تعدين اليورانيوم

قبل عام 1789، حين اكتشف مارتن هاينريش كلابروث عنصر اليورانيوم، كانت مركبات اليورانيوم المنتجة تشمل النترات والكبريتات والفوسفات والأسيتات وثنائي يورانات البوتاسيوم والصوديوم . اكتشف كلابروث العنصر في خام اليورانيوم (البيتشبلند) من منجم جورج واغسفورت في جبال أور ، وأرسى استخدامه تجاريًا كملون للزجاج. ذُكر خام اليورانيوم من هذه الجبال في وقت مبكر يعود إلى عام 1565، وأُنتج 110 أطنان من اليورانيوم بين عامي 1825 و1898. وفي عام 1852، تم تحديد معدن الأوتونيت، وهو معدن اليورانيوم، من منطقة ماسيف سنترال . ^{[ 4 ]}

بدأ استخراج اليورانيوم حوالي عام 1850 في يواخيمستال، بوهيميا ، حيث تم إنتاج أكثر من 620 طنًا من معدن اليورانيوم (طن يورانيوم) بين عامي 1850 و1898، ووصل الإنتاج إلى 10000 طن يورانيوم قبل إغلاق المنجم عام 1968. وفي عام 1871، بدأ استخراج خام اليورانيوم في سنترال سيتي، كولورادو ، حيث تم استخراج 50 طنًا قبل عام 1895. وفي عام 1873، بدأ استخراج اليورانيوم في منجم ساوث تيراس، سانت ستيفن-إن-برانيل ، كورنوال، حيث تم إنتاج معظم كمية اليورانيوم البالغة 300 طن من تلك المنطقة في القرن التاسع عشر. وفي عام 1898، تم استخراج الكارنوتيت لأول مرة في حزام أورافان المعدني ، حيث بلغ الإنتاج 10 أطنان يورانيوم سنويًا. ^{[ 4 ]}

في عام 1898، استلم بيير كوري وماري سكلودوفسكا-كوري طنًا واحدًا من معدن البتشبلند من سانت يواخيمستال، حيث تعرفت ماري على عنصر الراديوم فيه . وقد دعا بيير إلى استخدامه كعلاج للسرطان، مما ساهم في ازدهار تجارة المنتجعات الصحية في تلك المدينة. ^{[ 5 ]}

في عام 1913، تم اكتشاف منجم شينكولوبوي في مقاطعة كاتانغا. وفي عام 1931، تم اكتشاف منجم راديوم بورت . وشملت الاكتشافات الهامة الأخرى مقاطعة بيرا ، وتيويا مويون ، وتل الراديوم . ^{[ 4 ]}

في عام ١٩٢٢، بدأت شركة "يونيون مينيير دو هوت كاتانغا" إنتاج الراديوم الطبي من منجم شينكولوبوي، لكنها أغلقت أبوابها في أواخر الثلاثينيات مع تراجع سوق الراديوم. في مايو ١٩٤٠، غزا النازيون بلجيكا واستولوا على خام اليورانيوم المخزن لدى "يونيون مينيير". في ١٨ سبتمبر ١٩٤٢، تم شراء ١٢٥٠ طنًا من خام اليورانيوم من شينكولوبوي لمشروع مانهاتن من إدغار سينجير ، أحد مسؤولي "يونيون مينيير" ، الذي كان قد خزّن الخام في مستودع تابع لشركة "آرتشر دانيلز ميدلاند" بالقرب من جسر بايون في جزيرة ستاتن . في عام ١٩٤٣، أعاد سينجير افتتاح منجم شينكولوبوي بمساعدة موارد فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي ، واستثمار بقيمة ١٣  مليون دولار من الولايات المتحدة. ^{[ 5 ] : 45-50، 54-55.} أفاد سينجير أنه تم استخراج خام اليورانيوم من المنجم حتى عمق 79 مترًا، ولكن كان هناك 101 مترًا أخرى من الخام متاحة للاستخراج. وقد بلغ هذا 10000 طن من أكسيد اليورانيوم الثلاثي بنسبة تصل إلى 60% . كما حصل المشروع على معظم الإنتاج من منجم إلدورادو (الأقاليم الشمالية الغربية) . ^{[ 6 ]}

بحسب ريتشارد رودس ، في إشارة إلى أبحاث اليورانيوم الألمانية، "قامت شركة أوير ، المتخصصة في الثوريوم  ... بتسليم أول طن من أكسيد اليورانيوم النقي المعالج من خامات يواخيمستال إلى وزارة الحرب في يناير 1940. وفي يونيو 1940  ... طلبت شركة أوير ستين طنًا من أكسيد اليورانيوم المكرر من شركة يونيون مينير في بلجيكا المحتلة." ^{[ 7 ]}

بينما أصبحت جمهوريتا كازاخستان وجمهورية روسيا الاتحادية الاشتراكية السوفيتية لاحقًا من أبرز منتجي اليورانيوم في العالم، إلا أنه بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية مباشرة، لم يكن معروفًا وجود رواسب يورانيوم كبيرة في الاتحاد السوفيتي، ولذا طوّر السوفييت عمليات تعدين ضخمة في دولتيهما التابعتين ، ألمانيا الشرقية وتشيكوسلوفاكيا، اللتين كانتا تمتلكان رواسب يورانيوم معروفة في جبال خام ساكسون. وأصبحت شركة SDAG Wismut ، التي سُميت عمدًا باسم غامض (حيث أن كلمة "Wismut" الألمانية تعني البزموت، وذلك لإيهام السوفييت بالتنقيب عن معدن لم يكن السوفييت يسعون إليه بالتأكيد)، أكبر جهة توظيف في جبال خام ساكسون، وتضخمت مدن التعدين النائية مثل يوهان جورجينشتات إلى عشرة أضعاف عدد سكانها في غضون سنوات قليلة. تطلّب التعدين مبالغ طائلة، وكان عمال المناجم من جهة عرضة لقمع ومراقبة أشد، لكن من جهة أخرى، سمح ذلك بتوفير إمدادات أكبر من السلع الاستهلاكية مقارنة بغيرهم من سكان ألمانيا الشرقية. رغم أن الإنتاج لم يتمكن قط من منافسة أسعار سوق اليورانيوم العالمية، إلا أن الاستخدام المزدوج للمادة المستخرجة، بالإضافة إلى إمكانية دفع أجور عمال المناجم بالعملات المحلية وبيع اليورانيوم مقابل العملات الأجنبية أو استيراد بدائل كان سيُدفع ثمنها بالعملات الأجنبية، رجّح كفة استمرار عمليات التعدين طوال فترة الحرب الباردة. بعد إعادة توحيد ألمانيا ، تم تقليص عمليات التعدين ^{[ 8 ]} وبدأت المهمة الشاقة لإعادة تأهيل الأراضي المتضررة من التعدين. ^{[ 9 ]}

ساهمت المدن والمناجم السبعة عشر الخاضعة لسيطرة فيسموت بنسبة 50% من اليورانيوم المستخدم في أول قنبلة ذرية سوفيتية، جو-1 ، و80% من اليورانيوم المستخدم في البرنامج النووي السوفيتي. من بين 150,000 عامل، قُتل 1281 في حوادث، وأُصيب 20,000. بعد وفاة ستالين عام 1953، سلّم الجيش الأحمر إدارة الإنتاج إلى شركة SDAG، وأُطلق سراح عمال السجون، مما خفّض عدد العمال إلى 45,000. في ذروة إنتاجها عام 1953، بلغ عدد نزلاء مناجم سانت يواخيمستال 16,100 نزيل، نصفهم من السجناء السياسيين السوفييت. ^{[ 5 ] : 135-142، 151-157، 161-167، 173-176}

بحلول عام 1975، جاء 75٪ من إنتاج خام اليورانيوم العالمي من تكتلات الكوارتز والحصى والأحجار الرملية الموجودة في منطقة إليوت ليك في كندا ، وويتواترسراند ، وهضبة كولورادو . ^{[ 10 ]}

