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atw 2019-01

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nucmag.com<br />

<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

1<br />

9<br />

China’s Ambitious<br />

Nuclear New-Build Plans<br />

11 ı Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World<br />

ISSN · 1431-5254<br />

24.– €<br />

19 ı Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation<br />

49 ı World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7<br />

58 ı Nuclear Today<br />

Thorp, but Recycling and Sustainability<br />

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<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

“Grassroots” for Nuclear Power<br />

3<br />

Dear reader, The discussion about the peaceful use of nuclear power was focused skillfully and sustainably by its<br />

opponents at an early stage. Thus it was possible to raise a topic to be discussed at the factual level to a purely emotional<br />

level. While those in favour of nuclear power published one technical study after another, it was a multitude of elegant<br />

moves that led the subject discussion into the desired polarised debate and pushed the facts into the background.<br />

­Although the studies were scientifically correct and transparent in order to demonstrate the advantages of nuclear<br />

power – as a low-emission, reliable, economical and, assuming its responsible operation, also safe energy source – they<br />

could hardly keep up with the emotional level of argumentation of the opponents of nuclear power. Among other things,<br />

nuclear power was verbally dismissed, expressions such as „Atommeiler“ are characteristic, and presented as anonymous,<br />

even partly environmentally contemptuous technology. People who were convinced of their application did not appear<br />

in this scenario and were hardly desired in the public-political discussion. After all, there are some prominent, native<br />

opponents of nuclear energy today, such as Greenpeace founder Patrick Moore, who, beyond dogmas, today support the<br />

peaceful use of nuclear power as an ecologically justifiable pillar of future energy supply.<br />

EDITORIAL<br />

Change of scenery: Some 40 years later and 9,387 km from<br />

Europe. Place of action Taipei, Taiwan, China. Taiwan is a<br />

technically highly developed, modern industrial region.<br />

With its economic structure, a stable and secure energy<br />

supply is indispensable. This is even more true for the<br />

electricity supply due to many companies in the high-tech<br />

sector, such as the semiconductor industry. As a country<br />

poor in raw materials, Taiwan is dependent on 98 %<br />

imports for its energy supply. Gas (LNG) and coal dominate<br />

the electricity supply. The four nuclear power plants<br />

in operation at two locations, with a capacity of app.<br />

3,800 MW, account for app. 10 % of the country's<br />

generation capacity. Together with the two nuclear power<br />

plants shut down at the Chinshan site on 3 October 2<strong>01</strong>8<br />

after 46 and 45 years of operation respectively, they<br />

­supplied around 15 % of the country's electricity demands.<br />

The safe operation of the two Chinshan reactors had been<br />

examined by the Taiwanese nuclear safety authority in<br />

2007, with the result that the license could be extended for<br />

20 years beyond the approved year 2<strong>01</strong>7 to 2037. Two<br />

advanced boiling water reactors, each with an electrical<br />

output of 1,350 MW, had been under construction at the<br />

Lungmen site since 1999. Due to the political environment,<br />

the completion was suspended several times and in 2<strong>01</strong>5<br />

the operator Taipower decided to preserve the plant until a<br />

possible later completion. In Japan, two type-similar plants<br />

were put into commercial operation in the 1990s after<br />

three years of construction.<br />

Taiwan, too, was not spared the ideologised and<br />

­instrumentalised nuclear energy discussion. Taiwan's<br />

policy is characterised by two blocs: the “pan-green<br />

­coalition” with the Democratic Progressive Party (DPP) as<br />

the strongest force and the “pan-blue coalition” around the<br />

Kuomintang. The “pan-green coalition” – green stands<br />

­primarily for the colour of the party 's flag, not for political<br />

orientation – had written the withdrawal from the peaceful<br />

use of nuclear power into the party programme as a<br />

political delimitation. After its election victory in the<br />

­parliamentary and presidential elections in 2<strong>01</strong>6, the DPP<br />

proclaimed the phase-out of nuclear power by 2025. The<br />

first step towards phasing out nuclear energy was then the<br />

shut-down of the reactors in Chinshan.<br />

Human failure in a 4,000 MW gas-fired power plant led<br />

to a five-hour blackout in the northern part of Taiwan on<br />

August 15, 2<strong>01</strong>7. Several leading politicians then resigned.<br />

Since the subsequent period saw an increasing number of<br />

minor power failures, Taiwan's citizens were sensitized to<br />

the issue of security of electricity supply.<br />

On 24 November 2<strong>01</strong>8 the time had come. Together<br />

with regional elections, Taiwan's citizens were asked to<br />

express their views on the political nuclear phase-out and<br />

other issues in a referendum. This was preceded by a<br />

vehement debate on this point. The government- controlled<br />

Central Election Commission had originally rejected the<br />

pro-nuclear referendum. The referendum provides for the<br />

withdrawal of Article 95-1 of the Electricity Act and thus<br />

the decommissioning of all nuclear power plants by the<br />

year 2025. In accordance with a decision of the highest<br />

court, this point of action was then put to the vote. This<br />

referendum item was approved by 59.49% or 5,895,560 of<br />

10,832,735 voters.<br />

Observers see an essential part of this success in<br />

the continued use of nuclear power in the supporting<br />

“­Grassroots” movement, i.e. citizens like you and me who<br />

take to the streets and personally stand up for their<br />

opinion. This is certainly not new, but what was new was<br />

the scale and nature of the effort. While an “advertising<br />

campaign” was launched on the part of the anti-nuclear<br />

activists, it was the many contacts on the street with which<br />

the supporters of nuclear energy scored points – the<br />

Taiwanese nuclear power plant operator was not allowed<br />

to position itself.<br />

Now it will be interesting how the government positions<br />

itself. In 2020 there will be parliamentary and presidential<br />

elections and if the government does not react to the<br />

pro-nuclear vote, the Taiwanese “Grassroots” have already<br />

announced a succeeding referendum.<br />

On the streets for nuclear power. Something new.<br />

Something unique and now even successful.<br />

Christopher Weßelmann<br />

– Editor in Chief –<br />

Editorial<br />

“Grassroots” for Nuclear Power


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

4„Grassroots“ für die Kernenergie<br />

EDITORIAL<br />

Liebe Leserin, lieber Leser, die Diskussion über die friedliche Nutzung der Kernenergie wurde von ihren<br />

­Gegnern frühzeitig gezielt, geschickt und nachhaltig gesteuert. So gelang es, ein auch auf der Sachebene zu<br />

­diskutierendes ­Thema quasi komplett auf die rein emotionale Ebene zu heben. Während aufseiten der Kernenergiebefürworter<br />

eine Fachstudie nach der anderen aufgelegt wurde, war es eine Vielzahl eleganter Schachzüge, die die<br />

Sachdiskussion in die gewünschte polarisierte Auseinandersetzung führten, die Fakten in den Hintergrund drängten.<br />

Die Studien waren zwar wissenschaftlich korrekt und transparent um die Vorteile der Kernenergie aufzuzeigen – als<br />

emissionsarme, ­versorgungssichere, ökonomische und, ihre verantwortungsvolle Umsetzung vorausgesetzt, auch<br />

sichere Energiequelle – konnten aber kaum mit der emotionalen Argumentationsebene der Kernenergiegegner<br />

­mithalten. Die Kernenergie wurde dabei unter anderem verbal abgekanzelt, Ausdrücke wie Atommeiler sind<br />

­bezeichnend, und als anonyme, ja teils umweltverachtende Technologie dargestellt. Menschen, die von ihrem Nutzen<br />

überzeugt waren und diesen vertraten, kamen in diesem Szenario nicht vor und waren in der öffentlich-politischen<br />

­Diskussion kaum gewünscht. Immerhin sind es heute aber einige prominente, ursprüngliche Kernenergiegegner, wie<br />

zum Beispiel Greenpeace-Gründer Patrick Moore, die jenseits von Dogmen die friedliche Nutzung der Kernenergie als<br />

ökologisch begründbare tragende Säule der zukünftigen Energieversorgung unterstützen.<br />

Szenenwechsel: Rund 40 Jahre später und 9.387 km von<br />

Europa entfernt. Handlungsort Taipei, Taiwan, China.<br />

Taiwan ist ein technisch hoch entwickelter, moderner<br />

Industriestaat. Mit seiner wirtschaftlichen Struktur ist<br />

eine stabile und versorgungssichere Energieversorgung<br />

­unabdingbar. Für die Stromversorgung gilt dies noch verstärkt<br />

aufgrund vieler Produktionsbetriebe aus dem<br />

Hightech- Sektor, so der Halbleiterindustrie. Als rohstoffarmes<br />

Land ist Taiwan bei der Energieversorgung auf 98 %<br />

Importe angewiesen. Gas (LNG) und Kohle dominieren in<br />

der Stromversorgung. Die vier in Betrieb befindlichen<br />

Kernkraftwerke an zwei Standorten haben mit ihren rund<br />

3.800 MW Leistung einen Anteil an der Erzeugungsleistung<br />

des Landes von rund 10 %. Gemeinsam mit den<br />

zwei am Standort Chinshan zum 3. Oktober 2<strong>01</strong>8 nach 46<br />

bzw. 45 Betriebsjahren stillgelegten Kernkraftwerken<br />

­lieferten sie rund 15 % des Strombedarfs. Der Betrieb der<br />

beiden Chinshan-Reaktoren war sicherheitstechnisch in<br />

2007 von der taiwanesischen Aufsichtsbehörde untersucht<br />

worden, mit dem Ergebnis einer möglichen 20-jährigen<br />

­Lizenzverlängerung über das genehmigte Jahr 2<strong>01</strong>7 ­hinaus<br />

bis also zum Jahr 2037. Zwei fortschrittliche Siedewasserreaktoren<br />

mit jeweils 1.350 MW elektrischer Leistung<br />

­waren seit 1999 am Standort Lungmen in Bau. Aufgrund<br />

des politischen Umfelds wurde die Fertigstellung mehrfach<br />

unterbrochen und im Jahr 2<strong>01</strong>5 entschied sich der<br />

­Betreiber Taipower für eine Konservierung der Anlage bis<br />

zu einer möglichen späteren Fertigstellung. In Japan<br />

­waren 2 typähnliche Anlagen in den 1990er-Jahren nach<br />

dreijähriger Bauzeit in den kommerziellen Betrieb übernommen<br />

worden.<br />

Auch Taiwan blieb nicht von der ideologisierten und<br />

instrumentalisierten Kernenergiediskussion verschont.<br />

Taiwans Politik ist von zwei Blöcken geprägt, der „pan-­<br />

grünen Koalition“ mit der Demokratischen Fortschrittspartei<br />

(DPP) als stärkste Kraft und der „pan-blauen<br />

­Koalition“ um die Kuomintang. Zur politischen ­Abgrenzung<br />

hatte sich die „pan-grüne Koalition“ – grün steht vordringlich<br />

für die Parteifarbe, nicht die politische Orientierung –<br />

den ­Ausstieg aus der friedlichen Nutzung der Kernenergie<br />

in das Parteiprogramm geschrieben. Nach ihrem Wahlsieg<br />

bei ­Parlaments- und Präsidialwahl in 2<strong>01</strong>6 proklamierte die<br />

