CEEDATA. ir J.W. Storm van Leeuwen ir C. Daey Ouwens. m.m.v. Th.J. van Waas drs L. Olthof. P.O.Box AB Chaam The Netherlands.

Transcriptie

1 ENERGY ANALYSIS CEEDATA P.O.Box AB Chaam The Netherlands INIS-mf CONTRA-EXPERTISE KERNENERGIE ir J.W. Storm van Leeuwen ir C. Daey Ouwens m.m.v. Th.J. van Waas drs L. Olthof 30 april 1987

2 CONTRA-EXPERTISE KERNENERGIE Dit rapport is te bestellen door ƒ 35,- + ƒ 7,50 verzendkosten over te maken op giro ten name van Ceedata te Chaam onder vermelding van 'Contra-expertise'. Copyright 1987 Ceedata, Chaam Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotocopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever ISBN ii

3 Samenvatting en conclusies In deze studie zijn enkele aspekten van kernenergie belicht die van toepassing lijken voor de vorming van een energiebeleid tot het jaar De volgende vier vragen staan centraal: 1. Welk energiepotentieel heeft kernenergie, op mondiale schaal? 2. Wat zijn de kosten van nucleair opgewekte elektriciteit? 3. Welke bijdrage kan kernenergie maximaal leveren aan de vermindering van het kooidioxide-probleem? 4. Wat zijn de knelpunten in de ontwikkeling? Het potentieel blijkt in de orde van 1 % van het totale wereld-energieverbruik te zijn, zowel voor de licht-water reactor als voor de kweekreactor. De bijdrage van de kweekreactor tot het jaar 2100 wordt door de beschikbare hoeveelheid plutonium bepaald. De kosten van elektriciteit uit LWR centrales, in de thans gangbare wegwerpcyclus, worden op 14,8 cent/kwh becijferd, en uit een centrale met FBR (kweekreactor) op 31.3 cent/kwh. Deze getallen zijn de gemiddelden van een hoge en een lage inschatting. Enkele kostenposten zijn verwaarloosd, zodat de werkelijke kosten hoger zullen liggen. De bijdrage aan de vermindering van de kooldioxide produktie kan maximaal ongeveer 1 % van de totale emissie bedragen, waarbij het eigen energieverbruik van de splijtstofcyclus niet is meegerekend. In het nucleaire systeem zijn nog een aantal belangrijke onzekerheden aanwezig, zowel in technisch als in economisch opzicht. De kosten van sommige fasen in de splijtstofcyclus vertonen een sterk stijgende tendens, ondanks toenemende ervaring ermee. Knelpunten zijn: kweekreactor, opwerking van bestraalde splijtstof, hergebruik van uraan en plutonium, verwerking en definitieve berging van radioactief afval, ontmanteling van kerncentrales en opwerkingsfabrieken, maatschappelijke implicaties van ongelukken en van een plutoniumeconomie, economische risico's ten gevolge van ongelukken, kwetsbaarheid voor storingen en ongelukken, en de systeem-dynamische traagheid van een systeem van kweekreactoren. Naast technische en economische factoren spelen ook maatschappelijke en ethische factoren een belangrijke rol bij de afweging van kernenergie als energiebron voor de toekomst.

4 Inhoud 1. Inleiding 4 2. Technische aspekten licht-water reactor 2.2 kweekreactor 3. Potentieel uraanreserves 3.2 potentieel bij gebruik in LWR's 3.3 potentieel bij gebruik in FBR's 4. Kosten inleiding 4.2 bouwkosten 4.3 splijtstofcyclus 4.4 onderhoud en bediening 4.5 levensduur en bedrijfstijd 4.6 verzekeringen 4.7 opwerking 4.8 afvalverwerking 4.9 ontmanteling 4.10 elektriciteitskosten 5. Twee milieu-aspecten het kooldioxide (C0 9 ) probleem 5.2 vaste reststoffen 6. Knelpunten maatschappelijke knelpunten 6.2 opwerking 6.3 hergebruik van uraan en plutonium 6.4 afvalverwerking 6.5 ontmanteling 6.6 kweekreactor 7. Economische risico's kwetsbaarheid voor storingen en ongelukken 7.2 systeemdynamische aspekten 8. Slotbeschouwing 51 Literatuur 53 Bijlagen 57 Sb

5 1. Inleiding De speciale plaats die kernenergie inneemt, zowel technisch als economisch en politiek gezien, is te verklaren op grond van een aantal karakteristieken van de nucleaire technologie. Enkele aspekten waarin de kerntechniek zich wezenlijk onderscheidt van andere energietechnieken zijn: 1. Lange looptijden van nucleaire projecten, zie Figuur Hoge specifieke investeringen. 3. Schaalgrootte. 4. Noodzaak tot een omvangrijke en technologisch hoogwaardige infrastruktuur. 5. Extreem ernstige gevolgen die ongelukken met nucleair materiaal kunnen hebben. Dit vereist zeer strenge veiligheidseisen die aan personeel en materialen gesteld worden. 6. Produktie van zeer grote hoeveelheden radioactiviteit in de vorm van splijtingsprodukten en geactiveerde materialen. 7. Onvermijdelijke directe vervlechting van militaire en civiele belangen en de daarmee samenhangende proliferatie-gevoeligheid van nucleaire technologie. 8. Kernenergie kan, om praktische redenen, nagenoeg uitsluitend voor opwekking van elektriciteit gebruikt worden. Een aantal van deze karakteristieken verlenen een energiesysteem op basis van kernenergie een hoge mate van inflexibiliteit. Bovenstaande opsomming benadrukt de ongewone complexiteit van een afweging van kernenergie als alternatief voor fossiele of duurzame energiebronnen. Een analyse van alle aspekten van toegapaste kernenergie is wegens de complexiteit niet uitvoerbaar binnen het kader van deze studie, zelfs niet als deze beperkt blijft tot een globale bespreking.

6 Minimum schedule I.Rtoctor construction (10 years) 2 Rtoctoc operation (2 0 years) 3 Cooling and dean-up aller final shutdown (5 years) 4. Dismantling (5 years) 5. Inttrim storage of spent hw) (3 ytora) 6. Roprocessvig 7 Cooling HLW glass (» years) 8 Final ditpotal (5 years) H H 1 1 r-iooh H r r 200 Maximum schedule I Reactor conttruction (15 years) 2. Reactor operation (30 years) 3 Cooling ond cieon-up after final «hutdown (100 years' 4. Dismantling (K> yeors) S.hterim storageof spent fuel (at Iwst 20 years) 0 6 ^ gri 7 Cooling HLWgkssi (100 years) 8.Final disposal (5 year») 1» rears Schedules for a nuclear fuel reprocessing capacity. This situation vill the repository. cycle with a light water reactor. At the moment this time span is indefinite continue at least years, in view of the large amounts of stored spent fuel and the low construction rate of new capacity. In view of the present situation in the nuclear industry (eg backlog of reprocessing capacity), the shortest attainable but at least 20 years, because of lack of This figure includes mining and sealing of schedule is currently years. Figuur 1.1 De termijn voor constructie is inclusief voorbereiding. Bron: Bijlage 2. Aan de orde komen licht-water reactoren, zoals die thans in gebruik zijn, en kweekreactoren, waarvan nu enkele prototypes in bedrijf zijn. De betekenis van de uraanreserves en -hulpbronnen zou zonder kweekreactoren van voorbijgaande betekenis zijn, zoals werd verwoord door de samenwerkende Europese elektriciteitsbedrijven UNIPEDE /1.1/. Betreffende de licht-water reactor (LWR) zijn in dit rapport drie bijlagen opgenomen. Bijlage 1 is het boek "Splijtstof" van de Bezinningsgroep Energiebeleid, dat een goed overzicht biedt over verschillende aspekten van kernenergie tot het jaar 2000, zonder kweekreactoren. In Bijlage 2 zijn historische kostencijfers verzameld en is een energieanalyse van de gehele splijtstof-cyclus beschreven. Bijlage 3 heeft betrekking op de kosten van elektriciteit opgewekt met een LWR, op basis van gegevens uit de praktijk.

