ETH-NSSI. Die Schweizer Kernkraft. VPA Arbeitspapier (Dezember 2012) Struktur- und Schwachstellenanalyse basierend auf Interviews mit Branchenexperten

Transkript

1 ETH-NSSI VPA Arbeitspapier (Dezember 2012) Yann Blumer Die Schweizer Kernkraft Struktur- und Schwachstellenanalyse basierend auf Interviews mit Branchenexperten

2 Titel Autoren Foto Titelseite Die Schweizer Kernkraft Yann Blumer Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI ETH Zürich Institut für Umweltentscheidungen Umweltnatur- und Umweltsozialwissenschaften (UNS/NSSI) Universitätsstrasse 22, CHN J Zürich Telefon ETH-NSSI

3 Inhalt 1 Hintergrund Das Projekt VPA Versorgungssicherheit Vorgehen Die Schweizer Kernenergieversorgung Globale Kernbrennstoff-Versorgungskette im Überblick Wichtige Aspekte der Schweizer Kernbrennstoff-Versorgung Anlageverfügbarkeit Gefahren für die Schweizer Kernenergieversorgung Gefährdungen Sicherheitsrisiken Diskussion und Schlussfolgerungen

4 1 Hintergrund 1.1 Das Projekt VPA Dieser Bericht ist im Rahmen des Projekts Vulnerabilitäts- und Potentialanalyse des Schweizer Energiesystems (VPA) entstanden. Dieses wird von der Gruppe Natural and Social Science Interface (NSSI) des Departements Umweltsystemwissenschaften der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit der Abteilung Energiewirtschaft des Bundesamts für Energie (BFE) durchgeführt und von dieser auch finanziell unterstützt. Ziel von VPA ist es, von wissenschaftlicher Seite einen Beitrag (i) zu einem besseren Verständnis des bisweilen sehr unscharfen Konzeptes der Energieversorgungssicherheit sowie (ii) zur Beurteilung der Schweizer Energieversorgungssicherheit zu leisten. Die Basis dazu ist ein umfassendes Grundverständnis der einzelnen Primärenergie-Versorgungsketten und ihrer Abhängigkeiten (schematisch dargestellt in Abbildung 1). Die Erkenntnisse dieser Analysen der für die Schweiz relevanten Primärenergieträger (Erdöl, Erdgas, Wasserkraft, Kernkraft) werden jeweils in einem kurzen Arbeitspapier präsentiert. Die Ziele dieser Arbeitspapiere sind im mittel- bis langfristigen Zeithorizont der Energieperspektiven 2050 die Identifikation von möglichen Schwachstellen der einzelnen Energieträger im Bezug auf ihre Versorgungssicherheit sowie von potentiellen Störszenarien. Abbildung 1: Visualisierung des Schweizer Energieversorgungssystems anhand einer schematischen Energieflussanalyse von den Primärenergieressourcen bis zu den Schweizer Verbrauchern. Die Erkenntnisse von VPA sollen einerseits als Inputs für den Aufbau eines Monitoring-Tools der Schweizer Versorgungssicherheit liefern, andererseits sollen sie helfen verschiedene Varianten der zukünftigen Schweizer Energieversorgung aus einer Versorgungssicherheitsperspektive fundierter bewerten zu können. Weitere Informationen zu VPA befinden sich auf der Projektwebseite