في عام 1990، كان 55% من الإنتاج العالمي يأتي من المناجم تحت الأرض، لكن هذه النسبة انخفضت إلى 33% بحلول عام 1999. ومنذ عام 2000، ساهمت المناجم الكندية الجديدة مجدداً في زيادة نسبة التعدين تحت الأرض، ومع منجم أولمبيك دام، بلغت النسبة الآن 37%. وقد شهد التعدين بتقنية الترشيح الموضعي (ISL أو ISR) زيادة مطردة في حصته من الإجمالي، ويعود الفضل في ذلك بشكل رئيسي إلى كازاخستان. ^{[ 11 ]}

في عام 2009، شملت المناجم الأكثر إنتاجاً منجم ماك آرثر ريفر لليورانيوم عند 7400 طن من اليورانيوم، ومنجم رينجر لليورانيوم عند 4423 طن من اليورانيوم، ومنجم روسينغ لليورانيوم عند 3574 طن من اليورانيوم، ومناجم صحراء موينكوم عند 3250 طن من اليورانيوم، ومنجم ستريلتسوفسك عند 3003 طن من اليورانيوم، ومنجم أولمبيك دام عند 2981 طن من اليورانيوم، ومنجم أرليت عند 1808 طن من اليورانيوم، ومنجم رابيت ليك عند 1400 طن من اليورانيوم، ومنجم أكوتا عند 1435 طن من اليورانيوم، ومنجم ماكلين ليك عند 1400 طن من اليورانيوم. تشمل أكبر رواسب اليورانيوم في العالم منجم أولمبيك دام (295,000 طن من اليورانيوم)، ومنجم إيمورارين (183,520 طن من اليورانيوم)، ومنجم نهر ماك آرثر (128,900 طن من اليورانيوم)، ومنجم ستريلتسوفسك (118,341 طن من اليورانيوم)، ومناجم نوفوكونستانتينوفكا (93,630 طن من اليورانيوم)، ومنجم بحيرة سيجار (80,500 طن من اليورانيوم)، ومناجم أوزبكستان (76,000 طن من اليورانيوم)، ومنجم إلكون (71,300 طن من اليورانيوم)، ومجمع إيتاتايا البرازيلي (67,240 طن من اليورانيوم)، ومشروع مارينيكا (62,856 طن من اليورانيوم)، ومنجم لانغر هاينريش ( 60,830 طن من اليورانيوم)، ومنجم دومينيون (55,753 طن من اليورانيوم)، ومشروع إنكاي لليورانيوم (51,808 طن من اليورانيوم) . tU، ومشروع Kiggavik بقدرة 51,574 طنًا، ومنجم روسينج بقدرة 50,657 طنًا، ومشروع Yeleerie الأسترالي بقدرة 44,077 طنًا، ومنجم Trekkopje بقدرة 42,243 طنًا. ^{[ 12 ]}

تشمل رواسب اليورانيوم في الصخور الرسوبية تلك الموجودة في الحجر الرملي (في كندا وغرب الولايات المتحدة )، ^{[ 15 ]} وعدم التوافقات ما قبل الكمبري (في كندا)، ^{[ 15 ]} والفوسفات ، ^{[ 15 ]} وتكتل حصى الكوارتز ما قبل الكمبري ، وأنابيب البريشيا المنهارة (انظر تمعدن اليورانيوم في أنابيب البريشيا في أريزونا )، والكالسيت .

تنقسم رواسب اليورانيوم في الحجر الرملي عمومًا إلى نوعين. توجد رواسب من نوع "الجبهة المتدحرجة" عند الحد الفاصل بين الجزء العلوي المؤكسد من كتلة الحجر الرملي والجزء السفلي المختزل الأعمق منها. أما رواسب اليورانيوم في الحجر الرملي شبه المتوافقة ، والتي تُسمى أيضًا رواسب هضبة كولورادو ، فتوجد غالبًا داخل كتل الحجر الرملي المؤكسد، وفي مناطق مختزلة موضعية، كما هو الحال عند ارتباطها بالخشب المتفحم في الحجر الرملي.

توجد رواسب اليورانيوم من نوع الكونغلوميرات الكوارتزية الحصوية التي تعود إلى ما قبل العصر الكمبري فقط في الصخور التي يزيد عمرها عن ملياري عام. وتحتوي هذه الكونغلوميرات أيضًا على البيريت. وقد تم استخراج هذه الرواسب من منطقة بلايند ريفر - إليوت ليك في أونتاريو، كندا، ومن كونغلوميرات ويتواترسراند الحاملة للذهب في جنوب إفريقيا.

تشكل رواسب عدم التوافق حوالي 33٪ من رواسب اليورانيوم في العالم خارج مناطق الاقتصادات المخططة مركزياً (WOCA). ^{[ 16 ]}

تشمل رواسب اليورانيوم الحرارية المائية خامات اليورانيوم من النوع الوريدي. تمثل رواسب اليورانيوم الحرارية المائية من النوع الوريدي تجمعات فوقية لمعادن اليورانيوم التي تملأ عادةً البريشيا والكسور ومناطق القص. ^{[ 17 ]} سعت العديد من الدراسات إلى تحديد مصدر اليورانيوم في رواسب اليورانيوم الحرارية المائية من النوع الوريدي، ولا تزال المصادر المحتملة غامضة، ولكن يُعتقد أنها تشمل صخورًا موجودة مسبقًا تفتتت بفعل التجوية والقوى الناتجة عن مناطق تراكم الرواسب على المدى الطويل. ^{[ 17 ]} تُعد كتلة جنوب الصين مثالًا على منطقة اعتمدت على الطلب على رواسب اليورانيوم الحرارية المائية من النوع الوريدي على مدى نصف القرن الماضي. ^{[ 17 ]} تشمل الرواسب النارية صخور السيانيت النيفيلينية المتداخلة في إيليماوساك ، جرينلاند؛ ورواسب اليورانيوم المنتشرة في روسينغ ، ناميبيا؛ توجد رواسب البغماتيت الحاملة لليورانيوم ، ورواسب بحيرة فوهة أورورا في كالديرا ماكديرميت في ولاية أوريغون. كما توجد رواسب منتشرة في ولايتي واشنطن وألاسكا في الولايات المتحدة. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

توجد رواسب اليورانيوم البريشية في الصخور المتكسرة بفعل التصدع التكتوني أو التجوية. وتنتشر هذه الرواسب بكثرة في الهند وأستراليا والولايات المتحدة. ^{[ 20 ]} تُسمى الكتلة الكبيرة من البريشيا أنبوبًا بريشيًا أو مدخنة، وهي تتكون من صخور ذات شكل غير منتظم وشبه أسطواني. لا يزال أصل الأنابيب البريشية غير مؤكد، ولكن يُعتقد أنها تتشكل عند تقاطعات الصدوع. وعندما توجد هذه التكوينات صلبة في الصخور المضيفة الأرضية، والتي تُسمى دقيق الصخور، فإنها غالبًا ما تكون موقعًا لتعدين النحاس أو اليورانيوم. وتضم منطقة كوبر كريك في ولاية أريزونا ما يقارب 500 أنبوب بريشي مُعدّن، كما تُعد منطقة كريبل كريك في ولاية كولورادو موقعًا آخر يحتوي على رواسب خام الأنابيب البريشية المرتبطة بأنبوب بركاني.