7 Probleemstelling Gezien de strakke beperkingen in tijd en middelen dient deze studie beperkt te blijven tot slechts enkele aspekten van de toepassing van kernenergie. Uiteraard betekent zulks niet Jat de auteurs de overige aspekten van minder maatschappelijk belang zouden vinden. De aandacht is in deze studie toegespitst op vier vragen, die gekozen zijn op grond van hun relevantie voor de studie Duurzame Energie : 1. Welke bijdrage kan kernenergie leveren aan de mondiale energievoorziening tot ver in de volgende eeuw? 2. Hoe zijn de economische vooruitzichten op lange termijn, zodat vergelijking met andere energiebronnen mogelijk wordt? 3. Welke bijdrage kan kernenergie betekenen in de vermindering van de produktie van kooldioxide, gezien op werelschaal? 4. Welke knelpunten zijn te voorzien in de verdere ontwikkeling van kernenergie?

8 2. Technische aspekten 2.1 licht-water reactor Samenhangend met de energieproduktie in een kerncentrale met een licht-water reactor (LWR) is een complex van processen en activiteiten vereist. Dit complex wordt meestal aangeduid met de term 'splijtstofcyclus', ofschoon het momenteel geen kringloop is. De ondersteunende processen zijn: exploratie: zoeken naar nieuwe afzettingen van uraanerts winning van uraanerts extractie van uraan uit het erts, met als produkt 'yellow cake' u 3 o 8. omzetting van uraanoxide U^On in uraanhexafluoride UF, verrijking: het natuurlijk uraan (in de vorm van uraanhexaf luoride) wordt gesplitst in een fractie verrijkt uraan (met 2-4 % uraan-235) en een fractie verarmd uraan met ca. 0,2 % uraan-235 omzetting van het verrijkte uraanhexafluoride in uraanoxide UCL fabricage van splijtstofelementen bouw van de centrale Nadat de splijtstof is verbruikt n de kernreactor van de centrale, volgen nog een aantal onvermijdelijke activiteiten. Het complex van deze activiteiten en processen na de energieproduktie noemt men de staart van de splijtstof cyclus. Deze omvat: interim opslag van de bestraalde splijtstofelementen totdat beslist is wat ermee gaat gebeuren opwerking van de bestraalde splijtstof: de chemische behandeling waarin de splijtingsprodukten, uraan, plutonium en transplutoniden (nucliden met een hoger atoomnummer dan plutonium) van elkaar gescheiden worden verglazen van het hoog-actieve afval en verpakken van het middelen laag-actieve afval 7

9 interim opslag van het radioactieve afval totdat een definitieve oplossing voor verwijdering uit de biosfeer is gevonden transport van bestraalde splijtstof-elementen, van plutonium, uraan en radioactief afval ontmanteling van de kernreactor, opwerkingsfabriek en andere installaties nadat deze definitief buiten gebruik zijn gesteld. Voor een uitvoerige beschrijving van de splijtstofcyclus wordt naar de literatuur verwezen /2.1/. 2.2 kweekreactor In een kernreactor wordt door beschieting met neutronen een deel van het niet-spiijtbare uraan-238 omgezet in splijtbaar plutonium (Pu-239 en hogere isotopen. De neutronen komen vrij bij splijting van splijtbare kernen in de reactor. In een licht-water reactor (LWR) is de verhouding splijting staat tot vorming 0.5 to 0.6 ; tijdens het bedrijf van de reactor vermindert dus het aantal splijtbare kernen. In een kweekreactor is de verhouding groter dan 1, zodat het aantal splijtbare kernen toeneemt. Men kan dit onder andere bereiken door de splijtingszone in de reactor te omgeven met een mantel van verarmd of natuurlijk uraan, alwaar de neutronen uit de splijtingszone benut worden voor de vorming van plutonium. De natrium-gekoelde kweekreactor is momenteel technisch het verst gevorderde type. Omdat dit type werkt met snelle neutronen, in tegenstelling tot de LWR, wordt het gewoonlijk aangeduid met snelle kweekreactor (FBR: Fast Breeder Reactor). De LWR werkt met langzame, zogenaamde thermische, neutronen en wordt daarom wel eens een thermische reactor genoemd. De opzet van de ontwikkeling van de FBR is maximale benutting van het beschikbare uraan als energiebron. Een huidige LWR kan ongeveer 0,2 % van elke kilogram natuurlijk uraan versplijten Met geavanceerde types hoopt men in de toekomst tot ongeveer 1 % te komen. Met een FBR 8

10 2ou theoretisch 60 % van elke kilogram natuurlijk uraan verspleten kunnen worden. Bij de huidige stand van techniek is dit evenwel niet meer dan 21 % /2.3/. Om deze hoge benutting te bereiken is een feilloos systeem van fabrieken en transport- en opslagfaciliteiten nodig. Een FBR kan niet als een los op zichzelf staande eenheid worden gezien, het is een systeem. Alle fasen in de kringloop moeten perfect werken en op elkaar zijn afgestemd. Als één fase faalt, faalt het gehele FBR systeem. Bij een LWR systeem is dit niet het geval, omdat de LWR splijtstofcyclus ook niet-cyclisch, dus als een open keten bedreven kan worden. Voor de goede werking van een LWR systeem is opwerking van de bestraalde splijtstof geen voorwaarde, zoals bij het FBR systeem. Hèt LWR systeem is hierdoor flexibeler en minder gevoelig voor storingen in de cyclus dan het FBR systeem. De splijtstofcyclus van de FBR verschilt slechts op enkele punten met die van de LWR. Voor de FBR is verrijking van het uraan overbodig en kan derhalve ook de omzetting in uraanhexafluoride vervallen. Als verarmd uraan wordt gebruikt, dat thans in grote hoeveelheden ligt opgeslagen als afval van de verrijkingsfabrieken, kan ook de winning van natuurlijk uraan vervallen. De opwerking van de bestraalde splijtstof is het cruciale deel van de splijtstofcyclus van de FBR en is technisch het minst ver gevorderd. De belangrijkste parameters voor het goed functioneren van een FBR systeem zijn: massa van de startlading plutonium kweekfactor. verblijftijd van het plutonium buiten de reactor pi utoni urnver liezen in de cyclus bedrijfstijd van de reactor. Als maat voor de effectiviteit van de kweekcyclus wordt wel de FBR System Index gebruikt /2.3/. De FBR System Index wordt gedefinieerd als de verhouding van de netto jaarlijkse plutoniumwinst tot de totale