DPP unter anderem den Ausstieg aus der Kernenergie bis<br />

zum Jahr 2025. Der erste Schritt zum Kernenergieausstieg<br />

war dann die Stilllegung der Reaktoren in Chinshan.<br />

Aufgrund menschlichen Versagens in einem 4.000-MW-­<br />

Gaskraftwerk kam es am 15. August 2<strong>01</strong>7 zu einem<br />

­flächendeckenden fünfstündigen Blackout im nördlichen<br />

Teil Taiwans. Mehrere führende Politiker nahmen daraufhin<br />

ihren Hut. Da es in der Folgezeit immer häufiger zu<br />

kleineren Störungen bei der Stromversorgung kam, waren<br />

die Bürger Taiwans für das Thema Stromversorgungssicherheit<br />

sensibilisiert.<br />

Am 24. November 2<strong>01</strong>8 war es dann soweit. Taiwans<br />

Bürger konnten sich zeitgleich mit Regionalwahlen zum<br />

politischen Kernenergieausstieg und zu weiteren Themen<br />

in einem Referendum äußern. Vorangegangen war eine<br />

vehemente Auseinandersetzung zu diesem Punkt. Die von<br />

der Regierung kontrollierte Central Election Commission<br />

hatte das Pro-Kernenergie-Referendum ursprünglich<br />

­abgewiesen. Dieses sieht vor, den Artikel 95-1 des<br />

­Electricity Acts zurückzunehmen und damit die Stilllegung<br />

aller Kernkraftwerke bis zum Jahr 2025. Gemäß<br />

einer höchstrichterlichen Entscheidung wurde dieser<br />

­Aktionspunkt dann doch zur Wahl gestellt: Mit einer<br />

­Zustimmung von 59,49 % bzw. 5.895.560 von 10.832.735<br />

Wählerstimmen wurde diesem Referendumspunkt zugestimmt.<br />

Einen wesentlichen Anteil für diesen Erfolg für die<br />

­weitere Nutzung der Kernenergie sehen Beobachter in der<br />

unterstützenden „Grassroots“-Bewegung, also Bürgern<br />

wie du und ich, die auf die Straße gehen und sich persönlich<br />

für ihre Ziele einsetzen. Dies ist sicher nicht neu,<br />

aber neu waren Umfang und Art des Einsatzes. Während<br />

aufseiten der Anti-Atom-Aktivisten eine „Werbe kampagne“<br />

gestartet wurde, waren es die vielen persönlichen Kontakte<br />

auf der Straße, mit der die Kernenergie­befürworter<br />

punkteten – der taiwanesische Kernkraftwerksbetreiber<br />

durfte sich nicht positionieren.<br />

Jetzt wird es vor allem interessant sein, wie sich die<br />

­Regierung positioniert. Im Jahr 2020 sind Parlaments- und<br />

Präsidialwahlen und für den Fall, dass die Regierung<br />

nicht auf das Pro-Kernenergie-Votum reagiert, haben<br />

die taiwanesischen „Grassroots“ schon ein weiteres<br />

­Referendum angekündigt.<br />

Auf die Straße gehen für die Kernenergie. Etwas Neues.<br />

Etwas Einzigartiges und jetzt sogar etwas Erfolgreiches.<br />

Christopher Weßelmann<br />

– Chefredakteur –<br />

Editorial<br />

„Grassroots“ für die Kernenergie


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29.<strong>01</strong>. - 30.<strong>01</strong>.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

24.09. - 25.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

12.02. - 13.02.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

18.03. - 19.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

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Dr. Tanja-Vera Herking<br />

Dr. Christien Zedler<br />

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Dr. Christien Zedler<br />

22.<strong>01</strong>. - 23.<strong>01</strong>.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

26.11. - 27.11.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Berlin<br />

26.03. - 27.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong> Berlin<br />

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Die INFORUM-Seminare können je nach<br />

Inhalt ggf. als Beitrag zur Aktualisierung<br />

der Fachkunde geeignet sein.


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

6<br />

Issue 1 | <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

January<br />

CONTENTS<br />

Contents<br />

Editorial<br />

“Grassroots” for Nuclear Power E/G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3<br />

DAtF Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

Feature | Inside Nuclear with NucNet<br />

China’s Ambitious Nuclear New-Build Plans:<br />

The Targets and the Challenges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9<br />

Calendar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of<br />

Electricity in the Member States of the European Union – Security of<br />

Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies G . . 19<br />

Spotlight on Nuclear Law<br />

Modernisation of German Radiation Protection Legislation G . . . . 25<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

Conditioning and Storage of Radioactive Waste:<br />

Potential Savings and New Processes G . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<br />

Research and Innovation<br />

Experimental Study on Sub-cooled Boiling<br />

of Natural Circulation in Narrow Rectangular Channels. . . . . . . . . . 29<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

Annual Reactor Meeting 1969 in Frankfurt – Short Report G . . . . . 35<br />

German Atomic Forum’s Annual Reactor Meeting G . . . . . . . . . . 36<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Preliminary Programme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42<br />

KTG Inside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

Cover:<br />

Taishan NPP in China with its 2 EPR reactors.<br />

Taishan 1 (left) has become the world's first<br />

EPR to enter into commercial operation<br />

on December 13, 2<strong>01</strong>8. Copyright: ©TNPJVC<br />

Editorial Programme <strong>2<strong>01</strong>9</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />

Nuclear Today<br />

Sun Sets on UK’s Thorp, but Recycling and<br />

Sustainability Still a Burning Issue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58<br />

G<br />

E/G<br />

= German<br />

= English/German<br />

Imprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />

Contents


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

7<br />

Feature<br />

Inside Nuclear with<br />

9 China’s Ambitious Nuclear New-Build Plans:<br />

The Targets and the Challenges<br />

CONTENTS<br />

NucNet<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

11 The Role of Nuclear Power in the World<br />

Ludger Mohrbach<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

19 The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of<br />

Electricity in the Member States of the European Union – Security<br />

of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies<br />

Zur künftigen Rolle der thermischen Stromerzeugung und der<br />

Speicherung von Elektrizität in den Mitgliedstaaten<br />

der Europäischen Union – Sicherung der Versorgung<br />

bei steigenden Anteilen volatiler erneuerbarer Energien<br />

Hans-Wilhelm Schiffer<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

35 Annual Reactor Meeting 1969 in Frankfurt – Short Report<br />

Reaktortagung 1969 in Frankfurt – Kurzbericht<br />

German Atomic Forum’s Annual Reactor Meeting<br />

Die Reaktortagung des Deutschen Atomforums<br />

World Report<br />

49 Nuclear Power 2<strong>01</strong>7<br />

Nuclear Today<br />

58 Sun Sets on UK’s Thorp, but Recycling and Sustainability<br />

Still a Burning Issue<br />

John Shepherd<br />

Contents


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

8<br />

8Notes<br />

DATF NOTES<br />

The Implementation of the “Energiewende”<br />

In its current report “Coordination and Regulation for Realization of<br />

the Energiewende by the Federal Ministry of Economic Affairs and<br />

Energy”, the Bundesrechnungshof (German Federal Court of Auditors)<br />

summarizes the state of affairs of the German Energiewende<br />

and makes recommendations to improve the organization and<br />

implementation.<br />

In the year 2<strong>01</strong>7, the total cost of the Energiewende is 34.36 billion<br />

(thousand million) Euro. Despite this high cost, the Bundesrechnungshof<br />

has identified substantial deficits. As a result, most of the set<br />

goals will not be achieved.<br />

Cost of the Energiewende<br />

Federal Payments and Missed Revenue<br />

Amount (Thousand Million Euro)<br />

Federal Budget, Energy and Climate Fund 3.16<br />

Personnel Costs 0.05<br />

Decreased Energy Tax (e. g. Discharge for Energy Intensive Companies) 0.88<br />

Electricity Price Compensation due to Subsidy on Industrial Plants 0.29<br />

Reliefs on Electricity Tax 3.50<br />

End Consumer Charging<br />

Cost Allocation (“EEG-Umlage”) 23.98<br />

Cost Allocation (“KWKG”) 1.17<br />

Offshore-Liability 0.20<br />

§ 19 Electricity Network Charges Ordinance 1.10<br />

Disconnectable-Load-Regulation 0.03<br />

Total 34.36<br />

Reader's Digest<br />

“ The BMWi* has not yet created comprehensive transparency about investment and cost of the Energiewende. ”<br />

“ Despite the high use of funds and staff, the set goals of the Energiewende for the year 2020<br />

are mostly not achieved. ”<br />

“ The BMWi* does not consider further measures to strengthen the overall coordination of the Energiewende<br />

to be necessary. ”<br />

* Federal Ministry for Economic Affairs and Energy Source: Bundesrechnungshof<br />

For further details<br />

please contact:<br />

Nicolas Wendler<br />

DAtF<br />

Robert-Koch-Platz 4<br />

1<strong>01</strong>15 Berlin<br />

Germany<br />

E-mail: presse@<br />

kernenergie.de<br />

www.kernenergie.de<br />

Low and Intermediate Level Waste<br />

in Germany<br />

In recent years major changes took place in Germany regarding the<br />

management of radioactive waste. In particular the system of<br />

licencing and regulation, the responsible government agencies, the<br />

operators and the financing regime have changed. To reflect this<br />

DAtF has published a new edition of the brochure on the management<br />

of low and intermediate level waste in Germany.<br />

pp<br />

How much LLW/ILW is there in Germany?<br />

pp<br />

Who is responsible for waste management and disposal?<br />

pp<br />

How are these duties payed for?<br />

pp<br />

And where shall the waste be finally disposed?<br />

Answers to these questions and information on the licenced<br />

repository Konrad with respect to safety, history and planned<br />

completion can be found in the new edition of:<br />

Final Disposal of Low and<br />

Intermediate Level Waste Materials<br />

3 Now available to download at www.kernenergie.de<br />

(German).<br />

DAtF Notes


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Feature<br />

China’s Ambitious Nuclear New-Build<br />

Plans: The Targets and the Challenges<br />

China is officially aiming for 58 GW of installed nuclear capacity by 2020 – up from almost 36 GW today<br />

– but the country’s nuclear sector faces a number of challenges and this target is likely to be missed,<br />

