O8 (bzw. 4.087 tU) und gilt mit einem Weltmarktanteil von 8 % als viertgrößter Produzent.
Kennzahlen (Beispiele) Zwischen 1945 und 2022 sind weltweit rund 3,2 Mio. Tonnen Uran (kurz: tU) abgebaut worden. Aktueller Weltbedarf (Stand 2023) sind ca. 65.650 tU.
Für das Jahr 2021 schätzte die World Nuclear Association (WNA) die Produktion auf 48.303 tU. Kasachstan produzierte in dem Jahr mit 21.819 tU die größte Menge. Allein die EU hatte 2021 einen Bedarf von 11.975 tU, was ca. 18 % des Weltmarktbedarfs entsprach.
Laut Analysen (zweijährlicher Nuclear Fuel Report der WNA) wird eine erhöhte Nachfrage bis ins Jahr 2040 erwartet. + Urankäufe (Bedarf) von EU-Energieversorgern Vgl. ESA, Annex 4 (Auswahl). Stand 2021.Land (EU27 ohne UK)2021 in tUNigeria2.905Kasachstan2.753Russland2.358Australien1.860Kanada1.714EU163……Total11.975Historische Werte Uranproduktion WeltweitJahr 1963:23.800Jahr 1970:18.300
Verarbeitung
Nach der Förderung wird das Uranerz in Aufbereitungsanlagen zerkleinert, flotiert und mit Ionenaustauschern extrahiert. Das Endprodukt ist Yellowcake, ein gelbes Feststoffkonzentrat, das mehr als 80 % Uranverbindungen (gemessen als Uran(V,VI)-oxid, U3O8) enthält. Für eine anschließende Anreicherung des Urans muss der Yellowcake in der sogenannten Urankonversion chemisch in Uranhexafluorid (UF6) überführt werden. UF6 ist eine chemische Verbindung, die vergleichsweise einfach in die Gasphase überführt werden kann. Dieser Umstand ist aufgrund der technischen Anforderungen der Anreicherungs-Verfahren bedeutend.
Kennzahlen (Beispiele) Die US-Produktion von U3O8 („Yellowcake“) erreicht Anfang der 1980er Jahre ihren Höchststand mit über 40 Mio. Pfund pro Jahr. Ab diesem Zeitpunkt sank die nationale Produktion durch Bezug von Importen. Seit 2014 befindet sich die nationale US-Produktion auf einem historischen Minimum.
Geschätzt werden ca. 200 t Yellowcake für den jährlichen Betrieb eines 1-GWe-Kernkraftwerks benötigt.
Die Weltkapazität für Urankonversion liegt bei ca. 62 Mio. kgU (als UF6). Für Preise siehe weiter unten. + Kommerzielle UF₆-Umwandlungsanlagen Vgl. ESA, S. 65 Angaben circa und gerundet. Stand 2020.UnternehmenKapazität (tU als UF6)%-Anteil GlobalOrano*15.00024CNNC**15.00024Rosatom12.50020Cameco12.50020ConverDyn*** (USA)7.00011Total62.000100Historische WerteJahr 1976:32.800Jahr 1979:46.800 Hinweise: *ca. 10.500 installiert; **unsichere Angaben; ***gestoppt seit 2017
Anreicherung
Uran kommt in der Natur als Gemisch dreier Isotope vor: 234U, 235U und 238U. Der Anteil des spaltbaren Isotops 235U beträgt nur 0,7 % und muss für die Nutzung in einem Leichtwasserreaktor durch Anreicherung erhöht werden. Zur Anreicherung wird gasförmiges Uranhexafluorid (UF6) entweder in Gaszentrifugen oder durch Gasdiffusion in eine leichtere und eine schwerere Fraktion getrennt. Der erforderliche Anreicherungsgrad hängt vom Reaktortyp ab und liegt meist zwischen 2 und 5 %. Schwerwasserreaktoren, wie der CANDU-Reaktor, benötigen hingegen keine Anreicherung, sondern verarbeiten Uran in natürlicher Isotopenzusammensetzung. Für den Bau effektiver Kernwaffen ist ein Anreicherungsgrad von mindestens 85 % nötig.