11 ylutoniuminhoud van de splijtstofcyclus. Met plutonium wordt splijtbaar plutonium bedoeld en de netto winst is gemeten over de gehele cyclus, dus inclusief procesverliezen. Men hoopt de verliezen tot 2 % te kannen beperken, maar bij de huidige stand van techniek zijn zij waarschijnlijk beduidend hoger. De betrekking voor de FBR System Index luidt als volgt /2.3/: FBR System Index = 100 I + Pu ou, x H x r in % yr Pu ou, = Plutonium discharge rate in t fissile Pu TWh Pu, n = Plutonium charge rate in t fissile Pu TWh I = initial inventory in t fissile Pu GWe i, = losses in reprocessing i> = losses in fabrication T = out-of-pile time in years H = number of hours of operation of reactor per year in W' hours (also EFPH). Typical values for 2-year overall out-of-pile time (I). 1% losses reprocessing (i,). 1% losses in fabrication (t,) are for hours reactor full power operations (H): 3.5% yr for the advanced FBR; 2.6'- yr tor the intermediate FBR and 0.9% yr tor the present FBR perform ance. In Figuur 2.1 is het FBR systeem met de belangrijkste parameters schematisch weergegeven. Het plutonium uit de kringloop kan benut worden voor initiatie van een tweede FBR kringloop, of als splijtstofverrijking in LWR's. Figuur 2.1 FBR systeem bednjfshjd kweekfictor H FBR cyclus 2 natmrlijk of verarmd urun sta-tuding plutonium I If U.Pu lr LWR Pu verlies Pu wiies splijtingsproduhtwi 10

12 De systeemindex kan worden omgerekend in een andere grootheid, de zogenaamde verdubbelingstijd van het FBR systeem. Hieronder wordt verstaan het aantal jaren dat het systeem nodig heeft om voldoende extra plutonium te kweken om tweemaal zoveel kweekreactoren van een startlading te voorzien. Een verdubbelingstijd van bijvoorbeeld 30 jaar houdt in dat als na 30 jaar een FBR wordt afgedankt een vervangende plus een tweede FBR van plutonium kunnen worden voorzien, zonder beroep te doen op plutonium dat uit LWR's afkomstig is. De huidige FBR ontwerpen hebben zeer lange verdubbelingstijden, als er al sprake is van een netto plutoniumwinst. Men hoopt met geavanceerde FBR ontwerpen de verdubbelingstijd tot beneden de 25 jaar terug te brengen. Het is echter de vraag of dit al mogelijk zal zijn met de volgende generatie FBR's, die nu nog op de tekentafels staan, zoals de SPX-2 en SNR-2. Deze reactoren hebben een kweekfactor van 1,16 /2.4/, hetgeen te weinig is voor zulke korte verdubbelingstijden. De SNR-300 te Kalkar kweekt zelfs in het geheel niet, omdat men op economische gronden de kweekfactor verlaagd heeft tot 0,96. Figuur 2.2 bron: /2.5/ ReaktorgeMude Dsmpferzeugergcblude Maschinenhaus Stromnetz Rwktortank Einbauten Vatnum- SekundSr- (reislauf Wasser/ Dampf-Kreislauf Schema eines Kernkraftwerks mit natriumgekühltem Schnellen Brutreaktor. il

13 3. Potentieel 3.1 uraanreserves Volgens schattingen van de Nuclear Energy Agency van de OECO bedragen de thans bekende reserves en hulpbronnen uraan tot een prijs van 130 $/kg U ongeveer 3,55 miljoen ton uraan (RAR + EAR: Reasonable Assured Resources + Estimated Additional Resources). Voor inschatting van het energie-potentieel van deze reserves en de betekenis die zij kunnen hebben voor de wereld-energievoorziening, dienen de volgende factoren in rekening t<= worden gebracht: het energieverbruik van de uraanwinning het type reactor waarin het uraan wordt verspleten en het eigen energieverbuik van de bijbehorende splijtstofcyclus totale wereld-energieverbruik. Er bestaat, zoals valt te verwachten, een verband tussen het energieverbruik van de uraanwinning per kilogram uraan en het ertsgehalte. Dit verband is niet lineair, omdat de extractieverliezen toenemen bij afnemend uraangehalte in het erts, zie Figuur 3.1. Naarmate het erts armer is, moet per kg uraan meer gesteente vermalen en chemisch uitgeloogd worden. Het energieverbruik van de uraanwinning speelt bij gehaltes van 0,1 % U,0g en hoger nauwelijks een rol. Bij lagere percentages neemt dit snel toe. Beneden een zeker gehalte wordt het energieverbruik zo groot, dat er netto geen energiewinst mee te verkrijgen is. Waar deze grens in het uraangehalte van erts ligt, hangt af van de toegepaste reactortechnologie, waarmee het uraan verspleten wordt. Uit een energieanalyse (zie Bijlage 2) blijkt dat met de huidige LWR technologie de grens ligt bij 0,003 tot 0,004 % U^Og, als men uitsluitend de kop van de splijtstofcyclus in rekening brengt. Al? men ook het 12

14 10000 Figuur 3.1 Bron: Bijlage H GfOM 'Ntt production (Iwodonly) I I Energy requirements, O, of mining and milling of 2815 tonnes of natural uranium as function of ore grade, G. Q = sun; of the thermal inputs (J,) and electrical inputs {J 2 ), with electrical inputs converted into fossil fuel equivalents: Q = J, + 3J 2. <-KX>*' On grad* (% 0,0,) ƒ i i i i i i J i i i i i i i Sweetwatar $ / Ib U 3 \ production costs $/kg U Nabartek Key Lake " M... _[_ I I ! 1 1 I 1 1 r T 1 i 1 III! 10 0,1 % l ore 'grade byproduct T' Rossing \ i I Roxby Downs i I ' ' i Jaduguba, j i 0.01 Figuur 3.2. Produktiekosten van uraan vs ertsgehalte. Naar gegevens van de Nuclear Assurance Corporation, Zurich,

15 energieverbruik van de opwerking, afvalverwerking en ontmanteling in rekening brengt, stijgt het minimaal rendabele gehalte aanmerkelijk. Tussen produktiekosten van uraanoxide U,0g en het ertsgehalte bestaat eveneens een duidelijk verband /3.1/, zie Figuur 3.2. Door plaatselijke factoren vertoont dit verband een zekere spreiding. Van invloed zijn bijvoorbeeld de omvang van de ertsafzettinc., het soort gesteente, de diepte van de lagen, loonkosten en infrastruktuur I I I I I I I I L I i I I I Gg U Geologische gezien is het niet onwaarschijnlijk dat er nog grote ertsafzettingen gevonden worden, bijvoorbeeld een met een uraangehalte van 0,6 tot 1 % UoOg, zie Figuur 3.3. De kans op nieuwe vondsten neemt echter toe bij armere ertsen, bijvoorbeeld van minder dan 0,06 % U-jCL. In het verleden is blijkbaar weinig exploratie verricht naar ertsen met deze gehaltes, behalve als bijprodukt van koper-, goud- en fosfaatwinning estimated minable reserves Roxby Downs copper gold- and phosphate-ores Jaduguda copper Mill r T 1 i r ' I II I I ) 1 I 10 0,1 % 0,01 ore grade Figuur 3.3. Histogram van uraanreserves bij verschillende ertsgehaltes. Naar gegevens van de Nuclear Assurance Corporation,