5 Hintergrund 1.2 Versorgungssicherheit Aufgrund der zentralen Bedeutung der Energie besteht ein übergeordnetes volkswirtschaftliches Interesse an einer sicheren Energieversorgung. In der Bundesverfassung steht hierzu in Art. 89 Abs.1: «Bund und Kantone setzen sich im Rahmen ihrer Zuständigkeiten ein für eine ausreichende, breit gefächerte, sichere, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung sowie für einen sparsamen und rationellen Energieverbrauch.» In der Energiestrategie 2050 des Bundes wird Versorgungssicherheit definiert als eine stets ausreichende und ununterbrochene Bereitstellung der nachgefragten Energie, welche sowohl volkswirtschaftlich tragbar als auch umweltverträglich ist 2. Von den in der Schweiz genutzten Energieträgern hat die Elektrizität einen Anteil von rund einem Viertel, wovon knapp die Hälfte mittels Kernenergie produziert wird. Dieser hohe Anteil weist auf eine bedeutende Rolle der Kernenergie für die Schweizer Energieversorgung hin. In diesem Bericht soll insbesondere aufgezeigt werden wie robust die Schweizer Kernenergieversorgung mittel- bis langfristig ist und welchen Beitrag sie zur Energieversorgungssicherheit der Schweiz leistet. 1.3 Vorgehen Im Zentrum der Arbeitspapiere stehen jeweils eine Struktur- und Schwachstellenanalyse der verschiedenen Primärenergieketten. Diese basieren auf Interviews mit Branchenexperten und werden punktuell ergänzt durch Erkenntnissen aus wissenschaftlichen und praxisnahen Literaturquellen. Die Tabelle 1 gibt einen groben Überblick über den Ablauf dieser Interviews, welche zum besseren Verständnis der Schweizer Kernenergieversorgung geführt wurden. Tabelle 1: Aufbau der strukturierten Interviews mit Vertretern der Schweizer Wasserwirtschaft. Interviewphase Inhalt 1. Einführung Vorstellung, kurze Übersicht zu VPA und zum Aufgabenbereich der Systemexperten 2. Versorgungssicherheit Verständnis der Systemexperten von Versorgungssicherheit, Rolle von des Energieträgers für die Versorgungssicherheit der Schweiz und der möglichen Konsequenzen (für die Schweiz) falls sie nicht gewährleistet ist 3. Störereignisse Diskussion der Schwachstellen der Schweizer Kernenergieversorgung und von möglichen Gefahren für diese Die Basis dieses Dokuments sind ein Studium verschiedener Literaturquellen zum Thema und Einschätzungen von drei Vertretern der Schweizer Kernenergiebranche, welche mittels halbstrukturierter Interviews erhoben wurden. Von diesen Vertretern waren zwei für den Einkauf von Kernbrennstoffen für verschiedene Kernkraftwerke zuständig und einer in Kommunikationsabteilung eines Schweizer Kernkraftwerks. Die Interviews wurden zwischen Juni 2011 und Januar 2012 durchgeführt. 2 Bundesamt für Energie. (2012). Grundlagen Energieversorgungssicherheit Bericht zur Energiestrategie

6 2 Die Schweizer Kernenergieversorgung Mit einem Anteil von 40% an der Inlandproduktion 3 bildet Kernenergie neben Wasserkraft ein zentrales Standbein der Schweizer Elektrizitätsversorgung. In den vier Schweizer Kernkraftwerken (KKW, siehe Tabelle 2) mit fünf Reaktoren wird hierzu thermische Energie, welche bei der Spaltung von schweren Atomen frei wird, mittels Dampfturbinen in elektrische Energie umgewandelt. KKW sind nicht geeignet für eine flexible Produktion und werden als Grundlastkraftwerke eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Produktion in der Regel entweder auf Volllast läuft oder gar nicht, da bei Mittellast die Belastung der Brennelemente nur ungenau errechnet werden kann, was eine Reduktion der Energieausbeute pro Element zur Folge hätte. Ausserdem ist wiederholte An- und Abschaltung eines Reaktors aufgrund von technischen (Starten der Kettenreaktion) und rechtlichen (behördliche Bewilligung) Rahmenbedingungen für einen Betreiber nicht attraktiv. Tabelle 2 Übersicht über die Schweizer Kernkraftwerke 4 Reaktoren Inbetriebnahme Elektrische Leistung Kühlung Beznau I MWe direkte Flusswasserkühlung Beznau II MWe direkte Flusswasserkühlung Mühleberg MWe direkte Flusswasserkühlung Gösgen MWe Kühlturmkühlung Leibstadt MWe Kühlturmkühlung Als Folge des Reaktorunfalls in Fukushima (Japan) wurden im Sommer 2011 vom Bundesrat der schrittweise Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen und später in diesem Jahr durch das Parlament bestätigt. Dieser Entscheid soll umgesetzt werden indem die bestehenden Schweizer KKW nach Ablauf ihrer Betriebsdauer nicht ersetzt werden. 2.1 Globale Kernbrennstoff-Versorgungskette im Überblick Die Kernbrennstoff-Versorgungskette umfasst eine Reihe von Prozessschritten von den Spalt- zu den Brennstoffen. Kernbrennstoffe sind Materialien, welche zur Kernspaltung in Kernreaktoren eingesetzt werden. Die Basis für Kernbrennstoffe bilden sogenannter Spaltstoffe das sind Nuklide, die sich nach Absorption eines Neutrons unter Energieabgabe spalten und dabei gleichzeitig mehrere Neutronen abgeben, die wiederum neue Kernspaltungen auslösen können (Kettenreaktion) 5. Spaltstoffe, aus welchen sich für die Schweiz nutzbare Kernbrennstoffe herstellen lassen, können grundsätzlich aus drei unterschiedlichen Quellen gewonnen werden: Natururan: Dieses kommt in der Erdkruste in unterschiedlichen Oxidationszuständen und Verbindungen vor. Im Bezug auf die Grösse der globalen Uranlager bestehen unterschiedliche Schätzungen, voraussichtlich sind aber zumindest in den nächsten Jahrzehnten noch substantielle Reserven vorhanden, insbeson- 3 Bundesamt für Energie. (2011). Schweizerische Gesamtenergiestatistik Tabellen. 4 Informationsbasis:

