NO9400090. Ife Institutt for energiteknikk. JFE / *fr / E--1H

NO9400090 Sr Ife Institutt for energiteknikk JFE / *fr / E--1H ool.

IFE/KR/E-94/003 KJERNEKRAFT - STATUS OG UTVIKLING 1994 AV ROLF O. LINGJÆRDE SEPTEMBER 1994 INSTITUTT FOR ENERGITEKNIKK, KJELLER

Institutt for energiteknikk Postboks 40 2007 Kjeller Dokumant nr.: IFE/KR/E-94/003 Dato September 1994 Pros skt/kontrakt nr. og navn Oppdragsgivar/Oppdragsgiven rataranse: Tittel og undartlttsl Kjernekraft - satus og utvikling 1994 Forfatter<e) I Rolf O. Lingjærde Oversikt over kjernekraftsituasjonen i et globalt perspektiv. Basert på-dppgaver fra IAEA, OECD-NEA og andre organisasjoner. Tallmaterialet og oppgåver for øvrig refererer seg til 1993/94. ISSN 0333-2039 Andra opplysningar ISSN 82-7017-150-6 Antall sidor 14

Forord IFE utarbeider hvert år en oversikt over kjernekraftens status, lnnholdet i denne utgaven baserer seg på informasjon fra Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA), OECDs atomenergibyrå NEA, Nuclear Engineenng International, U.S. Nuclear Energy Institute (NEI) i Washington, samt materiale fra IFEs egen virksomhet.

Innhold 1 Kjernekraftsituasjonen generelt 1 2 Kjernekraftverkene i det tidligere Sovjet 2 og i Øst-Europa 3 Haldenprosjektet 4 4 Uransituasjonen 5 5 Kostnader 6 6 Referanser 7 Side

1 Kjernekraftsituasjonen generelt I sin årsmelding for 1993 summerer IAEA kjernekraftsituasjonen som følger: Trenden i utviklingen de siste årene innen kjemekraftindustrien fortsatte i 1993, med en beskjeden vekst i ny kjernekraftkapasitei og oppgradering av gamle anlegg for å forlenge deres tekniske levetid. Tilgangen på billig kull i mange land og redusert behov for elektrisitet har resultert i mindre behov for bygging av nye kraftverk, ikke bare kjernekraftverk. I Øst-Asia øker imidlertid behovet for elektrisk kraft og mange land i den delen av verden har et omfattende videre utbyggingsprogram når det gjelder kjernekraft, eller planlegger å ta kjemekraften i bruk. Øst- og Sentral-Europa opprettholder generelle planer om fortsatt satsing på kjernekraft seiv om få anlegg er påbegynt bygget de siste årene. I løpet av 1993 ble 9 nye kjernekraftverk startet opp, mens ingen ble nedlagt. Undersøkelser viser at kjernekraft fortsatt er den billigste form for grunnlast i de fleste land der kjernekraft er tatt i bruk. På lengre sikt er behovet for elektrisitet ventet å øke betraktelig, spesielt i utviklingsland som satser på å bedre den nasjonale økonomi og livskvaliteten. Den økende bekymring for potensielle helse- og miljømessige skadevirkninger av elektrisitetsproduksjonen ventes å favorisere kjemekraften i mange av disse landene. Ved årsskiftet 1993/94 var det 430 kraftreaktorer med en samlet installert effekt på 338 GWe i drift i 30 land. Se tahell 1. 55 anlegg (44 GWe) var under bygging. På verdenshasis ble 9 nye anlegg satt i kommersiell drift i 1993: 4 i Japan og ett hver i Frankrike. Kanada, Kina, Russland og USA. I løpet av 1994 skal 8 nye anlegg etter planen settes i drift: 2 i Japan og ett hver i Kina, India, Sør-Korea, Mexico, Romania og Storbritannia. Byggingen av 2 anlegg startet i Russland og Sør-Korea i 1993 og ett hver i Japan og Pakistan. På global basis dekker kjemekraften rundt 17% av den totale elkraftproduksjonen. Dekningen i de enkelte land er vist i tahell 2. Tahell 3 gir en oversikt over de forskjellige reaktortypene som inngår i kjernekraftprogrammene. PWR (tryk'-.vannsreaktor) dominerer. Med få unntak er reaklorer som bygges eller planlegges av denne typen. Unnlakene representeres først og fremst av Japan som fortsatt også satser på BWR (kokvannsreaktor) og Kanada med sine tungtvannsreaktorer (CANDU). CANDU er i drift/bygges i Kanada, India, Romania og Argentina. Ved årsskiftet 1993/94 var 68 (ca 16.000 MWe) kraftreaktorer permanent avstengt. 2 i Armenia, en i Belgia, 3 i Kanada, 9 i Frankrike, 15 i Tyskland (inklusive de tidligere Øst-tyske reaktorene), 4 i Italia, en i Japan, 4 i Russland, en i Den

