Le risorse mondiali di uranioUn'analisi dei metodi usati per valutare le risorse mondiali diuranio indica che la disponibilità di questo elemento non potràcostituire un fattore limitante del ricorso all'energia nucleare

L'uranio viene trasportato come elemento in tracce dal mantello terre-stre fino alla parte superiore della crosta continentale in massi digranito spinti verso l'alto, come quelli visibili in questa immagine ERTS1 a falsi colori di una regione arida dell'Australia occidentale, ripresa da910 chilometri circa di altezza. Le grandi zone in colore chiaro sonoduomi di granito, vestigia di corpi fusi di roccia formati dal caloregenerato come sottoprodotto della radioattività naturale di certi de'

menti, fra cui l'uranio. Le formazioni rocciose sono state portate insuperficie in un momento imprecisato dell'era precambriana (oltre 600milioni di anni fa). La successiva alterazione del granito esposto ha libe-rato l'uranio nelle rocce sedimentarie circostanti, dove, in condizioni op-portune, può concentrarsi, grazie ad acque sotterranee in scorrimento,e formare giacimenti economicamente sfruttabili. Il principale mecca-nismo alternativo di trasporto dell'uranio in superficie è il vulcanismo.

mano che l'esplorazione procedeva. Lestime ottenute con le due diverse imposta-zioni erano, cioè, notevolmente simili (cosaperaltro non molto sorprendente).

I metodi di Hubbert potrebbero servirecome base per la valutazione di altre risor-se minerali, e dell'uranio in particolare?Non c'è la minima speranza di applicareall'uranio il primo metodo di Hubbert,quello cioè basato sulla curva a campanadella produzione annua. La storia dell'e-strazione dell'uranio è caratterizzata dacicli economici di «alti e bassi» e, a un'ana-lisi dipendente dal fattore tempo, non si

può quindi attribuire plausibilmente alcunvalore di previsione. Esiste però un'altracurva a campana ben nota ai geologi. Nel1954 Louis H. Ahrens, dell'Università diCittà del Capo, rilevò che l'abbondanza dielementi presenti in tracce nei graniti se-gue generalmente la curva a campanaquando il numero dei campioni viene mes-so sul grafico in funzione del logaritmodella concentrazione dell'elemento intracce (si veda l'illustrazione a pagina 40 inbasso). Su scala logaritmica semplice, que-sta curva corrispondeva a una curva diGauss, in maniera sufficiente a indurre

Ahrens ad avanzare l'ipotesi che una taledistribuzione logaritmico-normale fosseuna legge fondamentale della geochimica.

Anche se dubitiamo che la distribuzio-ne logaritmico-normale possa costituireuna regola, noi l'abbiamo presa comepunto di partenza per la nostra ricerca. Lanostra impostazione concettuale è stata dichiederci se fosse possibile calcolare inmaniera ragionevolmente approssimativala distribuzione dell'uranio nella crostaterrestre con una curva a campana loga-ritmico-normale. Poi ci siamo chiesti se igiacimenti di uranio effettivamente sfrut-

di Kenneth S. Deffeyes e Ian D. MacGregor

I avalutazione dell'entità delle risorseminerali di tutto il mondo è un'i-

I niziativa piuttosto recente in geo-logia. Personalmente, il nostro interesserisale al 1972, quando un gruppo di anali-sti del Massachusetts Institute of Techno-logy pubblicò il libro intitolato I limitidello sviluppo. Il libro si basava su unostudio, svolto dal gruppo in questione,che tentava di gettare uno sguardo nelfuturo costruendo un modello quantitati-vo dell'economia mondiale e proiettando-lo poi avanti nel tempo con un calcolatoreelettronico. Quel modello prevedeva unacatastrofe verso l'anno 2000 a causa dellosfruttamento intensivo delle risorse. Inquanto geologi, a noi interessava sapereche cosa si intendesse col termine risorsein quel contesto. Una lettura più appro-fondita rivelò che in realtà la parola «ri-sorse» veniva usata nello stesso senso incui i geologi si servono dell'espressione«riserve», per indicare cioè la quantità diuna sostanza già scoperta recuperabilecon profitto nelle condizioni economichecorrenti. Con nostra sorpresa non riu-scimmo a trovare nessuna valutazionequantitativa dei depositi minerali inesplo-rati o di quelli conosciuti che sarebberopotuti diventare economicamente conve-nienti in futuro. Prima di poter mai sup-porre che uno studio del tipo esemplifica-to da I limiti dello sviluppo produca previ-sioni migliori, è necessario tentare unastima della disponibilità totale delle risor-se minerali.

Nel caso dell'uranio la necessità di unatale valutazione presenta un carattere diparticolare urgenza. Per esempio, la giu-stificazione economica, addotta inizial-mente, più o meno alla stessa epoca dellostudio de I limiti dello sviluppo, a proposi-to del reattore autofertilizzante veloce,assumeva che la curva della disponibilitàdi uranio (la curva cioè che metteva in re-lazione il prezzo dell'uranio con la quanti-tà dell'uranio stesso recuperabile a quelprezzo) seguisse una traiettoria ascenden-te in maniera uniforme (si veda l'illustra-zione a pagina 38). A quel tempo sembra-va per altro perfettamente possibile cheanche un modesto aumento del prezzo

potesse portare alla scoperta e allo sfrut-tamento praticamente di tutti i giacimentiuraniferi di una data categoria geologica eche si sarebbe reso necessario un aumen-to enorme dei prezzi prima che diventassesfruttabile un'altra categoria; in tal caso lacurva della disponibilità da principio sa-rebbe salita e poi si sarebbe stabilizzata,prima di incominciare a salire di nuovo.

Se una tale curva descrivesse con esat-tezza la situazione della disponibilità diuranio, un aumento dei prezzi a livelliintermedi equivarrebbe a un regalo indenaro sonante ai proprietari dei giaci-menti conosciuti o a un incentivo a spre-care soldi, sforzi ed energie nella ricercadi inesistenti giacimenti di qualità media.(Sappiamo di alcuni geologi, attivi nelcampo delle ricerche petrolifere, i qualisostengono che prezzi del greggio supe-riori a 7 dollari per barile rientrano pro-prio in quella sorta di soluzione di conti-nuità rappresentata, nell'illustrazione dipagina 38, dalla parte piatta della curva incolore relativa alla disponibilità del mine-rale.) Nonostante l'ovvia necessità di sti-me attendibili delle risorse, riguardo nonsolo al combustibile nucleare ma anche aicombustibili fossili, ai metalli e ad altrimateriali d'importanza vitale, nel 1972non esisteva nessun metodo generalmenteaccettato per compiere tali stime, e ancoraoggi non ne esiste alcuno. Anzi, per lamaggior parte dei materiali debbono an-cora essere raccolti dati geologici generalisu cui basare un sia pur rudimentale meto-do di valutazione delle risorse.

Dcipochi metodi di valutazione dellerisorse proposti in anni recenti, i più

sono strettamente specifici per un datomateriale. Un modello destinato a essereapplicabile a tutte le risorse fu propostonel 1972 da Vincent E. McKelvey, del-l'US Geologica! Survey, il quale creò unagriglia bidimensionale di categorie basatasul grado della conoscenza geologica(giacimenti conosciuti, giacimenti desuntie giacimenti probabili) e su una valuta-zione economica corrente (economica,subeconomica e antieconomica). L'unicomodo per valutare l'entità del materiale

esistente in ognuna delle categorie diMcKelvey è quello di chiedere a un certonumero di esperti di cercare di indovinarela quantità di materiale della categoria inquestione, sommare le cifre delle variestime e dividere il totale per il numerodelle parti. Sebbene il Geological Surveynon si sia fermato a questo punto, ma siaandato avanti misurando il grado di incer-tezza delle stime degli esperti relative alpetrolio inesplorato, è chiaramente diffi-cile basare una linea di condotta pubblicasu input soggettivi di questo genere.