تم اكتشاف منجم أولمبيك دام ، وهو أكبر رواسب اليورانيوم في العالم، بواسطة شركة ويسترن ماينينج كوربوريشن في عام 1975 وهو مملوك لشركة بي إتش بي . ^{[ 21 ]}

في التعدين السطحي، تُزال الطبقة السطحية عن طريق الحفر والتفجير لكشف جسم الخام، الذي يُستخرج بعد ذلك بالتفجير والحفر باستخدام الجرافات والشاحنات القلابة. يقضي العمال معظم وقتهم في كبائن مغلقة، مما يحد من تعرضهم للإشعاع. ويُستخدم الماء بكثافة للحد من مستويات الغبار المحمول جوًا. تُعد المياه الجوفية مشكلة في جميع أنواع التعدين، ولكن في التعدين السطحي، تتمثل الطريقة المعتادة للتعامل معها - أي عندما يُعثر على المعدن المستهدف أسفل مستوى المياه الجوفية الطبيعي - في خفض مستوى المياه الجوفية عن طريق ضخ المياه. قد تهبط الأرض بشكل ملحوظ عند إزالة المياه الجوفية، وقد تتحرك مرة أخرى بشكل غير متوقع عند السماح للمياه الجوفية بالارتفاع مجددًا بعد انتهاء التعدين. تتخذ عملية استصلاح الأراضي بعد التعدين مسارات مختلفة، اعتمادًا على كمية المواد المُزالة. نظرًا لكثافة الطاقة العالية لليورانيوم، غالبًا ما يكون من الكافي ملء موقع المنجم السابق بالطبقة السطحية، ولكن في حالة وجود نقص في الكتلة يتجاوز فرق الارتفاع بين مستوى السطح السابق ومستوى المياه الجوفية الطبيعي، تتشكل بحيرات اصطناعية عند توقف إزالة المياه الجوفية. إذا وُجدت الكبريتيتات أو الكبريتيدات أو الكبريتات في الصخور المكشوفة، فقد يُشكّل تصريف المياه الحمضية من المناجم مصدر قلق للمسطحات المائية التي تتشكل حديثًا. ويُلزم القانون شركات التعدين حاليًا بإنشاء صندوق لإعادة تأهيل المواقع مستقبلًا أثناء استمرار عمليات التعدين، وعادةً ما تُودع هذه الأموال بطريقة لا تتأثر بإفلاس شركة التعدين.

إذا كان اليورانيوم موجودًا على عمق كبير جدًا تحت سطح الأرض بحيث لا يمكن استخراجه من خلال الحفرة المفتوحة، فقد يتم استخدام منجم تحت الأرض مع حفر أنفاق وأعمدة للوصول إلى خام اليورانيوم واستخراجه.

لا يختلف تعدين اليورانيوم تحت الأرض من حيث المبدأ عن أي تعدين آخر للصخور الصلبة ، وغالبًا ما تُستخرج خامات أخرى بالتزامن معه (مثل النحاس والذهب والفضة). بمجرد تحديد جسم الخام، يُحفر بئر بالقرب من عروق الخام، وتُحفر أنفاق عرضية أفقية إلى العروق على مستويات مختلفة، عادةً كل 100 إلى 150 مترًا . تُحفر أنفاق مماثلة، تُعرف باسم الأنفاق الجانبية، على طول عروق الخام من النفق العرضي. لاستخراج الخام، تتمثل الخطوة التالية في حفر أنفاق، تُعرف باسم الأنفاق الرأسية عند حفرها لأعلى، والأنفاق الأفقية عند حفرها لأسفل، عبر الرواسب من مستوى إلى آخر . تُستخدم الأنفاق الرأسية لاحقًا لتطوير مناطق التعدين حيث يُستخرج الخام من العروق.

الحفرة، وهي بمثابة ورشة العمل في المنجم، هي المكان الذي يُستخرج منه الخام. تُستخدم ثلاث طرق شائعة لتعدين الحفرة . في طريقة "القطع والردم" أو "الحفر المفتوح"، تُملأ المساحة المتبقية بعد إزالة الخام عقب التفجير بالصخور المُخلفة والأسمنت . في طريقة "التقليص"، تُزال كمية كافية فقط من الخام المُكسر عبر القنوات السفلية لتمكين عمال المناجم العاملين من أعلى الكومة من حفر وتفجير الطبقة التالية المراد تكسيرها، مما يُؤدي في النهاية إلى تكوين حفرة كبيرة. تُستخدم طريقة "الغرفة والعمود" مع كتل الخام الرقيقة والمسطحة . في هذه الطريقة، تُقسم كتلة الخام أولاً إلى كتل عن طريق تقاطع الأنفاق، مع إزالة الخام أثناء ذلك، ثم تُزال الكتل بشكل منهجي، مع ترك كمية كافية من الخام لدعم السقف .

أدت الآثار الصحية التي تم اكتشافها من التعرض للرادون في تعدين اليورانيوم غير المهوى إلى التحول من تعدين اليورانيوم عبر التعدين النفق إلى تقنية القطع المفتوح والترشيح في الموقع ، وهي طريقة استخراج لا تنتج نفس المخاطر المهنية أو مخلفات المناجم مثل التعدين التقليدي .

مع وجود لوائح تضمن استخدام تقنية التهوية عالية التدفق في حال وجود أي عمليات تعدين لليورانيوم في أماكن مغلقة، يمكن الحدّ بشكل كبير من التعرض المهني والوفيات الناجمة عن التعدين. ^{[ 30 ] [ 31 ]} يتم تهوية مناجم أولمبيك دام والمناجم الكندية تحت الأرض بمراوح قوية، حيث تُحفظ مستويات غاز الرادون عند مستوى منخفض للغاية، يصل عمليًا إلى "مستوى آمن" في مناجم اليورانيوم. وقد يتطلب التحكم في غاز الرادون الموجود بشكل طبيعي في المناجم الأخرى غير مناجم اليورانيوم، عن طريق التهوية أيضًا. ^{[ 32 ]}

الترشيح بالأكوام هو عملية استخلاص تُستخدم فيها مواد كيميائية (عادةً حمض الكبريتيك ) لاستخلاص العنصر الاقتصادي من الخام المستخرج والمُكدس على السطح. يُعدّ الترشيح بالأكوام مُجديًا اقتصاديًا بشكل عام فقط لرواسب خامات الأكاسيد. تحدث أكسدة رواسب الكبريتيد خلال عملية جيولوجية تُسمى التجوية. لذلك، توجد رواسب خامات الأكاسيد عادةً بالقرب من السطح. إذا لم تكن هناك عناصر اقتصادية أخرى في الخام، فقد يختار المنجم استخلاص اليورانيوم باستخدام عامل ترشيح، عادةً حمض كبريتيك منخفض التركيز.

إذا كانت الظروف الاقتصادية والجيولوجية مواتية، تقوم شركة التعدين بتسوية مساحات شاسعة من الأرض بانحدار طفيف، وتغطيها بطبقات سميكة من البلاستيك (عادةً من البولي إيثيلين عالي الكثافة أو البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة)، وأحيانًا بطبقة من الطين أو الطمي أو الرمل أسفلها. يُمرر الخام المستخرج عادةً عبر كسارة ويُكدس فوق البلاستيك. ثم يُرش عامل الترشيح على الخام لمدة تتراوح بين 30 و90 يومًا. أثناء ترشيح عامل الترشيح عبر الكومة، ينفصل اليورانيوم عن الصخور المؤكسدة ويدخل في المحلول. بعد ذلك، يترشح المحلول على طول الانحدار إلى أحواض تجميع تُضخ بدورها إلى محطات المعالجة الموجودة في الموقع لمزيد من المعالجة. لا يُستخرج فعليًا سوى جزء من اليورانيوم (عادةً حوالي 70%).

تُعدّ تركيزات اليورانيوم في المحلول بالغة الأهمية لفصل اليورانيوم النقي عن الحمض بكفاءة. ونظرًا لاختلاف تركيزات اليورانيوم باختلاف أكوام اليورانيوم، يُضخّ المحلول إلى محطة خلط تخضع لمراقبة دقيقة. ثم يُضخّ المحلول المتوازن بدقة إلى محطة معالجة حيث يُفصل اليورانيوم عن حمض الكبريتيك.