2 slovakiske republikk, en i Spania, en i Sverige, 9 i Storbritannia, en i Ukraina og 16 i USA. Det må tilføyes at mange av de avstengte reaktorene var prototypanlegg. I 1993, som i foregående år, har IAEA utført kontroll med beholdninger av spaltbart materiale (plutonium og anriket uran) underlagt internasjonal sikkerhetsovervåking (Safeguards). Bortsett fra i Nord-Korea (The Democratic People's Republic of Korea) har det ikke vært registrert uregelmessigheter som kunne tyde på avledning av spaltbare malerialer, eller misbruk av nukleære anlegg eller utstyr, til produksjon av kjernevåpen eller utnyttelse for andre militære formål. 2 Kjernekraftverkene i det tidligere Sovjet og i Øst-Europa Del er fortsatt betydelig oppmerksomhet omkring sikkerheten ved de opprinnelig sovjetisk konstruerte reaktorene som er i drift i det tidligere Sovjet og i Øst-Europa: VVER RBMK 440 MWe 1000 MWe 100 MWe 1000 MWe RUSSLAND UKRAINA BULGARIA UNGARN LITAUEN TSJEKK.REP. SLOVAK.REP. 7 10 11 2 TOTALT _24_ 19 15 VVER er en trykkvannsreaktor av samme prinsipielle type som de som bygges i de fleste andre kjcrnekraftland. Den første versjon på 440 MWe er bl.a. bygget på Kola. 1000 MWe versjonen er tilnærmet av vestlig standard med betydelig bedret sikkerhet i forhold til den første generasjon. 100 MWe versjonen av RBMK ble opprinnelig bygget først og fremst for produksjon av plutonium for militære formål. 1000 MWe versjonen

