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Gibt es eine Renaissance der Kernenergie?

Vortrag von dipl. Ing. Michael Sailer mit dem Titel "Renaissance der Kernenergie?" gehalten am 31. August 2007 an der SES Fachtagung zum Thema "Mythos Stromlücke" (Links und Details siehe unten)

Einleitung

Zurzeit wird vor allem in den Medien die Frage diskutiert „Gibt es eine Renaissance der Atomenergie?" Unklar bleibt dabei: Ist eine Renaissance der Kernenergie

  • wenn wieder soviel Reaktoren gebaut werden, wie früher schon mal?
  • wenn überhaupt neue KKW gebaut werden?
  • wenn über neue KKW nachgedacht wird?

 

Ausgangssituation

Wie sieht es aktuell mit dem Betrieb und dem Bau von Reaktoren aus? Eine zuverlässige Quelle dafür ist die über Internet (www.IAEA.org) zugängliche Reaktorstatistik der Internationalen Atomenergieorganisation (dt.: IAEO; engl.: IAEA).

Zum Bestand an Reaktoren ergibt sich (siehe auch Alter der Atomkraftwerke gemäss IAEA und Anzahl Atomreaktoren in Betrieb):

  • Es werden derzeit weltweit 439 Reaktoren betrieben.
  • Darunter sind nur 38 Reaktoren, die weniger als 10 Jahre alt sind. Bedenkt man, dass von der Entscheidung für einen Reaktor bis zur Inbetriebnahme 10 bis 15 Jahre vergehen, zeigt sich daran auch, wie wenig Entscheidungen in den letzten 25 Jahren für einen konkreten Reaktorbau gefallen sind.
  • Das Gros der Reaktoren hat ein Alter zwischen 20 und 30 Jahren. Die zugehörigen Investitions- und Bauentscheidungen stammen somit aus den 60er und 70er Jahren des vorigen Jahrhunderts. Andererseits wird üblicherweise von einer längeren Lebensdauer von Reaktoren ausgegangen, damit besteht für das Gros der laufenden Reaktoren aktuell kein Bedarf für Ersatzbauten.
  • Aus der Altersverteilung ergibt sich auch, dass in den Hochzeiten der Kernenergie bis über 30 Bauentscheide und Inbetriebnahmen pro Jahr erfolgten. Dies wäre eine hohe Messlatte für eine Renaissance.
  • Nach Reaktortypen sind etwa 60% Druckwasserreaktoren und etwa 21% Siedewasserreaktoren; diese werden unter dem Begriff „Leichtwasserreaktoren" zusammengefasst. In Deutschland und in der Schweiz werden ausschließlich diese beiden Typen betrieben.
  • Die Reaktoren sind sehr ungleichmäßig über die Länder der Erde verteilt. 31 Länder betreiben Reaktoren, davon 20 mehr als zwei Reaktoren. Nur zwölf Länder betreiben mehr als zehn Reaktoren.
Hinsichtlich Bau und Inbetriebnahme in absehbarer Zeit ergibt sich (siehe auch Abb. 3 Anzahl Atomkraftwerke im Bau gemäss IAEA):
  • Auch für die nächsten Jahre wird nur wenig KKW-Leistung in Betrieb genommen werden - insbesondere, wenn man bedenkt, dass der Bau eines KKW mindestens sechs bis acht Jahre dauert.
  • Viele der derzeit im Bau befindlichen Anlagen sind schon seit den 80er Jahren im Bau, insbesondere im ehemaligen Ostblock, aber auch z.B. in Argentinien und im Iran. Nur etwa die Hälfte der aktuellen Bauprojekte basiert auf wesentlich jüngeren Entscheidungen.
  • Jüngere Entscheidungen für den Bau sind in asiatischen Ländern, die schon länger KKW betreiben, gefallen (im Wesentlichen: Indien und China). Dagegen gibt es bislang keine „neuen" Kernenergieländer.
  • Auch bei den Bauprojekten dominieren Druckwasserreaktoren und Siedewasserreaktoren; andere Reaktortypen spielen praktisch kaum eine Rolle.

Aus der Analyse der bestehenden und im Bau befindlichen Anlagen lässt sich eine Renaissance der Kernenergie offensichtlich nicht ableiten. Woher kommt nun der Eindruck, ein Wiederaufleben der Kernenergie sei im Kommen?