7 Die Schweizer Kernenergieversorgung dere weil neben den konventionellen auch noch substantielle unkonventionellen Uranvorkommen (z.b. Phosphate oder Meerwasser) existieren, deren Abbau bei steigenden Uranpreisen zunehmend attraktiver würde. ERU (Enriched Reprocessed Uranium): Dieses stammt hauptsächlich aus militärischen Beständen (abgerüstete Kernwaffen). In einigen Ländern, wie den USA ist ERU als Spaltstoffquelle nicht zugelassen, in der EU und der Schweiz aber schon. MOX (Mischoxide): MOX Brennelemente enthalten ausser Uraniumoxid auch noch weiteres Oxid enthalten. Meist handelt es sich dabei um Plutoniumoxid, welches aus der Wiederaufbereitung von abgebrannten Brennelementen oder aus der Abrüstung von Kernwaffen stammt. Aufgrund der hohen Toxizität und der langen Halbwertszeit von Plutonium sowie der Proliferationsrisiken gelten für den Umgang mit diesem Material strengere Sicherheitsvorkehrungen als für andere Kernbrennstoffe. Aufgrund des damit verbundenen finanziellen Aufwands werden MOX Brennelemente in der Schweiz nur sporadisch eingesetzt. Folgend ist ein kurzer allgemeiner Überblick über die wichtigsten Phasen der Kernbrennstoff-Versorgungskette Abbau & Konversion Ziel dieser Prozesse ist es, aus uranhaltigem Gestein (Massenanteil Uran > 0.01%) Uranium Hexafluorid (UF 6 ) zu gewinnen, dem Ausgangsmaterial für die Urananreicherung. Dazu wird zuerst uranhaltiges Gestein im Tief- oder Tagebau bzw. durch «In Situ Leeching» (Mobilisierung von Uran durch oxidierendes Fluid) abgebaut. Global existieren eine grosse Anzahl nichtstaatlicher und staatlicher Akteure, welche das Know-How für diese ersten Schritte besitzen oder diese aktuell durchführen (z.b. Cameco, Rio Tinto, Bhp Billiton, Rosatom und ihre Tochtergesellschaften, Areva, Kazatom und viele kleinere Unternehmen). Das so gewonnene uranhaltige Material wird anschliessend gemahlen und das Uran mittels Säuren aus dem Gestein herausgelöst. Daraus entsteht sogenannter «Yellowcake» (Pulver mit einem möglichst hohen Uranoxid (U 3 O 8 )-Anteil. Anschliessend wird Uranoxid in UF 6 umgewandelt (Konversion), welches bei Raumtemperaturen flüssig ist, aber unter geringem Energieaufwand in einen gasförmigen Zustand versetzt werden kann. Dies ist die Stufe der Uranversorgungskette in welcher am wenigsten verschiedenen Akteure tätig sind. Denn obwohl es sich im Prinzip um verhältnismässig simple Prozesse ohne grössere Sicherheitsrisiken handelt, sind diese für Firmen nicht attraktiv. Gründe dafür sind Unsicherheiten bezüglich Absatzpreis (Aufgrund von ERU aus militärischen Beständen, welches diesen tief hält), Reputationsverlusten und strenger Kontrolle (Proliferationsrisiken). Daher gibt es weltweit nur wenige Anlagen (Kanada (Cameco), USA (Honeywell), Frankreich (Areva) und zwei in Russland (Rosatom), in welche in den letzten Jahren nur wenig investiert wurde Anreicherung Es gibt verschiedene Technologien zur Anreicherung von gasförmigen UF 6. Üblicherweise geschieht dies durch Zentrifugierung. Da die Urananreicherung ein zentraler Schritt für die Kernwaffenproduktion ist (vgl. Streit um das iranische Atomprogramm, der seit der Revolution 1979 herrscht), werden grössere Anreicherungsanlagen mit Ausnahme der USEC (United States Enrichment Corporation) praktische alle von staatlich kontrollierten Unternehmungen betrieben (Rosatom, Areva, Urenco, CNNC (China National Nuclear Corporation). 5