Di un'impostazione concettuale radi-calmente diversa fu pioniere negli annicinquanta M. King Hubbert, della ShellDevelopment Company, il quale analizzòla storia della produzione petrolifera ne-gli Stati Uniti adattando una curva sim-metrica a campana (una curva di Gauss)al tasso annuo della produzione nazionaledi greggio. Al tempo della sua prima sti-ma, la produzione petrolifera era ancora auno stadio relativamente precoce negliUSA e Hubbert faceva assegnamento sul-le opinioni degli esperti per definire l'areatotale delimitata dalla curva a campana.Verso la fine degli anni sessanta però siera già accumulata una quantità di cifresulla produzione annua sufficiente a per-mettergli di ricavare una stima di tutte leriserve petrolifere degli Stati Uniti senzabisogno di ricorrere alle opinioni degliesperti. Il verdetto della storia è stato fa-vorevole alla stima iniziale di Hubbert: ilrecente andamento della produzione pe-trolifera statunitense segue da vicino lesue previsioni del 1957 (si veda l'illustra-zione a pagina 40 in alto).

Negli anni sessanta i metodi di Hubbertfurono oggetto di aspre critiche, perchécome variabile indipendente egli usava ilfattore tempo invece di una qualche misuradegli sforzi compiuti nell'esplorazione pe-trolifera. Nel 1967 Hubbert adottò unaseconda impostazione concettuale, che po-neva a raffronto il numero di metri dei pozziesplorativi trivellati alla ricerca di petroliocon la quantità di greggio scoperto. Ciò cheegli trovò fu una diminuzione esponenzialedel numero di barili di greggio estratti perogni metro di pozzo trivellato a mano a

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PREZZO DELL'URANIO (DOLLARI PER LIBBRA)

Queste curve ipotetiche dell'offerta di uranio mettono in relazione il prezzo previsto dell'uranio(scala orizzontale logarionica) con la quantità globale di uranio recuperabile a quel prezzo (scalaverticale aritmetica). Una possibilità è che la curva dell'offerta segua semplicemente una traietto-ria uniformemente ascendente (curva in nero); in altre parole, più alto è il prezzo, maggiore è laquantità di uranio disponibile. L'altra possibilità è che anche un modesto aumento del prezzo portia scoprire e a sfruttare praticamente tutti i giacimenti uraniferi di una data categoria geologica; intal caso, perché diventi sfruttabile un'altra categoria, si renderebbe necessario un aumento deiprezzi molto cospicuo. In questo secondo caso la curva dell'offerta salirebbe e poi si stabilizzereb-be, prima di riprendere di nuovo a salire (curva in colore). Le conclusioni a cui sono giunti gliautori fanno pensare che quella che ha maggiori probabilità di risultare esatta sia la curva in nero.

Nel granito, l'uranio non è distribuito uniformemente in tutti i minera-li più importanti, ma è concentrato in alcuni minerali tra i meno ab-bondanti. Questa microfotografia a luce trasmessa (l'ingrandimento èdi circa 50 diametri) mostra una sezione di granito dello spessore disoli 0,03 millimetri. I colori sono dovuti all'interferenza delle onde

luminose trasmesse, le quali vengono scomposte in due componentiche viaggiano a velocità diverse attraversando i materiali cristallini delcampione e una lastra di quarzo monocristallino. La maggior partedell'uranio nel campo visivo è contenuto in un cristallo di zircone.o silicato di zirconio (ZrSiO4 ), il granello azzurro scuro al centro.

tali sembrassero far parte della «coda» digrado superiore, o tratto ascendente, diquella distribuzione. Questa impostazio-ne concettuale conserva quelli che a no-stro avviso sono i due principi informatoripiù importanti del lavoro di Hubbert, valea dire il riconoscimento della strutturageologica che contiene i giacimenti di uncerto interesse e l'esame della documen-tazione storica dell'industria relativa allascoperta di tali giacimenti. I risultati a cuisiamo giunti, pubblicati di recente sottoforma di un voluminoso rapporto prepa-rato per il Department of Energy degliStati Uniti, fanno pensare che per l'uraniosia possibile unire in un quadro coerente ilmodello della distribuzione dell'uranionella crosta terrestre e il modello dellastoria della sua estrazione. In poche paro-le, noi concludiamo che entrambe le seriedi dati possono essere descritte da un'uni-ca curva logaritmico-normale, il cui an-damento uniformemente ascendente in-dica in maniera approssimativa un au-mento di 300 volte della quantità dell'u-ranio recuperabile per ogni diminuzionedi dieci volte del minerale metallifero.

Tutto ciò ha importanti implicazioni perla futura disponibilità di uranio.

Non esiste alcuna teoria geologica fon-damentale in base alla quale l'ab-

bondanza nella crosta terrestre di ele-menti presenti in tracce come l'uraniodebba seguire una distribuzione logarit-mico-normale. Noi abbiamo asseritosemplicemente che i ricchi giacimenti diuranio (e di altri elementi presenti in trac-ce) si formano soltanto là dove si ha laconcomitanza di parecchie circostanzeimprobabili. Ci deve essere una fonte del-l'elemento, una quantità d'acqua suffi-ciente per trasportarlo, opportuni pas-saggi sotterranei, agenti complessanti cheportano l'elemento in soluzione e altriagenti per precipitare infine i minerali. Èevidente che basta la mancanza di unoqualsiasi di questi ingredienti per esclude-re la possibilità di formazione di un giaci-mento uranifero. Pertanto la probabilitàche un deposito di minerali si formi in undato sito viene determinata moltiplicandole probabilità che sia presente ogni singo-lo ingrediente essenziale. Ogni volta che

le probabilità si sommano, il teorema li-mite centrale afferma che la distribuzionefinale si avvicina alla distribuzione nor-male a campana. Siccome la moltiplica-zione delle probabilità corrisponde, suscala logaritmica, a un'addizione, non c'èda sorprendersi nel veder apparire la fa-miliare curva a campana quando le ab-bondanze degli elementi vengono ripor-tate su scala logaritmica.

Facciamo notare subito che questa èsoltanto una tesi approssimativa; non esi-ste nessuna base statistica rigorosa perattendersi una distribuzione logaritmico--normale. Se la curva che indica la distri-buzione logaritmico-normale fosse unadescrizione completa degli elementi dellacrosta terrestre, i depositi di minerali re-cuperabili sarebbero semplicemente la«coda» di ordine superiore della distribu-zione logaritmica-normale. Un rapidocalcolo dimostra che le cose non stannosempre così. Prendendo per esempio lacurva logaritmico-normale più adatta peril tracciato di Ahrens della distribuzionedel piombo nel granito ed estendendo talecurva a una concentrazione di piombo di20 000 parti per milione (che attualmentecostituisce il limite inferiore per quel cheriguarda i minerali di piombo economica-mente sfruttabili), si scopre che tutto il mi-nerale di piombo del mondo non dovrebbeessere più grande di un solo esemplare di50 grammi di galena (solfuro di piombo)che fa parte della raccolta di minerali dellaSmithsonian Institution! S'intende che visono minerali tanto rari che se ne conoscesoltanto un unico esemplare; ma la galenanon è uno di essi; più di 190 milioni ditonnellate di piombo sono già stati estrattisotto questa forma. È opportuno quindimodificare la curva di Ahrens per il piom-bo nel granito. Vi sono due modi ovvi in cuil'effettiva distribuzione di un elemento intracce potrebbe differire da quella loga-ritmico-normale. O la «coda» di ordinesuperiore della distribuzione contiene piùmateriale di quanto lasci supporre la curvateorica logaritmico-normale o i depositi diminerali formano una distribuzione sepa-rata e indipendente.