يُعدّ استخلاص المعادن بالترشيح الركامي أرخص بكثير من عمليات الطحن التقليدية. وتتيح التكاليف المنخفضة إمكانية استخلاص الخامات منخفضة الجودة اقتصاديًا (شريطة أن تكون من النوع المناسب). ويشترط القانون البيئي الأمريكي مراقبة المياه الجوفية المحيطة باستمرار تحسبًا لأي تلوث محتمل. كما يجب أن تستمر مراقبة المنجم حتى بعد إغلاقه. في الماضي، كانت شركات التعدين تُعلن إفلاسها أحيانًا، تاركةً مسؤولية إعادة تأهيل المناجم على عاتق العامة. أما التعديلات التي أُدخلت على قانون التعدين الأمريكي في القرن الحادي والعشرين، فتُلزم الشركات بتخصيص أموال لإعادة التأهيل قبل بدء المشروع. وتُحفظ هذه الأموال لدى العامة لضمان الالتزام بالمعايير البيئية في حال إفلاس الشركة. ^{[ 33 ]}

تعتمد عملية الاستخلاص بالترشيح الموضعي (ISL)، والمعروفة أيضاً بالتعدين بالمحاليل أو الاستخلاص الموضعي (ISR) في أمريكا الشمالية، على ترك الخام في مكانه في باطن الأرض، واستخلاص المعادن منه عن طريق إذابتها وضخ المحلول الناتج إلى السطح حيث يمكن استخلاص المعادن. ونتيجة لذلك، يكون اضطراب سطح الأرض ضئيلاً ولا تُنتج مخلفات أو صخوراً نفايات. مع ذلك، يجب أن يكون جسم الخام نفاذاً للسوائل المستخدمة، وأن يكون موقعه بحيث لا يُلوث المياه الجوفية المحيطة به.

تستخدم شركة يورانيوم آي إس إل المياه الجوفية الأصلية الموجودة في جسم الخام، والتي تُعزز بعامل مُعقد، وفي معظم الحالات بعامل مؤكسد. ثم تُضخ المياه عبر جسم الخام تحت الأرض لاستخلاص المعادن الموجودة فيه عن طريق الترشيح. وبمجرد عودة المحلول المُحمل إلى السطح، يُستخلص اليورانيوم بنفس الطريقة المتبعة في أي مصنع آخر لإنتاج اليورانيوم.

في مناجم استخلاص المعادن بالاستخلاص الموضعي في أستراليا ( بيفرلي ، فور مايل، وهوني مون ماين )، يُستخدم بيروكسيد الهيدروجين كمؤكسد، وحمض الكبريتيك كعامل مُعقِّد. أما في كازاخستان، فلا تُستخدم المؤكسدات عادةً، بل تُستخدم تراكيز حمضية أعلى بكثير في المحاليل المتداولة. وفي الولايات المتحدة، تُستخدم عملية الاستخلاص بالاستخلاص الموضعي بالترشيح القلوي نظرًا لوجود كميات كبيرة من المعادن المستهلكة للأحماض، مثل الجبس والحجر الجيري، في طبقات المياه الجوفية. فوجود أكثر من بضعة بالمئة من معادن الكربونات يستدعي استخدام الترشيح القلوي بدلًا من الترشيح الحمضي الأكثر كفاءة.

نشرت الحكومة الأسترالية دليلاً لأفضل الممارسات في مجال استخراج اليورانيوم بالترشيح الموضعي ، ويجري حالياً تنقيحه لمراعاة الاختلافات الدولية. ^{[ 34 ]}

يُعدّ تركيز اليورانيوم في مياه البحر منخفضًا، إذ يبلغ حوالي 3.3 جزء في المليار أو 3.3  ميكروغرام لكل لتر من مياه البحر. ^{[ 35 ]} إلا أن كمية هذا المورد هائلة، ويعتقد بعض العلماء أنه غير محدود عمليًا لتلبية الطلب العالمي. بمعنى آخر، لو أمكن استخدام جزء فقط من اليورانيوم الموجود في مياه البحر، لأمكن توفير وقود توليد الطاقة النووية للعالم أجمع لفترة طويلة. ^{[ 36 ]} ويزعم بعض المؤيدين أن هذه الإحصائية مبالغ فيها. ^{[ 37 ]} ورغم أن البحث والتطوير لاستخلاص هذا العنصر منخفض التركيز باستخدام مواد ماصة غير عضوية، مثل مركبات أكسيد التيتانيوم، قد بدأ منذ ستينيات القرن الماضي في المملكة المتحدة وفرنسا وألمانيا واليابان، إلا أن هذا البحث توقف بسبب انخفاض كفاءة الاستخلاص.

في مركز تاكاساكي لأبحاث كيمياء الإشعاع التابع لمعهد أبحاث الطاقة الذرية الياباني (مركز تاكاساكي للأبحاث التابع لمعهد أبحاث الطاقة الذرية الياباني)، استمر البحث والتطوير حتى بلغ ذروته في إنتاج مادة ماصة عن طريق تشعيع ألياف البوليمر. وقد تم تصنيع مواد ماصة تحتوي على مجموعة وظيفية ( مجموعة أميدوكسيم ) تمتص المعادن الثقيلة بشكل انتقائي، كما تم تحسين أداء هذه المواد. تتميز مادة ألياف البوليمر الماصة بقدرة امتصاص عالية لليورانيوم ، تفوق قدرة مادة أكسيد التيتانيوم الماصة التقليدية بعشرة أضعاف تقريبًا.

إحدى طرق استخلاص اليورانيوم من مياه البحر هي استخدام نسيج غير منسوج مُخصص لليورانيوم كمادة ماصة. وقد تجاوزت كمية اليورانيوم المُستخلصة من ثلاث صناديق تجميع تحتوي على 350  كجم من النسيج كيلوغرامًا واحدًا  من الكعكة الصفراء بعد 240  يومًا من غمرها في المحيط. ^{[ 38 ]} أُعيدت تجربة سيكو وآخرون من قِبل تامادا وآخرون في عام 2006. ووجدوا أن التكلفة تراوحت بين 15,000 و88,000 ين ياباني، وذلك تبعًا للافتراضات. وأضافوا  : "أقل تكلفة يُمكن تحقيقها حاليًا هي 25,000 ين ياباني باستخدام 4 غرامات من اليورانيوم لكل كيلوغرام من المادة الماصة في منطقة أوكيناوا البحرية، مع 18  تكرارًا [ كذا ] ". وبسعر صرف مايو 2008، كان هذا يُعادل حوالي 240 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوغرام من اليورانيوم. ^{[ 39 ]}

في عام 2012، أعلن باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) عن نجاحهم في تطوير مادة ماصة جديدة أُطلق عليها اسم "HiCap"، والتي تتفوق بشكل كبير على أفضل المواد الماصة السابقة، والتي تعمل على احتجاز الجزيئات الصلبة أو الغازية، أو الذرات، أو الأيونات على السطح. ^{[ 40 ]} وصرح كريس جانكي، أحد المخترعين وعضو قسم علوم وتكنولوجيا المواد في مختبر أوك ريدج الوطني: "لقد أثبتنا أن موادنا الماصة قادرة على استخلاص كمية من اليورانيوم تفوق بخمس إلى سبع مرات كمية اليورانيوم التي تستخلصها أفضل المواد الماصة في العالم، وبمعدلات امتصاص أسرع بسبع مرات". كما تُزيل HiCap المعادن السامة من الماء بكفاءة عالية، وفقًا لنتائج تحققت منها باحثون في مختبر باسيفيك نورث ويست الوطني . ^{[ 41 ] [ 42 ]}

في عام 2012، قُدِّر أن استخراج هذا المصدر للوقود قد يُكلِّف عشرة أضعاف سعر اليورانيوم الحالي. ^{[ 43 ]} وفي عام 2014، ومع التقدم المُحرز في كفاءة استخراج اليورانيوم من مياه البحر، اقتُرح أن إنتاج وقود مفاعلات الماء الخفيف من مياه البحر سيكون مُجديًا اقتصاديًا إذا طُبِّقت هذه العملية على نطاق واسع. ^{[ 44 ]} وسيتم تجديد اليورانيوم المُستخرج صناعيًا من مياه البحر باستمرار عن طريق التعرية النهرية للصخور والعملية الطبيعية لذوبان اليورانيوم من سطح قاع المحيط، وكلاهما يُحافظ على توازن ذوبان اليورانيوم في مياه البحر عند مستوى ثابت. ^{[ 45 ]} وقد جادل بعض المُعلقين بأن هذا يُعزز من إمكانية اعتبار الطاقة النووية مصدرًا للطاقة المُتجددة . ^{[ 46 ]}

في عام 2025، أثبت باحثون صينيون إمكانية استخلاص اليورانيوم من مياه البحر بتكلفة قد تكون منافسة لتقنيات التعدين التقليدية. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

يمكن استخلاص اليورانيوم كمنتج ثانوي إلى جانب منتجات أخرى مثل الموليبدينوم والفاناديوم والنيكل والزنك ومشتقات البترول. كما يوجد اليورانيوم غالبًا في معادن الفوسفات ، حيث يجب إزالته لأن الفوسفات يُستخدم في الغالب في الأسمدة. يُعدّ الفوسفوجبس منتجًا ثانويًا من مناجم الفوسفات، وقد يحتوي على كميات كبيرة من اليورانيوم والراديوم. كما يحتوي رماد الفحم المتطاير على كميات كبيرة من اليورانيوم، وقد اقتُرح كمصدر لاستخلاص اليورانيوم.