16 Het ligt voor de hand aan te nemen dat eventuele nog niet ontdekte hulpbronnen zich niet op gemakkelijk bereikbare plaatsen en/of dieptes zullen bevinden, aangezien deze hulpb'-jm.on din hoogst waarschijnlijk reeds ontdekt zouden zijn. De kans op ontdekknig neemt af nu de inspanningen op exploratiegebied afnemen, zie Figuur 3.4. Ertsafzettingen die moeilijker toegankelijk zijn, op grotere dieptes liggen, uit kleine ertslichamen bestaan en uit chemisch moeilijker te ontsluiten gesteente bestaan, zullen onvermijdelijk hoge produktiekosten hebben. l'rjniuin txpluration expenditure* uithin \\ IKU. Figuur 3.4. Bron: /3.2/ 15

17 CEEOATA 3.2 potentieel by gebruik in LWR's In de INFCE studie /3.3/ wordt voor scenario's een gemiddelde LWR van de toenmalige (1980) stand van techniek gedefinieerd als het gemiddelde van een PWR en BWR in een verhouding 2:1. Deze standaard LWR werkt gedurende 30 jaar met een gemiddelde load factor van 70 %, overeenkomend met 21 vollast-jaren. De reactor verbruikt gedurende zijn levensduur 4260 ton natuurlijk uraan, of 142 ton per jaar, bij een tails assay van 0,2 % U-235 en een burn-up voor de PWR's van MWdag/ton, voor de BWR's van MWdag-ton. Deze waarden kunnen ook voor de reactoren anno 1987 als representatief beschouwd worden, zij het dat de genoemde levensduur en gemiddelde load factor nog niet in de praktijk gedemonstreerd zijn. Met een standaard LWR, zoals hierboven beschreven, kan derhalve 155 TJ elektrische energie per ton natuurlijk uraan opgewekt worden (1 TJ = 1 terajoule = joule). Hierbij is het eigen energieverbruik van de splijtstofcyclus en van de afvalverwerking niet meegerekend. De waarde van 155 TJ/ton U. is dus nadrukkelijk een bovengrens. De totale voorraden en reserves van de wereld, exclusief die van de Sovjetunie, China en de Oostblok-landen, van 3,55 miljoen ton uraan zouden bij gebruik in standaard-lwr's voldoende zijn voor opwekking van IQ maximaal 550 EJ (1 EJ = 10 joule). Dit is 1,8 maal zoveel als het totale wereld-energieverbruik in 1985, dat 311 EJ bedroeg. Neemt men aan dat het wereld-energieverbruik met 1 % per jaar blijft stijgen, in het afgelopen decennium was dit gemiddeld 1,6 % per jaar, dan kan het cumulatieve mondiale energieverbruik over de volgende eeuw ruwweg geschat worden op EJ. De nucleaire bijdrage daaraan kan niet meer dan 1 % bedragen. Hierbij is niet-nucleaire energie gelijk gesteld aan nucleaire energie. Voor waterkracht en elektriciteit uit zonlicht is dit correct, bij gebruik van fossiele brandstoffen in warmte-kracht eenheden is deze veronderstelling ook juist voor fossiele brandstoffen. Een stijgend mondiaal energieverbruik ligt in de lijn der verwachting, gelet op de toenemende wereldbevolking en de voortschrijdende ontwikkeling van de Derde Wereld landen. 16

18 Met geavanceerde typen reactoren en volledige recycling van plutonium en uraan zou de bijdrage van LWR's verdubbeld of verdrievoudigd kunnen worden. Deze technieken verkeren nog in de laboratoriumfase; zie ook Hoofdstuk 9 "Knelpunten". Volgens opgaven van de OECD /3.4/ was er eind GW(e) nucleair vermogen in bedrijf en 225 GW(e) in aanbouw of in planning. In het jaar 2000 zou daarmee 500 GW(e) nucleair vermogen in bedrijf kunnen zijn. Dit nucleaire vermogen zou gedurende 50 jaar voorzien kunnen worden met de thans bekende uraanreserves. In het jaar 2050 zou, indien geen nieuwe reserves gevonden worden, geen natuurlijk uraan meer beschikbaar zijn. Uit deze eenvoudige rekenvoorbeelden blijkt dat de huidige LWR technologie tot het jaar 2050 op mondiale schaal een heel bescheiden bijdrage kan leveren aan de totale energievoorziening. Het grote belang dat in sommige landen aan kernenergie wordt gehecht komt dan ook voort uit politieke en regionale motieven. Zelfs in de Europese Gemeenschap, met een relatief groot aandeel van nucleair vermogen, wordt 86 % van de totale energievoorziening gedekt door waterkracht en fossiele energiebronnen /3.5/. 17

19 3.3 potentieel bij gebruik in FBR's Het energetisch potentieel van de huidige uraanreserves neemt drastisch toe, indien men veronderstelt dat al het uraan in kweekreactoren zou worden verspleten. Gebruik makend van de FBR technologie die men voor de volgende eeuw beoogt te ontwikkelen zou het energetisch potentieel 150 maal zo groot worden als bi.i gebruik van de huidige LWR technologie /3.6/. Een maximale besparing van natuurlijk uraan kan bereikt worden door zo snel mogelijk van LWR's over te schakelen op een FBR systeem. De vraag rijst dan in welk tempo men theoretisch in staat zal zijn een FBR systeem op te bouwen, los gezien van de kwestie of de daartoe vereiste industriële infrastruktuur aanwezig is. Op 9 december 1986 is de Franse Superphénix te Creys-Malville voor het eerst op vol vermogen in bedrijf gekomen. Deze FBR van 1200 MW(e) wordt algemeen gezien als demonstratie van commerciële FBR technologie. Voor ontwerp en bouw van de eerste commerciële FBR centrales zal men de ervaringen met de SPX-1, zoals de Superphénix vaak wordt aangeduid, nodig hebben. Dit betekent dat niet voor het jaar 2000 met de bouw van de eerste serie commerciële FBR centrales kan worden begonnen. Als eenvoudig, en optimistisch, rekenvoorbeeld kan men veronderstellen dat in het jaar 2000 begonnen wordt met de bouw van zoveel mogelijk FBR centrales, waarbij het aantal slechts beperkt wordt door de hoeveelheid plutonium die dan beschikbaar is voor de startladingen van de FBR's. Dit plutonium moet gewennen worden uit de bestraalde LWR splijtstofelementen die dan voorradig zijn, waarbij *s aangenomen dat er voldoende opwerkingscapaciteit beschikbaar is om deze elementen op te werken en het plutonium vrij te maken. In het jaar 2000 zal in de OECD ongeveer ton bestraalde splijtstof opgeslagen liggen /3.7/. Hierin bevindt zich ongeveer 1400 ton plutonium. Stelt men de startlading van een FBR op ongeveer 4,5 ton plutonium, dan kunnen in het jaar 2010 ongeveer 310 FBR centrales van 18