 

Diskussionen über Kernenergie

Eine Erklärung für den Eindruck einer Renaissance ist die unhinterfragte Aufnahme verschiedener Diskussionen über Kernkraftwerke und deren Gleichsetzung mit der tatsächlichen Errichtung von Anlagen. Viele Länder diskutieren über eine Verlängerung der Laufzeit ihrer bestehenden Reaktoren („life time extension"). Dies betrifft vor allem Länder, die bisher zeitlich begrenzte Erlaubnisse zum Betrieb von Reaktoren ausstellten, z.B. für eine Laufzeit von 40 Jahren. Dies trifft z.B. auf die USA zu. Dort werden seit einigen Jahren die Betriebserlaubnisse konkreter Reaktoren auf 60 Jahre verlängert, auch wenn die betreffenden Reaktoren noch lange nicht die bisher genehmigten 40 Jahre Laufzeit erreicht haben. Die Verlängerung der Laufzeit ist sicherheitstechnisch problematisch, da alte Reaktoren nur partiell auf heutige Sicherheitsanforderungen nachgerüstet werden können. Dementsprechend wird bei der Laufzeitverlängerung auch nicht die Einhaltung heutiger Sicherheitsstandards gefordert - z.B. das Sicherheitsniveau, das der weiter unten noch zu diskutierende EPR aufweist.

Für die Frage von neuen Reaktoren wirkt sich die Laufzeitverlängerung aber geradezu „kontraproduktiv" aus, denn Betreiber mit Erlaubnis für Verlängerung der Laufzeit benötigen keine neuen Reaktoren.

Mehrere Länder diskutieren aktuell über einen Neubau von Reaktoren. Beispiele finden sich unter den Nicht-Kernenergieländern in Südostasien oder unter den Staaten im Mittelmeerraum. Eine ähnliche Diskussionswelle gab es auch in den 1980er Jahren. Interessanterweise findet die „neue" Diskussion teilweise in den gleichen Ländern statt (z.B. Türkei, Indonesien, Ägypten).

Die Neubaudiskussionen werden vor allem im politischen Bereich geführt. Die jeweilige Regierung wünscht Kernkraftwerke. Das bedeutet aber noch keinen Neubau. Denn vor einem Entscheid für einen konkreten Neubau sind noch erhebliche Schritte erforderlich. Zuvorderst muss ein Betreiber und eine tragfähige Finanzierung gefunden werden. In den Ländern mit aktuellen Diskussionen ist vor allem die Finanzierungsfrage durchgängig nicht geklärt. Hinzu kommt, dass das betreffende Land nukleare Sicherheitsstandards und qualifizierte Kontrollbehörden braucht; beides ist in der Regel nicht auf dem Niveau vorhanden, das bei der Überwachung von Bau und Betrieb eines Kernkraftwerks notwendig wäre.

Trotz der begrenzten Aufträge bestehen Engpässe bei der Herstellungskapazität. Denn auf dem weltweiten Markt gibt es nur wenige Hersteller (Westinghouse, Areva, japanische Industriegruppe, russische Industriegruppe). Daneben gibt es noch einige Länder mit
Nuklearherstellern, die im eigenen Land bauen können (China, Indien, Korea), die aber auf dem internationalen Markt nicht aktiv sind.

Die international anbietenden Hersteller haben beschränkte Kapazitäten hinsichtlich der Fertigung, vor allem aber auch bei Ingenieuren, die die sicherheitstechnischen Fragestellungen beherrschen. Dies ist die Folge davon, dass über lange Jahre Kapazitäten mangels Aufträgen abgebaut werden mussten. Der Baubeginn von einem Dutzend oder mehr Projekten pro Jahr, wie dies Ende der 60er und in den 70er Jahren des vorigen Jahrhunderts war, wäre heute schon von den Herstellerkapazitäten nicht leistbar.

 

Neubau eines Reaktors: Das Beispiel Finnland

Finnland wird oft als Beispiel für die stattfindende Renaissance der Kernenergie angeführt. Dort erfolgte nach langer Diskussion die Entscheidung des finnischen Parlaments für den Neubau eines Reaktors am Standort Olkiluoto.

Die Betreiberfrage war nicht einfach zu lösen, denn die finnischen Elektrizitätsversorgungsunternehmen wollten das Risiko nicht alleine schultern. Dabei betreiben die beiden großen EVU in Finnland schon jeweils zwei Reaktoren und sind deswegen mit der Materie vertraut. Es musste ein spezielles Betreiberkonsortium unter Einschluss vieler Industriesparten des Landes aufgebaut werden, um die Lasten - auch die der Finanzierung - auf breite Schultern zu verteilen.

Ende 2003 wurde Areva mit dem Bau beauftragt. Der Kontrakt wurde zu einem Festpreis von 3,2 Milliarden $ abgeschlossen. Für den Hersteller Areva war das wesentliche Motiv, sich auf einen Festpreis einzulassen, endlich eine Prototypanlage für sein EPR-Konzept errichten zu können. Der EPR („European Pressurized Water Reactor / Europäischer Druckwasserreaktor") ist eine Fortentwicklung auf Basis der französischen und deutschen Druckwasserreaktorkonzepte aus den 1980er Jahren.