تُعدّ الاحتياطيات أكثر الموارد سهولةً في الوصول إليها. ^{[ 60 ]} يوجد حوالي 96% من احتياطيات اليورانيوم العالمية في هذه الدول العشر: أستراليا، كندا، كازاخستان، جنوب أفريقيا، البرازيل، ناميبيا، أوزبكستان، الولايات المتحدة، النيجر، وروسيا. ^{[ 61 ]}

تمثل موارد اليورانيوم المعروفة مستوى أعلى من الموارد المؤكدة مقارنةً بالمعدل الطبيعي لمعظم المعادن. ومن المؤكد أن المزيد من التنقيب وارتفاع الأسعار، استنادًا إلى المعرفة الجيولوجية الحالية، سيؤديان إلى زيادة الموارد مع استهلاك الموارد الحالية. وقد شهد التنقيب عن اليورانيوم ضآلةً كبيرةً بين عامي 1985 و2005، لذا فإن الزيادة الكبيرة في جهود التنقيب التي نشهدها الآن من شأنها أن تضاعف الموارد الاقتصادية المعروفة بسهولة. وبالمقارنة مع المعادن الأخرى، يُتوقع أن يؤدي مضاعفة السعر عن مستويات عام 2007 إلى زيادة الموارد المقاسة بنحو عشرة أضعاف مع مرور الوقت. ^{[ 62 ]}

الموارد التقليدية المعروفة هي موارد معروفة بوجودها ويسهل استخراجها. ^{[ 60 ]} في عام 2006، بلغ حجم الموارد التقليدية حوالي 4 ملايين طن. ^{[ 63 ]} وفي عام 2011، ارتفع هذا الرقم إلى 7 ملايين طن. وقد ازداد التنقيب عن اليورانيوم: فمن عام 1981 إلى عام 2007، نمت نفقات التنقيب السنوية بشكل طفيف، من 4 ملايين دولار أمريكي إلى 7 ملايين دولار أمريكي. ثم ارتفعت هذه النفقات إلى 11 مليون دولار أمريكي في عام 2011. ^{[ 64 ]}

توجد أكبر رواسب اليورانيوم في العالم في ثلاث دول. تمتلك أستراليا ما يزيد قليلاً عن 30% من موارد اليورانيوم العالمية المؤكدة والمحتملة، أي حوالي 1.673 ميغا طن (3.69 × 10 ^ ⁹ رطل) . ^{[ 49 ]} أما كازاخستان، فتمتلك حوالي 12% من الاحتياطيات العالمية، أي حوالي 651 كيلو طن (1.4 × 10 ^ ⁹ رطل) . ^{[ 65 ]} بينما تمتلك كندا 485 كيلو طن (1100 × 10 ^ ⁶ رطل) من اليورانيوم، ما يمثل حوالي 9%. ^{[ 49 ]}   

الموارد التقليدية غير المكتشفة هي موارد يُعتقد بوجودها ولكن لم يتم استخراجها بعد. ^{[ 60 ]} سيتطلب الأمر جهودًا استكشافية وتطويرية كبيرة لتحديد مواقع الرواسب المتبقية وبدء استخراجها. ومع ذلك، نظرًا لعدم استكشاف كامل جغرافية الأرض بحثًا عن اليورانيوم حتى الآن، فلا يزال هناك احتمال لاكتشاف موارد قابلة للاستغلال. ^{[ 66 ]} يشير الكتاب الأحمر لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية إلى مناطق لا تزال مفتوحة للاستكشاف في جميع أنحاء العالم. تجري العديد من الدول مسوحات إشعاعية كاملة باستخدام مقياس التدرج المغناطيسي الجوي لتقدير حجم مواردها المعدنية غير المكتشفة. وبالاقتران مع مسح أشعة جاما، يمكن لهذه الطرق تحديد مواقع رواسب اليورانيوم والثوريوم غير المكتشفة. ^{[ 67 ]} أجرت وزارة الطاقة الأمريكية أول تقييم وطني لليورانيوم في عام 1980 - وهو برنامج التقييم الوطني لموارد اليورانيوم (NURE). ^{[ 68 ]}

تُستخرج موارد اليورانيوم الثانوية من مصادر أخرى كالأسلحة النووية والمخزونات وإعادة المعالجة وإعادة التخصيب. ونظرًا لانخفاض تكاليف اكتشاف هذه الموارد وإنتاجها بشكل كبير، فقد حلت محل جزء كبير من الإنتاج الأولي. ^{[ 69 ]} في عام 2017، تم تلبية حوالي 7% من الطلب على اليورانيوم من الموارد الثانوية. ^{[ 70 ] [ 71 ]}

نتيجةً لانخفاض مخزونات الأسلحة النووية، أُتيحت كميات كبيرة من اليورانيوم المستخدم في الأسلحة النووية سابقًا لاستخدامه في المفاعلات النووية المدنية. ونتيجةً لذلك، بدءًا من عام 1990، تم تلبية جزء كبير من احتياجات الطاقة النووية من اليورانيوم من خلال اليورانيوم المستخدم في الأسلحة النووية سابقًا، بدلًا من اليورانيوم المستخرج حديثًا. في عام 2002، لم يُغطِّ اليورانيوم المستخرج سوى 54% من احتياجات الطاقة النووية. ^{[ 72 ]} ولكن مع نضوب مخزون اليورانيوم المستخدم في الأسلحة النووية سابقًا، ازداد التعدين، حتى أنه في عام 2012، وفّر التعدين 95% من احتياجات المفاعلات، وتوقعت وكالة الطاقة النووية التابعة لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية والوكالة الدولية للطاقة الذرية أن يتم سدّ الفجوة في الإمداد تمامًا في عام 2013. ^{[ 73 ] [ 74 ]}

الموارد غير التقليدية هي موارد تتطلب تقنيات مبتكرة لاستغلالها واستخدامها. غالبًا ما توجد هذه الموارد بتركيزات منخفضة. يتطلب استغلال اليورانيوم غير التقليدي جهودًا بحثية وتطويرية إضافية، لا حاجة اقتصادية ملحة لها، نظرًا لوفرة الموارد التقليدية وإمكانية إعادة معالجة الوقود المستهلك. ^{[ 88 ]} ومن أمثلة موارد اليورانيوم غير التقليدية: الفوسفات، ومياه البحر، ورماد الفحم الحامل لليورانيوم، وبعض أنواع الصخور الزيتية .

رماد الفحم الحامل لليورانيوم

بحسب دراسة أجراها مختبر أوك ريدج الوطني ، فإنّ الطاقة القصوى النظرية الكامنة (عند استخدامها في مفاعلات التوليد ) لعناصر اليورانيوم والثوريوم النزرة في الفحم تتجاوز في الواقع الطاقة المنبعثة من احتراق الفحم نفسه. ^{[ 100 ]} وذلك على الرغم من انخفاض تركيز اليورانيوم في الفحم إلى بضعة أجزاء فقط في المليون كمعدل قبل الاحتراق.