20 1 GWe in bedrijf gesteld worden, met een totaal vermogen van 310 GWe. In een volledig FBR scenario, zonder LWR's, wordt de groei van het FBR systeem bepaald door de Systeemindex of verdubbelingstijd. Met een verdubbelingstijd van 30 jaar, hetgeen men in de toekomst mogelijk acht, kan in het jaar 2040 een tweede serie FBR's met een totaal vermogen van 620 GWe in bedrijf worden genomen, na het afdanken van de eerste serie, en in het jaar 2070 een serie ven 1120 GWe. Deze getallen zijn uitsluitend gebaseerd op het beschikbare plutonium, zonder rekening te houden met eventuele technische, economische en politieke beperkingen. Gemiddeld staat dan tot het jaar GWe aan FBR's opgesteld. Met een load factor van 70 % kan hiermee per jaar 13,7 EJ elektrische energie geproduceerd worden, waarbij het eigen verbruik van de splijtstofcyclus, ontmanteling en afvalverwerking verwaarloosd is. Uit de energie-analyse van Bijlage 2 blijkt dat het eigen energieverbruik aanzienlijk kan zijn. Veronderstelt men dat het wereld-energieverbruik in de periode 2010 tot 2100 ongeveer 1100 EJ per jaar is, dan zal de maximale bijdrage van het FBR systeem tot het jaar 2100 in de orde van 1,2 % zijn. Bovenstaande berekeningen hebben uiteraard geen betekenis als energiescenario of als prognose, maar geven slechts aan in welke orde van grootte de nucleaire bijdrage aan de mondiale energievoorziening maximaal kan liggen. 19

21 4. Kosten 4.1 inleiding De kosten van elektriciteit uit kerncentrales worden bepaald door de volgende posten: investeringen (bouwkosten) kop van de splijtstofcyclus: a) uraanwinning b) omzetting c) verrijking d) splijtstoffabricage e) transport onderhoud en bediening levensduur en bedrijfstijd verzekeringen staart van de splijtstofcyclus: a) interim opslag bestraalde splijtstof-elementen b) opwerking van bestraalde splijtstof c) conditionering van het nucleaire afval d) interim opslag van het afval e) ontmanteling van radioactieve installaties f) definitieve opberging van het radioactieve afval. Over deze posten, afgezien van de staart van de splijtstofcyclus, zijn veel praktijkgegevens aanwezig. Desondanks onstaan er vaak onduidelijkheden over de juiste kosten ervan, die duiden op verschillende berekeningsmethodes. Voor een beschouwing van de kosten van elektriciteit uit een centrale met een LWR wordt verwezen naar Bijlage 3. De cijfers in dit artikel gelden ook voor de huidige situatie. De kosten van elektriciteit uit een FBR centrale zijn in beginsel uit dezelfde posten opgebouwd als van een LWR, zonder verrijking. 20

22 4.2 bouwkosten De investeringen voor de bouw van LWR centrales vertonen sedert 1970 een stijgende tendens van 4 tot 5 % per jaar, gecorrigeerd voor inflatie, zie Figuur 4.1. Deze stijging is waar te nemen in zowel de VS als in Europa, maar alleen in de VS zijn extreme kosten-escalaties tot ungeveer 6000 $/kwe voorgekomen. Ondanks het feit dat er tientallen LWR centrales zijn gebouwd vertonen de kostencijfers in de literatuur grote spreidingen. Zo worden in Atomwirtschaft van November 1986 de volgende bouwkosten genoemd: Frankrijk 2018 DM/kWe, Bondsrepubliek 3379 DM/kWe, Verenigde Staten 4830 DM/kWe. De nieuwste Duitse LWR centrale, Isar KKI-2, waarvan de kosten erg zijn meegevallen, is gebouwd voor 3650 DM/kWe /<?.!/. De bouwkosten van de Zwitserse LWR centrale Leibstadt, waarbij het Nederlandse ingenieursbureau Nucon nauw betrokken is geweest, beliepen 5,1 miljard Zwitserse frank, ongeveer 6940 f/kwe in 1984 /4.2/. In ATW Jahrbuch 1987 wordt een Amerikaanse analyse geciteerd, die de gemiddelde bouwkosten van Amerikaanse LWR centrales op 3074 $/kwe becijfert (eind 1985), overeenkomend met ongeveer 7070 DM/kWe. Figuur 4.1 bron: Bijlage 2 IOOOO Specific capital costs of _ LWR power plants, rated at SO MWe f (net) or more, in 1982 $/kwe on 5 50O semi-logarithmic scale. See Figure 3 for key. The solid line represents a real cost escalation of 16% per year, as observed by Woite" and Shaw 12. Komanoff apparently assumes a escalation rate of 13.5% per year until 1979, and 4.5% per year after 1979 (broken line) B ! YMr 21

23 Hoe de praktijkcijfers te rijmen zijn met de opgaven in officiële studies is niet duidelijk. Evenmin is duidelijk hoe de grote verschillen tussen verschillende landen te verklaren zijn. In een studie uit 1986 /4.3/ worden de 'overnight capital costs' van een nieuwe generatie FBR's in de Verenigde Staten geschat op 2140 $/kwe. Met een bouwtiïd van 6-10 jaar zouden de reeele kosten dan op ruwweg $/kwe komen. Latere exeplaren zouden, op grond van een verwacht leer-effect, voor 75 % van deze kosten gebouwd kunnen worden. Kostencijfers uit de praktijk zijn schaars. De bouwkosten van de Franse Superphénix bedroegen volgens een officiële opgave uit 1982 /4.4/ 10 miljard FF; deze kosten betroffen echter uitluitend de contracten aan het bedrijfsleven buiten de bouwfirma Novatome, en zijn exclusief de kosten van de eerste reactorkern. In de literatuur worden ook bouwkosten van miljard FF genoemd voor de 1200 MWe FBR /4.5/. Gelet op de ondoorzichtige financieringsstruktuur van de Franse nucleaire industrie, is het niet duidelijk in hoeverre de Franse cijfers representatief genoemd kunnen worden voor andere landen. Het SNR-3OO project te Kal kar zal ongeveer 7 miljard DM kosten, ruim DM/kWe. Aangezien dit een demonstratieproject is kunnen deze kosten niet zonder meer als basis voor toekomstige kosten gebruikt worden. Hetzelfde geldt voor het inmiddels gestaakte Clinch River Breeder Reactor project in de VS, waarvan de kosten op 3,6-10 miljard dollar geschat werden ( $/kwe) /4.6/. Ook de Japanse FBR Monju van 300 MWe valt met 400 miljard yen (ca. 4 miljard gulden) in dezelfde prijsklasse /4.5/. Volgens Marth, de leider van het Duitse FBR project te Karlsruhe,zijn de investeringskosten van FBR's tweemaal tot driemaal zo hoog als van LWR's. Door wijzigingen in het ontwerp hoopt men de specifieke investeringskosten (per kwe vermogen) te verlagen. Het is onzeker of men zal slagen in deze opzet, gelet op de strengere veiligheidseisen na de ramp te Tsjernobyl. Een van de kostenverlagende wijzingen is namelijk de 22