Shanghai-based energy research company Nicobar told NucNet.<br />

Nicobar said the 58 GW will probably be reached in 2021 or<br />

2022. Looking further ahead, China’s goal is to have 110<br />

nuclear units in commercial operation by 2030, but this<br />

­target is likely to be adjusted in the next ­Five-Year Plan, the<br />

first draft of which will appear in <strong>2<strong>01</strong>9</strong>.<br />

“Based on the current roster of planned builds, 110<br />

­reactors by 2030 is technically possible but difficult from a<br />

logistical point of view,” Nicobar said. “At the moment<br />

there simply aren’t enough potential reactor sites to double<br />

the fleet in the next 12 years.”<br />

China faces a number of challenges in meeting its<br />

new-build targets, Nicobar said.<br />

They include weak electricity demand in northern<br />

China and human resources challenges such as uncertainty<br />

over whether China can graduate and train nuclear<br />

engineers in time to meet demand.<br />

There are also concerns about fuel security because<br />

China has relatively small uranium reserves. China, the<br />

only uranium producing country in East Asia, reported a<br />

small but steady increase in production from 1,450 tU in<br />

2<strong>01</strong>2 to 1,500 tU in 2<strong>01</strong>3 and 1,550 tU in 2<strong>01</strong>4 with six<br />

production centres in operation.<br />

However, according to the OECD’s Nuclear Energy<br />

Agency (NEA), annual uranium requirements amount to<br />

about 5,300 tU. If the total capacity of nuclear power<br />

plants reaches between 40 GW and 58 GW by the end of<br />

2020, uranium requirements will be about 12,000 tU.<br />

China has great potential for uranium resources, said<br />

the NEA. According to studies by several institutes in<br />

China, the country has two million tonnes of potential<br />

uranium resources.<br />

With uranium demand from nuclear plants expected<br />

to increase rapidly in the coming decade, China has<br />

accelerated the pace of domestic uranium exploitation.<br />

According to the NEA, China has a policy of “facing two<br />

markets and using of two kinds of resources” for uranium<br />

procurement. This means that China will develop domestic<br />

uranium resources and make full use of non-domestic<br />

resources and mine development in advance of requirements.<br />

“Uranium supply will be guaranteed through a<br />

combination of domestic production, development of<br />

non-domestic resources and international trade to ensure<br />

a stable supply of nuclear fuel,” the NEA said.<br />

China has acquired 70 % of its uranium imports from<br />

Kazakhstan, with the remainder coming from countries<br />

including Australia, Canada, Namibia and Uzbekistan.<br />

UxC reported that China imported over 115,000 tU over<br />

2009-14, notably 25,000 tU in 2<strong>01</strong>4 and 10,400 tU to July<br />

in 2<strong>01</strong>5. With annual consumption at about 5,000 tU,<br />

much of this will be stockpiled.<br />

One challenge cited by Nicobar that China does seem to<br />

be on the way to resolving is the issue of regulatory<br />

independence and capacity.<br />

In 2<strong>01</strong>7, the Hong Kong-based South China Morning<br />

Post said “weak and opaque governance” had long been<br />

seen as an industry problem in China, especially when it<br />

comes to determining the precise roles of the government,<br />

the military and state-owned nuclear enterprises on issues<br />

such as the handling of nuclear materials and<br />

the disposal of spent fuel.<br />

However, in November 2<strong>01</strong>7 state media reported that<br />

a new nuclear safety law had been passed aimed at<br />

­improving regulation in the nuclear power sector. Officials<br />

said the law will give more powers to the regulator, the<br />

National Nuclear Safety Administration (NNSA), and<br />

establish new systems that will improve the disclosure of<br />

information on issues like radiation, and prevent or<br />

minimise risks from nuclear accidents.<br />

Nicobar said regulatory capacity has seen “significant<br />

growth” in recent years and is no longer a major point of<br />

concern from their perspective.<br />

But the company warned that while it is still too early for<br />

most of the fleet, aging management and licence ­renewal<br />

will be an issue for the regulator to face as the oldest plants<br />

draw closer to the end of their first licence period.<br />

China’s domestic nuclear plans are ambitious, but it also<br />

has similar ambitions to sell its nuclear services overseas.<br />

According to Nicobar, China has signed agreements and<br />

memoranda of understanding to explore civil nuclear cooperation<br />

with more than 20 countries and has already exported<br />

miniature neutron sources to several countries as well.<br />

Among the most likely opportunities for nuclear reactor<br />

technology exports are plans to build the Generation III<br />

HPR1000 – also known as Hualong One – in the UK<br />

and Argentina, the CAP1400 (a Chinese derivative of<br />

­Westinghouse's AP1000) in Turkey and high temperature<br />

gas reactors (HTGR) in Saudi Arabia.<br />

China's first commercial HTGR demonstration project<br />

is comprised of two pebble-bed units, a design known<br />

as HTR-PM. A unit is under construction in China at<br />

Shidaowan in Shandong province.<br />

Nicobar said China has already exported four CNP-300<br />

reactors for the Chasnupp nuclear station in Pakistan and<br />

two ACP-1000 reactors to the Kanupp nuclear station in<br />

Pakistan. The two ACP-1000 units are under construction<br />

and scheduled to be completed in 2021 and 2022.<br />

Nicobar said Chinese nuclear technology will be highly<br />

competitive in mature and new nuclear markets, largely<br />

because Chinese companies will be able to offer “attractive<br />

financing packages” through state-owned banks that few<br />

other vendors will be able to compete with. The only exceptions<br />

are likely to be Russia and South Korea, Nicobar said.<br />

“We anticipate that once China can point to successful<br />

Hualong One deployments, then its export efforts will<br />

really start to bear fruit,” Nicobar said.<br />

“In short, we see Chinese nuclear technology exports<br />

as extremely realistic and even inevitable by 2021-2022,<br />

­given the attractive turnkey technology and financing<br />

conditions the Chinese will be able to offer.”<br />

Author<br />

NucNet<br />

The Independent Global Nuclear News Agency<br />

Editor responsible for this story: David Dalton<br />

Editor in Chief, NucNet<br />

Avenue des Arts 56<br />

1000 Brussels, Belgium<br />

www.nucnet.org<br />

Nicobar’s white paper<br />

on the Chinese nuclear<br />

industry is online:<br />

https://bit.ly/2NHos74<br />

9<br />

FEATURE | INSIDE NUCLEAR WITH NUCNET<br />

Inside Nuclear with NucNet<br />

China’s Ambitious Nuclear New-Build Plans: The Targets and the Challenges


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Calendar<br />

10<br />

<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

CALENDAR<br />

15.<strong>01</strong>.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Nuclear Fuel Supply Forum. Washington DC, USA,<br />

Nuclear Energy Institute (NEI), www.nei.org<br />

21.<strong>01</strong>.-22.<strong>01</strong>.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Uranium Science. Bristol, Unitd Kingdom, University<br />

of Bristol, Royal Academy of Engineering, IAC,<br />

uranium-science.tumblr.com<br />

28.<strong>01</strong>.-29.<strong>01</strong>.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

5 th Central & Eastern Europe Nuclear Industry<br />

Congress <strong>2<strong>01</strong>9</strong>. Prague, Czech Republic,<br />

www.szwgroup.com<br />

05.02.-07.02.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Nordic Nuclear Forum. Helsinki, Finland, FinNuclear,<br />

https://nordicnuclearforum.fi/conference<br />

25.02.-26.02.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Symposium Anlagensicherung. Hamburg,<br />

Germany, TÜV NORD Akademie, www.tuev-nord.de<br />

03.03.-07.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

WM Symposia – WM<strong>2<strong>01</strong>9</strong>. Phoenix, AZ, USA.<br />

www.wmsym.org<br />

05.03.-06.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

VI. International Power Plants Summit.<br />

Istanbul, Turkey, INPPS Fair,<br />

www.nuclearpowerplantssummit.com<br />

10.03.-15.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

83. Annual Meeting of DPG and DPG Spring<br />

Meeting of the Atomic, Molecular, Plasma Physics<br />

and Quantum Optics Section (SAMOP),<br />

incl. Working Group on Energy. Rostock, Germany,<br />

Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.,<br />

www.dpg-physik.de<br />

10.03.-14.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

The 9 th International Symposium On<br />

Supercritical- Water-Cooled Reactors (ISSCWR-9).<br />

Vancouver, British Columbia, Canada, Canadian<br />

Nuclear Society (CNS), www.cns-snc.ca<br />

11.03.-13.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

18 th Workshop of the European ALARA Network:<br />

ALARA in Decommissioning and Site Remediation.<br />

Marcoule, France, European ALARA Network<br />

www.eu-alara.net<br />

11.03.-12.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Carnegie International Nuclear Policy Conference.<br />

Washington D.C., U.S.A., Carnegie Endownment for<br />

International Peace, carnegieendowment.org<br />

<br />

24.03.-28.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

RRFM <strong>2<strong>01</strong>9</strong> – <strong>2<strong>01</strong>9</strong> the European Research<br />

Reactor Conference. Jordan, IGORR, the International<br />

Group Operating Research Reactors and European<br />

Nuclear Society (ENS), www.euronuclear.org<br />

25.03.-27.03.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Cyber Security Implementation Workshop.<br />

Boston MA, USA, Nuclear Energy Institute (NEI),<br />

www.nei.org<br />

<strong>01</strong>.04.-03.04.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

CIENPI – 13 th China International Exhibition on<br />

Nuclear Power Industry. Beijing, China,<br />

Coastal International, www.coastal.com.hk<br />

09.04.-11.04.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

World Nuclear Fuel Cycle <strong>2<strong>01</strong>9</strong>. Shanghai, China,<br />

World Nuclear Association (WNA), Miami, Florida,<br />

USA, www.wnfc.info<br />

ATOMEXPO <strong>2<strong>01</strong>9</strong>. Sochi, Russia,<br />

<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.atomexpo.ru/en/<br />

15.04.-16.04.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

07.05.-08.05.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

50 th Annual Meeting on Nuclear Technology<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong> | 50. Jahrestagung Kerntechnik.<br />

Berlin, Germany, DAtF and KTG,<br />

www.amnt<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.com – Register Now!<br />

15.05.-17.05.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

1 st International Conference of Materials,<br />

Chemistry and Fitness-For-Service Solutions<br />

for Nuclear Systems. Toronto, Canada, Canadian<br />

Nuclear Society (CNS), www.cns-snc.ca<br />

16.05.-17.05.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Emergency Power Systems at Nuclear Power<br />

Plants. Munich, Germany, TÜV SÜD,<br />

www.tuev-sued.de/eps-symposium<br />

24.05.-26.05.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

International Topical Workshop on Fukushima<br />

Decommissioning Research – FDR<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.<br />