Die Schwierigkeiten begannen damit, dass sich kurz nach Vertragsabschluss die Stahlpreise weltweit verteuerten. Die Stahlpreise sind eine wichtige Komponente der Gesamtkosten des Reaktors. Schon damit kam die Frage des zu niedrigen Festpreises auf. Die Bauzeit ist ein weiterer Kostenfaktor. Ein Verkaufsargument für den EPR war, dass auf dem Erfahrungshintergrund von Areva kurze Bauzeiten angeboten und eingehalten werden können. Der Betriebsbeginn wurde bei der Beauftragung Ende 2003 auf Mai 2009 festgelegt.

Nach der Erteilung der Genehmigung Anfang 2005 erfolgte der Baubeginn im August 2005. Ende 2006 wurde offiziell: der Betriebsbeginn wird auf 2010/2011 verschoben. Im August 2007 kommt die neue Meldung, dass sich der Betriebsbeginn weit in das Jahr 2011 hineinverschiebt.

Gründe für die Zeitverschiebung gibt es viele (siehe auch Abb. 4), unter anderem:

  • Probleme bei der Qualitätssicherung auf der Baustelle und bei der Koordination des Projektes,
  • unterschiedliche Vorstellungen zu sicherheitstechnischer Auslegung zwischen Hersteller, Auftraggeber und Genehmigungsbehörde (z.B. Grad der Auslegung bei Rohrleitungsbruch oder bei Flugzeugabsturz).
  • Die Folgen für den Hersteller sind massiv. Auf jeden Fall gibt es große finanzielle Verluste wegen Kostenüberschreitung. Zusätzlich drohen Konventionalstrafen wegen der Zeitverzögerung.
  • Weitere Projekte müssten anders kalkuliert werden. Ob Areva sich dabei noch einmal auf einen Festpreis einlassen kann, ist ungewiss.

Wichtige Aspekte bei neuen Reaktoren

Wenn Entscheidungen über neue Reaktoren getroffen werden, müssen eine ganze Reihe von Fragen geklärt und in die Entscheidung einbezogen werden. Dabei gilt es, nicht von Wunschvorstellungen, sondern von der realen Situation auszugehen.

Kosten

Die Kosten für einen Reaktorbau sind derzeit nicht bestimmbar. Es bestehen keine Erfahrungen mit aktuellen Baukosten, weil derzeit praktisch keine Projekte unter Marktbedingungen gebaut werden. Überraschungen wie in Finnland sind vorprogrammiert. Soweit kein Festpreis für ein Reaktorprojekt zu erzielen ist, gehen die Steigerungen der Kosten zu Lasten der zukünftigen Reaktorbetreiber. Dies war schon in den 1980er Jahren ein wesentlicher Grund für den massiven Rückgang der Neubauplanungen und Bestellungen.

Da heute über Sicherheitsprobleme wesentlich mehr Kenntnisse vorhanden sind, gibt es sehr viele verschiedene Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen und an die Nachweise ihrer Wirksamkeit. Diese bedingen einen erheblichen Teil der Kosten des Kernkraftwerks. Es existieren aber weder international noch national aktuelle kodifizierte Sicherheitsanforderungen an Neubaureaktoren. Daraus ergeben sich große Unklarheiten, welches Niveau von Sicherheitsanforderungen aus Sicht der zuständigen Genehmigungsbehörde gefordert wird und welche Kosten sich daraus für das Reaktorprojekt ergeben.

Ein weiterer Problemkreis ist, dass die Kosten für eine in der Industrie unüblich lange Zeit vorfinanziert werden müssen, weil für die Reaktoren Abschreibungszeiten in der Grössenordnung von 20 Jahren erforderlich sind.

Sicherheitsfragen

Bei den derzeit angebotenen Reaktortypen sind schwere Unfälle nicht auszuschließen; Sicherheitssysteme können nur deren Eintrittswahrscheinlichkeit verringern, sie aber nicht physikalisch ausschliessen. Die Betriebserfahrung zeigt, dass sich die Anzahl und Schwere der Störungsereignisse nicht verringert. Der viel beschworene Effekt, dass sich das Risiko durch Reifung der Technik reduziert, hat sich bisher nicht eingestellt. Dies wird auch in Reports der OECD/NEA deutlich berichtet (z.B. Regulatory Challenges in Using Nuclear Operating Experience, OECD 2006, NEA No. 6159; Nuclear Power Plant Operating Experiences from the IAEA/NEA Incident Reporting System, OECD 2006, NEA No. 6150).

Menschliches Verhalten ist nach wie vor bei vielen Ereignissen dominierend. Wichtige Fehlertypen sind: Nicht durchdachte Konstruktionen, Fehlmontagen und mangelnde Überprüfung.