La tesi di una distribuzione separatache definisca i depositi di minerali è statasostenuta da Brian J. Skinner, della YaleUniversity, il quale fa notare che, neidepositi di minerali metalliferi, i metalliche vengono estratti esistono come mine-rali nei quali il metallo è un componenteessenziale nella struttura cristallina. Nellerocce comuni le quantità di tracce dellostesso metallo possono essere fornite neiminerali comuni da una sostituzione ato-mo per atomo. Il piombo, per esempio,esiste come galena nella maggior partedei minerali di piombo, ma nei comuniminerali costituenti di molte rocce, come ifeldspati, esso sostituisce in piccole quan-tità il potassio. Skinner ha messo in rilievoil fatto che la distribuzione globale dellacrosta terrestre potrebbe essere bimoda-le, con un picco per i giacimenti di minera-li e un altro picco per le rocce comuni. Leconseguenze potrebbero essere gravi perla società se il picco di tenore superiore diun elemento in tracce come l'uranio do-

vesse esaurirsi e l'attività estrattiva do-vesse spostarsi improvvisamente verso lerocce comuni molto più povere. Una di-stribuzione bimodale del tipo proposto daSkinner provocherebbe quella sorta disoluzione di continuità rappresentata,nell'illustrazione della pagina a fronte,dalla parte piatta della curva in colorerelativa alla disponibilità di uranio.

Di tutti i metalli, a noi pare che il cromosia l'unico che abbia maggiori probabilitàdegli altri di presentare il tipo di distribu-zione bimodale proposto da Skinner. Ununico processo geologico, la cristallizza-zione di grandi masse basaltiche di mag-ma, ha prodotto tutti i più importanti gia-

cimenti di cromo del mondo. Non è daescludere che l'uniformità universale deigiacimenti di cromo rispecchi la geochi-mica relativamente semplice del metallo eil prevalere di un solo tipo di giacimento.

L'uranio, invece, è caratterizzato dauna gamma enormemente complessa dicomportamenti geochimici e da un'ampiavarietà di depositi economicamente sfrut-tabili. La varietà di comportamenti èdovuta al fatto che, in natura, l'uranio sipresenta in due stati di valenza, uno conun deficit di quattro elettroni e l'altrocon un deficit di sei, e in una grandequantità di ioni diversi, come i complessidi carbonato di uranile UO 2 (CO 3 )3' e

UO2(CO 3 )t. Invece di una distribuzionebimodale come quella che ci si potrebbeattendere per il cromo, l'uranio dovrebbeavere una distribuzione plurimodale.Ogni forma chimica e ogni ambiente geo-logico dovrebbe essere caratterizzato dauna concentrazione media di uranio deltutto peculiare. Noi abbiamo verificatol'ipotesi semplice secondo la quale l'in-sieme di tutti questi diversi giacimentiuraniferi si combina in modo da formareuna semplice distribuzione logaritmico--normale. Lo ripetiamo, noi non abbiamonessuna ragione teorica coerente per at-tenderci una curva logaritmico-normale;abbiamo semplicemente messo una lama

38 39

70

POZZI DI TRIVELLAZIONE

2 75 ACQUA SOTTERRANEAo

/

RADIAZIONE GAMMA EMESSADAL BISMUTO 214

• • • • • \ •••

ooC/)

oo1,1 80 -tu

-i 70 -oOUD

Eo

75 -O

80 -

RADIAZIONE GAMMA EMEDAL PROTOATTINIO 234

Il giacimento di uranio si muove lentamente attraverso l'arenaria se-guendo lo scorrimento di acque sotterranee, così come risulta da questedue sezioni trasversali. Un deposito di minerali di questo tipo, dettoroll-front, ha una caratteristica zona di reazione a forma di falce, in cuigli ioni uranio precipitano dall'acqua, di solito come uraninite (UO 2 ). Ilmovimento effettivo del giacimento può essere dimostrato con misura-zioni sotterranee ai raggi gamma, compiute con l'ausilio di un rivelatorein grado di distinguere la radiazione gamma emessa dal protoattinio

234, il primo isotopo «figlio» dell'uranio 238, dai molto più abbondantiraggi gamma emessi dal bismuto 214, un prodotto successivo del deca-dimento radioattivo (in alto). Il fatto che la zona in cui predominano iraggi gamma emessi dal bismuto (tratteggio pesante in bianco) siageneralmente a valle della zona in cui predominano i raggi gammaemessi dal protoattinio (tratteggio pesante in nero) è preso comedimostrazione che il giacimento uranifero stesso (sfumatura in grigioin basso) è trasferito gradatamente a valle dalle acque sotterranee.

o1875 1900

1925

1950

1975

2000

2025

2050

Una buona stima delle risorse è stata fatta nel 1957 dal geologo M. King Hubbert, il quale adattòuna curva a campana alla storia della produzione petrolifera degli Stati Uniti, basandosi sulleopinioni degli esperti per definire l'area delimitata dalla curva. (Le due curve in colore rappresen-tano il limite superiore e quello inferiore della sua stima.) Il recente andamento della produzionepetrolifera statunitense segue da vicino le previsioni formulate da King Hubbert. L'area deli-mitata dalla curva corrisponde in questo caso alla disponibilità totale della risorsa in esame.

100 000 10 000 1000 100 10 1 0,1CONCENTRAZIONE DELL'ELEMENTO IN TRACCE NEL MINERALE (PARTI PER MILIONE)

Nel granito, la distribuzione degli elementi in tracce segue generalmente una curva a campanaquando la quantità rinvenuta in vari campioni viene messa su un grafico in corrispondenza con illogaritmo della concentrazione dell'elemento in tracce. L'interrogativo principale che si poneva-no gli autori all'inizio del loro studio riguardava la possibilità o meno di descrivere con una talecurva logaritmico-normale a campana la distribuzione dell'uranio nella crosta terrestre. L'inter-pretazione da loro data delle prove fa pensare che la cosa sia possibile e la curva in nerorappresenta la loro approssimazione alla forma complessiva della curva della distribuzionelogaritmico-normale dell'uranio. (La curva non è perfettamente simmetrica: la sua «coda» diordine superiore, o tratto ascendente, è stata adattata in modo da indicare una disponibilità diminerale ad alto tenore un po' superiore di quanto faccia pensare la curva logaritmico-normaleteorica.) Un modello alternativo della distribuzione crostale complessiva degli elementi in tracce,proposto da B. J. Skinner della Yale University, li rappresenta come se seguissero una curvabimodale, con un picco per i depositi di minerali e un altro per le rocce comuni. Non è da escludere,per esempio, che il cromo abbia una distribuzione bimodale, rappresentata qui dalla curva in colore.

nuova nel rasoio di Occam ed esaminatoper prima l'ipotesi più semplice.

Purtroppo non è possibile determinarela distribuzione dei giacimenti di uranioanalizzando direttamente, alla ricerca delminerale, un vasto campione casuale dirocce. Anche se ci fosse un laboratorio ingrado di svolgere un'analisi al secondo, civorrebbero 30 anni, a un ritmo di lavorodi ventiquattr'ore su ventiquattro, perdefinire le «code» della distribuzioneestesa anche a quei fenomeni così raricome le miniere di uranio economica-mente convenienti. Uno schema analiticodi questo tipo equivale a una prospezionecompiuta raccogliendo alla cieca dellerocce fino alla scoperta del tutto casualedi un numero cospicuo di miniere di ura-nio economicamente convenienti. Nonessendo possibile misurare la distribuzio-ne in maniera diretta, non c'è che da af-frontare il problema gradatamente, esa-minando prima la distribuzione dell'ura-nio nei serbatoi geochimici di maggior ri-lievo e concentrando poi l'attenzione sul-le unità più piccole con un contenuto diuranio insolitamente elevato.