Fukushima, Japan, The University of Tokyo,<br />

fdr<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.org<br />

29.05.-31.05.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Global Nuclear Power Tech. Seoul, South Korea,<br />

Korea Electric Engineers Association,<br />

electrickorea.org/eng<br />

03.06.-05.06.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Nuclear Energy Assembly. Washington DC, USA,<br />

Nuclear Energy Institute (NEI), www.nei.org<br />

03.06.-07.06.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

World Nuclear University Short Course:<br />

The World Nuclear Industry Today. Rio de Janeiro,<br />

Brazil, World Nuclear University,<br />

www.world-nuclear-university.org<br />

04.06.-07.06.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

FISA <strong>2<strong>01</strong>9</strong> and EURADWASTE ‘19. 9 th European<br />

Commission Conferences on Euratom Research<br />

and Training in Safety of Reactor Systems and<br />

Radioactive Waste Management. Pitesti, Romania,<br />

www.nucleu2020.eu<br />

24.06.-28.06.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

<strong>2<strong>01</strong>9</strong> International Conference on the Management<br />

of Spent Fuel from Nuclear Power Reactors.<br />

Vienna, Austria, International Atomic Energy Agency<br />

(IAEA), www.iaea.org<br />

23.06.-27.06.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

World Nuclear University Summer Institute.<br />

Romania and Switzerland, World Nuclear University,<br />

www.world-nuclear-university.org<br />

21.07.-24.07.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

14 th International Conference on CANDU Fuel.<br />

Mississauga, Ontario, Canada, Canadian Nuclear<br />

Society (CNS), www.cns-snc.ca<br />

28.07.-<strong>01</strong>.08.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Radiation Protection Forum. Memphis TN, USA,<br />

Nuclear Energy Institute (NEI), www.nei.org<br />

04.08.-09.08.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

PATRAM <strong>2<strong>01</strong>9</strong> – Packaging and Transportation<br />

of Radioactive Materials Symposium.<br />

New Orleans, LA, USA. www.patram.org<br />

21.08.-30.08.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Frédéric Joliot/Otto Hahn (FJOH) Summer School<br />

FJOH-<strong>2<strong>01</strong>9</strong> – Innovative Reactors: Matching the<br />

Design to Future Deployment and Energy Needs.<br />

Karlsruhe, Germany, Nuclear Energy Division<br />

of Commissariat à l’énergie atomique et aux<br />

énergies alternatives (CEA) and Karlsruher Institut<br />

für Technologie (KIT), www.fjohss.eu<br />

04.09.-06.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

World Nuclear Association Symposium <strong>2<strong>01</strong>9</strong>.<br />

London, UK, World Nuclear Association (WNA),<br />

www.wna-symposium.org<br />

04.09.-05.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

VGB Congerss <strong>2<strong>01</strong>9</strong> – Innovation in Power<br />

Generation. Salzburg, Austria, VGB PowerTech e.V.,<br />

www.vgb.org<br />

08.09.-11.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

4 th Nuclear Waste Management,<br />

Decommissioning and Environmental Restoration<br />

(NWMDER). Ottawa, Canada, Canadian Nuclear<br />

Society (CNS), www.cns-snc.ca<br />

09.09.-12.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

24 th World Energy Congress. Abu Dhabi, UAE,<br />

www.wec24.org<br />

09.09.-12.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Jahrestagung <strong>2<strong>01</strong>9</strong> – Fachverband für<br />

Strahlenschutz | Strahlenschutz und Medizin.<br />

Würzburg, Germany,<br />

www.fs-ev.org/jahrestagung-<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

16.09.-20.09.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

63 rd Annual Conference of the IAEA. Vienna,<br />

Austria, International Atomic Energy Agency (IAEA),<br />

www.iaea.org/about/governance/generalconference<br />

22.10.-25.10.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

SWINTH-<strong>2<strong>01</strong>9</strong> Specialists Workshop on Advanced<br />

Instrumentation and Measurement Techniques<br />

for Experiments Related to Nuclear Reactor<br />

Thermal Hydraulics and Severe Accidents.<br />

Livorno, Italy, www.nineeng.org/swinth<strong>2<strong>01</strong>9</strong>/<br />

23.10.- 24.10.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Chemistry in Power Plants. Würzburg, Germany,<br />

VGB PowerTech e.V., www.vgb.org/en/<br />

chemie_im_kraftwerk_<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.html<br />

27.10.-30.10.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

FSEP CNS International Meeting on Fire Safety<br />

and Emergency Preparedness for the Nuclear<br />

Industry. Ottawa, Canada, Canadian Nuclear Society<br />

(CNS), www.cns-snc.ca<br />

25.11.-29-11.<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

International Conference on Research Reactors:<br />

Addressing Challenges and Opportunities to<br />

Ensure Effectiveness and Sustainability.<br />

Buenos Aires, Argentina, International Atomic<br />

Energy Agency (IAEA), www.iaea.org/events/<br />

conference-on-research-reactors-<strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

This is not a full list and may be subject to change.<br />

Calendar


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power<br />

in the World<br />

Ludger Mohrbach<br />

Nuclear energy and climate In 2<strong>01</strong>7, about 85 % of the world’s primary energy supply was based on burning<br />

hydrocarbons, with each kg of atomic carbon producing about 2.7 kg of CO 2 , practically all of which was and is deposited<br />

in the atmosphere.<br />

The carbon dioxide concentration has exceeded 400 ppm<br />

in 2<strong>01</strong>6 [1], up from about 280 ppm in the pre-industrialised<br />

era, producing (together with the other anthropogenic<br />

greenhouse gases, all together being about half as<br />

effective as CO 2 ) a medium average global temperature<br />

rise of already one Kelvin.<br />

In business-as-usual scenarios, climate models predict an<br />

unbearable total positive temperature change of between<br />

3.3 and 4.1 Kelvin until the year 2100, with ­economic<br />

development and population growth being the main drivers.<br />

If all countries would keep their reduction promises of the<br />

Paris Convention of globally 50 %, warming would still<br />

come out at 2.4 to 2.7 Kelvin. It would require at least another<br />

reduction by a factor of two to reach “acceptable” 2 Kelvin.<br />

In order to limit global warming to 1.3 to 1.5 Kelvin as<br />

deemed desirable by the Paris Convention, practically<br />

an early total decarbonisation of all world-wide energy<br />

consumption would be necessary [2].<br />

About half of the global primary energy supply in that<br />

timeframe may altogether be required for power generation.<br />

Today about 450 nuclear power plants provide about<br />

11 % of the worldwide electric energy supply. They ­represent<br />

about 4 % of the global primary energy supply, second on<br />

the list of carbon-free energy sources only to hydropower<br />

(7 %) and roughly comparable to all other renewables<br />

together (including traditional biomass burning).<br />

Thus, nuclear saves today already more than 2.3 Gt/a<br />

of CO 2 emissions compared to coal/ gas, this corresponds<br />

to approx. 6 % of all anthropogenic CO 2 emissions.<br />

The (domestic part of the) German share of greenhouse<br />

gas emissions corresponds to only slightly more than 2 %.<br />

Nuclear power in the world<br />

Today (Figure 1, Figure 2 and Figure 3), nuclear power<br />

plants are operated in 31 countries, since the Fukushima<br />

event 2<strong>01</strong>1 five newcomer countries have additionally<br />

started to build nuclear units, namely the United Arab<br />

Emirates, Belarus, Bangladesh, Turkey and Egypt.<br />

In the same time, only Germany has decided to phase<br />

out nuclear (until 2022) at about half of the technical<br />

lifetime of 60 years of the plants, whereas originally<br />

­comparable decisions in Belgium, Spain, Switzerland,­<br />

Taiwan, South Korea and Sweden have been continuously<br />

extended or reversed. We estimate the associated costs for<br />

Germany in the range of 200 G€ (Figure 4 to Figure 5).<br />

Furthermore, several other countries follow long-term<br />

policies to embark on nuclear programmes, whereas at<br />

least 17 of the 31 “nuclear“ countries have declared to<br />

expand their nuclear share, mostly for climate protection<br />

reasons, but also for energy independence, security of<br />

supply or value of domestic investment.<br />

New construction has shifted from America and Europe<br />

to Russia and East Asia, with completion of a new unit on a<br />

worldwide scale about every six to eight weeks.<br />

| | Fig. 1.<br />

Use of nuclear power in the world (Source: VGB, status 07/2<strong>01</strong>8).<br />

| | Fig. 2.<br />

Nuclear power plants in the world (“projects” divided into “nuclear”and “newcomer” counties),<br />

(Source: VGB, IAEA Power Reactor Information System, WNA World Nuclear Association).<br />

| | Fig. 3.<br />

Worldwide nuclear power generation (right, TWh/a) and average plant availability (left, %),<br />

(Source: VGB, IAEA Power Reactor Information System, WNA World Nuclear Asso-ciation).<br />

11<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 12<br />

| | Fig. 4.<br />

Electricity costs for low-voltage end customers in Europe.<br />

(Source: Eurostat, Energias de Portugal).<br />

| | Fig. 6.<br />

Greenhouse gas emissions (CO 2 Equivalents in Mio t/a) for Germany (NPP = Nuclear power plants)<br />

(Source: Umweltbundesamt – Emissionssituation 11.02.2<strong>01</strong>6, Energie-Infodienst 2<strong>01</strong>7).<br />