8 Yann Blumer Die Schweizer Kernkraft Produktion von Kernbrennstoffen In diesem letzten Schritt wird das angereicherte UF 6 zu Uraniumdioxid (UO 2 )-Pellets verarbeitet. Eingeschlossen in Brennstäben kommen diese als Brennelemente in Kernkraftwerken zum Einsatz. Es gibt mehrere Unternehmen, die in der Lage sind, Brennelemente herzustellen. Diese sind aber nicht normiert, d.h. nicht kompatibel mit allen Kraftwerkstypen (in der Schweiz sind diesbezüglich lediglich die Anforderungen von Beznau I & II identisch). Ausserdem macht die Brennstofftechnologie Fortschritte. Alle paar Jahre werden neue Typen von Brennelementen auf den Markt gebracht (welche z.b. weniger korrosionsanfällig sind). Dies erfordert jeweils eine Neulizenzierung (durch das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI), sowie Kontrollen im Lieferantenwerk. 2.2 Wichtige Aspekte der Schweizer Kernbrennstoff-Versorgung Die ausreichende Verfügbarkeit von Kernbrennstoffen ist die Basis für eine zuverlässige Elektrizitätsproduktion der Schweizer KKW. Es folgt eine Zusammenstellung von spezifischen Aspekten der Kernbrennstoff-Versorgung, welche die Experten angesprochen haben Komplexität und Trägheit der Brennstoff-Versorgungskette Für den komplexen Prozess der Herstellung von Kernbrennstoffen (z.b. Konversion, Anreicherung und Fabrikation) aus Natururan werden entsprechendes Knowhow, Zubehör und Fertigungskapazitäten benötigt, welche nur wenige, international tätige Firmen besitzen. Von der Bestellung der Brennstoffe bis zum Einsatz in einem Reaktor können daher Jahre vergehen. Der Zeithorizont für die Brennstoffbeschaffung beträgt bis zu fünf Jahren, der Zeithorizont für die Spaltstoffbeschaffung beträgt bis zu zehn Jahren. Auch langfrist- Lieferverträge sind üblich, z.t. bis zum Lebensende von Anlagen. Brennstoffpreise sind üblicherweise an den Marktpreis von Uran gekoppelt. Ein weiterer Grund für diese langen Zeithorizonte ist auch der mehrstufige behördliche Zertifizierungsprozess für neue Brennelement-Typen (desselben Herstellers oder eines anderen). Insbesondere für MOX Brennstoffe sind die diesbezüglichen Anforderungen sehr hoch. Die langen Zeithorizonte, zusammen mit den grossen Lagern an Rohmaterialien, Zwischen- und Endprodukten entlang der gesamten Lieferkette, bieten auch einen Puffer gegenüber kurzfristigen Störungen. Grundsätzlich haben sich die Lieferanten in der Uran-Versorgungskette in der Vergangenheit als sehr verlässlich erwiesen. Die Gesprächspartner können sich weltweit bloss an ein einziges historisches Beispiel erinnern, in welchem Produktionsausfälle infolge Nichtverfügbarkeit von Kernbrennstoffen eintraten. Dies war nach dem Ende des kalten Krieges, als Russland die Lieferungen in die Ukraine blockierte, um die Rückgabe von alten UDSSR- Kernwaffenbeständen zu erzwingen Geringe Kosten für Brennstoffversorgung Die Brennstoffversorgung ist kritisch für die Stromproduktion eines KKW, verursacht aber nur einen kleinen Teil der Strom-Gestehungskosten. Diese betragen maximal etwa 25% (welche ungefähr zu gleichen Teilen auf die Ver- und die Entsorgung entfallen), je nach Abschreibungsgrad einer Anlage kann der Anteil auch substantiell kleiner (5% und weniger) ausfallen. Der Hauptteil der Gestehungskosten sind Kapitalkosten. Dagegen sind die Kosten eines Produktionsausfalls sehr hoch (entgangene Einnahmen, grosser Aufwand zum hinauf- und hinunterfahren des Reaktors infolge Sicherheitsanforderungen). Darum ist die Brennstoffversorgungssicherheit im Interesse der KKW Betreiber und ist im Prinzip «beliebig hoch». Dazu kommt, dass aufgrund der hohen Energiedichte von Kernbrennstoffen ein relativ geringer Platzbedarf besteht, was eine Lagerung im Vergleich mit anderen Energieträgern (primär Gas und Kohle) verhältnismässig günstig macht. 6