Kennzahlen (Beispiele) Die EU wurde im Jahr 2021 mit der folgenden Menge angereichertem Uran (LEU) beliefert, vgl. ESA-Report S. 23 ff.:
10.290 tSW, geliefert als 1.569 tLEU, äquivalent 12.176 tU (natürliches Uran) Davon stammen ca. 2/3 aus der EU (Urenco) und 1/3 aus Russland (Tenex und TVEL)
Die Spotpreise für Anreicherung bewegen sich konstant in einem Bereich zwischen 16 und 19 / kgU.
In dem Jahr 2020 waren die Anreicherungskapazitäten wie folgt verteilt: + Betrieb kommerzieller Urananreicherungsanlagen Vgl. ESA, S. 68 Angaben circa u. gerundet. Stand 2020.UnternehmenKapazität (tSW)%-Anteil GlobalRosatom27.65446Urenco18.23030Orano7.50012CNNC6.75011Andere66<1Total60.200100Historische WerteJahr 1983:32.900
Herstellung von Brennelementen Brennelemente werden in Brennelementefabriken hergestellt.
In Deutschland ist eine einzige, die Brennelementfertigungsanlage Lingen (Lingen in Niedersachsen), in Betrieb. Sie hat drei Betriebsstätten (Duisburg, Karlstein (Bayern) und Lingen).
Kennzahlen (Beispiele) Cameco produziert für die kanadischen CANDU-Reaktoren nach Angaben ca. 1.500 t Brennelemente.
Verwendung
Uran wird heutzutage fast ausschließlich zur Energiegewinnung benutzt.
Im Kalten Krieg wurde ein erheblicher Teil zu Kernwaffen verarbeitet. Die USAEC bezog 1960 ein Maximum von 34.000 tU U3O8 und betrieb rund 90 % der weltweiten Anreicherungskapazitäten außerhalb der Sowjetunion. Seither wird ein Teil des Kraftwerksbrennstoffes aus der Abrüstung dieser Waffen gewonnen, siehe das Plutonium Management and Disposition Agreement sowie Strategic Arms Reduction Treaty.
Wegen seiner besonders hohen Dichte wird abgereichertes Uran, das bei der Produktion von Kernbrennstoff als Abfallprodukt anfällt, als Ballastgewicht in FlugzeugenSystematic Radiological Assessment of Exemption for Source and Byproduct Materials. (PDF; 3,1 MB). U.S. Nuclear Regulatory Commission, Abschnitt 3.17, S. 531–533. und für panzerbrechende Munition verwendet.
Kennzahlen (Beispiele) In der EU (genauer EU27 ohne UK) waren 2021 die folgenden Mengen Uran in Verwendung in Kernreaktoren: + EU KKW Beladung mit Kernbrennstoff Angaben ohne Forschungsreaktoren Vgl. ESA, Annex 2. Stand 2021.BrennstoffbeladungLieferungen neuer BrennstoffeJahrLEU (tU)Feed-Äquivalent (tU)Anreicherungs-Äquivalent (tSW)Natürliches Uran (tU)%-Anteil SpotAnreicherung (tSW)20212.19715.40111.58811.975410.290
Weltmarktpreis Uran mini|346x346px|Verlauf des Preis von Yellowcake (U3O8) am Spotmarkt in $ / lb U3O8 (nicht inflationsbereinigt) seit 1987 bis 2009. Für aktuelle Marktdaten vgl. die Weblinks (UxC, FRED oder ESA). Stand 08/2023: $ 46 / lb mini|345x345px|Verlauf des Spotpreis U3O8 von 2003 bis 2017. Stand 08/2023: $ 46 / lb
Der Weltmarkt für Uran war und ist neben den kommerziellen Marktteilnehmern sehr stark durch staatliche Akteure geprägt, die zur Zeit des Kalten Krieges einen Teil der Nachfrage stellten und seit dessen Ende im Rahmen begrenzter Abrüstung als Verkäufer auftreten. Ein Großteil des Marktvolumens ist über langfristige Lieferverträge in US-Dollar abgedeckt. Nur ein sehr geringer Teil des jährlichen Bedarfs wird über den Spotmarkt umgesetzt. Dort sind auch Preisschwankungen möglich. Beispielsweise führten Produktionsausfälle in wichtigen Minen im Sommer 2007 zu einem Allzeithoch von 350 $/kg Uran, inzwischen ist der Uranpreis jedoch wieder zurückgegangen.