24 eliminatie van de zware betonnen veiligheidsomhuiling van de reactor /4.3/. Niettemin wordt in deze studie aangenomen dat de investeringskosten van een FBR 1,8 maal zo hoog zijn als van een LWR. De investeringskosten van een LWR worden in deze studie op f/kwe gesteld, zie Bijlage 3, vermenigvuldigd met een factor 1,05 voor omrekening naar In kostenvergelijkingen van kernenergie met andere energiedragers worden vaak verschillende afschrijvingstermijnen en rentevoeten gehanteerd, ook dit ka r. verwarring opleveren. In het Bezinningsgroep scenario (zie Bijlage 3) is een termijn van 20 jaar en een reeele rente van 4% aangehouden. Het is evenwel nog niet bewezen of dit voor LWR centrales een economisch verantwoord uitgangspunt is, omdat daarvoor nog te weinig bedrijfservaring bestaat. Voor FBR's geldt dit versterkte mate, daar het eerste prototype van een commerciële FBR centrale nog geen jaar in bedrijf is. In sommige studies wordt een afschrijvingstermijn van 30 jaar gebruikt. Het Ministerie van Economische Zaken gebruikt in zijn berekeningen een termijn van 25 jaar. 23

25 4.3 splijtstofcyclus De kosten van de splijtstofcyclus vertonen sedert het begin van de zeventiger jaren een stijgende tendens, zie Figuur 4.2. Figuur 4.2 bron: /4.8/ Eiuwickltinii der Brentmoffkmslaufkosttn. De uraanprijs, die momenteel in de orde van 50 $/kg U is, zal in de toekomst stijgen, als de goedkope mijnen uitgeput raken en de duurdere reserves aangesproken moeten worden. De bekende reserves gaan tot produktiekosten van 130 $/kg U en soms zelfs hoger. De kosten van omzetting van uraanoxide U,0 o in uraanhexafluoride UF, j o b bedragen thans 4-5 $/kg U. Hierin wordt weinig verandering verwacht. 24

26 De verr\jkingskosten vertonen sinds kort een dalende tendens, dank zij een overcapaciteit op de verrijkingsmarkt. Ce huidige prijzen, die niet meer dan 130 $/kg SWU badragen, kunnen na het jaar 2000 wellicht dalen tot $/kg SWU /4.9/. De kg SWU (Separative Work Unit) is de eenheid van scheidingsarbeid; voor het gebruik van deze eenheid wordt verwezen naar /4.10/. De kosten van fabricage van LWR splijtstofelementen bedroegen in 1984 ongeveer 500 DM/kg U /4.11/. Deze waarde komt goed overeen met andere vermeldingen in de literatuur en is in deze studie als uitgangspunt gekozen. Het zwaartepunt van de splijtstof cyclus van de kweekreactor ligt bij de fabricage van splijtstofelementen met gemengde oxides: uraanoxide en plutoniumoxide, \'<iak aangeduid met de term MOX (mixed oxides), en bij de opwerking van de bestraalde splijtstof (zie Figuur 2.1). Opwerking wordt ; n paragraaf 4.7 apart besproken. De fabricage van splijtstofelementen met gemengde oxides is aanmerkelijk duurder dan die van LWR splijtstofelementen.. De redenen daarvan worden in hoofdstuk 6 "Knelpunten" uiteengezet. Er is nog geen ervaring op commerciële of semi-commerciele schaal met de fabricage van MOX splijtstofelementen. De kostenschattingen ervan vertonen behalve een grote spreiding ook een stijgende tendens, zie Figuur 4.3. Figuur 4.3 bron: /4.12/ OOO I O 800 Constant 1?82 Dollars ~ 600 %, I I I I I I I I I I I I I I i l l I I l l l I l I * Vaar of Estimala Mixed-oxide fabrication cost estimates 25

27 De kosten van MOX sdlijtstofelementen voor LWR's werden in 1984 op 1500 DM/kg zwaar metaal (U + Pu) geschat, en voor FBR's op DM/kg (U + Pu) /4.11/. Messer /4.8/ verwacht dat in de nabije toekomst een prijsniveau van 3000 DM/kg (U + Pu) voor MOX splijtstofelementen voor LWR's bereikt kan worden. In deze studie wordt voor MOX splijtstofelementen in LWR's een prijs van 1500 DM/kg en voor FBR's een prijs van DM/kg gehanteerd. Hierbij zijn eventuele escalaties in reeele kosten, zoals die in Figuur 4.3 naar voren komen, buiten beschouwing gelaten. De kosten van transport van nieuwe splijtstofelementen, van bestraalde splijtstofelementen en van radioactief afval zijn in deze studie niet meegerekend. De transportkosten van bestraalde splijtstofelementen kunnen in een FBR systeem hoog zijn, gezien de hoge specifieke activiteit en de kcrte afkoelperiode van deze splijtstofelementen. 4.4 onderhoud en bediening De kosten van onderhoud en bediening van kerncentrales vertonen een stijgende tendens met 1 tot 2 % per jaar, gecorrigeerd voor inflatie, zie Bijlage 3. De stijging wordt mede veroorzaakt door de toenemende stralingsbelasting van het personeel, naarmate de centrale ouder is. Deze toename werd al in 1979 geconstateerd door Pohl /4.13/ en is recentelijk bevestigd /4.14/, zie Figuur 4.4. Voor de kosten van onderhoud en bediening van een LWR zijn in deze studie de waarden uit Bijlage 3 gebruikt. Marth /4.7/ verwacht voor onderhoud en bediening van een FBR kosten die 1,7 maal hoger zijn dan die van een LWR. Deze factor is hier overgenomen. Er zijn aanwijzingen dat de stralingsnormen voor werkers in de nucleaire industrie in de toekomst verscherpt zullen worden /4.23, 4.24/. 26

28 \7 6 H 2 3 < 5 6? II 1? 13 Year 31 operation A»trage annual collective do.svs at I'UHS as a function of year of operation. The number shown at each data point is the number of operating reactors, from which the average value is calculated. (1 man-sv = 100 man-rem). Figuur 4.4 bron: /4.14/ 27

29 4.5 levensduur en bedrijfstijd Over de technische en economische levensduur van kerncentrales zijn nog niet voldoende gegevens beschikbaar om betrouwbare prognoses voor de lange termijn te kunnen opstellen. Er zijn thans ongeveer 30 kerncentrales gedurende 20 jaar of langer in bedrijf, maar het leeuwendeel is jonger dan 10 jaar. Er blijkt een significant verband te bestaan tussen de ouderdom van een kerncentrale en de bedrijfstijd of load factor van de centrale, zie Figuur 4.5. Figuur 4.5 I i ? ' CO !A 25 AM-TJUC annual liuü Iai. 1.ir uur nl upitaliiin fur all rvjiiiirx in llu dalali.im. I>ala bron: /4. 1 5/ pointi for which there are less than four reactor;» are not shown. De gemiddelde kerncentrale heeft een maximale load factor van 70 % (bedrijfstijd 6132 uur/jaar) in het 6e en 7e bedrijfsjaar, om daarna geleidelijk af te nemen. Bij een ouderdom van 20 jaar is de gemiddelde load factor gedaald tot ongeveer 55 %. Het gemiddelde van de LWR's ligt daar nog onder, omdat bij hoge leeftijden de gasgekoelde reactoren een hogere bedrijfstijd halen en daarmee het gemiddelde verhogen /4.15/. 28