Due fattori dominanti influenzano la

ripartizione dell'uranio nei più im-portanti serbatoi geochimici: il suo granderaggio ionico e la sua produzione di caloreper radioattività. Nelle presunte condi-zioni del mantello terrestre, l'uranio esisteallo stato ionizzato quadrivalente e il suoraggio ionico nei cristalli è paragonabile alraggio del sodio ionizzato. Al pari degliioni sodio e di altri ioni di grandi dimensio-ni, gli ioni uranio entrano selettivamentein qualsiasi prodotto di fusione parzialegenerato dal mantello. Pertanto gli ioniuranio vengono trasferiti rapidamentefuori del mantello. (Si dà il caso che anchegli altri due più importanti produttori dicalore radioattivo, il torio e il potassio,abbiano un grande raggio ionico ed escanodal mantello chimicamente frazionati. Ilmondo sarebbe molto diverso se uno qua-lunque degli ioni comuni più piccoli, comeil magnesio, fosse stato radioattivo, perchéin tal caso la fonte di calore sarebbe rima-sta immersa profondamente nel mantello,dove avrebbe dato origine a correnti con-vettive molto più forti e scompaginato inmisura molto maggiore la crosta terre-stre.) Il tenore estremamente ridotto diuranio delle meteoriti di ferro fa pensare,per analogia, che anche il nucleo dellaterra manchi di uranio.

All'interno della crosta terrestre visono alcune nicchie cristallografiche incui l'uranio può adattarsi. Esiste tuttaviaun'altra limitazione alla distribuzione del-l'uranio nella crosta terrestre. Se il tenoredi uranio di un blocco di roccia all'internodella crosta genera calore più rapidamen-te di quanto il calore stesso possa essereportato via dalla conduzione termica, ilblocco fonde (in parte o completamente)e sale verso la superficie come magmafuso. Per essere più precisi, il tempo ne-cessario perché il blocco raggiunga il pun-to di fusione è direttamente proporziona-le al suo calore specifico e inversamenteproporzionale al suo tasso interno di pro-

duzione radioattiva di calore. La distanzaalla quale il calore può diffondere è datadalla radice quadrata del prodotto deltempo per la diffusibilità termica. Qua-lunque massa di roccia che sia abbastanzaprofonda e che abbia un contenuto diuranio sufficientemente elevato fonderà.Durante l'orogenesi, nel caso per esem-pio di una collisione fra due continenti, icomponenti della crosta di nuova forma-zione si uniscono di nuovo indipenden-temente dal loro tenore di uranio. Coltempo, l'autoriscaldamento può fonderegrandi masse di roccia, formando i carat-teristici graniti post-tettonici delle regionimontuose della Terra. Il trasporto versol'alto degli elementi produttori di caloredovuto alla mobilitazione del granito, èun meccanismo di primaria importanzanel trasferimento dell'uranio, nella partesuperiore della crosta continentale. Suc-cessivamente, l'erosione espone questigraniti all'azione degli agenti atmosfericie l'uranio presente in essi si fa strada nellerocce sedimentarie.

Vi è un secondo modo in cui grandiquantità di materiale granitico contenen-te uranio vengono trasferite nelle roccesedimentarie. Alcune masse fuse concomposizione granitica raggiungono lasuperficie nel corso di eruzioni vulcani-che. Fra queste masse fuse, quelle piùricche d'acqua formano una tipica schiu-ma di bolle di vapore di dimensioni milli-metriche e con pareti vetrose. Piccolequantità di materiale si conservano in

questa forma e costituiscono quella legge-ra roccia riolitica detta pomice, ma per lamaggior parte della schiuma la continuaespansione del vapore infrange le paretidelle bolle e una nube di vapore e di aguz-zi frammenti di vetro viene scagliata nel-l'atmosfera. Si tratta delle eruzioni pli-niane, così chiamate dalla descrizione fat-ta da Plinio il Giovane dell'eruzione delVesuvio del 79 d.C., che seppellì Ercola-no e Pompei. Negli anni cinquanta parec-chi geologi notarono che la quantità tota-le di vetro vulcanico di composizione gra-nitica trasferita sulla superficie terrestreda queste enormi esplosioni vulcanichepotrebbe essere pari per volume allegrandi masse di granito presenti all'inter-no delle regioni montuose. Spesso i pro-dotti dell'eruzione vengono spinti versol'alto attraverso la troposfera e la ricadutaradioattiva di cenere vulcanica e di altriframmenti, denominati collettivamentetefra, può estendersi sottovento per cen-tinaia di chilometri.

Una volta che la dispersione atmosferi-ca e l'ulteriore trasporto a opera dei fiumihanno portato i frammenti vulcanici in sitiin cui è in atto l'accumulazione di sedi-menti, il vetro, che è meno stabile di unassembramento cristallino della stessacomposizione, a poco a poco si disgrega.La liberazione di sostanze chimiche daldisgregamento del vetro vulcanico spiegala straordinaria fertilità dei suoli vulcani-ci. Contemporaneamente viene liberatauna piccola quantità di uranio.

L'uranio che si ricava o dall'alterazionesuperficiale o dalla disgregazione dellacenere vulcanica può essere trasferito dal-le acque sotterranee nei sedimenti in fasedi accumulazione e almeno alcuni giaci-menti di minerale uranifero si trovano làdove l'uranio precipita dalle acque sotter-ranee in movimento. Vi sono parecchi al-tri tipi di giacimenti uraniferi, ma in unmodo o nell'altro tutti debbono la loroorigine al progressivo trasferimento del-l'uranio verso l'alto nella parte superioredella crosta continentale e anche a una opiù fasi finali di concentrazione all'inter-no della crosta.

IT I tenore di uranio dei giacimenti più

importanti della Terra è integrato dagiacimenti più piccoli estremamente ric-chi di uranio. Di tutti questi depositi,quelli più ricchi in uranio sono filoni de-positati nelle fenditure dal movimento diacque calde (il cui calore è prodotto pro-babilmente dalla radioattività dell'uraniopresente nelle rocce limitrofe). I filonicome quelli di Joachimsthal in Cecoslo-vacchia, di Great Bear Lake in Canada edel Katanga nell'odierno Zaire sono statile principali fonti di uranio prima dellaseconda guerra mondiale. Oltre ai filonidepositati da acque calde, vi sono alcunigiacimenti uraniferi a elevato tenore nellepegmatiti. rocce eruttive a grana oltre-modo grossolana formate da masse fusericche di gas disciolti.

Parecchi giacimenti di minerale urani-

4140

I giacimenti uraniferi noti sono segnati su questa cartina da una serie disimboli indicativi dei vari tipi di giacimento. La leggenda a sinistra elencale sei categorie più importanti di giacimenti uraniferi in ordine decre-scente per contenuto di uranio. I giacimenti indicati sono sfruttabilieconomicamente ora o in un futuro prevedibile in operazioni di estrazio-ne diretta o in associazione col recupero di qualche prezioso sottoprodot-to o coprodotto. Esempi di quest'ultimo tipo di associazione sono igiacimenti connessi con iplacer (giacimenti clastici ) fossili di Witwater-

srand in Sudafrica e di Elliot Lake in Canada, dove vengono recuperatiinsieme oro e uranio, e i giacimenti fosfatici di varie parti del mondo, neiquali l'uranio viene liberato nel processo di conversione della rocciafosfatica in fertilizzante fosfatico solubile. Il giacimento in discordanzascoperto di recente a Jahiluka nell'Australia settentrionale sembracontenga più uranio di quello prodotto globalmente negli Stati Unitifra il 1948 e il 1970. Non sono inclusi qui i giacimenti a basso tenore,come gli abbondanti scisti di Chattanooga. negli Stati Uniti orientali.