9 Die Schweizer Kernenergieversorgung Als Illustration dient das KKW in Gösgen (6 Lastwagenladungen zur Sicherstellung des Jahresbedarfs an Brennstoffen) oder Leibstadt (4 Lastwagenladungen) Beschaffungsstrategien Im Bezug auf Lagerhaltung von Brennelementen gibt es unterschiedliche Philosophien. Am einen Ende des Spektrums steht die Strategie japanischer KKWs (Vorräte von bis zu 10 Jahren beim Werk), am anderen Ende diejenige der USA («just in time philosophy», d.h. praktisch keine Vorräte beim Werk). Die Schweizer KKW befinden sich mit dabei ungefähr in der Mitte dieser beiden Extreme. Vor Ort sind üblicherweise Brennstoffe für das nächste Betriebsjahr vorhanden. Ein Ausbau dieser Lager wäre schwierig da dazu aufwändige Sicherheitsnachweise erforderlich wären. Die KKW Betreiber haben aber auch noch beträchtliche Uranlager im Ausland in unterschiedlichen Fertigungsstufen (z.b. bei den Brennstoffherstellern). Somit ist die kurzfristige Brennstoff-Versorgungssicherheit physisch, die mittel- bis längerfristige vertraglich gewährleistet. Der ganze Markt ist eher illiquide, bzw es werden alle Geschäfte «over the counter» abgeschlossen, weil es keine Rohstoffbörse für Uranprodukte gibt. Daher ist die Beschaffung auch relativ zeitintensiv (vgl. unten) und es ist ein relativ intransparenter Markt, wo vieles über informelle Kontakte läuft (z.b. zwischen den Brennstoffproduzenten, etc.) 2.3 Anlageverfügbarkeit Neben der Verfügbarkeit von Kernbrennstoffen ist die Elektrizitätsproduktion von KKW auch von der Anlageverfügbarkeit abhängig. Diese ist nicht gegeben, wenn technische Mängel an Anlagen bestehen, aber auch aus betrieblichen oder rechtlichen Gründen (z.b. Fehlen einer Betriebsbewilligung). Es folgt eine Zusammenstellung von spezifischen Aspekten der Anlageverfügbarkeit von Schweizer KKW, welche die Experten angesprochen haben Abschaltungen Eine ungeplante Nicht-Verfügbarkeit eines KKW kann die Folge einer Vielzahl von Gründen sein, so z.b. aufgrund von defekten Komponenten (z.b. Generator oder Leitung), äusseren Einflüssen (z.b. Blitzeinschlag ins Stromnetz, Monteur installiert eine falsche Schalttafel oder Blitzeinschlag ins Netz führt zu einer Beeinträchtigung der Steuerung), oder wenn gewisse Prozessparameter (z.b. Temperatur oder Druck) sich nicht innerhalb eines vorgesehener Bereichs bewegen. Insbesondere in letzterem Fall wird das KKW nach einer Serie von Warnungen vom so genannten «Reaktorschutzsystem» aus Sicherheitsgründen automatisch heruntergefahren. Solche Fälle können mit einem guten Betrieb der Anlage minimiert werden. Dieser wird durch die WANO (World Association of Nuclear Operators) angestrebt, welche den Austausch von Know-How zu Störungen zwischen den Betreibern fördert. So kann die Verfügbarkeit (und somit die Versorgungssicherheit) ständig verbessert werden. Eine wichtige Komponente eines guten Betriebs ist aber auch die Instandhaltungs- Philosophie: Bei der Instandhaltung wird neben «corrective maintenance» (also der Behebung von fehlerhaften Komponenten) in Schweizer KKW insbesondere auch auf «preventive» (planned) und «predictive (monitored) maintenance» gesetzt. 7