Die Erfahrungen mit Ereignissen (z.B. Forsmark 2006, Krümmel 2007) zeigen unter anderem, dass das komplexe System auch nach vielen Jahren nicht vollständig verstanden wird. Es gibt viele Beispiele aus der Praxis für übersehene Interaktionen zwischen Systemen, die der Sicherheit dienen. Solche Interaktionen haben Sicherheitsaktionen blockiert oder in Einzelfällen unsichere Zustände erst herbeigeführt. Trotz der intensiven Reaktorsicherheitsforschung der letzten 30 Jahre werden auch heute immer wieder übersehene Störfallmöglichkeiten entdeckt (z.B. Blockade von Notkühlwasser oder Wasserstoffexplosionen an unvorhergesehenen Stellen).

Endlicher Rohstoff Uran

Uran ist kein unendlicher Rohstoff. Von OECD/NEA werden die Reserven erfasst. Danach gibt es ca. 3,3 Mio. t bekannte Reserven an Uran, die bis zu einem Preis von 130 US-$/kg gewinnbar sind (dieser Wert ist höher als der heutige Marktpreis). Der derzeitige weltweite Verbrauch für die 439 Reaktoren liegt bei 65.000 t/a. Damit ist bei konstantem Verbrauch gerade eine Reichweite von etwa 50 Jahren gegeben. Es gibt zusätzlich vermutete Reserven mit abschätzbarem Gewinnungsaufwand in Höhe von ca. 1,3 Mio. t, die weitere 20 Jahre reichen könnten.

Die Zahlen zeigen die Begrenztheit des Rohstoffes Uran deutlich auf. Falls die von manchen erwünschte Renaissance aber zu einer Erhöhung der Zahl der Reaktoren weltweit führen würde, würde sich die Reichweite des Urans sogar entsprechend reduzieren.

Sicherheitspolitische Fragen

Im Umfeld einer möglichen Renaissance der Kernenergie gibt es eine ganze Reihe von sicherheitspolitischen Fragen:

  • Bei vielen Ländern, die sich für neue Reaktoren interessieren, ist die Trennung zwischen zivilen und militärischen Absichten unklar. Am offensichtlichsten war dies für die Weltöffentlichkeit in den vergangenen 10 Jahren bei den Ländern Nordkorea und Iran. Je nach nationaler und internationaler politischer Konstellation besteht dieses Problem aber auch bei vielen anderen Ländern.
  • Das Interesse einiger Länder an nuklearen Geschäften verändert den bisher zurückhaltenden Umgang mit Ländern mit militärischem Nuklearhintergrund (z.B. mit Indien oder Libyen).
  • Es stellt sich die Frage, ob alle Länder, die sich derzeit für KKW interessieren, in der Lage sind, eine angemessene Sicherheitskultur und behördliche Überwachung aufzubauen.
  • Da der Rohstoff Uran insgesamt knapp ist, und da die Uran-Reserven sehr ungleich über die Länder der Erde verteilt sind, besteht ein großes Potential für einen späteren Streit um Uran.
  • Im Umkreis des Terrorismus stellen sich ebenfalls Fragen, die hier aber nicht vertieft werden sollen.

 

Schlussfolgerungen

Analysiert man die realen Projekte und nicht die Absichtserklärungen, gibt es bisher keine Renaissance der Kernenergie, da es kaum konkrete belastbare Entscheidungen für neue Reaktorprojekte gibt. Es bleibt aber festzuhalten, dass eine angestrebte Renaissance mit Risiken verschiedener Art verbunden ist:

  • Analysen der wesentlichen Faktoren, die zu Kosten und Kostenveränderungen beitragen, zeigen auf, dass große Risiken hinsichtlich der Kostenentwicklung bestehen. Dies wird durch die Erfahrung mit aktuellen Projekten, insbesondere in Finnland, bestätigt. Die realen wirtschaftlichen Kosten für neue Reaktoren, wie sie derzeit auf dem Markt angeboten werden, können nicht seriös bestimmt werden. Deshalb besteht ein hohes Investitionsrisiko, das je nach finanzieller Konstruktion der Verträge vom Betreiber, vom Hersteller oder vom Staat (bzw. deren Finanziers) getragen werden muss.
  • Bei neuen Reaktoren bestehen im Prinzip die gleichen technischen Risiken wie bei den bisherigen Reaktoren; schwere Unfälle sind weiterhin nicht auszuschließen.
  • Hinzu kommen sicherheitspolitische Risiken. Diese würden sich bei einer unterstellten Renaissance durch die zunehmende Zahl der Reaktoren und der reaktorbetreibenden Länder massiv vergrößern.

 

Dipl.-Ing. Michael Sailer, Geschäftsführung Bereich Nukleartechnik und Anlagensicherheit, Ökoinstitut e.V.,Öko-Institut Darmstadt
Rheinstraße 95,D-64295 Darmstadt

Tagungsband der SES-Fachtagung "Mythos Stromlücke - Die Stromzukunft der Schweiz"