30 Ofschoon de thans beschikbare gegevens wat mager zijn om definitieve conclusies voor a<? toekomst tot het jaar 2050 te trekken, bieden zij wel enkele indicaties omtrent de huidige stand van techniek: 1. Een bedrijfstijd van 6132 uur per jaar (load factor 70 %), gemeten over de gehele levensduur van de kerncentrale, zoals in de meeste kostenberekeningen wordt aangenomen, volgt niet uit de praktijkgegevens. Op grond van de huidige ervaringen mag een gemiddelde load factor van 60 % verwacht worden. 2. De technische en economische levensduur van een kerncentrale is nog niet goed in te schatten. Op grond van de gemiddelde load factor lijkt 25 jaar ongeveer het maximum, omdat dan de load factor tot ongeveer 40 % is gedaald. Bovendien neemt de personele stralingsbelasting met de tijd toe, zie Figuur 4.4, zodat het onderhoud en de bediening duurder worden met vorderende leeftijd. In deze studie wordt een levensduur van 20 jaar aangenomen, en een load factor van 60 en 70 % (Bijlage 3). Economische Zaken gebruikt de waarden 25 jaar respectievelijk 65 %. Voor FBR centrales zijn in deze studie dezelfde levensduur en bedrijfstijd als van LWR centrales aangehouden, hoewel praktijkgegevens voor FBR's nagenoeg ontbreken. 29

31 4.6 verzekeringen Naast de normale bedrijfsverzekeringen is bij een kerncentrale ook sprake van een aansprakelijkheidsverzekering, voor het geval dat door een ongeval met de kerncentrale schade aan derden wordt toegebracht. Tot op heden geldt in Nederland dat de beheerder van een kerncentrale een WA verzekering tot een maximum van 200 miljoen gulden moet afsluiten en dat de Staat daarbij borg staat tot een bedrag van 1 miljard gulden. Deze constructie is analoog aan de Amerikaanse Price-Anderson Wet, die indertijd was aangenomen om de commerciële kerntechniek op gang te brengen. De ongelukken te Harrisburg en Tsjernobyl tonen aan dat de werkelijke schade zeer veel groter dan 1 miljard gulden kan zijn, ook bij ongelukken waarbij de veiligheidsomhulling intact blijft en waarbij geen directe doden te betreuren zijn. Het financiële risico van kernongelukken komt in feite ten laste van de gemeenschap. Hierbij maakt het weinig uit of de eigenaar van de kerncentrale de premies betaalt en doorberekent in de tarieven, of dat de consument de rekening betaalt via de belastingen. Nader onderzoek zal moeten uitwijzen tot welk bedrag een realistische verzekering zou moeten gaan en welke premie de gemeenschap daarvoor zou moeten betalen. Bij dit onderzoek moet ook het feit betrokken worden dat particuliere ziekteverzekeringen geen kosten tengevolge van kernongelukken dekken. Deze kosten moeten uiteraard in werkelijkheid wel betaald worden, in welke vorm dan ook. 30

32 4.7 opwerking De kosten van opwerking zijn sedert het begin van de commerciële kerntechniek sterk gestegen /4.12/. De opwerkingskosten in Bijlage 2 zijn mede berekend op basis van het materiaalverbruik van de verpakking van het radioactieve afval dat bij de opwerking vrijkomt; tevens zijn de ontmantelingskosten van de opwerkingsfabriek meegerekend, hetgeen niet altijd het geval is bij cijfers uit andere bronnen. Figuur 4.6 bron: Bijlage 2 I0 0O0- T / /4.11/ s = IOOO- Historical costs of reprocessing, in i982$/kg heavy metal. Data were taken from the following references: (a) Ref 4; (b) Ref 32; (c) Ref 33; (d) Ref 34; (e) Ref 35; (f) Atomwirtschaft, December p 641; (g) Ref 36; (h) Ref 37; (i) Ref 38; (j) Ziegler, Atomwirtschaft. May 1982, p 254 (range caused by uncertainly in the meaning of his statement); (k) Ref 39; (I) this report: (m) Ref 40; (n) Ref 29; (o) Ref 7; (p) Ref 41; (q) Time, 2 May 1977, pp 6-11; (r) Ref 42; (s) Ref 43; (IJ Ref 44; (u) Ref 45; (v) Der Spiegel, No 38, 1981; (w) Atomwirtschaft, February 1984, p 73; (x) B. Wolfe. Nuclear Fuel, 31 January p 12; (y) Cogema and BFNL official figures, without construction and escalation costs; (z) Ref 46; McLain 15 cites $74/kg (1982$) for NFS West Valley, and $i6-i9/kg (1982$) for a large hypothetical plant in These values are not shown in the graph

33 Hildebrand /4.11/ noemt voor opwerking van LWR splijtstof kosten van DM/kg zwaar metaal en voor FBR splijtstof OM/kg. Marth /4.16/ stelt de kosten van opwerking van FBR splijtstof op FF/kg, die in de toekomst zouden dalen tot FF/kg. In deze studie worden voor opwerking van FBR splijtstof kosten van DM/kg zwaar metaal gehanteerd, waarbij inflatie, reële kosten-escalatie (Figuur 4.6) en kosten van opslag van plutonium niet meegerekend worden. De opslagkosten van plutonium zijn hoog: in 1976 werd een getal van 1000 $/kg Pu genoemd /4.17/ en Messer noemt in 1984 kosten van ca f/kg Pu /4.18/. Als het plutonium lang opgeslagen blijft alvorens te verwerken in splijtstof, zal het nodig zijn om het plutonium opnieuw op te werken, ter verwijdering van het gevormde Am Americium-241 maakt het plutonium onhandelbaar wegens de hoge straling. 4.8 afvalverwerking Door gebrek aan ervaring zijn geen praktijkcijfers bekend van de kosten van de verwerking van radioactief afval tot een vorm waarin het definitief uit de biosfeer verwijderd kan worden. Evenmin zijn betrouwbare cijfers bekend van de kosten van een definitieve opbergplaats, waarbij gedacht wordt aan zoutmijnen, diep liggende klei lagen en de diepzee bodem. Momenteel is slechts sprake van een tijdelijke of interim opslag. De bestraalde splijtstof wordt in speciale faciliteiten opgeslagen totdat beslist wordt tot opwerking of definitieve opberging zonder opwerking. De kosten van deze interim opslag, waarbij men rekening houdt met een termijn van 50 jaar, worden verschillend ingschat. In 1986 werd droge opslag van bestraalde splijtstofelementen in de VS getaxeerd op $/kg, vermoedelijk voor een periode van 10 jaar. Voor de kosten van afvalverwerking in de LWR wegwerpcyclus wordt in deze studie een waarde van 1500 $/kg U aangehouden (Bijlage 3). 32