10 Yann Blumer Die Schweizer Kernkraft Entsorgungssicherheit Falls zu einem Zeitpunkt ungenügende Reserven an Lagerkapazitäten für abgebrannter Brennelemente (Abklingbecken vor Ort, zentrale Zwischenlager) bestehen, dann muss der Betrieb des KKW aus Sicherheitsgründen ausgesetzt werden. Die Entsorgungssicherheit ist daher ein bestimmender Faktor für die Anlageverfügbarkeit Anlagekonzept (Kühlung) Bei der Analyse von Gründen, welche eine ungeplante Abschaltung bedingen, ist das Kühlkonzept (entweder durch Flusswasserkühlung oder mittels Kühlturms) von grösster Wichtigkeit. Anlagen mit Kühltürmen verfügen über einen weitgehend geschlossenen Kühlwasserkreislauf, bei dem nur die Verluste mit Flusswasser kompensiert werden müssen 6. Damit ist es relativ unabhängig von Pegel und Temperatur. Im Gegensatz dazu bestehen für Werke mit Flusswasserkühlung, bei welchen dem Fluss eine beträchtliche Wassermenge entnommen, und anschliessend wieder eingeleitet werden, strenge Auflagen bezüglich der maximalen Wassertemperatur nach der Einleitung. Dies bedeutet, dass die Wärme des Flusswassers und die Abflussmenge die Kühlleistung massgeblich bestimmen, d.h. dass extreme Hitze- bzw. Dürreperioden eine Bedrohung für die Anlageverfügbarkeit darstellen Generator Eine weitere Schlüsselkomponente im Bezug auf die Anlageverfügbarkeit ist der Generator. Dieses zentrale Element für die Stromproduktion ist einerseits teuer in der Anschaffung, andererseits dauert es lange (Monate bis Jahre) vom Zeitpunkt der Bestellung bis dieser in Betrieb genommen werden kann. Als Beispiel hierzu dient der Fall des KKW Leibstadt, welches wegen eines Generatorschadens im Jahr 2005 für Monate vom Netz musste. Als Antwort darauf hat z.b. das KKW Gösgen in eigene Ersatzkomponenten investiert bisher hatte es sich einen Ersatzgenerator mit einem spanischen Werk geteilt. 6 Grobe Abschätzung für das KKG : Kühlwasserverbrauch ca. 0.7m3 /s, Durchschnittlicher Abfluss Aare (2011) ca. 200 m 3 /s 8