After decades of declining activity, new construction,<br />

especially of the prototypes of the new GENERATION III+,<br />

has, however, resulted in significant cost overruns<br />

especially in Europe and the USA, shedding also disadvantageous<br />

light on the industry in public perception. Lifecycle<br />

costs of nuclear are nevertheless still very favourable<br />

if the units are allowed to operate as designed for typically<br />

60 years or more. In the USA, the first four units have<br />

successfully applied for operating license extension for<br />

even up to 80 years, whereas seven others – especially<br />

“merchant plants” in regions with deregulated markets<br />

with competition from subsidised renewables, old coal<br />

plants and fracking gas had to be shut down for commercial<br />

reasons, eight others are announced. The USA is thus<br />

loosing very cheap carbon abatement capacity, as only<br />

three new units have been or will be connected to the grids<br />

in the same time.<br />

National energy policy remains to be the most important<br />

driving factor for any nuclear development. Wherever<br />

heavy private investments into renewables are supported<br />

by public financial incentives, electricity prices sharply rise<br />

in conjunction with the share of public fees and taxes<br />

on the kWh price for households and medium-voltage<br />

customers like the industry:<br />

Taking Germany as an example, these investments<br />

practically lead to a doubling of prices, without revealing<br />

any comparable influence on the national carbon budget<br />

(Figure 6).<br />

The original national target of reducing carbon<br />

­emissions by 40 % in 2020 against 1990 (when the<br />

­emissions of the German Democratic Republic, world-­<br />

leader in lignite burning – 300 Million tons per year – were<br />

| | Fig. 5.<br />

Electricity costs for medium-voltage end customers in Europe<br />

(Source: Eurostat, Energias de Portugal).<br />

included) would probably have been achievable with the<br />

then existing nuclear fleet of 17 units, but will certainly be<br />

missed by far, as emissions have stayed constant over the<br />

last decade and are even slightly rising irrespective of the<br />

massive investment into renewable in this period.<br />

Often overlooked in this context is the effect of “Carbon<br />

Leakage”, describing the slow but steady transfer of<br />

energy-intensive base material production to other<br />

countries, namely China and India, thus improving the<br />

­national (German) carbon balance significantly.<br />

Development of nuclear reactors:<br />

Generation I to generation III<br />

Historically, the development of commercial nuclear<br />

power can be divided into four phases (Figure 7):<br />

pp<br />

Early prototypes: Generation I<br />

pp<br />

Commercial reactors: Generation II<br />

pp<br />

Evolutionary plants: Generation III; and further<br />

­increase of efficiency: Generation III+<br />

pp<br />

Improvement of efficiency, safety, waste economics:<br />

Generation IV<br />

With the bulk of the existing fleets being composed today<br />

of Generation-II and -III units, advanced designs are now<br />

successively entering the market as Generation-III+ prototypes<br />

as “evolutionary” or “revolutionary” designs, to be<br />

followed by fundamentally new concepts with mostly<br />

other coolants than water and enhanced features like<br />

high-temperature heat, extraordinary fuel efficiency by<br />

breeding, improved proliferation resistance and – most<br />

­importantly, marketable economics. For the latter,<br />

­so-called “Small-to Medium-Sized Reactors” (“SMRs”)<br />

from the latest development, current surveys identified<br />

| | Fig. 7.<br />

History of commercial nuclear (Source: VGB).<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

more than 60 consortia intending to enter this future<br />

market.<br />

Today, the following types are available for the construction<br />

of a nuclear power plant (Figure 8):<br />

pp<br />

8 Pressurised Water Reactor designs from 5 manufacturers<br />

pp<br />

2 Boiling Water Reactor designs from 1 manufacturer<br />

pp<br />

2 Heavy Water Reactor designs from 2 manufacturers<br />

Below, some examples from this list will be mentioned, in<br />

particular<br />

pp<br />

the EPR as representative for the “evolutionary” development<br />

of light water reactor technology,<br />

pp<br />

the AP-1000 for the “revolutionary” approach to<br />

­GENERATION III+, and<br />

pp<br />

the development of GENERATION IV-reactors, some of<br />

which may be counted as SMRs (see Figure 7, bottom<br />

right in red).<br />

Nuclear safety<br />

Anticipated safety concerns are often cited behind political<br />

decisions to limit the operating time of nuclear plants to<br />

premature dates. In fact the “technical” nuclear safety has<br />

generally been investigated over several decades by<br />

manufacturers, operators and regulators in a manner<br />

probably unique in the world (perhaps only comparable to<br />

civil aviation). The appropriate method to “weigh” the<br />

safety of nuclear plants is the “Probabilistic Safety Analysis”<br />

(PSA). It calculates from known failure rates of each safetyrelevant<br />

component with the help of event “failure trees” a<br />

design- and site- specific core melt frequency (in events per<br />

thousands to millions of years) as the representative “key”<br />

parameter. One enveloping event is the so-called “Loss- of-<br />

Coolant-Accident” (LOCA, initiated by the hypothetical<br />

guillotine break of the largest cooling pipe), others include<br />

Loss-of-Power, earthquakes, weather and sabotage.<br />

All nuclear plants are designed to master these and all<br />

less severe events; what remains beyond is known as the<br />

“residual risk”, well quantified and very small against<br />

several other natural and man-made risks and legally<br />

accepted by the nuclear rulemaking (“licensing”) and thus<br />

by societies.<br />

One has to keep in mind that the same accident codes<br />

reveal that only about 1 to 10 % of all (hypothetical) core<br />

meltdowns would end up in a significant release of<br />

radioactivity at all, thus pushing acceptability levels even<br />

further.<br />

In most countries, PSAs must be updated every ten<br />

years, mirroring advances in code algorithm development<br />

and computer capacity, plus physical improvements in<br />

the plants (more emergency installations like diesels,<br />

redundant safety trains, etc.).<br />

A timeline of PSA results (Figure 9) shows therefore,<br />

that in the past nuclear safety has practically improved by<br />

an order of magnitude every ten years, and the probability<br />

for a significant release of radioactivity lies now way below<br />

one in a million reactor operating years. With currently<br />

about 450 nuclear units worldwide, such events statistically<br />

should happen only every several thousand years.<br />

Fukushima, however, was triggered by a well-known,<br />

site-specific tsunami risk two to three orders of magnitude<br />

more frequent that the well-defined border to any “acceptable”<br />

risk. In fact, statistically, Japanese coasts are hit by a<br />

mega-tsunami (higher than ten meters) every 30 years!<br />

No plant should therefore have been erected on a<br />

site ground only 10 m or less above sea level, or it should<br />

have been protected against inundation (e.g. by watertight<br />

doors).<br />

| | Fig. 8.<br />

Commercially available reactor types, status2<strong>01</strong>8. Blue: predecessors (Source: VGB).<br />

The core meltdown in three reactors was therefore, as<br />

the Japanese parliament (“National Diet”) in its final report<br />

openly admitted, not an event of residual risk, but of<br />

“willful negligence” [3]. In particular the report states:<br />

p p “The Fukushima nuclear accident “cannot be regarded<br />

as a natural disaster, it was a profoundly man-made<br />

disaster – that could and should have been foreseen and<br />

prevented. And its effects could have been mitigated<br />

by a more effective human response. Governments,<br />

regulatory authorities and Tokyo Electric Power<br />

[TEPCO] lacked a sense of responsibility to protect<br />

people’s lives and society…<br />

pp<br />

What must be admitted – very painfully – is that this<br />

was a disaster ‘Made in Japan,’ its fundamental causes<br />

are to be found in the ingrained conventions of Japanese<br />

culture: our reflexive obedience; our reluctance to<br />

question authority; our devotion to ‘sticking with the<br />

program’; our groupism; and our insularity.”<br />

Irrespective of this appraisal, the German Government<br />

­justified the premature shutdown of all 17 German nuclear<br />

plants as follows: “Fukushima has proven that the residual<br />

risk is not only theoretical, but it can really happen…”.<br />

Evolutionary development:<br />

“European Pressurised Water Reactor” (EPR)<br />

With two thirds of the world’s nuclear fleets being<br />

­Pressurised Water Reactors (PWRs), this design continues<br />

to be the backbone of the industry, now optimised to the<br />

biggest unit power size of single-shaft turbogenerator units<br />

of 1,650 MWe or even more. The EPR reactor is designed<br />

| | Fig. 9.<br />

History of Results of Probabilistic Safety Analyses<br />

(Sources: VGB, IAEA (International Atomic Energy Agency).<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 13<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 14<br />

2 x 1600 MWe AREVA-EPR, 4 th of a kind, 7 % of UK power generation<br />

First privately financed nuclear project in the UK<br />

2<strong>01</strong>2: EPR Design Certification (GDA)<br />

2<strong>01</strong>2: “Contract for Difference”<br />

Strike Price 92,50 £/MWh for 35 years<br />

• Inflation indexed<br />

• including fuel, disposal, demolition<br />

• Plant lifetime 60 years or longer<br />

• Cost of construction: 16,000 Mio £ (2<strong>01</strong>6 value)<br />

• Calculated payback time (at 24 TWh/a): 7.2 a<br />

• Investors: EdF (66,5 %), CGN (China General Nuclear, 33,5 %)<br />

• 900 permanent staff, 5,600 during construction, thereof 57 % from UK<br />

2<strong>01</strong>4 (Oct.): Approval by European Commission (today Brexit?)<br />

2<strong>01</strong>4 (Oct.): Site license<br />

2<strong>01</strong>6, 28 July: EdF decision for investment<br />

(delayed by French worker councils, start of construction)<br />

2<strong>01</strong>6, 15 September: Re-evaluation by new government Theresa May<br />

(Brain-drain to China?)<br />

2023-2025: Planned Commissioning<br />

| | Tab. 1.<br />

Key figures for Hinkley Point C (EdF Energy) (Sources: VGB, EdF Energy, WNA).<br />