في الفترة من عام 1965 إلى عام 1967، شغّلت شركة يونيون كاربايد مصنعًا في ولاية داكوتا الشمالية بالولايات المتحدة الأمريكية، حيث كانت تحرق الليغنيت اليوراني وتستخلص اليورانيوم من الرماد. أنتج المصنع حوالي 150 طنًا متريًا من أكسيد اليورانيوم (U3O8 ) _{قبل إغلاقه} . ^{[ 101 ]}

بدأ اتحاد دولي باستكشاف إمكانية استخلاص اليورانيوم تجاريًا من رماد الفحم الحامل لليورانيوم الناتج عن محطات توليد الطاقة بالفحم في مقاطعة يونان، الصين. ^{[ 88 ]} أُعلن في عام 2007 عن أول كمية من اليورانيوم المستخلص من كعكة الفحم الصفراء على نطاق المختبر من رماد الفحم الحامل لليورانيوم . ^{[ 102 ]} قامت محطات توليد الطاقة بالفحم الثلاث في شياولونغتانغ ودالونغتانغ وكايوان بتجميع رمادها. تشير الاختبارات الأولية التي أُجريت على كومة رماد شياولونغتانغ إلى أن المادة تحتوي على (160-180 جزءًا في المليون) من اليورانيوم، مما يوحي بإمكانية استخلاص ما مجموعه 2.085 كيلوطن (4.60 × 10 ^ ⁶ رطل) من أكسيد اليورانيوم (U3O8 ₎ من _كومة الرماد هذه وحدها. ^{[ 102 ]} 

يُنتج مفاعل التوليد وقودًا نوويًا أكثر مما يستهلك، وبالتالي يُمكنه تمديد إمدادات اليورانيوم. وهو يُحوّل عادةً النظير السائد في اليورانيوم الطبيعي، اليورانيوم-238، إلى البلوتونيوم-239 القابل للانشطار. وينتج عن ذلك زيادةٌ بمقدار مئة ضعف في كمية الطاقة المُنتجة لكل وحدة كتلة من اليورانيوم، لأن اليورانيوم-238، الذي يُشكّل 99.3% من اليورانيوم الطبيعي، لا يُستخدم في المفاعلات التقليدية، التي تستخدم بدلاً منه اليورانيوم-235 (الذي يُشكّل 0.7% من اليورانيوم الطبيعي). ^{[ 104 ]} في عام 1983، اقترح الفيزيائي برنارد كوهين أن إمدادات اليورانيوم العالمية غير قابلة للنضوب فعليًا، وبالتالي يُمكن اعتبارها شكلاً من أشكال الطاقة المتجددة . ^{[ 59 ] [ 58 ]} ويزعم أن مفاعلات التوليد السريع ، التي تعمل بوقود اليورانيوم-238 المتجدد طبيعياً والمستخرج من مياه البحر، يمكن أن توفر الطاقة لمدة لا تقل عن العمر المتبقي المتوقع للشمس وهو خمسة مليارات سنة. ^{[ 59 ]}

يوجد نوعان من المفاعلات المولدة: المفاعلات المولدة السريعة والمفاعلات المولدة الحرارية. وقد باءت جهود تسويق المفاعلات المولدة بالفشل إلى حد كبير، نظرًا لارتفاع تكلفتها وتعقيدها مقارنةً بمفاعلات الماء الخفيف، فضلًا عن المعارضة السياسية. ^{[ 105 ]} يوجد عدد قليل من المفاعلات المولدة التجارية. في عام 2016، بدأ مفاعل BN-800 الروسي المولد للنيوترونات السريعة الإنتاج تجاريًا بكامل طاقته (800 ميغاواط)، لينضم إلى المفاعل السابق BN-600 . اعتبارًا من عام 2020يجري حاليًا بناء مفاعل CFR-600 الصيني بعد نجاح المفاعل التجريبي السريع الصيني ، المُستند إلى مفاعل BN-800. تُنتج هذه المفاعلات حاليًا الكهرباء في الغالب بدلًا من الوقود النووي الجديد، نظرًا لوفرة أكسيد اليورانيوم المُستخرج والمُعاد معالجته وانخفاض سعره، مما يجعل عملية التخصيب غير مُجدية اقتصاديًا، ولكن يُمكنها التحوّل إلى إنتاج وقود نووي جديد وإغلاق الدورة عند الحاجة. أما مفاعل CANDU ، المُصمم للعمل باليورانيوم الطبيعي، فهو قادر على استخدام الوقود المُستنفد من مفاعلات الماء الخفيف كوقود، لاحتوائه على مواد انشطارية أكثر من اليورانيوم الطبيعي. وتجري حاليًا أبحاث حول تقنية "DUPIC" - وهي الاستخدام المُباشر للوقود المُستنفد من مفاعلات الماء المضغوط في مفاعلات CANDU - والتي يُمكن أن تُحسّن من إمكانية استخدام الوقود دون الحاجة إلى إعادة معالجته. ^{[ 106 ]}

بحسب شركة كاميكو، يرتبط الطلب على اليورانيوم ارتباطًا مباشرًا بكمية الكهرباء المولدة من محطات الطاقة النووية. حاليًا، تنمو سعة المفاعلات ببطء، ويتم تشغيلها بكفاءة أعلى، مع عوامل قدرة ومستويات طاقة أعلى. ويؤدي تحسين أداء المفاعلات إلى زيادة استهلاك اليورانيوم. ^{[ 118 ]}

تتطلب محطات الطاقة النووية التي تبلغ قدرتها الإنتاجية 1000 ميغاواط من الكهرباء حوالي 200 طن (440 × 10 ^ ³ رطل) من اليورانيوم الطبيعي سنويًا. فعلى سبيل المثال، استهلكت الولايات المتحدة، التي تضم 103 مفاعلات عاملة بمتوسط ​​قدرة إنتاجية 950 ميغاواط، أكثر من 22 كيلوطن (49 × 10 ^ ⁶ رطل) من اليورانيوم الطبيعي في عام 2005. ^{[ 119 ]} ومع ازدياد عدد محطات الطاقة النووية، يزداد الطلب على اليورانيوم.  

نظراً لأن بناء محطات الطاقة النووية يستغرق وقتاً طويلاً، ويتم تزويدها بالوقود على فترات متقطعة يمكن التنبؤ بها، فإن الطلب على اليورانيوم قابل للتنبؤ به إلى حد كبير على المدى القصير. كما أنه أقل تأثراً بدورات الازدهار والركود الاقتصادي قصيرة الأجل، إذ تتميز الطاقة النووية بواحدة من أقوى نسب التكاليف الثابتة إلى التكاليف المتغيرة (أي أن التكاليف الحدية لتشغيل محطة طاقة قائمة، بدلاً من تركها معطلة، منخفضة للغاية مقارنة بتكاليف رأس المال اللازمة للبناء)، وبالتالي فإنه من غير المستحسن أبداً ترك محطة طاقة نووية معطلة لأسباب اقتصادية. مع ذلك، قد تؤدي السياسة النووية إلى تقلبات قصيرة الأجل في الطلب، كما يتضح من قرار ألمانيا بالتخلص التدريجي من الطاقة النووية ، والذي اتخذته حكومة غيرهارد شرودر (1998-2005)، ثم تراجعت عنه حكومة ميركل الثانية (2009-2013)، ليعود ويتراجع عن هذا القرار لاحقاً نتيجة لحادثة فوكوشيما النووية ، التي أدت أيضاً إلى الإغلاق المؤقت لعدد من محطات الطاقة النووية الألمانية.