3 er en "Tsjernobyltype reaktor". RBMK er en helt spesiell reaktor som bare er bygget i det lidligere Sovjet. Det sa'^es betydelig for å bedre sikkerheten ved alle disse reaktorene. Dette arbeidet skjer delvis med utgangspunkt i bilaterale avtaler med vestlige industriland (se bl.a. kapittel 3) og delvis i regi av internasjonale organisasjoner som IAEA og OECD-NEA. Det er sikkerheten ved de 15 RBMKer som fremdeles er i drift som først og fremst bekymrer, og spesielt gjelder det 3 av de opprinnelig 4 i Tsjernobyl i Ukraina. (Tsjernobyl 1 og 3 er i drift, nr. 2 er midlertidig avstengt pga en brann i turbinanlegget for et par år siden). Sencst i juli 1994 ble denne problematikken diskutert på G-7 møtet i Italia. G-7, som omfatter Kanada, Frankrike, Italia, Tyskland, Japan, Storbritannia og USA, besluttet da at de ytterligere ville bidra med $200 millioner for at de reaktorene som er i drift i Tsjernobyl skulle stenges. På nevnte G-7 møte ble det også antydet at det senere kunne bli stilt til disposisjon $1-3 milliarder i lån. Det er foreslått, og diskuteres, om bidragene f.eks. skal benyttes til ferdigstillingen av 5 reaktorer av VVER 1000 typen som er påbegynt bygget i Ukraina. Kostnadsoverslagene for en ferdigstilling av disse 5 enhetene varierer fra $34 millioner til $1.27 milliarder. Disse 5 reaktorene vil gi en samlet installert effekt på 5000 MWe. Skulle man i stedet hygge kullfyrte kraftverk, vil en samlet installert effekt på 2000 MWe kreve en investering på mellom $275 millioner og $1.2 milliarder viser en annen beregning. Den 10. juni 1994 i Bryssel, ble resultatene av en internasjonal RBMK sikkerhetsstudie fremlagt av "The International RBMK Safety Review Consortium". Studiet har vært gjennomført av 173 eksperter fra 32 organisasjoner i 8 land - totalt 70 mannårs innsats. Hensikten var bl.a. å gjøre vestlige land bedre kjent med RBMK teknologien og å etablere et bredere underlag for en vurdering av sikkerheten både med sikte på nasjonale sikkerhetsmyndigheter i Russland, Ukraina og Litauen, RBMK operatørar, vestlige lands myndigheter og de land/organisasjoner som event, skal investere penger i tiltak for å bedre sikkerheten. Studiegruppen uttalte seg imidlerlid ikke am hvorvidt eksisterende RBMK anlegg burde nedlegges eller ikke. Referanseanleggene var Smolensk 3 og Ignalina 2, de mest moderne av iredjegenerasjons RBMK. Studiegruppen tok ikke spesifikt for seg førstegenerasjons RBMK, som Sosnovy Bor 1 og 2 (Leningrad 1 og 2), Kursk I og 2 og Tsjernobyl 1 og 2, men understreket betydningen av å prioritere midler til en oppgradering av sikkerheten spesielt ved disse - hvis de forlsatt skal drives. Av studiet fremkom det 400 anbefal inger om forbedringer vcdr. sikkerheten ved RBMK. Noen av de viktigste kan sammenfattes som følger: Organisasjonsmessig må ansvarsforholdene gjøres klarere på de enkelte anlegg og sikkerhelskulturen forbedres. Prosedyr.r når det gjelder feedback ang. driftserfaringer må forbedres betraktelig ved hvert anlegg. En sentral database for RBMK driftserfaringer bør opprettes.

4 Operatørtreningen må forbedres. Simulatorer som er spesifikke for de enkelte anlegg bør utvikles. Konlrollmyndighetene i de tre republikkene Russland, Ukraina og Litauen må legaliseres gjennom en atomenergilov. De må også tildeles nødvendige ressurser slik at de kan utføre sine kontrolloppgaver effektivt. Alle RBMK reaktorene bør utstyres med et uhells-lokaliseringssystem, og spesielle fiiteranordninger som kan redusere utslipp av aktivitet ved et event, uhell. Et mer effektivt nødstoppsystem må utvikles og installeres på hver reaktor. Det samme gjelder nødkjølesystemer. Mer moderne kon.trollromsutrustning må installeres. Utstyr for "in-service inspection" av primærsystemet må anskaffes. Det må gjennomføres en omfattende sikkerhets- og uhellsanalyse for hvert enkelt ' anlegg. Mange av de tiltak/forhedringer som er anbefalt i rapporten fra studiegruppen blir jijennomført eller planlegges gjennomført. Det er imidlertid betydelige ressurser som skal til, og en finansiell støtte fra vestlige land er nødvendig. Studiegruppen konkluderer med at det er høyst usannsynlig at vi får et nytt reaktivitetsuhell lik det som skjedde i Tsjernobyl 4. Men risikoen for uhell med alvorlige konsekvenser for omgivelsene er der, og man må gjøre det som er mulig for å unngå at en slik situasjon oppstår. 3 Haldenprosjektet I 1993 ble Haldenprosjektets 35-års jubileum markert. "The OECD Halden Reactor Project", som er det offisielle navn på prosjektet, er det eldste - og kanskje mest vellykkede - internasjonale samarbeidsprosjekt innen nukleærteknologien. En ny 3-års avtaleperiode ble innledet I. januar 1994. Det deltar nå sikkerhetsorganisasjoner og forskningsinstitusjoner fra 15 land.