Characteristics<br />

• Consequent simplification<br />

• Expanded passive systems<br />

(in general e.g. no “nuclear” diesels necessary)<br />

• AP-600 certified by US-NRC in 1999, AP-1000 in 2005<br />

(in UK 2<strong>01</strong>1)<br />

• License for China, construction of 4 units<br />

• 2<strong>01</strong>2: start of construction of 4 units in the US<br />

• 2<strong>01</strong>6: delays in USA,<br />

• 2<strong>01</strong>7: insolvency of Westinghouse,<br />

abandonment of VC Summer 2-3<br />

• 2<strong>01</strong>8: start-up of Sanmen 1-2, Haiyang 1-2 (both China)<br />

• 2023: planned commissioning of Vogtle-3 (Georgia, USA)<br />

| | Tab. 2.<br />

Key elements for Westinghouse AP-1000.<br />

for a thermal capacity of 4,300 MW. After Olkiluoto-3 (Finland),<br />

Flamanville-3 (France) and Taishan 1-2 (­China), all<br />

to be commissioned between 2<strong>01</strong>8 and 2020, the next EPR<br />

project is Hinkley Point C under construction in the UK<br />

(Table 1).<br />

Revolutionary development:<br />

Advanced Pressurised Water Reactor (AP-1000)<br />

Westinghouse, with the longest history and the largest<br />

number of reactors built world-wide (about ¾ of all PWRs<br />

worldwide), has developed the AP-1000 design (Table 2,<br />

Figure 10), up-scaled from the early, but never-built<br />

AP-600, shifting to more “passive” mechanisms such as<br />

gravity for emergency cooling safety functions. It thus<br />

allows to reduce material requirements, footprint and<br />

maintenance effort by up to 50 % in comparison to existing<br />

GENERATION-II or -III designs. It furthermore was<br />

designed to be built in modules, to be assembled with the<br />

help of a heavy crane (either centered between two units<br />

or even mobile).<br />

As a general trend, large first-of-a-kind projects in democratic<br />

societies suffer increasingly under cost overruns<br />

and delays, not only because of prototype aspects like untrained<br />

supply chains, but increasingly by new financial<br />

risks coming along with long-term investments. Banks are<br />

more and more phasing in the requirements of Basel-III<br />

regulations, and cost of capital goes up dramatically the<br />

longer-dated the loans are, even if interest rates are low.<br />

Market capitalisation thus becomes of paramount<br />

­importance for any large long-term project. For the ­Vogtle-3<br />

and Vogtle-4 project, the Georgia Public Service Commission<br />

(the financial regulator) regarded Southern Company’s<br />

(the utility’s) market cap of 46 G$/a sufficient in relation to<br />

the projects’ costs of finally much more than 10 G$ to ­restrict<br />

cost risks to an acceptable limit, whereas in neighbouring<br />

South Carolina the technically identical project of VC<br />

Summer-2 and -3 had to be abandoned because of owner<br />

SCANA’s lower market cap of 10 G$/a.<br />

The diagram in Figure 11 shows that with series<br />

production and established licensing procedures plus<br />

project and quality control measures a nuclear power plant<br />

can be erected in time (five to six years) for less than<br />

4,000 $/kW (about 3,500 €/kW).<br />

A 1,000-MWe-unit may typically be able to produce<br />

8,000,000 MWh/a, if sold for 40 €/MWh, the plant earns<br />

320 M€/a. Without counting operational costs, return of<br />

investment is therefore reached in less than ten years,<br />

making nuclear highly profitable if the plant can run for<br />

the target of another 50 years.<br />

| | Fig. 10.<br />

WESTINGHOUSE AP-1000 reactor (Source: Westinghouse).<br />

1 Fuel-handling Area 2 Concrete Shield Building 3 Steel Containment 4 Passive Containment,<br />

Cooling Water Tank 5 Steam Generators (2) 6 Reactor Coolant Pumps (4) 7 Reactor Vessel<br />

8 Integrated Heat Package 9 Pressuriser 10 Main Control Room 11 Feedwater Pumps<br />

12 Turbine Generator<br />

| | Fig. 11.<br />

Capital cost of new so-called Generation III+ nuclear reactors<br />

(Source: British Government, The ETI Nuclear Cost Driver Project:<br />

Summary Report, April 2<strong>01</strong>8) [4].<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Generation IV reactor concepts<br />

In 20<strong>01</strong>, the US government started an initiative to pool<br />

worldwide advanced reactor concept developments in the<br />

so-called GIF Generation IV International Forum, among<br />

them Liquid Metal Cooled Reactors (LMR) and High-­<br />

Temperature Reactors (HTR), in the form of six “types of<br />

technologies”:<br />

pp<br />

VHTR Very-High-Temperature Reactor<br />

pp<br />

GFR Gas-Cooled Fast Reactor<br />

pp<br />

SFR Sodium-Cooled Fast Reactor<br />

pp<br />

LRF Lead-Cooled Fast Reactor<br />

pp<br />

SCWR Supercritical Water-Cooled Reactor<br />

pp<br />

MSR Molten Salt Reactor<br />

Subsequently, 13 other states and the European Union<br />

joined the initiative, founding and funding technology<br />

platforms and research and development programs for<br />

each type in a co-operative, burden sharing manner.<br />

Apart from the well-proven light water reactor technology<br />

(Pressurised and Boiling Water Reactors) some of<br />

these project results have now been taken as input by commercial<br />

companies trying to develop “Small-or Mediumsized<br />

Reactors” (SMRs), driven by the observation that (at<br />

least in America and Western Europe) the large-scale projects<br />

have faced construction and licensing delays, leading<br />

to significant cost overruns for the prototype units.<br />

Small Modular Reactors (SMR)<br />

The idea behind building SMRs is simple – as reactors can<br />

be designed to any size above a few kilowatts: Automated<br />

assembly line mass production in dedicated workshops<br />

with standardised quality assurance and transport of the<br />

whole steam generation unit (including fuel) in a single<br />

reactor vessel by ship, train or even truck to its intended<br />

production site. In most cases the (uranium or thorium)<br />

fuel is enriched to levels above the typical 5 % of light<br />

water reactors, thus enabling (together with burnable<br />

“neutron poisons” like e.g. gadolinium) long operation<br />

periods of up to a decade. After this time the whole unit<br />

would have to be transported back to the factory for<br />

maintenance and refueling, similar to (sub-)marine<br />

reactors, for which a comparable historical operating<br />

­experience record exists like the one for large-sized<br />

­commercial reactors, namely 17,800 reactor-years.<br />

Given the overarching law of “economy of scale”, the<br />

biggest question mark behind all SMR developments<br />

remains their competitiveness. A recent study “Market<br />

Framework for Financing Small Nuclear” from an expert<br />

group installed by the British Department for Business,<br />

Energy and Industrial Strategy names (for the UK market)<br />

competitive Levelised Costs of Electricity (LCOE) of 40 to<br />

80 £/MWh for a “Next-Of-A-Kind” (NOAK) SMR.<br />

Six examples for SMRs under development are given<br />

below:<br />

pp<br />

The IRIS reactor (Figure 12) stands for a conventional<br />

PWR design, utilizing the sophisticated and proven fuel<br />

design from large units, integral steam generators and<br />

coolant pumps.<br />

pp<br />

Several HTR designs (Figure 13) utilise the TRISO<br />

technology of encapsulating all fuel and fission ­products<br />

in mm-size ceramic SiC-coated particles, these again<br />

joined in tennis ball sized fuel elements of pure carbon.<br />

This pebble bed concept incorporates an online fuel<br />

exchange by adding and extracting pebbles. The<br />

­coolant (helium) can be heated up to nearly 1000 °C,<br />

and the ceramic primary circle environment is invariant<br />

against loss of coolant accidents because of its high heat<br />

capacity and temperature regime. HTRs have proven<br />

| | Fig. 12.<br />

WESTINGHOUSE – SMR: IRIS Pressurised Water Reactor<br />

(Sources: www.nrc.gov/docs/ML0336/ML033600086.pdf; https://<br />

en.wikipedia.org/wiki/International_Reactor_Innovative_and_Secure).<br />

| | Fig. 13.<br />

GENERAL ATOMICS – SMR: GT-MHR High Temperature Reactor (Source: GA, FRAMATOME).<br />

their accident tolerance with the German AVR and<br />

THTR prototypes, proving that HTRs can indeed<br />

theoretically be built as “walk-away reactors” without<br />

emergency core cooling systems.<br />

pp<br />

Bill Gates (Microsoft) has decided to also support some<br />

reactor developments for future generations: One is the<br />

Travelling Wave Reactor (Figure 14), a breeder type<br />

reactor with metallic fuel and sodium coolant, where<br />

gaseous fission products are intentionally released to<br />

the primary circuit. This system in turn has significantly<br />

improved purification and degassing installations, thus<br />

allowing normal operation under radiological aspects.<br />

Like with all breeders, the reactor can run on plutonium,<br />

bred from depleted Uranium-238, which is otherwise<br />

not usable and abundant as “tails” from 75 years of<br />

­uranium enrichment, stored in gaseous UF 6 -form in<br />

barrels worldwide. The core design is a speciality: Its<br />

| | Fig. 14.<br />

TERRAPOWER – TWR: Travelling Wave Reactor (Source: TERRAPOWER).<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 15<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 16<br />

active (“chain reaction”) zone is wandering over the<br />

years over the radius of the core, breeding its future<br />

plutonium fuel from depleted Uranium-238 constantly<br />

in the reactor without external reprocessing. Bill Gates<br />

personally engaged himself for the project to find a<br />

licensing authority and a construction site – in Xiapu in<br />

China.<br />

pp<br />

Mr. Gates is also involved in one of the several “molten<br />

salt” (Figure 15) reactor developments: The idea is old<br />

(from the 1950ies) and simple: Use nuclear fuel in<br />

liquid form homogeneously diluted in a salt brine,<br />

which acts as a transport vehicle and coolant. In<br />

small-diameter pipes the neutron loss over the outer<br />

pipe surface will inhibit any nuclear chain reaction, the<br />

reactor is simply a more voluminous vessel continuously<br />

trespassed by the fluid. The disadvantage is corrosion –<br />

all naturally possible chemical elements with medium<br />

atomic weights are produced by fission. The chemical<br />

instability of the surrounding vessel, pipes and pumps<br />

under reactor-typical temperatures has inhibited commercial-scale<br />

developments in the past. In 2<strong>01</strong>6 the US<br />

Government has started a new initiative to investigate,<br />

whether modern materials may be able to solve the<br />

problem.<br />

pp<br />

Another approach has been proposed under the name<br />

FLEXBLUE (Figure 16) by the French shipyard in<br />

charge of building the nuclear-powered vessels (submarines,<br />

aircraft carrier) for the French navy: Why not<br />

take the proven naval K-15-reactor of 150 MW th , couple<br />

it to a commercial turbo-generator set of about<br />

30 MWe, build it into a stationary submarine (without<br />

| | Fig. 15.<br />

TERRAPOWER – MCFR: Molten Chloride Fast Reactor<br />

(Source: TERRAPOWER).<br />

pro­pulsion), tow it to a suitable ocean floor site, let it<br />

dive to the sea floor and operate it remotely. The only<br />

other installation required would be a power cable to<br />

reach land. Like wind, nuclear could thus go off-shore,<br />

in this case easily protected against e.g. any adverse impacts<br />

including crashing airplanes.<br />

pp<br />

A more custom approach has already been built as the<br />

first real SMR and as the “officially” first floating ­nuclear<br />

power plant: Russia has installed two KLT-40 icebreaker<br />

reactors of 35 MW e each on a barge named Akademik<br />

Lomonossov (Figure 17), which has already been<br />

­completed in 2<strong>01</strong>8 and has been towed from its ­shipyard<br />

in St. Petersburg to Murmansk, where the reactors were<br />

fueled. The whole unit will be towed to the Siberian<br />

seaport of Pevek in the Chukotka area, a very remote<br />

place where the import of fossil fuels would be<br />

­comparatively expensive. Other floating units are<br />

planned to follow, also in China.<br />

Nuclear energy in the world<br />

In order to allow a more comprehensive judgement on the<br />

current nuclear developments in the world, some outstanding<br />

development examples from four different<br />

countries shall also be highlighted here:<br />

Canada<br />

The Canadian (Figure 18) government is one of many<br />

­actively supporting lifetime extension for the existing fleet<br />

(19 reactors) and especially also for the development of<br />

SMRs. Ten different SMR projects were selected to be<br />

co-funded, with the aim to have suitable layouts ready to<br />

| | Fig. 17.<br />

OKBM Nishny-Novgorod/ Baltic Shipyard St. Petersburg KLT-40S<br />

(Source: OKBM).<br />

| | Fig. 16.<br />

NAVAL GROUP (ex DCNS) – FLEXBLUE: Seabed Submarine Reactor<br />

(Source: NAVAL GROUP, FRAMATOME, CEA).<br />

| | Fig. 18.<br />

SMR suitability to power isolated local grids in Canada (Source: Canada’s<br />

National Elec-tricity Board 2<strong>01</strong>8, http://www.cnl.ca/en/home/news­ andpublications/news-releases/2<strong>01</strong>7/cnl-releases-summary-report-on-smallmodular-react.aspx)<br />

