Nachhaltigkeit und Energie: Matchentscheidend 11. Weiterbildungskurs für Lehrerinnen und Lehrer Donnerstag, 13. bis Samstag 15. September 2007 Ist die eine nachhaltige Energiequelle? Das Potenzial und die zukünftige Nutzung der aus der Sicht der Nachhaltigkeit Tony Williams tony.williams@nok.ch Leiter Kernbrennstoffe, NOK 15.07.08 / Seite 1
oder eine gesellschaftliche Belastung? 15.07.08 / Seite 2
Nachhaltigkeit der, eine Technologie der nachhaltigen Entwicklung, weil deren Brennstoff noch viele Jahrhunderte lang verfügbar ist, ihre Sicherheitsbilanz besser als die anderer Energiequellen ist, der Verbrauch des Brennstoffes so gut wie keine Umweltverschmutzung verursacht, durch ihren Einsatz wertvolle fossile Rohstoffe für zukünftige Generationen erhalten bleiben, ihre Kosten wettbewerbsfähig sind und weiter sinken, sowie der Abfall langfristig sicher gehandhabt werden kann. World Nuclear Association http://www.world-nuclear.org/ 15.07.08 / Seite 3
Nachhaltigkeit der Die Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Sicherheit von Kernkraftwerken Die CO2 Problematik Biodiversität Strahlenbelastung... 15.07.08 / Seite 5
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 6
Der Brennstoffzyklus Anreicherung Konversion Rezyklierung Fabrikation Wiederaufarbeitung KKW Förderung Zwischenlagerung Geologisches Tiefenlager 15.07.08 / Seite 7
Uranressourcen 15.07.08 / Seite 9
Ressourcen und Kosten (OECD 2005) (und Reserven) (1'000tU) < USD 40/kgU < USD 80/kgU < USD 130/kgU RAR 1'947 2'643 3'297 Inferred 799 1'161 1'446 Identified 2'746 3'804 4'743 Prognosticated 1'700 2'519 Speculative 4'557 Undiscovered 1'700 7'076 Total 2'746 5'504 11'819 Aktueller Uranpreis USD 234/kgU 15.07.08 / Seite 10
Uranressourcen (Verbrauch = 65'000 t /Jahr) 12000 170 Jahre 35000 500 Jahre 10000 30000 1 000 tonnes U 8000 6000 4000 SR EAR II EAR I RAR 1 000 tonnes U 25000 20000 15000 10000 Phosphates SR EAR II EAR I RAR 2000 5000 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU Cost Range 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU? Cost Range 1 000 tonnes U 4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU? Cost Range 70'000 Jahre Seawater Phosphates SR EAR II EAR I RAR 15.07.08 / Seite 11
Reichweite Uranvorkommen Reichweite Uran (Preiskategorie < USD 50/lbU 3 O 8 ) 250 200 Jahre 150 100 50 geschätzte Uranvorkommen identifizierte Uranvorkommen definierte Uranvorkommen (Reserven) 0 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 15.07.08 / Seite 12
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 13
Historische Uranpreise Historisch höchster Preis erreicht 15.07.08 / Seite 14
Einfluss des U-Preises auf die Versorgungskosten Einfluss U Preis auf Versorgungskosten: Beispiel KKL Konv = 10$/kg, SWU = 110$, Fab. = 300$/kg sonstige Stromerzeugungskosten = 5Rp/Kwh 10 9 8 Stromerzeugung Rp/kWh 7 6 5 4 3 2 1 0 übrige Versorgung davon Uran Gesamterzeugungskosten 35 350 113 565 Uranpreis $/lb 15.07.08 / Seite 15
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 16
Umweltbelastung durch Uranabbau Untertage Übertage In-Situ Leach 15.07.08 / Seite 17
Sustainability Bericht: Areva 15.07.08 / Seite 19