5 Deltakerlandene er: Belgia Frankrike Spania Danmark Italia Sveits Den Tsjekkiske rep. Japan Sverige England Nederland Tyskland Finland Norge USA I samarbeid med norske myndigheter gjennomfører Institutt for energiteknikk et prosjekt som tar sikte på en oppgradering av sikkerheten ved de 4 kjernekraftverkene på Kola-halvøya. De prioriterte tiltakene som IFE gjennom Haldenprosjektet deltar i omfatter: Oppgradering av kjemilaboratoriene for bedre kontroll av urenheter i kjølevannet og dermed redusert korrosjon i primærsystemet. Undervanns TV-utstyr for kontroll av brensel-bytteoperasjoner og for visuell inspeksjon av brenselelementer og komponenter i reaktorkjernen. Sensorer for tilstandskontroll av roterende utstyr, f.eks. pumper. Det gjennomføres også en omfattende opplæringsvirksomhet for korrekt bruk og vedlikehold av utstyret, samt besøk til vestlige kjemekraftanlegg for å få et ajourført og bredt referansebilde. I tillegg drøftes et samarbeidsprosjekt mellom Haldenprosjektet og IVO International i Finland for innføring av et datamaskinsystem for overvaking av kritiske sikkerheisfunksjoner ved Kola-reaktorene. Dette samarbeidet representerer el første skritt for å støtte oppgraderingen av utstyr og personell ved kjernekraftverk i Øst-Europa. På sikt vil de kommunikasjonskanalar som er etablert gjennom Haldenprosjektet bli utnyttet for å intensivere overføringen av informasjon og erfaring fra vestlige sentra når det gjelder sikkerhet og pålitelighet. 4 Uransituasjonen Produksjonen av uran på verdensbasis synker forlsatt, en trend som startet i 1988. I 1993 var den totale produksjonen litt over 34.000 tonn uran, nesten 2.000 tonn mindre enn året før. 1988 markerte begynnelsen på en økende eksport av uran fra det tidligere Sovjet til USA og Europa. Seks land (Australia, Kanada, Kazakhstan, Niger, Russland og Uzbekistan) står nå for nesten 619t> av verdens totale produksjon. Det årlige behov for uran i kjernekraftsammenheng var i 1993 beregnet til ca. 59.000 tonn, som er ca. 25.000 tonn mer enn den årlige produksjonen. Dvs. at bare 60% av behovet dekkes av den nåværende produksjonen. Den synkende trenden i produksjonen ventes å vedvare hvis ikke det blir en markert økning i prisen på uran.