180030 150°120`900060°

60150 18090 120

60° 1800150° 1200 90° 30060-60

2:GIACIMENTI IN FILONI

GIACIMENTI IN DISCORDANZA

GIACIMENTI MOBILIZZATI DA ACQUE SOTTERRANEE IN ARENARIE O CALCARI FRATTURATI

PLACER FOSSILI

2 FOSFATI, BLACK SHALE

IPEGMATITI, ALTRI GIACIMENTIERUTTIVI E METAMORFICI

fero scoperti di recente nel Saskatchewane nell'Australia settentrionale sono statitrovati alla base di strati di arenaria pre-cambriani sovrapposti a graniti e a roccemetamorfiche di epoca precarnbrianaancora anteriore. A causa forse della loroetà elevata, questi giacimenti, che appar-tengono a una discordanza individuatasoltanto da poco tempo, si sono riordinatisuccessivamente in filoni e in altre formedi riempimento degli spazi liberi e sonostati riscaldati a temperature dell'ordinedi alcune centinaia di gradi centigradi.Durante quest'ultima fase della loro sto-ria sono state cancellate molte prove cheavrebbero dimostrato in maniera inequi-vocabile la loro origine. Di conseguenzac'è un certo disaccordo fra i geologi sulleragioni per le quali l'uranio di questi gia-cimenti è associato a discordanze.

La seconda categoria di minerale urani-fero (in ordine decrescente per tenore diuranio) è costituita dai depositi in arena-rie, ossia minerali di uranio depositatinegli interstizi fra i granelli di sabbia dellearenarie. Molti giacimenti di questo tiposono in attivo, anche se lento, movimentoattraverso l'arenaria e il loro moto è ana-logo in tutto e per tutto al movimento delfronte di una colonna cromatografica dilaboratorio. Se in un'arenaria che contie-ne piccole quantità di agenti riducenti(quali sostanze organiche fossili, petrolioo solfuri) entra acqua ossigenata prove-niente dalla superficie, fra gli agenti ridu-centi e l'ossigeno presente nell'acqua vie-ne a formarsi una zona di reazione chimi-ca attiva. A mano a mano che continua aentrare acqua ossigenata, la zona di rea-zione si muove nel senso del flusso del-l'acqua.

Per ossidare anche l'uno per cento delcarbonio organico presente in un'arena-ria ci vuole tutto l'ossigeno contenuto insoluzione in un volume d'acqua pari aquella racchiusa in 500 pori; di conse-guenza la zona di reazione procede moltopiù lentamente dell'acqua e diventa per-tanto una linea di confine fra l'acqua ossi-genata e l'acqua dalla quale è rimossol'ossigeno. A monte della zona di reazio-ne l'uranio è solubile come carbonato diuranile, un complesso esavalente, e l'ura-nio recuperato o dall'alterazione superfi-ciale del granito o dall'alterazione dellacenere vulcanica o da altre fonti, puòmuoversi verso la zona di reazione. Al-l'interno della parte della zona in cui l'os-sigeno viene rimosso dalle acque sotter-ranee, l'uranio passa dallo stato esavalen-te a quello quadrivalente. L'uranio qua-drivalente è insolubile e precipita, di soli-to come uraninite (UO 2). A causa dellaloro forma caratteristica, questi giacimen-ti di uranio che si muovono attivamentevengono detti di tipo roll-front.

Il fatto che i giacimenti di questo tiposiano oggi in attivo movimento è statodimostrato direttamente da misurazionisotterranee compiute con uno spettrome-tro a raggi gamma calato in una serie dipozzi di trivellazione. Un gruppo di lavo-ro della ditta Gamma-Tech di Princetonha montato in una sonda del diametro dicirca 5 centimetri e lunga circa 3 metri e

mezzo un rivelatore a cristalli di germa-nio, la sua spugna termica criogenica e unanalizzatore pluricanale. Questa sonda,che è stata usata fra l'altro per la prospe-zione dell'uranio dall'US Geologica! Sur-vey, è in grado di separare la radiazionegamma emessa dal protoattinio 234, ilprimo isotopo «figlio» dell'uranio 238,dagli abbondanti raggi gamma emessi dalbismuto 214, un prodotto successivo dellacatena del decadimento radioattivo.

1 dati ottenuti in questo modo permet-

tono di disegnare uno spaccato che rivelasia la radiazione gamma del protoattiniovicino all'uranio, sia la radiazione gammadel bismuto, che è stato trasportato a valledallo scorrimento dell'acqua sotterraneavia via che gli svariati isotopi «figli» deca-devano consecutivamente (si veda l'illu-strazione nella pagina precedente). Questanuova tecnica rappresenta un progressoimportante: fino a questo momento infat-ti la mancanza di corrispondenza fra ilbismuto radioattivo (che prevale nella

maggior parte dei rilevamenti della ra-dioattività totale) e l'uranio è stata fuor-viante per chi si occupava di prospezioniin quanto le rocce più radioattive nonsono necessariamente quelle più ricche diuranio.

giacimenti uraniferi in arenarie delloWyoming, del Nuovo Messico, dello

Utah e del Colorado hanno dominato laproduzione di uranio degli Stati Uniti.Fino a poco tempo fa si conoscevano po-

chissimi giacimenti uraniferi in arenaria aldi fuori degli USA. Sembra che parecchieminiere di uranio appena aperte nel Nigerabbiano la stessa origine dei giacimenti inarenarie degli Stati Uniti occidentali.anche se in proposito esistono ancora sol-tanto descrizioni incomplete.

Oggi come oggi lo sfruttamento dei gia-cimenti di uranio a tenore inferiore aquello dei tipici giacimenti in arenarienon è economicamente conveniente, ameno che assieme all'uranio non si possa

estrarre anche qualche pre2ioso sotto-prodotto o coprodotto. L'esempio di granlunga più importante in questo senso è lacoproduzione di oro e uranio dei giaci-menti di Witwatersrand nel Sudafrica.Nei primi sessant'anni dello sfruttamentodi tali giacimenti il costo dell'attività dicoltivazione e di estrazione è stato coper-to soprattutto dall'oro che veniva recupe-rato. La presenza di uranio nella rocciaaurifera era nota da lungo tempo; infattila radioattività dell'uranio era utilizzata

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TENORE DI URANIO (PARTI PER MILIONE)

Diagramma doppiologaritmico della distribuzione dell'uranio fra i maggiori serbatoi geologici del-l'elemento. Gli istogrammi che rappresentano le varie categorie di giacimenti di minerale (in ordinedecrescente per contenuto di uranio) descrivono una curva di abbondanza globale logaritmico--normale che assume la forma di una parabola che si apre verso il basso (curva in nero). La penden-za ascendente della parabola è circa di 2,5 a 1, che corrisponde a un aumento di 300 volte dellaquantità stimata di uranio recuperabile per ogni diminuzione di 10 volte del tenore del minerale.I tre istogrammi in grigio indicano i giacimenti oggi sfruttati solo per l'estrazione dell'uranio.