(Blue bars: Northern provinces; red bars: Southern<br />

provinces).<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

| | Fig. 19.<br />

ONKALO – the world’s first repository for spent fuel<br />

(Source: Finnish regulatory authori-ty STUK).<br />

power isolated grids in the northern provinces of Nunavut<br />

and Northwest Territories, where kWh prices are three<br />

times higher than elsewhere in Canada. Interestingly they<br />

level out at only about two thirds of the common household<br />

electricity rates from e.g. Germany or Denmark.<br />

Finland<br />

Another issue of public opposition to nuclear development<br />

is the argumentation that the final disposal of spent fuel<br />

would not have been solved. This is at least not true for<br />

Finland, which in fact has already issued a license to erect<br />

a national final underground spent fuel repository named<br />

ONKALO (Figure 19) next to the nuclear power plant site<br />

of Olkiluoto. The fuel assemblies will be stored in copper<br />

canisters in granite bedrock 400 m deep, with the canisters<br />

acting as engineered retention over several ten thousands<br />

of years, enough to let the overall activity of the fission<br />

products decrease to levels comparable to natural uranium<br />

deposits. In the licensing process, even a new ice age<br />

producing a 2.5 km thick ice cover with corresponding<br />

subsequent surface erosion have been incorporated in the<br />

model. Once all nuclear fuel from the Olkiluoto and Loviisa<br />

plants will have been stored underground, the repository<br />

will be backfilled and restored to a natural environment<br />

above ground.<br />

In any hypothetical release scenario, the maximum<br />

temperature in the repository will not exceed 60 °C, the<br />

additional radiation exposure to any future inhabitant<br />

drawing water from an above-situated well will be at<br />

least eight orders of magnitude lower than the natural<br />

­radiation background of 3.7 mSv/a in Finland and thus<br />

be ­insignificant.<br />

The ONKALO spent fuel repository is planned to be<br />

commissioned in the early 2020ies, followed by a similar<br />

project at the Forsmark site in Sweden, which is currently<br />

in the licensing process.<br />

| | Fig. 20.<br />

Nuclear units in Japan after Fukushima (Source: VGB, WNA, IAEA).<br />

(the oldest and smallest) have been decommissioned,<br />

leaving 15 yet to be decided plus one further new build<br />

(Figure 20).<br />

China<br />

As mentioned in the introduction, global production<br />

chains increasingly adapt also to regional power prices:<br />

Electricity-intensive (base material) production steps are<br />

exported from industrial regions like Europe, the USA and<br />

Japan to emerging countries like India and especially<br />

China. Together with the strong inland development<br />

(US per capita energy consumption is still about three<br />

times higher, Europe’s about double), and with a share<br />

of about a fifth of all global carbon dioxide emissions,<br />

Chinese energy policy will be essential for any future<br />

climate policy.<br />

Today, 42 nuclear power units provide 3.96 % of<br />

Chinese electricity production, plans include – apart from<br />

hydro (20 %) and other renewables (6 %) extensions –<br />

a six-fold increase of nuclear until the mid 2030ies. This<br />

programme (Figure 21) corresponds to the commissioning<br />

of one nuclear unit every six to eight weeks. In the<br />

long term, decarbonisation of the Chinese power system<br />

will require 1,500 GW of installed nuclear capacity,<br />

increasingly with a closed fuel cycle based on breeders,<br />

­extending uranium sources by a factor of 60, i.e. sufficient<br />

for several thousands of years.<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 17<br />

Japan<br />

After the Fukushima event in 2<strong>01</strong>1, Japan had shut<br />

down all remaining nuclear power plants for thorough<br />

inspection, modernisation and reorganisation of the<br />

regulatory environment. Their capacity of more than<br />

30 % of the ­original Japanese power production had to be<br />

replaced by imported Liquified Natural Gas, increasing<br />

power tariffs significantly and turning the country’s<br />

external trade balance into negative. After the election<br />

of Shinzo Abe’s new government, a new energy policy<br />

was formulated, re-introducing nuclear on a lower level.<br />

Until today, ten units have been restarted (one of them<br />

as new build), 15 more applications are pending, 15 others<br />

| | Fig. 21.<br />

Nuclear power plants in China (Source: VGB, WNA, IAEA).<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

SERIAL | MAJOR TRENDS IN ENERGY POLICY AND NUCLEAR POWER 18<br />

| | Editorial Advisory Board<br />

Frank Apel<br />

Erik Baumann<br />

Dr. Maarten Becker<br />

Dr. Erwin Fischer<br />

Carsten George<br />

Eckehard Göring<br />

Florian Gremme<br />

Dr. Ralf Güldner<br />

Carsten Haferkamp<br />

Dr. Petra-Britt Hoffmann<br />

Christian Jurianz<br />

Dr. Guido Knott<br />

Prof. Dr. Marco K. Koch<br />

Dr. Willibald Kohlpaintner<br />

Ulf Kutscher<br />

Herbert Lenz<br />

Jan-Christian Lewitz<br />

Andreas Loeb<br />

Dr. Thomas Mull<br />

Dr. Ingo Neuhaus<br />

Dr. Joachim Ohnemus<br />

Prof. Dr. Winfried Petry<br />

Dr. Tatiana Salnikova<br />

Dr. Andreas Schaffrath<br />

Dr. Jens Schröder<br />

Norbert Schröder<br />

Prof. Dr. Jörg Starflinger<br />

Prof. Dr. Bruno Thomauske<br />

Dr. Brigitte Trolldenier<br />

Dr. Walter Tromm<br />

Dr. Hans-Georg Willschütz<br />

Dr. Hannes Wimmer<br />

Ernst Michael Züfle<br />

Final remarks<br />

Summing up the features of nuclear power and its potential<br />

for a significant contribution to an answer to the climate<br />

question, the following resumé can be drawn:<br />

Nuclear (fission) power is a highly developed technology,<br />

its added value is quasi-domestic (as the Uranium<br />

fuel is extremely cheap), it is also exportable (if proliferation<br />

issues are satisfactorily solved, as it is the case for most<br />

states).<br />

Besides renewable energies (and CCS) it is the only<br />

carbon-neutral technology for large-scale power generation<br />

and the only one (besides geothermal energy), which<br />

is independent from solar irradiation or weather, thereby<br />

able to provide baseload generation.<br />

Meanwhile, more than 17,800 (reactor) years of operation<br />

have been achieved with only a few major incidents of<br />

which both Chernobyl and Fukushima did arise by wilful<br />

deviation from established safety rules and do not classify<br />

in terms of a probabilistic safety analysis as “residual risk”.<br />

With the exception of Chernobyl, no significant health<br />

damage has arisen from operation (or accidents) of nuclear<br />

power plants (World Health Organisation: www.who.<br />

int/mediacentre/news/releases/2<strong>01</strong>3/fukushima_report_<br />

2<strong>01</strong>30228/en/).<br />

Nuclear power plants underlay scheduled maintenance,<br />

high-thermal fatigue is nowhere the life-limiting parameter<br />

(in contrast to fossil- fired power plants), all wear-­<br />

components are regularly exchanged (except the reactor<br />

vessels themselves, these are qualified for 60 to over<br />

100 years). Any nuclear power plant can therefore be<br />

regarded technically as-good-as-new at any point in time.<br />

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Thus, the premature shutdown of the 17 German<br />

­reactors implies an enormous financial damage (about<br />

200 G€, calculated with a cost advantage of 0.04 €/kWh<br />

over 30 years) to companies and the German society.<br />

Acceptance of nuclear power varies widely over<br />

­different countries. Both in Europe and in the industrialised<br />

world the majority of countries pursue a constructive<br />

approach to the use of nuclear power. Key elements for<br />

acceptance are a rational – and in comparison to other<br />

risks quantitative – discussion of (residual) risks and a<br />

political will for implementing a practical solution for<br />

waste disposal.<br />

References<br />

1 www.umweltbundesamt.de/daten/klima/atmosphaerische­treibhausgaskonzentrationen#textpart-1<br />

2 IPCC 2<strong>01</strong>4: Klimaänderung 2<strong>01</strong>3: Naturwissenschaftliche Grundlagen. Häufig gestellte Fragen und<br />

Antworten – Teil des Beitrags der Arbeitsgruppe I zum Fünften Sachstands bericht des Zwischenstaatlichen<br />

Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) [T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor,<br />

S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex und P.M. Midgley (Hrsg.)]. Deutsche Übersetzung<br />

durch die deutsche IPCC-Koordinierungs stelle und Klimabüro für Polargebiete und Meeresspiegelanstieg,<br />

Bonn, 2<strong>01</strong>7.<br />

3 en.wikipedia.org/wiki/National_Diet_of_Japan_Fukushima_Nuclear_Accident_Independent_<br />

Investi-gation_Commission<br />

4 https://analysis.nuclearenergyinsider.com/nuclear-build-costs-could-fall-over-35-using-globallearnings,<br />

June 2<strong>01</strong>8, retrieved in August 2<strong>01</strong>8<br />

5 In fact the US Army Corps of Engineers operated a small nuclear power generator on the WW-2<br />

cargo ship STURGIS between 1967 and 1976 to desalinate water and to power US installations in the<br />

Panama Canal zone.<br />

6 http://www.posiva.fi/en/media/videos#.<br />

Author<br />

Dr.-Ing. Ludger Mohrbach<br />

Department Head „Nuclear“<br />

VGB PowerTech e.V.<br />

Deilbachtal 173<br />

45257 Essen, Germany<br />

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ISSN 1431-5254<br />

Serial | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

The Role of Nuclear Power in the World ı Ludger Mohrbach


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Zur künftigen Rolle der thermischen<br />

Stromerzeugung und der Speicherung<br />

von Elektrizität in den Mitgliedstaaten<br />

der Europäischen Union<br />

Sicherung der Versorgung bei steigenden Anteilen<br />

volatiler erneuerbarer Energien<br />

Hans-Wilhelm Schiffer<br />

Energieversorgungssituation in der EU und deren Mitgliedstaaten Der Primärenergieverbrauch<br />

der Europäischen Union (EU) belief sich 2<strong>01</strong>7 auf 2,4 Milliarden Tonnen Steinkohleeinheiten (Mrd. t SKE).<br />