EPD Projekt NOK (Environmental Product Declaration) Upstream processes Manufacturing process Downstream processes Arisings from NPP operation (spent fuel) Fuel reprocessing (BNG; Sellafield, UK) PuO2 MOX fuel fabrication (BNG; SMP, UK) MOX Arisings from uranium enrichment (depleted uranium) PuO2 MOX fuel fabrication (AREVA NC; Caderache, F) MOX Infrastructure Infrastructure Infrastructure Infrastructure Arisings from NPP operation (spent fuel) Arisings from nuclear disarmament (MEU, 17%) LCA system boundaries Uranium Mining and Processing (Kasachstan) U3O8 Conversion (BNFL; Springfields, UK) UF6 Fuel reprocessing (AREVA NC; La Hague, F) RepU (0.8%), from Europe Blending (JSC TVEL; Elektrostal, CIS) Enrichment (URENCO) UF6 LEU (4.68%) PuO2 MOX fuel fabrication (AREVA NC; Dessel, Be) UO 2 fuel fabrication (JSC TVEL; Elektrostal, CIS) UO 2 fuel fabrication (Siemens; Lingen, Ge) MOX RepU UO2 Operation NPP Beznau Distribution within NOK network Operation of dry storage facility 1 kwh electricity generated in Beznau NPP and thereafter distributed to the customer during the reference year 2006/07 Operation of encapsulation facility Operation of final repository SF/HLW/ILW Infrastructure Operation of final repository LLW 15.07.08 / Seite 20
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 21
Der Brennstoffzyklus Anreicherung Konversion Rezyklierung Fabrikation Wiederaufarbeitung KKW Förderung Zwischenlagerung Geologisches Tiefenlager 15.07.08 / Seite 22
Energiebedarf der Anreicherung Feed Stream 0.7% 235U 200 t Anreicherung Waste Stream or Tails 0.3% 235U 20 t Produkt Stream 4% 235U 180 t 15.07.08 / Seite 23
Energiebedarf der Anreicherung Energiebedarf für Anreicherung 240 GWh / Reaktor / Jahr = ca. 3% der Produktion Energiebedarf für Anreicherung 6 GWh / Reaktor / Jahr = ca. 0.1% der Produktion 15.07.08 / Seite 24
PSI Daten DWR CH (Zentrifugen) Quelle: ecoinvent Datenbank V1.3, www.ecoinvent.org 15.07.08 / Seite 25
PSI Daten SWR CH (Diffusion) Quelle: ecoinvent Datenbank V1.3, www.ecoinvent.org 15.07.08 / Seite 26
Technologievergleich 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Kohle De Erdgas De Wasserkraft CH Photovoltaik CH Wind (Westeuropa) CH CO2 [g/kwh] NOx [mg/kwh] SOx [mg/kwh] Quelle: ecoinvent Datenbank V1.3, www.ecoinvent.org 15.07.08 / Seite 27
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 28
Wasserbedarf pro kwh 1.2 1 m3 Wasser / kwh 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Kohle UCTE Erdgas UCTE Wasserkraft CH CH Öl UCTE Photovoltaik CH Wind Europa 15.07.08 / Seite 29
Wind Europa Photovoltaik CH 0.000012 0.00001 0.000008 0.000006 0.000004 0.000002 0 15.07.08 / Seite 30 Betonbedarf pro kwh Wasserkraft CH CH Öl UCTE Erdgas UCTE Kohle UCTE m3 Beton / kwh
Kupferbedarf pro kwh 250 200 mg Kupfer / kwh 150 100 50 0 Kohle UCTE Erdgas UCTE Wasserkraft CH CH Öl UCTE Photovoltaik CH Wind Europa 15.07.08 / Seite 31
Bingham Copper Mine in Oquirrh Mountains, Southwest of Salt Lake City 15.07.08 / Seite 32
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 33
Hochradioaktive Abfälle entstehen aus der Umwandlung von Uran im Reaktor Spaltung Spaltprodukte & Energie Tony Williams Leiter Kernbrennstoffabteilung, NOK 2. Dezember 2005 95% U238 5% U235 Aktivierung Plutonium und andere Aktiniden 94.2% U238 4% Spaltprodukte 1% Aktiniden 0.8% U235 15.07.08 / Seite 34