6 Del antatle behov for uran i perioden 1993-2010 kan beregnes ut fra en veniel videre utbygging av kjernekraft. Det er antatt at kjernekraftkapasiteten på verdensbasis vil øke fra 338.6 GWe i 1993 til omkring 446 GWe i 2010. Dette vil da resultere i al det årlige behov for uran i samme periode vil øke fra 59.000 til 75.000 tonn. Den tilsvarende projeksjon når det gjelder urantilgangen er imidlertid ikke tilgjengelig, siden informasjon fra de store uranprodusentene i Kazakhstan, Russland og Uzbekistan ikke foreligger. Informasjon foreligger imidlertid fra de tidligere WOCA-landene (World Outside Communist Areas). I disse landene er årsproduksjonen i år 2010 beregnet til 32.000 tonn. Differansen må dekkes av uran fra det tidligere Sovjet, Øst-Europa og Kina, der den totale produksjonen i 1993 var ca. 12.000 tonn. Hvis man antar et tilnærme! konsiant produksjonsnivå i sistnevnte gruppe land, er det el behov på rundt 31.000 tonn som må dekkes gjennom utvideise av eksisterende produksjons-anlegg eller bygging av nye. Bidraget vedr. uran fra opparbeidingsanlegg for brukt brensel og fabrikasjonen av MOX-brensel (Mixed Oxide Fuel) ventes å bli beskjedent fram til år 2010. Planlagte nye slike anlegg vil i heste fall kunne gi el bidrag som vil redusere det beregnede behov på 75.000 tonn med mindre enn 5%. Den nyeste "røde bok" som IAEA og OECD-NEA med jevne mellomrom utgir (Uranium Resources, Production and Demand) ble publisert i april 1994. Totalt 49 land ga sine bidrag, inklusive for første gang Den Tsjekkiske rep., Kazakhstan, Litauen, Mongolia, Russland, Den Slovakiske rep., Ukraina og Uzbekistan. S Kostnader OECD-NEA ha, i samarbeid med IAEA, IEA og UNIPEDE (International Union of Producers and Distributors of Electrical Energy) utgitt en rapport om "Projected Costs of Generating Electricity". Rapporten ble publisert i 1993/94 og er den sisle i en serie som ble siartel i 19K3. 16 OECD land og 6 ikke-oecd land har bidratt. Formålet med utredningen er å sammenlikne kostnadene ved forskjellige former for grunnlasl (kjernekraft, kull- og gassfyn kraft og fornybare energikilder) som del kan hli aktuell å satse på rundt århundreskiflel. Kjernekraften synes ikke lenger å ha den kostnadsmessige fordel, sammenliknel nr:d aktuelle alternaiiver, som tidlig i 80-årene. Likevel, seiv ved en kalkulasjonsrente på H>%, vil kjernekraft i 5 av de 14 bidragende land ha en klar økonomisk fordel fremfor kull. Og i 3 av 9 land vil kjernekraft vaire billigere enn gasskraft. Brukes en kalkulasjonsrente på 5% og grunnreglene som spesifisert i rapporten, vil kjernekraft være den billigste form for grunnlasl i de Heste land rundt år 2000. 1 tillegg til nevnte rapport om "Projected Costs of Generating Electricity", publiserte OECD-NEA i 1993 en rapport om "The Cost of High-level Radioactive Waste Disposal in Geological Repositories". I tillegg kom "The Economics of the Nuclear Fuel Cycle" i 1994.

7 6 Referanser 1. NEA activities in 1993. OECD Nuclear Energy Agency (NEA), Paris juli 1994. 2. The Annual Report for 1993. International Atomic Energy Agency (IAEA), Wien juli 1994. 3. Nuclear energy data. OECD Nuclear Energy Agency (NEA), Paris juli 1994. 4. Nuclear Power Reactors in the world. International Atomic Energy Agency (IAEA), Wien april 1994. 5. Nuclear Engineering International. August, 1994. 6. World Nuclear Industry Handbook 1994. Nuclear Engineering International. Januar 1994. 7. NEI (Nuclear Energy Institute). Washington D.C.

TABELL 1 KJERNEKRAFTVERK I DRIFT OG UNDER BYGGING PR. 31.12.93 1 drift Undar bygging LAND Antall Antall enheter MWe enheter MWe ARGENTINA 2 935 1 692 BELGIA 7 6527. - BRASIL 1 626 1 1245 BULGARIA 6 3538. - DEN SLOVAKISKE Rep 4 1632 4 1552 DEN TSJEKKISKE Rep 4 1648 2 1824 FINLAND 4 2310. - FRANKRIKE 57 59033 4 5815 INDIA 9 1593 5 1010 IRAN. - 2 2392 JAPAN 48 38029 6 5645 KANADA 22 15755.. KAZAKHSTAN 1 70 - KINA 2 1194 1 906 KUBA - 2 816 LITAUEN 2 2370 - MEXICO 1 654 1 654 NEDERLAND 2 504 - - PAKISTAN 1 125 1 300 ROMANIA. - 5 3155 RUSSLAND 29 19843 4 3375 SLOVENIA 1 632. SPANIA 9 7105 - - STORBRITANNIA 35 11909 1 1188 SVEITS 5 2985 -. SVERIGE 12 10002 - - SØR-AFRIKA 2 1842 - - SØR-KOREA 9 7220 7 5770 TAIWAN 6 4890 - - TYSKLAND 21 22657 - - UKRAINA 15 12679 6 5700 UNGARN 4 1729 - - USA 109 98784 2 2330 VERDEN TOTALT 430 337820 55 44369 Ref. "Nuclear Power Reactors in the World". IAEA, April 1994.