34 4.9 ontmanteling Met ontmanteling van commerciële kerncentrales en andere radioactief besmette installaties bstaat nauwelijks ervaring. De kosten moeten derhalve geschat worden op basis van enkele summiere gegevens. De laagste schattingen houden 10 % van de investeringskosten aan, de hoogste 100 % of meer, zie Bijlage 2 en /4.20/. Ontmanteling van opwerkingsfabrieken kan, gezien de grote hoeveelheden constructiemateriaal en de kans op uitgebreide radioactieve besmetting, een kostbare zaak worden /4.21/. Zo worden de kosten van ontmanteling van de NFS opwerkingsfabriek te West Valley op 1 miljard dollar geschat /4.22/, dai, is het elfvoudige van de bouwkosten van de fabriek. In deze studie worden de ontmantelingskosten van een LWR centrale op f/kwe gehouden, inclusief de opberging van het afval (zie Bijlage 3). Aangezien een FBR ongeveer tweemaal tot driemaal zoveel constructiemateriaal en apparatuur bevat als een LWR, kan worden aangenomen dat de ontmanteling van een FBR evenredig duurder zal zijn als van een LWR. In deze studie is een factor 1,8 aangehouden, zie ook Marth /4.7/. De ontmantelingskosten van de opwerkingsfabriek en van de MOX splijtstof f abri ek zijn in deze studie niet meegerekend. 33

35 4.10 elektriciteitskosten Voor de kosten van elektriciteit uit een LWR centrale zijn de getallen uit Bijlage 3 overgenomen, vermenigvuldigd met een factor 1,05 voor omrekening naar De getallen van het Ministerie van Economische Zaken zijn ter vergelijking ook opgenomen, ofschoon deze thans zonder reeele betekenis zijn te beschouwen. Voor de berekening van elektriciteitskosten uit een FBR centrale heeft de Franse Superphénix (SPX-1) voorbeeld gestaan. Deze centrale van 1200 MWe is opgezet als prototype van een commerciële FBR centrale en is als zodanig de enige in zijn soort. De SPX-1 produceert per jaar 39,1 ton bestraalde splijtstof: 26,9 ton uit de splijtingszone en 12,2 ton uit de kweekmantel. De kosten van de elementen in de kweekmantel zijn berekend als LWR splijtstofelementen. Met een belastingsfactor van 70 % (bedrijfstijd 6132 uur per jaar) van de FBR centrale zijn de splijtstof kosten thans 17,7 cent per kwh en in de toekomst misschier, 9,6 c/kwh. Hierbij komen nog de kosten /an het aanvullend uraan, van de afvalverwerking, van de tijdelijke en definitieve opslag van het afval en van de transporten in cie cyclus. Daar deze kosten nog niet bekend zijn, wegens gebrek aan ervaring, zijn zij in deze studie niet meegerekend. Dit houdt in dat de splijtstofkosten te laag zijn ingeschat. In Tabel 4.1 zijn de berekende kosten samengevat. Zowel de cijfers voor de LWR als voor de FBR zijn aan de lage kant, omdat enkele zaken voorzichtig zijn ingeschat, met name de kosten van ontmanteling. Ook zijn de verwachte kostenreducties in de toekomst optimistisch ingeschat, in het bijzonder bij de FBR, die nog niet door praktijkgegevens ondersteund worden. Tevens zijn een aantal kostenposten niet meegerekend, zoals in het voorgaande is uiteengezet. 34

36 Tabel 4.1 Kosten van elektriciteit opgewekt met licht-water reactoren (LWR) en met kweekreactoren (FBR), in cent/kwh (1986). 'EZ' is de schatting van Ecomische Zaken. EZ LWR laag hoog EZ FBR laag hoog investeringen ontmanteling onderhoud en bediening splijtstof cyclus 4,1 0,2 1,2 3,7 4,6 0,4 2,6 4, ,0 3,7 5,3 7,4 0, ,6 8,3 0,7 4,4 9,6 14,0 1,8 6,1 17,7 totaal 9,2 11,8 17,8 19,6 23,0 39,6 gemiddelde van 'laag' en 'hoog' 14, 8 31, 3 35

37 5. Twee mi 1ieu-aspekten 5.1 het kooldioxide (CCL) probleem Bij de versplijting van uraan in een kernreactor komen geen kooldioxide, zwaveldioxide of stikstofoxides vrij. Dit betekent echter niet dat in de complete splijtstofcyclus niets van deze gassen geproduceerd wordt. Een aantal processen, zoals de uraanwinning, de bouw en afbraak van de centrale, de produktie van de constructiematerialen en het transport, worden gevoed met fossiel brandstoffen. In energie-analyses is aangetoond dat het eigen, fossiele, energieverbruik van een compleet nucleair systeem aanzienlijk kan zijn, zeker bij gebruik van arme ertsen (Bijlage 2). In hoofdstuk 3 is, los van het eigen energieverbruik van de splijtstofcyclus, de maximale bijdrage berekend die uraan esn de wereld-energievoorziening in de komende eeuw kan leveren. Deze bijdrage is in de orde van 1 %. Dit houdt in dat maximale vermindering van de emissie van kooldioxide ook 1 % kan bedragen. Effecten van radioactieve lozingen op het milieu blijven hierbij buiten beschouwing. Aangezien het kooldioxide probleem een mondiaal probleem is, lijkt het weinig zinvol om regionale reducties van de kooldioxide-produktie als uitgangspunt in beschouwingen te kiezen. Andere activiteiten van de mens, men denke bijvoorbeeld aan ontbossing, hebben evenzeer invloed op het klimaat. Ook andere gassen kunnen een broeikaseffect in de dampkring teweeg brengen. Bovendien ontstaan door menselijk handelen ook aerosolen, die wellicht een afkoelend effect op de atmosfeer hebben, doordat het terugkaatsend vermogen (albedo) ervan toeneemt. Het totale effect van alle menselijke activiteiten op het klimaat is nog onbekend. Het kooldioxide probleem vormt slechts een van de vele deelproblemen. 36

38 5.2 vaste reststoffen Delving van grote hoeveelheden erts of kolen brengen schade toe aan het plaatselijke milieu, vooral indien de delving in dagbouw geschiedt. Voor een huidige LWR van 1 GWe die gedurende 30 jaar werkt met een belastingsfactor van 70 % is 4260 ton natuurlijk uraan nodig /5.1/. Bij winning van uraan uit een erts met een uraangehalte van 0,1 % ^,0Q bedragen de extractieverliezen ongeveer 7 % /5.2/. Er moet voor bovenstaande reactor dus 4,56 miljoen ton erts gedolven en chemisch behandeld worden. Bij een erts van 0,01 % U,0 g bedragen de extractieverl iezen, met de huidige winningsmethodes, ca. 57 %. In dat geval moet 98,5 miljoen ton erts verwerkt worden. Ter vergelijking: een moderne poederkoolcentrale verbruikt ongeveer 56,5 miljoen ton kolen om dezelfde hoeveelheid elektriciteit op te wekken. Een geavanceerde centrale met kolenvergassing zou daarvoor 45,2 miljoen kolen nodig hebben. Naast de milieuschade die de delving zelf teweeg brengt, ontstaan er bij de uraanerts verwerking ook problemen met de mill tailings. Dit ertsafval bevat nog een aanzienlijke hoeveelheid radioactief materiaal en is bovendien door de chemische behandeling ervan in een gemakkelijk uitloogbare vorm gebracht. Per ton uraanerts wordt kg zwavelzuur (HUSO.) gebruikt. De restanten hiervan en de reactieprodukten komen in het milieu terecht. Andere processen in de splijtstofcyclus gebruiken eveneens chemicaliën, zoals salpeterzuur, fluorides en ammoniak. Voordat gesproken kan worden van een schone kerntechnologie, zullen al deze processen geanalyseerd moeten worden. De milieubelasting van deze processen tezamen kan dan vergeleken worden met die van andere energiesystemen. 37