بشكل عام، تُعدّ التقلبات قصيرة الأجل في أسعار اليورانيوم مصدر قلق أكبر لمشغلي ومالكي المناجم والرواسب ذات العائدات المحتملة مقارنةً بمشغلي محطات الطاقة. ونظرًا لكثافته الطاقية العالية ، يسهل تخزين اليورانيوم في شكل احتياطيات استراتيجية ، وبالتالي يمكن تعويض أي ارتفاع قصير الأجل في الأسعار من خلال الوصول إلى هذه الاحتياطيات. ^{[ 129 ]} علاوة على ذلك، تمتلك العديد من الدول احتياطيات فعلية في شكل يورانيوم مُعاد معالجته ^{[ 130 ]} أو يورانيوم مُستنفد لا يزال يحتوي على نسبة من المواد الانشطارية التي قد تجعل إعادة التخصيب مجدية إذا استدعت ظروف السوق ذلك. ^{[ 131 ]} تُجرى إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك - اعتبارًا من العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين - تجاريًا بشكل أساسي لاستخدام المواد الانشطارية المتبقية فيه. وتستعيد عملية PUREX الشائعة الاستخدام اليورانيوم والبلوتونيوم اللذين يمكن تحويلهما بعد ذلك إلى وقود MOX لاستخدامه في مفاعلات الماء الخفيف نفسها التي أنتجت الوقود المستهلك. يُعدّ جدوى إعادة معالجة اليورانيوم اقتصاديًا موضوعًا مثيرًا للجدل، ويعتمد جزئيًا على افتراضات تتعلق بسعر اليورانيوم وتكلفة التخلص منه عبر مستودعات جيولوجية عميقة أو التحويل النووي . ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]} تستهلك المفاعلات التي تعمل باليورانيوم الطبيعي كمية أقل من اليورانيوم المستخرج لكل وحدة طاقة منتجة، ولكن قد تكون تكاليف بنائها الرأسمالية أعلى نظرًا للحاجة إلى الماء الثقيل كمُهدئ . ^{[ 135 ]} علاوة على ذلك، يجب أن تكون هذه المفاعلات قادرة على إعادة التزود بالوقود أثناء التشغيل، لأن معدل الاحتراق الذي يمكن تحقيقه باستخدام اليورانيوم الطبيعي أقل من ذلك الذي يمكن تحقيقه باستخدام اليورانيوم المخصب - إذ أن إيقاف تشغيل المفاعل بالكامل في كل مرة لإعادة التزود بالوقود سيجعل هذا النوع من المفاعلات غير اقتصادي بسرعة. ^{[ 136 ]} تصبح مفاعلات التوليد أكثر اقتصادية مع ارتفاع أسعار اليورانيوم، وكان من بين العوامل الأخرى انخفاض أسعار اليورانيوم في سبعينيات القرن الماضي الذي أدى إلى تراجع الاهتمام بتقنية مفاعلات التوليد. ^{[ 137 ] [ 138 ]} دورة وقود الثوريوميُعد هذا خيارًا بديلًا آخر في حال استمرار أسعار اليورانيوم عند مستوى مرتفع، وبالتالي فإن الاهتمام بهذا البديل لتكنولوجيا مفاعلات الماء الخفيف "السائدة" الحالية يعتمد بشكل كبير على أسعار اليورانيوم. ^{[ 139 ]}

على الرغم من الجهود المبذولة لتنظيف مواقع اليورانيوم، لا تزال هناك مشاكل كبيرة ناجمة عن إرث تطوير اليورانيوم قائمة حتى اليوم في أراضي أمة نافاجو وفي ولايات يوتا وكولورادو ونيو مكسيكو وأريزونا. فمئات المناجم المهجورة لم تُنظف بعد، وتشكل مخاطر بيئية وصحية في العديد من المجتمعات. ^{[ 168 ]} وبناءً على طلب لجنة الرقابة والإصلاح الحكومي في مجلس النواب الأمريكي في أكتوبر/تشرين الأول 2007، وبالتشاور مع أمة نافاجو، وضعت وكالة حماية البيئة، بالتعاون مع مكتب شؤون الهنود، وهيئة التنظيم النووي، ووزارة الطاقة، ودائرة الصحة الهندية، خطة منسقة مدتها خمس سنوات لمعالجة تلوث اليورانيوم. ^{[ 169 ]} وقد بدأت جهود تنسيق مماثلة بين الوكالات في ولاية نيو مكسيكو أيضًا. في عام 1978، أقرّ الكونغرس قانون مراقبة الإشعاع في مخلفات مصانع اليورانيوم (UMTRCA)، وهو إجراء يهدف إلى المساعدة في تنظيف 22 موقعًا غير نشط لمعالجة الخامات في جميع أنحاء جنوب غرب الولايات المتحدة. وشمل ذلك أيضًا إنشاء 19 موقعًا للتخلص من المخلفات، التي تحتوي على ما مجموعه 40 مليون ياردة مكعبة من المواد المشعة منخفضة المستوى. ^{[ 170 ]} وتشير تقديرات وكالة حماية البيئة إلى وجود 4000 منجم موثق لإنتاج اليورانيوم، و15000 موقع آخر تحتوي على اليورانيوم في 14 ولاية غربية، ^{[ 171 ]} ويقع معظمها في منطقة الزوايا الأربع ووايومنغ. ^{[ 172 ]}

قانون مراقبة الإشعاع لمخلفات مصانع اليورانيوم هو قانون بيئي أمريكي عدّل قانون الطاقة الذرية لعام 1954، ومنح وكالة حماية البيئة سلطة وضع معايير صحية وبيئية لتثبيت مخلفات مصانع اليورانيوم ، وإعادة تأهيلها ، والتخلص منها . ألزم الباب الأول من القانون وكالة حماية البيئة بوضع معايير لحماية البيئة تتوافق مع قانون الحفاظ على الموارد واستعادتها ، بما في ذلك حدود حماية المياه الجوفية ؛ ووزارة الطاقة بتنفيذ معايير وكالة حماية البيئة وتوفير رعاية دائمة لبعض المواقع؛ وهيئة التنظيم النووي بمراجعة عمليات التنظيف وترخيص المواقع للولايات أو لوزارة الطاقة لتوفير الرعاية الدائمة. ^{[ 173 ]} أنشأ الباب الأول برنامجًا لمعالجة مخلفات مصانع اليورانيوم بتمويل مشترك من الحكومة الفيدرالية والولاية. ^{[ 174 ]} كما حدد الباب الأول من القانون 22 موقعًا غير نشط لمصانع اليورانيوم للمعالجة، مما أدى إلى احتواء 40 مليون ياردة مكعبة من المواد المشعة منخفضة المستوى في زنزانات احتجاز تابعة للباب الأول من قانون مراقبة الإشعاع لمخلفات مصانع اليورانيوم. ^{[ 175 ]}

يوجد حوالي 40  تريليون طن من اليورانيوم في قشرة الأرض، لكن معظمه موزع بتركيزات ضئيلة للغاية (أجزاء في المليون) على سطحها. كتلة 3 × 10^ ¹⁹ طن . ^{[ 51 ] [ 52 ]} تشير التقديرات إلى أن الكمية المركزة في خامات يمكن استخراجها بتكلفة تقل عن 130 دولارًا للكيلوغرام قد تكون أقل من جزء من مليون من ذلك الإجمالي. ^{[ 53 ]}

أشارت دراسة دورة حياة اليورانيوم التي أجراها يان ويليم ستورم فان ليوين، والتي تعرضت لانتقادات شديدة ^{[ 179 ]} ، إلى أنه عند تركيز أقل من 0.01-0.02% (100-200 جزء في المليون) في الخام، فإن الطاقة اللازمة لاستخراج ومعالجة الخام لتوفير الوقود وتشغيل المفاعلات والتخلص منه بشكل سليم تقترب من الطاقة المُكتسبة من استخدام اليورانيوم كمادة قابلة للانشطار في المفاعل. ^{[ 180 ]} ومع ذلك، فقد فصّل باحثون في معهد بول شيرر، الذين حللوا ورقة يان ويليم ستورم فان ليوين ، عدد الافتراضات الخاطئة التي استند إليها فان ليوين والتي قادتهم إلى هذا التقييم، بما في ذلك افتراضهم أن جميع الطاقة المستخدمة في تعدين منجم أولمبيك دام هي طاقة تُستخدم في تعدين اليورانيوم، في حين أن هذا المنجم هو في الأساس منجم للنحاس، ولا يُنتج اليورانيوم إلا كمنتج ثانوي، إلى جانب الذهب والمعادن الأخرى. ^{[ 179 ]} يفترض التقرير الذي أعده جان ويليم ستورم فان ليوين أيضًا أن جميع عمليات التخصيب تتم باستخدام تقنية الانتشار الغازي الأقدم والأكثر استهلاكًا للطاقة، في حين أن تقنية الطرد المركزي الغازي الأقل استهلاكًا للطاقة قد أنتجت غالبية اليورانيوم المخصب في العالم الآن لعدد من العقود.