11 3 Gefahren für die Schweizer Kernenergieversorgung 3.1 Gefährdungen Es folgt eine Zusammenstellung von Ereignissen und Entwicklungen, welche von den Experten angesprochen wurden und welche die Verfügbarkeit von Elektrizität aus Schweizer KKW beeinträchtigen können: Störung der Anlageverfügbarkeit Wie bereits vorgängig beschrieben besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten einer Störung der Anlageverfügbarkeit durch Anlageinterne oder auch äussere Einflüsse. Wegen ihrer hohen Komplexität und den strengen Sicherheitsrichtlinien existiert eine grössere Anzahl Ausfallgründen als z.b. bei einem Gaskraftwerk. Dem gegenüber steht aber auch der ebenfalls grössere Aufwand welcher zur Überwachung aller Prozesse und Anlagen betrieben wird. Die Schweizer KKW weisen jedoch historisch eine sehr gute Verfügbarkeit auf 7. Von allen Störungen ist diese die einzige, welche unvermittelt auftreten kann, alle anderen haben Vorwarnzeiten von Wochen bis zu Jahren und sind eher als negative Entwicklung denn punktuelle Ereignisse zu betrachten Uran-Nichtverfügbarkeit Die meisten Quellen gehen davon aus, dass die globalen Uranreserven für den Betrieb der bestehenden und geplanten Kernenergieanlagen in den nächsten Jahrzehnten kein Problem darstellen, insbesondere weil unter Annahme steigender Zahlungsbereitschaft - noch grosse unkonventionelle Vorkommen existieren (z.b. in phosphathaltigen Gesteinen). Da aber der Ausbau von Produktionskapazitäten ein zeitintensiver Prozess ist, ist es vorstellbar dass ein kurzfristiges Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage entstehen kann. Dies insbesondere falls China (was als wahrscheinlich angesehen werden kann) und Indien (weniger wahrscheinlich) den Ausbau ihrer Kernenergieproduktion wie geplant vorantreiben, was zu einer massiv grösseren Nachfrage führen könnte. Bestehende Lieferverträge und gute Verhältnis der Schweizer KKW Betreiber mit Brennstofflieferanten wirken dieser Bedrohung entgegen Transport Die grössten Gefährdungen für die Versorgung der Schweizer KKW mit Kernbrennstoffen gehen vom Störungen des Transports aus. Aus Kosten- und Imagegründen wollen viele Unternehmen nicht in den Transport von Kernbrennstoffen involviert werden. So wollen gewisse Reedereien kein Uranprodukte transportieren, da die Gefahr beim Zoll hängen zu bleiben (und damit unplanmässige Verzögerungen zu riskieren) grösser ist und auch einige Häfen verbieten das ver- oder entladen von Uranprodukten. Beim Transport via Bahn oder Strasse können verschiedene punktelle Störungen auftreten, z.b. Blockierungen Kernenergiegegner (v.a. relevant beim Transport von radioaktiven Abfällen), zeitlich begrenzte Transportsperren ( z.b. währen derd Fussball-WM 2006 waren in Deutschland keine Transporte möglich), vereiste Häfen (z.b. St. Petersburg ). Dafür sind die Transportwege mit Strasse, Schiff und Schiene im Vergleich mit leitungsgebundenen Energieträgern 7 Alle Betriebsunterbrüche der Schweizer KKW (inklusive ihrer Gründe) werden jeweils im jährlichen Bericht der Swissnuclear «Betrieb der schweizerischen Kernkraftwerke» dokumentiert. 9

12 Yann Blumer Die Schweizer Kernkraft relativ flexibel und robust. Ausserdem können durch die vorgängig beschriebenen grossen Lager entlang der Versorgungskette die Auswirkungen von solchen kurzfristigen Störungen abgepuffert werden Abhängigkeit von einzelnen Staaten oder Firmen Weltweit gibt es nur wenige Anbieter von Kernbrennstoffen (insbesondere für den Prozessschritt der Konversion) und die meisten dieser Unternehmen sind zumindest indirekt unter staatlicher Kontrolle. Insbesondere besteht eine grosse Abhängigkeit von Russland. Falls eine dieser Unternehmungen seine Aktivitäten einstellen würde wäre das grundsätzlich verkraftbar, da in den Schweizer KKW Brennstoffe verschiedener Anbieter eingesetzt werden können. Die Ausnahme ist das KKW Beznau. Hier produziert nur noch ein Anbieter (Areva) kompatible Brennstäbe. Aber in der Vergangenheit haben sich sämtliche Lieferanten als verlässlicher Partner erwiesen, darum ist der Ausfall eines oder sogar mehrerer dieser Unternehmungen gemäss der Interviewpartner kein realistisches Szenario Rechtlich-politische Rahmenbedingungen Die Rechtlich-politischen Rahmenbedingungen sind für die Anlageverfügbarkeit zentral. Einerseits ist diese von der Betriebsbewilligung durch das ENSI abhängig. Zur Zeit verfügen alle Schweizer Kernkraftwerke über eine unbefristete Betriebsbewilligung, ausser das KKW Mühleberg. Dieses besteht laut einem Bundesgerichtsentscheid von März 2012 nur noch bis 2013, eine diesbezügliche Beschwerde des UVEK ist jedoch hängig 8. Ein weiteres politisches Anliegen, welche sich negativ auf die Anlageverfügbarkeit auswirken könnte, ist ein Herkunftsnachweis für Kernbrennstoffe 9. Bisher hat man hat sich von den Brennstofflieferanten lediglich vertraglich zusichern lassen, dass bestimmte Standards bezüglich Umwelt, Gesundheit und Sicherheit eingehalten würden. Im Zuge der Forderungen nach Transparenz der letzten Jahre (als Folge der vielen Presseberichten über die schlechte Einhaltung dieser Standards in der Kerntechnikanlage in Majak, Russland) wird zwar versucht, die Information bezüglich Herkunft zu verbessern, aber dies ist nicht einfach, da potentiell ausländische Militärgeheimnisse tangiert werden und weil die Schweiz (mit ihren kleinen Einkaufsvolumina) die Bedingungen der Händler weitgehend akzeptieren muss. 3.2 Sicherheitsrisiken Kernenergieanlagen besitzen ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umwelt. Diesem stehen strenge Sicherheitsmassnahmen gegenüber, damit ein tragbares gesellschaftliches Risiko (gebildet als ein Produkt aus Schadenspotential und Eintretenswahrscheinlichkeit) entsteht. Für die zivile Nutzung von Kernenergie bestehen grundsätzlich zwei unterschiedliche Risiken. Einerseits besteht das Risiko einer radioaktiven Kontamination durch unsachgemässe Handhabung oder Störfälle bei den verschiedenen Prozesstufen zur Herstellung von Kernbrennstoffen, bei dem Betrieb von KKW oder bei der Entsorgung von abgebrannten Brennelementen sowie von anderen radioaktiven Abfällen aus der Kernenergieproduktion (Beispiele: Unfall in Fukushima oder Umweltkontamination in Majak). Andererseits bestehen auch Proliferationsrisiken, da radioaktives Material und das Wissen um seine Handhabung Grundlagen zur Herstellung von Kernwaffen darstellen Wie z.b. in der parlamentarische Motion «Deklarationspflicht für Uranimport» gefordert ( 10