Kennzahlen (Beispiele) Nach Angaben der Supply Agency of the European Atomic Energy Community (ESA) (= Euratom) wurden die folgenden Preise aus Verträgen von EU-Energieversorgern ermittelt, vgl. ESA-Report S. 17 ff.: Spotpreis: Nicht verfügbar für 2021, da zu wenig Handelsvolumen Langfristige Verträge 2021: EUR 89,00 / kgU in U3O8 (USD 40,49 / lb U3O8) Der Preis lag 2020 bei EUR 75,51 / kgU in U3O8 (USD 42,17 / lb U3O8) Der Preis aus den Staaten Russland, Kasachstan und Usbekistan lagen rund 17 % tiefer Daten ab 1980 siehe ESA-Report, Annex 3
Hinweis: Die genauen Details und Methodiken zu der Kalkulation können der zitierten ESA-Publikation oder Webseite entnommen werden.
Analysten bewerten aufgrund der erhöhten Nachfrage und des Ukrainekriegs den Preis für das Jahr 2023 auf über $ 50 / lb.
Historische Preise für Uran + Historische Preise für den US-Markt (bezogen auf 1970 $ / lb U3O8)Jahr1970 $ / lb194813,4196012,719726,3 (= $ 6,3 in 1970) + Historischer Preis der USAEC 18.10.1956, Tabl. 912.1U235-KonzentrationPreis* für Isotopengemisch in West-Deutsche Mark (DM) / kgUBezogen auf 1 kg U2350,72 % (= natürliches Uran)170 (= etwa $ 40 / kgU)23.6003,5 %1.91054.60020 %13.53067.70095 % (= hochangereichertes Uran, HEU)68.28071.900 Währungsfaktoren 1958: 1 USD = 4,20 DM; *Die Preise gelten für UF6 ohne Kosten für Umwandlung zu Metall nach erstmaliger Freigabe der Uranpreise durch die USAEC im Jahr 1956.
Konventionelle Uranvorräte Unter konventionellen Uranvorräten versteht man Erzlagerstätten, aus denen Uran als Hauptprodukt oder als wichtiges Nebenprodukt gewonnen werden kann. Zurzeit fallen alle Uranproduzenten in diese Kategorie. Bei der Beurteilung der verfügbaren Vorräte wird zwischen gesicherten Reserven, vermuteten Ressourcen und spekulativen Ressourcen unterschieden.
Im Laufe des Jahres 2008 wurden 778.000 t Uran als neue Reserven und vermutete Ressourcen durch Explorationsunternehmen bekanntgegeben.P. Laznicka: Metal Resources Announced in 2008: Do they replenish the mined-out tonnages? SEG Newsletter, April 2009, The Society of Economic Geologists, S. 23.
Gesicherte Reserven Von der Internationalen Atomenergieorganisation (IAEO) und der OECD Nuclear Energy Agency werden im so genannten Red Book die nachgewiesenen (reasonably assured resources, RAR) und zu Kosten von bis zu 130 $/kg förderbaren Reserven für das Jahr 2007 mit 3,3 Mio. Tonnen angegeben (für eine kritische Würdigung der IAEO-Zahlen siehe Energy Watch Group, Hintergrundpapier der Energy Watch Group: Uranium Resources and Nuclear Energy. (englisch).).
Vermutete Ressourcen