Fortgeschrittene Systeme Uran existiert in der Natur in den Isotopen 235 U und 238 U. Das Isotop 238 U kommt jedoch 140 mal mehr vor als das heute für die Energiegewinnung meist verwendete Isotop 235 U. Die meisten Systeme der vierten Generation sind so genannte schnelle Brüter. Diese Reaktoren haben die Eigenschaft, eigenen Brennstoff durch die Umwandlung der Isotope 238 U in 239 Pu selbständig und lokal zu erstellen. Der Einsatz von schnellen Brütern bietet deshalb eine erheblich verbesserte Ausnutzung der Uran-Ressourcen sowie die Möglichkeit der Wiederverwertung von bereits verbrauchten Brennelementen aus Leichtwasserreaktoren. 15.07.08 / Seite 35
Uranressourcen (Verbrauch = 65'000 t /Jahr) 12000 10000 17'000 170 Jahre 50'000 500 Jahre 35000 30000 1 000 tonnes U 8000 6000 4000 SR EAR II EAR I RAR 1 000 tonnes U 25000 20000 15000 10000 Phosphates SR EAR II EAR I RAR 2000 5000 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU Cost Range 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU? Cost Range 1 000 tonnes U 4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 <40$/kgU <80$/kgU <130$/kgU? Cost Range 7'000'000 70'000 Jahre Seawater Phosphates SR EAR II EAR I RAR Mit Einsatz der schnellen Brüter 15.07.08 / Seite 36
Fortgeschrittene Systeme Daraus resultieren deutlich geringere Abfallmengen und massiv tiefere Radiotoxizität des abgebrannten Brennstoffs (siehe Kasten). Das heisst, seine radioaktive Strahlung vermindert sich bereits nach 300 bis 400 Jahren auf die Strahlungsintensität von Natururan. Heute benötigt dieser Prozess immer noch länger als 100'000 Jahre. 15.07.08 / Seite 37
Mittels angepasster Wiederaufarbeitungsmethoden sowie fortgeschrittener Reaktorsysteme der vierten Generation wird es künftig möglich sein, den Ressourcenverbrauch sowie auch die Langzeit-Toxizität der Abfälle drastisch zu reduzieren Tonnen pro TW 25 20 15 10 Natururan Abgereichertes Uran Ressourcen Effenzienz 120 100 80 60 40 % 5 20 0 DWR Pu Recycle TRU in FR TRU in ADS Double Strata FR 0 15.07.08 / Seite 38
Giftige Fragen zur Nachhaltigkeit des Brennstoffzyklus Die Reichweite der vorhandenen Uran-Ressourcen ist endlich und beträgt höchstens 50 Jahre Die Kosten von Uran werden bald so hoch, dass die kaum konkurrenzfähig sein wird Die Förderung von Uran verursacht eine grosse Umweltbelastung ist doch nicht CO2 frei, weil viele graue Energie bei der Brennstoffherstellung benötigt wird Die benötigt viel mehr Ressourcen als z.b. die neuen erneuerbaren Energien Die Entsorgung ist nicht gelöst und wird unsere Nachkommen belasten Die ist weniger sicher als andere Stromerzeugungsmethoden 15.07.08 / Seite 39
Sicherheit 15.07.08 / Seite 40
Soziale Verträglichkeit Menschenrechtsnorm SA 8000: Arbeit von Kindern Arbeit unter Gewaltandrohung Gesundheit und Sicherheit Freiheit, Vereinigungen und Verbindungen zu bilden und Rechte auf Gesamtabkommen Diskriminierung Disziplinarverfahren Arbeitszeiten Entlöhnung Managementsystem SA 8000 ist im Q-System der NOK berücksichtigt und unsere Geschäfte werden im Hinblick auf diese sozialen Rechte überprüft 15.07.08 / Seite 41
Social Accountability 15.07.08 / Seite 42
nachhaltige Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 15.07.08 / Seite 44