في بدايات الصناعة النووية، كان يُعتقد أن اليورانيوم نادر للغاية، مما يستدعي وجود دورة وقود مغلقة . وكان من الضروري استخدام مفاعلات التوليد السريع لإنتاج الوقود النووي اللازم لمفاعلات توليد الطاقة الأخرى. في ستينيات القرن الماضي، بددت الاكتشافات الجديدة للاحتياطيات وتقنيات تخصيب اليورانيوم الحديثة هذه المخاوف. ^{[ 64 ]} وذكر تقييم للطاقة النووية أجراه فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 2003، وتم تحديثه عام 2009، ما يلي: ^{[ 181 ]}

يخلص معظم المعلقين إلى أن نصف قرن من النمو غير المقيد أمر ممكن، خاصة وأن الموارد التي تكلف عدة مئات من الدولارات للكيلوغرام الواحد (غير المقدرة في الكتاب الأحمر) ستكون قابلة للاستخدام اقتصاديًا أيضًا  ... نعتقد أن الإمدادات العالمية من خام اليورانيوم كافية لتشغيل 1000 مفاعل على مدى نصف القرن القادم.

ظهرت تنبؤات عديدة في الماضي حول ذروة إنتاج اليورانيوم. ففي عام 1943، اعتقد ألفين إم. واينبرغ وزملاؤه أن هناك قيودًا خطيرة على الطاقة النووية إذا اقتصر استخدام اليورانيوم ^-235 كوقود لمحطات الطاقة النووية. ^{[ 185 ]} وخلصوا إلى أن عملية التخصيب ضرورية لبدء عصر طاقة شبه لا نهائية. وفي عام 1956، أعلن إم. كينغ هوبيرت أن احتياطيات العالم من المواد الانشطارية كافية لعدة قرون قادمة على الأقل، بافتراض تطوير عمليات التخصيب وإعادة المعالجة لتصبح عمليات اقتصادية. ^{[ 186 ]} وفي عام 1975، أصدرت وزارة الداخلية الأمريكية ، ممثلةً بهيئة المسح الجيولوجي، بيانًا صحفيًا بعنوان "احتياطيات اليورانيوم الأمريكية المعروفة لن تلبي الطلب". وأوصى البيان الولايات المتحدة بعدم الاعتماد على واردات اليورانيوم الأجنبية. ^{[ 185 ]}

توقعات متشائمة

توقع العديد من المحللين ذروة إنتاج اليورانيوم ونضوب احتياطياته في الماضي أو في المستقبل القريب. وتوقع إدوارد ستيدل، عميد كلية الصناعات المعدنية في جامعة ولاية بنسلفانيا ، عام 1952 أن إمدادات العناصر القابلة للانشطار ضئيلة للغاية بحيث لا تكفي لدعم إنتاج الطاقة على نطاق تجاري. ^{[ 188 ]} ويشير مايكل ميتشر ، وزير البيئة البريطاني السابق (1997-2003)، إلى أن ذروة إنتاج اليورانيوم حدثت عام 1981. كما يتوقع نقصًا حادًا في اليورانيوم قبل عام 2013، مصحوبًا بتخزينه وارتفاع قيمته إلى مستويات المعادن النفيسة. ^{[ 189 ]} توقع إم سي داي في عام 1975 أن احتياطيات اليورانيوم قد تنفد بحلول عام 1989، ولكنه توقع، بتفاؤل أكبر، أن تنفد بحلول عام 2015. ^{[ 187 ]} يرى يان ويليم ستورم فان ليوين ، المحلل المستقل في شركة سيداتا للاستشارات، أن إمدادات خام اليورانيوم عالي الجودة اللازمة لتشغيل محطات الطاقة النووية ستكفي، بالمستويات الحالية للاستهلاك، حتى عام 2034 تقريبًا. ويتوقع بعد ذلك أن تتجاوز تكلفة الطاقة اللازمة لاستخراج اليورانيوم سعر الطاقة الكهربائية المُنتجة. ^{[ 190 ]} وقد حسبت مجموعة مراقبة الطاقة أنه حتى مع ارتفاع أسعار اليورانيوم، سيبلغ إنتاج اليورانيوم ذروته بحلول عام 2035، ولن يكون من الممكن تلبية الطلب على الوقود لمحطات الطاقة النووية إلا حتى ذلك الحين. ^{[ 191 ]}

سعت وكالاتٌ عديدة إلى تقدير مدة استدامة هذه الموارد. فقد ذكرت المفوضية الأوروبية عام 2001 أن موارد اليورانيوم المعروفة، عند مستوى الاستهلاك الحالي، تكفي لمدة 42 عامًا. وعند إضافة المصادر العسكرية والثانوية، يمكن تمديد هذه الموارد إلى 72 عامًا. إلا أن هذا المعدل يفترض أن الطاقة النووية لا تزال تُساهم بجزءٍ ضئيلٍ فقط من إمدادات الطاقة العالمية. فإذا زادت القدرة الكهربائية ستة أضعاف، فإن مخزون الـ 72 عامًا سيكفي لمدة 12 عامًا فقط. ^{[ 183 ]} ​​ووفقًا لمنظمات الصناعة، منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية ، ووكالة الطاقة النووية، والوكالة الدولية للطاقة الذرية ، فإن موارد اليورانيوم الحالية المُقاسة في العالم، والقابلة للاستخراج اقتصاديًا بسعر 130 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام، تكفي لمدة 100 عام بالاستهلاك الحالي. ^{[ 73 ]} وفقًا للجمعية الأسترالية لليورانيوم ، وهي مجموعة صناعية أخرى، بافتراض أن معدل الاستهلاك العالمي الحالي يبلغ 66500 طن من اليورانيوم سنويًا وأن الموارد العالمية المقاسة الحالية من اليورانيوم (4.7 مليون طن) تكفي لمدة 70 عامًا. ^{[ 65 ]}

مع انخفاض إنتاج اليورانيوم، من المتوقع ارتفاع أسعاره. ومع ذلك، لا يمثل سعر اليورانيوم سوى 9% من تكلفة تشغيل محطة طاقة نووية، وهي نسبة أقل بكثير من تكلفة الفحم في محطة طاقة تعمل بالفحم (77%)، أو تكلفة الغاز الطبيعي في محطة طاقة تعمل بالغاز (93%). ^{[ 196 ] [ 197 ]}

يختلف اليورانيوم عن مصادر الطاقة التقليدية، كالنفط والفحم، في عدة جوانب رئيسية. تحدّ هذه الاختلافات من آثار النقص قصير الأجل في اليورانيوم، لكن معظمها لا يؤثر على استنزافه النهائي. ومن أبرز هذه الجوانب:

• سوق اليورانيوم متنوع، ولا توجد دولة تحتكر التأثير على أسعاره.
• بفضل كثافة الطاقة العالية للغاية لليورانيوم، أصبح تخزين كميات من الوقود تكفي لعدة سنوات أمراً ممكناً.
• توجد إمدادات ثانوية كبيرة من اليورانيوم المستخرج بالفعل، بما في ذلك الأسلحة النووية الخارجة عن الخدمة، ومخلفات اليورانيوم المستنفد المناسبة لإعادة التخصيب، والمخزونات الموجودة.
• توجد كميات هائلة من اليورانيوم، تعادل حوالي 800 ضعف الاحتياطيات المعروفة من اليورانيوم المستخرج، بتراكيز مخففة للغاية في مياه البحر.
• إن إدخال مفاعلات النيوترونات السريعة من شأنه أن يزيد من كفاءة استخدام اليورانيوم بنحو 100 ضعف. ^{[ 198 ]}

يُعد الثوريوم بديلاً لليورانيوم ، وهو أكثر وفرةً منه بثلاث مرات. ولا حاجة لمفاعلات التوليد السريع. وبالمقارنة مع مفاعلات اليورانيوم التقليدية، قد تُنتج مفاعلات الثوريوم التي تستخدم دورة وقود الثوريوم طاقةً تُعادل 40 ضعفًا لكل وحدة كتلة. ^{[ 199 ]} ومع ذلك، فإنّ تطوير التكنولوجيا والبنية التحتية والمعرفة اللازمة لاقتصاد وقود الثوريوم غير مُجدٍ اقتصاديًا في ظل أسعار اليورانيوم الحالية والمتوقعة.