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come guida esplorativa per la scelta deimigliori minerali auriferi. Dopo la secon-da guerra mondiale si incominciò a estrar-re un po' di uranio sottoponendo il minera-le aurifero a un ciclo di recupero dell'ura-nio dopo che era stato estratto l'oro. Du-rante l'estrazione dell'uranio veniva libe-rata ancora una certa quantità di oro rima-sta nella roccia, per cui si decise di invertireil procedimento, recuperando prima l'u-ranio e poi l'oro. In seguito intervenneroanche mutamenti di carattere economico:furono aperte alcune miniere che sarebbe-ro state antieconomiche soltanto per l'oro,ma che diventavano valide sul piano dellaproduzione congiunta di oro e uranio.

Al pari degli analoghi giacimenti di El-liot Lake in Canada, quelli di Witwater-srand sono dei placer (giacimenti clastici)fossili. Tutti sono a conoscenza degli at-tuali giacimenti clastici auriferi nei fiumi,ma nell'atmosfera terrestre ossidante deigiorni nostri i minerali di uranio vengono

rapidamente ossidati nei composti esava-lenti solubili. Se però l'atmosfera primiti-va della Terra fosse stata in equilibrio conle rocce eruttive della crosta, le condizioninon sarebbero state ossidanti, bensì ridu-centi. Prima che l'atmosfera venisse resaossidante dalla fotosintesi, l'uraninitepoteva venire trasportata nei fiumi ingrani pesanti stabili e trovarsi in concen-trazione con i grani d'oro. Nessun giaci-mento conosciuto del tipo di quello diWitwatersrand ha meno di 1800 milionidi anni; la maggior parte dei geologi ac-cetta questa conclusione come prova del-l'epoca in cui l'atmosfera divenne almenoin parte ossidante.

Per quel che riguarda l'uranio, un'altrapossibile associazione con un sottopro-dotto viene dallo sfruttamento delle roccefosfatiche per la produzione di fertilizzan-ti. Le rocce fosfatiche contengono tipica-mente da 10 a 300 parti per milione diuranio, meno della concentrazione mini-

ma richiesta per l'estrazione diretta del-l'uranio. Il processo che trasforma la roc-cia fosfatica in fertilizzante fosfatico solu-bile, tuttavia, libera la maggior parte del-l'uranio. Non fosse altro che per ragioni dicarattere ecologico, l'eliminazione dell'u-ranio sarebbe già un fatto positivo. Unavolta poi stabiliti i vantaggi insiti nel recu-pero dell'uranio, il valore della rocciaviene a essere costituito dalla somma delvalore dell'uranio e del valore del fosfatoe si può quindi prendere in considera-zione lo sfruttamento della roccia fosfa-tica-uranifera. Iris Y. P. Borg, delLawrence Livermore Laboratory, hadimostrato che l'uranio come sottopro-dotto dell'estrazione del fosfato potreb-be soddisfare l'intera domanda di uraniodelle centrali termonucleari a fissionedegli Stati Uniti.

Vi sono anche altri giacimenti uraniferisubeconomici, fra cui gli estesi riempi-menti dei bacini sedimentari del Nevada edegli stati limitrofi, i quali contengonograndi quantità di cenere vulcanica chehanno liberato uranio nel sistema. I blackshale marini contengono di solito più del-l'abbondanza media di uranio della crostaterrestre e alcune come gli scisti di Chat-tanooga rientrano nella gamma compre-sa fra 10 e 100 parti di uranio per milione.Nei graniti più ricchi l'abbondanza diuranio è di circa 10 parti per milione.

Per quel che riguarda l'uranio, tuttiquesti giacimenti definiscono una curva diabbondanza globale (si veda l'illustrazio-ne a sinistra). Esiste naturalmente la pos-sibilità che da parte nostra sia stata sotto-valutata in maniera grossolana la quantitàdi uranio di una delle categorie in que-stione. Da quando però, 25 anni or sono, icontatori di radiazioni aviotrasportatidiventarono di uso comune nelle prospe-zioni, sono stati esaminati milioni di mi-glia di rotte di volo. È quindi poco proba-bile che qualche categoria di primariaimportanza sia stata sottovalutata siste-maticamente. Poiché la scala verticale diquesto grafico dell'abbondanza globale diuranio è . logaritmica, la curva normaleattesa è una parabola con la concavitàverso il basso. Come risulta dall'illustra-zione, è possibile tracciare una parabolache dia una ragionevole approssimazionedei dati. Pertanto l'ipotesi più semplice,quella cioè di un'unica distribuzione loga-ritmico-normale spiega la maggior partedei dati e a questo punto non vediamonessuna ragione per avanzare ipotesi piùcomplicate. Di particolare interesse è lapendenza della parabola quando que-st'ultima attraversa le concentrazioni cheattualmente vengono sfruttate. Nellarappresentazione doppiologaritmica, lapendenza è di 2,5 a 1, il che corrisponde aun aumento di 300 volte dell'uranio recu-perabile per ogni diminuzione di 10 voltedel tenore di uranio del minerale. Questatendenza sembrerebbe garantire un'offer-ta sempre maggiore a mano a mano che iprezzi dell'uranio giustifichino lo sfrutta-mento di minerali con tenori inferiori.Prima però di accettare questa conclusio-ne, abbiamo esaminato attentamente lastoria dell'estrazione dell'uranio negli Sta-

ti Uniti per vedere se era possibile confer-mare il rapporto fra l'offerta del minerale eil suo tenore di uranio.

per la maggior parte dei metalli diversi.

dall'uranio vi è stata una lunga pro-gressione storica dallo sfruttamento digiacimenti ad alto tenore allo sfruttamen-to di giacimenti a tenori inferiori, a pro-fondità maggiori e a costi più elevati,mentre, per quanto riguarda l'uranio, igiacimenti a tenore minimo che mai sianostati sfruttati, lo furono nell'ambito di unprogramma intensivo subito dopo la se-conda guerra mondiale. Poiché negli StatiUniti venivano accordate sovvenzioni perincoraggiare lo sfruttamento di giacimen-ti anche a tenore molto basso, la progres-sione temporale relativa al tenore di ura-nio dei giacimenti segue un andamentocaotico. Ignorando però il fattore tempo econcentrandoci invece sulla quantità diuranio recuperato per ogni tenore, ab-biamo costruito una storia artificiale chesi sviluppa come se per primi fossero statisfruttati i giacimenti a più alto tenore.

Da principio l'unico acquirente di ura-nio negli Stati Uniti fu l'Atomic EnergyCommission e anche dopo che venne acrearsi un mercato privato l'AEC e glienti che le succedettero continuarono atenere documentate le quantità di uranioche venivano estratte. L'accesso a questidocumenti è difficile, perché le societàminerarie misero i dati a disposizione delgoverno a patto che i dati stessi fosseroresi di pubblico dominio soltanto in cate-gorie statistiche tali da non permetterel'identificazione delle singole miniere osocietà. Nel corso di tutto il nostro lavoroabbiamo dovuto elaborare programmi alcalcolatore per tabulare i dati in categoriee sottoporre ogni programma a un dipen-dente del Department of Energy, il qualerealizzava personalmente il programma ene esaminava il risultato prima di farcelovedere. Per risparmiare in parte ai futuriricercatori le stesse difficoltà, abbiamoaggiunto al nostro recente rapporto pre-sentato al Department of Energy unatlante di grafici di 400 pagine.