TABELL 2 ANDEL KJERNEKRAFT AV TOTAL ELKRAFTPRODUKSJON I DE ENKELTE LAND (pr. 31.12.1993) Andal (%) LITAUEN 87,2 FRANKRIKE 77,7 BELGIA 59,0 DEN SLOVAKISKE Rep. 53,6 UNGARN 43,3 SVERIGE 42,0 SØR KOREA 40,3 SVEITS 37,9 BULGARIA 36,9 SPANIA 36,0 SLOVENIA 35,5 TAIWAN 33,5 UKRAINA 32,9 JAPAN 30,9 UKRAINA 32,9 TYSKLAND 29,7 DEN TSJEKKISKE Rep. 29.2 FINLAND 29,0 USA 21,2 KANADA 17,3 ARGENTINA 14,2 RUSSLAND 12,5 NEDERLAND 5,1 SØR-AFRIKA 4,5 MEXICO 3.0 INDIA 1,9 PAKISTAN 0,9 KAZAKHSTAN 0,5 KINA 0,3 BRASIL 0,2 Ref. IAEA, April 1994

TABELL 3. KRAFTREAKTOR TYPER Internasjonal (orkortelse AGR BWR FBR GCR HTGR HWGCR HWLWR LWGR') PHWR PWR2) SGHWR Norsk benevnelse Avansert gasskjølt reaktor (UK) Kokvannsreaktor (lettvann) Hurtig breederreaktor Gasskjølt grafittmoderert reaktor (Magnox) Høytemperatur gasskjølt reaktor Tungtvannsmoderert gasskjølt reaktor (Frankrike) Tungtvannsmoderert kokende lettvannsreaktor (Japan) Lettvannskjalt grafittmoderert reaktor Tungtvannskjølt og -moderert reaktor (Candu) Trykkvannsreaklor (lettvann) Dampproduserende tungtvanns-reaktor (UK) I drift 14 92 5 22 1 20 33 243 Antall reaktorer pr. 31.12.1993 Under bygging Avstengt Utsatt Avbestilt 1 4 13 5 16 3 3 1 15 4 3 1 1 1 3 5 14 5 33 19 13 43 1 Totalt 430 55 es 19 S5 Ref. IAEA, april 1994 Bare reaktorer som ble påbegynt bygget er tistet under "Utsatt" og "Avbestilt" ) Benevnes også RBMK (Tsjemobyl-typen). 2 ) Inklusive den opprinnelig sovjetisk utviklede PWR, som også benevnes VVER.

Institutt for energiteknikk Ml 11 IK I'UKuv in. V_'ii'i7Ki.ll.r. \.im:i) I.-I..J.-I\.Wiiii»,: iri;::.mi;:::,n il\l Hl \ I'n.ii.» ir:i. \-ir.m iiamm. \n a v I.Ml 17ml* 1H«I l.l.lnv A'imiii: 17I*I 1* II un Instituttet liar en årsomsetning pa runclt 350 mill.kr. Totalt antall ansatte er ea. «00 (1993). I tillegg 12-15 atlasjerte utenlatulske forskere i Halden Tite Institute's annual turnover is approx. NOK 350 million. The total number of employees is approx. 600 (1993). In addition I2-15 foreign scientists attached to the Halden Project. AKTIVITETSOMRÅDER Petroleumsteknologi Kjernekraft Prosesskontroll Industriell energiteknologi F.nergiokonomisering Isotopforsyning og bestråling Materialteknologi Grunnforskning i fysikk Miljo- og strålevern MAIN ACTIVITIES Petroleum technology Nuclear power Process control Industrial energy technology Energy conservation Isotope production and irradiation services Materials technology Basic research in physics a Environmental- and radiation protection