13 Gefahren für die Schweizer Kernenergieversorgung Gravierende Störfälle in einer Schweizer Kernenergieanlage können somit ebenfalls eine Beeinträchtigung der Schweizer Energieversorgungssicherheit zur Folge haben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieses Szenario jedoch bewusst von der Analyse ausgenommen. Grund dafür war die Annahme, dass in einem solchen Katastrophenfall (welcher z.b. auch die Evakuierung von ganzen Gebieten zur Folge haben könnte) nicht mehr Versorgungssicherheit sondern der Bevölkerungsschutz im Fokus stehen würde. Dadurch würden sich weitere Bereiche des Energiesystems, wie z.b. die Nachfrage, grundlegend verändern. Die Analyse eines solchen Falles würde daher den Rahmen von VPA sprengen. 11

14 4 Diskussion und Schlussfolgerungen Die Versorgung der Schweiz mi Kernbrennstoffen kann als sicher bezeichnet werden. Aufgrund der langen beschaffungszeiträumen und der grossen Puffer in der Versorgungskette ist diese sehr robust. Und aufgrund des geringen Anteils der Brennstoffkosten an den Gestehungskosten von Strom aus Kernkraftwerken sind die Betreiber grundsätzlich bereit «beliebig viel» in Brennstoff-Versorgungssicherheit zu investieren. Aus diesem Grund ist eine Nicht-Verfügbarkeit von Schweizer Kernenergieanlagen aufgrund Brennstoffmangel ein sehr unrealistisches Szenario. Der Fokus einer Versorgungssicherheitsanalyse von Kernenergie sollte daher nicht auf der Brennstoffbeschaffung sondern auf der Anlageverfügbarkeit von Kernkraftwerken liegen. Die Liste von Gründen, welche zu einer Nicht-Verfügbarkeit von Schweizer Kernenergieanlagen führen können, ist jedoch sehr gross und dementsprechend auch die Anstrengungen der Betreiber diese Ausfallrisiken zu managen. Deshalb übersteigt es den Rahmen von VPA diese im Detail zu analysieren. Es ist aber wichtig ein besseres Verständnis der Konsequenzen für das gesamte Schweizer Energiesystems von Ausfällen der Schweizer Kernkraftwerke zu erhalten. Dies wird im Rahmen im Rahmen der Fallstudien (Modul 4) stattfinden. 12

15

16