Anche se non vi fossero errori umaninella documentazione della storia dell'at-tività estrattiva. vi è un motivo per cui iltenore registrato del minerale non rap-presenta fedelmente la realtà. Nell'estra-zione dei metalli in genere e dell'uranio inparticolare vi è la tendenza a controbilan-ciare blocchi di minerale a tenore partico-larmente elevato con lo sfruttamentosimultaneo di minerale a basso tenore, inmodo da mantenere un prodotto costan-te. Alcune miniere di uranio tengonosempre pronti, vicino alla propria imboc-catura. quantitativi di minerale a basso ead alto tenore da mescolare con la produ-zione corrente, in modo da garantire al-l'impianto di trattamento un prodotto ot-timale. Per ogni miniera, i minerali pre-senti vengono quindi catalogati media-mente in un unico tenore, il quale puòcontinuare immutato per anni. Per fortu-na la maggior parte delle miniere di ura-nio dispongono di propri impianti di trat-tamento ottimizzati per il tenore medio

del proprio minerale e. quindi, non esisteper le miniere una media imposta. Dato ilgran numero di miniere negli Stati Uniti,non crediamo che i dati possano presenta-re grandi anomalie a causa di questo me-scolamento dei minerali.

La curva dei tenori dei minerali di ura-nio sfruttati negli Stati Uniti rispetto allaquantità di uranio recuperato è quella innero in alto nei quattro grafici qui a de-stra. La pendenza della curva dei giaci-menti uraniferi sfruttati, notevolmenteanaloga a quella della curva relativa allacrosta terrestre nella stessa gamma dicomposizione. è di circa 2,5 a 1 (su scaladoppiologaritmica), e ancora una volta

ciò implica un aumento di 300 volte del-l'uranio disponibile per ogni diminuzionedi 10 volte del tenore del minerale. Ab-biamo verificato la validità di questa con-clusione suddividendo i dati in sottoin-siemi che riflettono la profondità dellaminiera. lo spessore dello strato di mine-rale, la mineralogia dell'uranio, la geolo-gia della roccia ospite e la regione geogra-fica. In ciascun caso. l'inclinazione dellecurve che mettevano in relazione il tenoredel minerale con il contenuto di uranioera sostanzialmente la stessa, ove si eccet-tuino quei sottoinsiemi che comprende-vano solo poche miniere. È nostro con-vincimento che la concordanza fra i dati

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Queste curve, elaborate da un calcolatore, si basano su documentazioni pubbliche della quantitàdi uranio recuperato (sotto forma diyellow cake o u,0 8 ) da un gran numero di miniere degli StatiUniti in funzione del tenore del minerale sfruttato. La storia complessiva dell'estrazione dell'ura-nio negli Stati Uniti è data dalla curva in nero tracciata nella parte superiore dei quattro grafici. Lecurve in negativo sono state ottenute suddividendo i dati in sottoinsiemi a seconda della profondi-tà della miniera (a), della geologia della roccia ospite (b), della mineralogia dell'uranio (c) edell'area geografica in cui si trovavano le miniere (d). In ciascun caso la pendenza delle curve chemettono in relazione il tenore del minerale con l'uranio prodotto è sostanzialmente la stessa: dicirca 2,5 a 1 su una scala logaritmica e ciò implica un aumento di 300 volte della quantità di uraniodisponibile per ogni abbassamento di 10 volte del tenore del minerale. Queste curve riassuntive,rappresentative di un atlante di 400 pagine preparato dagli autori per il Department of Enere,fanno pensare che negli Stati Uniti sia possibile recuperare una grande quantità di uranio nellagamma compresa fra 300 e 800 parti per milione (fra lo 0,03 e lo 0,08 per cento di uranio).

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i raccoglitori1.11980.

Questi raccoglitori corrispondono ai volumi XXIV e XXV della rivista,e rispettivamente ai fascicoli da gennaio (n. 137) a giugno (n. 142)

e da luglio (n. 143) a dicembre (n. 148).Sono ancora disponibili i raccoglitori dal Vol. XVI al XXIII, e dei raccoglitori

non numerati appositamente approntati per sostituire i primi quindici esauriti.

I raccoglitori si possono richiedere direttamente all'editoreusando l'apposita cartolina allegata alla rivista e unendo il relativo importo;

gli ordini infatti vengono evasi solo a pagamento avvenuto.

I raccoglitori si trovano anche presso i seguenti punti di vendita :

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Ogni raccoglitor . 2.600

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relativi all'abbondanza del minerale nellacrosta terrestre, basati su un'ampia gam-ma di fenomeni geologici, e i dati dellastoria dell'attività estrattiva negli StatiUniti stabilisce una prevista tendenza perquel che riguarda l'esplorazione e l'estra-zione dell'uranio in futuro. La curva, inol-tre, fa pensare che in questo secolo saràrecuperata una grande quantità di uranionella gamma compresa fra 300 e 800 partiper milione, mentre non saranno sfruttatii giacimenti poveri come quello degli sci-sti di Chattanooga.

La pendenza della curva relativa altenore del minerale e la quantità di mine-rale sfruttata per l'estrazione può essereparagonata, per quel che riguarda l'ura-nio, alla pendenza di curve analoghe rela-tive ad altri metalli (si veda l'illustrazionein basso). Da questo confronto risulta chela curva da noi postulata per l'uranio è piùripida di quella del rame e più piatta diquella del cromo e del molibdeno. Pertan-to la curva dell'uranio non sembra essereinconsueta.

Vi è un sorprendente parallelo fra lecaratteristiche dell'uranio e quelle del-l'argento. Entrambi i metalli hanno gros-so modo la stessa abbondanza media nellacrosta terrestre (una parte per milionel'uranio e 0,1 parti per milione l'argento);entrambi hanno avuto (fino a poco tempofa) prezzi approssimativamente parago-nabili; per entrambi i tenori più bassi delminerale sfruttabile sono circa 2000 vol-te superiori all'abbondanza crostale me-

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TENORE DI URANIO (PERCENTUALE)

La pendenza della curva che mette in relazioneil tenore del minerale con la quantità di minera-le estratta per produrre uranio (curva in nero)non è molto diversa dalla pendenza di curveanaloghe relative all'estrazione di altri metalli(curve in colore). Per esempio la curva ipotiz-zata dagli autori per l'uranio è più ripida dellacurva del rame ma meno di quella del cromo.

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dia ed entrambi vengono estratti facendouso di un agente complessante per scio-gliere selettivamente il metallo in unasoluzione diluita e poi estrarlo dalla solu-zione. La differenza principale è costitui-ta dal fatto che, diversamente dalla brevestoria dell'uranio, la storia dell'attivitàestrattiva dell'argento negli Stati Unitiebbe inizio intorno al 1860 e le ultimeimportanti scoperte di argento furonofatte verso il 1915. Da allora la maggiorparte della produzione nazionale di ar-gento è data come sottoprodotto dell'e-strazione del rame.

Vi è un secondo metodo per valutare laquantità di uranio che ha qualche

probabilità di essere scoperta per ognitenore del giacimento. Si tratta di un me-todo che deriva dall'estrapolazione diHubbert della quantità di petrolio trovatoper ogni metro di pozzo trivellato. Mi-chael A. Lieberman, dell'Università dellaCalifornia a Berkeley, ha riportato su ungrafico la quantità di uranio trovato perogni metro di pozzo esplorativo trivellato,mettendola in corrispondenza con ilnumero totale dei metri delle trivellazionidi pozzi esplorativi. Poi, continuando, hastimato l'entità totale della risorsa in que-stione estrapolando a una quantità infini-ta di trivellazioni esplorative la curva chene risultava. Siccome la curva di Lieber-man rivela un calo approssimativamenteesponenziale, l'estrapolazione è matema-ticamente molto semplice. Ciò nonostan-te, i particolari dell'analisi di Liebermanpresentano parecchie difficoltà. I dati dicui egli disponeva erano classificati inbase ai costi correnti di estrazione: si rife-rivano cioè alle quantità conosciute diminerale uranifero sfruttabile rispettiva-mente a 8, 10, 15 e 30 dollari per libbra di«yellow cake» (U 3 08 ). Lieberman eraperfettamente consapevole del fatto chel'inflazione faceva scomparire dalla cate-goria degli 8 dollari per libbra una quanti-tà di uranio maggiore di quella che scom-pariva per effetto dell'attività estrattiva.Per evitare questa difficoltà, abbiamoeseguito i calcoli sia in dollari a valorecostante, con le opportune correzioni perseguire l'andamento dell'inflazione, sia indollari a valore corrente.

Un secondo problema a proposito del-l'analisi di Lieberman era costituito dal-l'insufficienza delle notizie relative alminerale per quel che riguardava i tenoriinferiori. Per valutare la disponibilità to-tale di uranio proveniente dai giacimentia tenore inferiore Lieberman si era servi-to del rapporto fra il minerale a bassotenore (a costo elevato) e il minerale adalto tenore (a costo ridotto). Nel nostrostudio, siamo rimasti sorpresi nel consta-tare che, in un anno, soltanto tre minieresi erano prese la briga di rendere note leloro riserve di minerale della categoria atenore più basso (30 dollari per libbra).Questa omissione non solo sottovalutavagravemente la quantità di minerale a bas-so tenore disponibile, ma segnalava ancheun'altra sottovalutazione. Prendere inconsiderazione soltanto la quantità diminerale a basso tenore che si trova den-

tro o nelle vicinanze dei giacimenti ad altotenore significa trascurare tutti quei ter-reni che non hanno mai prodotto mineraliuraniferi ad alto tenore, ma di cui si sa checontengono giacimenti a basso tenore.Per entrambe queste ragioni Liebermanottenne stime dell'uranio recuperabilenotevolmente più basse di quelle attualidel Department of Energy.

Noi abbiamo ripetuto l'analisi di Lie-berman servendoci, come parametri varidello sforzo esplorativo, non solo delnumero dei metri dei pozzi trivellati, maanche del numero dei singoli pozzi, dellespese totali dell'attività esplorativa e delnumero di ettari di terreno presi in con-cessione per l'esplorazione di giacimentiuraniferi. Quando queste stime vengonocompiute per dollari a valore costante e avalore corrente, ne risulta tutta una gam-ma di valutazioni, che per la maggior par-te si pongono fra la stima di Lieberman ele stime del Department of Energy. Ènostra impressione che la dispersione frale varie stime sia una misura approssima-tiva dell'incertezza dell'intera procedurae, per parte nostra, rimarremmo scetticidi fronte a qualsiasi tentativo di scegliere,fra risposte così disparate, una stima«corretta».

T a) prospettiva di una sempre maggiore

disponibilità di uranio a mano amano che si abbassa il tenore del mineralesembra molto più ottimistica della analo-ga situazione relativa al petrolio. Utiliz-zando i componenti di tenore inferioredei giacimenti in arenarie, recuperandol'uranio come sottoprodotto dell'estra-zione del fosfato e cercando altri mineralinella gamma compresa fra 600 e 2000parti per milione di uranio, gli Stati Unitipotrebbero rifornire ricorrendo a fontinazionali anche un'industria alimentatada energia nucleare in espansione senzapermettere che il costo dell'estrazionedell'uranio diventi una parte importantedel costo dell'energia. Può darsi natural-mente che le cose vadano in maniera di-versa. Come tanto spesso è avvenuto inpassato, le forniture provenienti dall'e-stero potrebbero presentarsi sul mercatoa un costo inferiore a quello che sarebberichiesto dalla produzione nazionale. Inparticolare i vari tenori del minerale dialcuni giacimenti in discordanza situati inCanada e in Australia sono al livello di10 000 parti per milione per i giacimentipoco profondi, che potrebbero esseresfruttati con metodi di coltivazione a cieloaperto. Si è già scoperto, mediante caro-taggio, che uno solo di questi giacimenti,quello di Jabiluka nell'Australia setten-trionale, contiene più uranio di quanto nesia stato prodotto negli USA in tutto ilperiodo che va dal 1948 al 1970 compreso.Se grandi quantità di uranio canadese eaustraliano venissero offerte sul mercatomondiale a prezzi di poco superiori al co-sto di estrazione e di trattamento, gli StatiUniti si troverebbero ancora di fronte aldilemma di sovvenzionare un attivo pro-gramma nazionale di esplorazione e pro-duzione o di acquistare i minerali d'impor-tazione e di tenere di riserva per il futu-

ro i minerali nazionali a tenore più basso.Qualche anno fa alcuni oppositori del-

l'energia nucleare sostennero che le stimedell'uranio inesplorato erano tanto basseda non consentire la costruzione di altrireattori di potenza. Ora che si stanno fa-cendo delle stime molto più elevate delladisponibilità di uranio su scala mondiale.qual è il loro probabile influsso sul futurodell'energia ottenuta dall'uranio? L'at-tuale generazione di reattori ad acquanaturale fu progettata in un momento incui il minerale uranifero era a buon mer-cato (meno di 8 dollari per libbra di yel-low cake) rispetto all'attuale prezzo di 40dollari per libbra. Poiché l'interesse suicosti di capitale del reattore era una com-ponente del costo dell'elettricità moltopiù grande di quella dell'uranio, i reattorifurono progettati in modo da ridurre alminimo i costi di capitale anche se poi«bruciavano» l'uranio in maniera ineffi-ciente. (Un nostro collegati chiama «scia-lacquatori di uranio».) Riprogettare laprossima generazione di reattori in mododa aumentarne l'efficienza dal punto divista del consumo di uranio, anche se ilritrattamento è proibito nel tentativo diimpedire la proliferazione delle armi nu-cleari, potrebbe allungare di circa cinquevolte la vita utile dei giacimenti uranifericonosciuti. Se le stime delle risorse diuranio e le prospettive di un'utilizzazionepiù efficiente dell'uranio stesso risulte-ranno esatte, la necessità di un reattoreautofertilizzante veloce a metallo liquidopotrebbe essere differita fino a parecchianni dopo il 2000. Non è escluso, d'altraparte, che vi siano all'orizzonte altri reat-tori autofertilizzanti. Una simbiosi fra ilreattore a fusione ricco di neutroni e ilreattore a fissione tradizionalmente af-famato di neutroni potrebbe risultare piùefficace dell'uno o dell'altro presi da soli.

(Intanto c'è un'altra notevole risorsanon ancora sfruttata che sarebbe oppor-tuno non trascurare. E stato calcolato direcente che lo «sfruttamento» selettivo diuna parte dell'uranio e del plutonioestremamente arricchiti tenuti attual-mente di scorta dagli Stati Uniti sottoforma di armi nucleari obsolete potrebbefornire una quantità di combustibile suffi-ciente a soddisfare la domanda di unaparte cospicua dei reattori nucleari dipotenza della nazione.)

Per quanto sia utile in questo momentovalutare la futura disponibilità di uranio.noi siamo convinti che in futuro i geologi ei geochimici dovranno fare stime ancoramigliori riguardo non solo all'uranio maanche a un'ampia gamma di altre risorseminerali. Per alcuni metalli, come il rame.gli Stati Uniti si stanno indirizzando rapi-damente verso i minerali a tenore più bas-so, mentre per altri, come il piombo, lecategorie di tenore del minerale sonocambiate pochissimo. Solo stimando inanticipo il probabile quantitativo di mate-riale disponibile per ogni tenore, i geologipotranno aiutare una società industrializ-zata a svilupparsi senza quelle scosse vio-lente che in questi ultimi anni sono stateprodotte dagli aumenti improvvisi delprezzo dei combustibili fossili.

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