Damit ist die EU der weltweit drittgrößte Energiemarkt – nach China und USA. Am weltweiten Primärenergieverbrauch<br />

ist die EU mit 12,5 % beteiligt. Bei der Deckung des Primärenergieverbrauchs der EU dominieren fossile Energien mit<br />

einem Anteil von 76 %. In der Stromerzeugung ist der Anteil von Kohle, Erdgas und Öl auf rund 45 % begrenzt.<br />

­Erneuerbare Energien kommen inzwischen auf 30 % und die Kernenergie auf 25 % (Abbildung 1).<br />

Im Mix der Einsatzenergien zur Stromerzeugung hat sich<br />

in den letzten zwanzig Jahren ein deutlicher Wandel vollzogen.<br />

Die Anteile von Kernenergie, Kohle und Öl sind<br />

deutlich gesunken, während sich die Beiträge von Erdgas<br />

und insbesondere der erneuerbaren Energien vergrößert<br />

haben. So hat sich der Anteil erneuerbarer Energien an der<br />

Stromerzeugung der EU von 13 % im Jahr 1997 auf 30 %<br />

im Jahr 2<strong>01</strong>7 mehr als verdoppelt. Dem stehen Einbußen<br />

bei Kohle von 11 Prozentpunkten, bei Kernenergie von<br />

8 Prozentpunkten und bei Öl von 5 Prozentpunkten gegenüber.<br />

Erdgas hat im gleichen Zeitraum 7 Prozentpunkte<br />

zugelegt.<br />

Kennzeichen der EU-Energieversorgung ist die hohe<br />

Abhängigkeit von Energieimporten aus Drittstaaten. So<br />

muss die EU mehr als die Hälfte ihres Energiebedarfs<br />

durch Einfuhren decken. Besonders hoch ist die Einfuhrabhängigkeit<br />

bei Rohöl und bei Erdgas. Kernenergie und<br />

erneuerbare Energien werden als heimische Energien<br />

­gerechnet. Ein weiteres Merkmal bei der Versorgung der<br />

EU mit fossilen Energieträgern ist der große Anteil<br />

­Russlands. So ist Russland der für die EU wichtigste<br />

­Lieferant von Rohöl, von Erdgas und von Steinkohle. An<br />

zweiter Stelle rangieren Norwegen bei Erdgas und bei<br />

Rohöl sowie Kolumbien bei Kohle (Abbildung 2).<br />

| | Abb. 1.<br />

Energiemix der EU-28 im Jahr 2<strong>01</strong>7.<br />

Der Energiemix der einzelnen EU-Staaten ist sehr<br />

unterschiedlich. Entscheidende Gründe dafür sind die<br />

­jeweilige Ressourcensituation und die uneinheitliche<br />

Energiepolitik der Mitgliedstaaten. Beispiel Kernenergie:<br />

Dieser Energieträger wird gegenwärtig in der Hälfte der<br />

28 Mitgliedstaaten zur Stromerzeugung genutzt. Die<br />

­Anteile der Kernenergie differieren in diesen 14 ­<br />

19<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW<br />

| | Abb. 2.<br />

Energieimporte in die EU nach Ländern im Jahr 2<strong>01</strong>6.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 20<br />

| | Abb. 3.<br />

Stromerzeugung aus Kernenergie in den einzelnen EU-Staaten.<br />

| | Abb. 4.<br />

Ankündigungen der EU-Staaten für einen Ausstieg aus der Kohleverstromung.<br />

| | Abb. 5.<br />

Das Dilemma der EU Energiepolitik.<br />

Mitgliedstaaten stark. Die Spanne reicht von 4 % in den<br />

Niederlanden bis 72 % in Frankreich. In Deutschland<br />

­waren es 2<strong>01</strong>7 noch 12 % (Abbildung 3).<br />

Auch bei der Kohle gibt es gravierende Unterschiede.<br />

Die Gründe sind dort etwas anders gelagert als bei der<br />

Kernenergie. Während bei der Kernenergie die jeweiligen<br />

politischen Weichenstellungen entscheidend für deren<br />

­Bedeutung in den einzelnen Mitgliedstaaten waren und<br />

sind, spielt bei der Kohle die Ressourcensituation eine<br />

wichtige Rolle. Dies wird bei einer Betrachtung der ­Staaten<br />

Osteuropas besonders deutlich, gilt aber auch für Deutschland.<br />

Zunehmend gewinnt aber auch bei der Kohle die<br />

Politik an Gewicht. Gegenwärtig wird noch in 21 Mitgliedstaaten<br />

Kohle zur Stromerzeugung genutzt. Allerdings<br />

­haben zehn dieser 21 Staaten beschlossen, zwischen 2021<br />

und 2030 aus der Kohlenutzung auszusteigen. Neun<br />

­Staaten setzen auch künftig auf die Kohle. In zwei Staaten,<br />

Deutschland und Slowakei, wird gegenwärtig über einen<br />

Ausstieg diskutiert (Abbildung 4). Dabei ist darauf hinzuweisen,<br />

dass der Anteil der Kohle an der Stromerzeugung<br />

in den Staaten, die einen Ausstieg beschlossen haben,<br />

­relativ klein ist – im Durchschnitt waren es 2<strong>01</strong>7 dort 8 %,<br />

während in den Staaten, die weiter auf die Kohle setzen,<br />

deren Anteil im Durchschnitt bei 38 % lag.<br />

Energie- und klimapolitischer Rahmen<br />

der EU-28<br />

Bisher existiert keine kohärente Energiepolitik der EU.<br />

­Gemäß Artikel 194 des Vertrags über die Arbeitsweise der<br />

Europäischen Union verfolgt die Energiepolitik der Union<br />

im Geiste der Solidarität zwischen den Mitgliedstaaten im<br />

Rahmen der Verwirklichung oder des Funktionierens des<br />

Binnenmarkts und unter Berücksichtigung der Notwendigkeit<br />

der Erhaltung und Verbesserung der Umwelt<br />

­folgende Ziele:<br />

pp<br />

Sicherstellung des Funktionierens des Energiemarkts;<br />

pp<br />

Gewährleistung der Energieversorgungssicherheit in<br />

der Union;<br />

pp<br />

Förderung der Energieeffizienz und von Energieeinsparungen<br />

sowie Entwicklung neuer und erneuerbarer<br />

Energiequellen und<br />

pp<br />

Förderung der Interkonnektion der Energienetze.<br />

Der Erlass von Maßnahmen, die für erforderlich gehalten<br />

werden, um diese Ziele zu verwirklichen, berühren<br />

­allerdings nicht das Recht eines Mitgliedstaats, die Bedingungen<br />

für die Nutzung seiner Energieressourcen,<br />

­seine Wahl zwischen verschiedenen Energiequellen<br />

und die allgemeine Struktur der Energieversorgung zu<br />

bestimmen (Abbildung 5).<br />

Tatsächlich ist der Energiemix breit gefächert. Dies<br />

wird beispielhaft deutlich am Energiemix in der Stromerzeugung<br />

von zehn ausgewählten Mitgliedstaaten (Abbildung<br />

6). In Frankreich dominiert die Kernenergie. In<br />

Großbritannien und in den Niederlanden hat Erdgas den<br />

größten Anteil an der Stromerzeugung. In Polen ist es die<br />

Kohle, Braunkohle und Steinkohle. Braunkohle und Steinkohle<br />

leisten auch in Deutschland einen starken Beitrag<br />

zur Stromversorgung. Die Braunkohle hat zudem in<br />

­Tschechien und Griechenland einen großen Stellenwert.<br />

Österreich und Schweden profitieren insbesondere von<br />

den günstigen Bedingungen, die dort die Wasserkraft<br />

­bietet. Und in Dänemark ist inzwischen die Windenergie<br />

die mit Abstand bedeutendste Energiequelle zur Stromerzeugung.<br />

Von entscheidender Bedeutung für die Energie-­Zukunft<br />

der EU sind die energie- und klimapolitischen Ziele für<br />

2030. Drei Ziele sind gemäß dem Clean Energy Package,<br />

das Europäischer Rat, Europäisches Parlament und Europäische<br />

Kommission im Juni 2<strong>01</strong>8 beschlossen haben,<br />

maßgebend (Abbildung 7):<br />

pp<br />

das Klimaziel: Rückgang der Treibhausgas-Emissionen<br />

um 40 % gegenüber 1990;<br />

pp<br />

das erneuerbare Energien-Ziel: 32 % Anteil am Bruttoenergieverbrauch;<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

| | Abb. 6.<br />

Energiemix in der Stromerzeugung in zehn der 28 Mitgliedstaaten der EU.<br />

pp<br />

das Energieeffizienz-Ziel: 32,5 % Reduktion des Energieverbrauchs<br />

im Vergleich zu einem Referenz-­<br />

Szenario.<br />

Für die Stromversorgung ist das wichtigste Instrument zur<br />

Einhaltung des Klimaziels das Europäische Emissionshandelssystem<br />

(ETS). Das ETS garantiert, dass die<br />

Emissionsminderung in den Sektoren, die in das System<br />

einbezogen sind, also Industrie und Energiewirtschaft,<br />

­sicher erreicht wird. Das Ziel für diese Sektoren ist mit der<br />

Vorgabe einer Emissionsreduktion von 43 % bis 2030<br />

im Vergleich zum Stand des Jahres 2005 deutlich<br />

­ambitionierter als für die Sektoren Gebäude und Verkehr<br />

mit minus 30 % bezogen auf den gleichen Zeitraum.<br />

Auch bezogen auf den Anteil erneuerbarer Energien<br />

wird dem Stromsektor ein deutlich größerer Beitrag<br />

­abverlangt als den Sektoren Gebäude und Verkehr. So soll<br />

der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Bruttoenergieverbrauch<br />

bis 2030 auf mindestens 32 % steigen –<br />

verglichen mit 17 % im Jahr 2<strong>01</strong>6. Dies wird für den Stromsektor<br />

mit der Erwartung verknüpft, dass sich der Anteil<br />

erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung bis 2030<br />

auf mehr als 50 % erhöht, gegenüber 30 % im Jahr 2<strong>01</strong>7.<br />

Das Energie-Effizienzziel beträgt 32,5 % bis 2030. Es<br />

orientiert sich – als Vergleichsgröße – an einem Referenz-­<br />

Szenario der Europäischen Kommission zur Entwicklung<br />

des Energieverbrauchs.<br />

| | Abb. 7.<br />

Ziele der EU Klima- und Energiepolitik.<br />

Folgende Optionen kommen in Betracht, um diesem<br />

Problem gerecht zu werden (Abbildung 9):<br />

pp<br />

Flexibilisierung insbesondere konventioneller Kraftwerke;<br />

pp<br />

Ausbau der Netzinfrastruktur – vor allem zur Verknüpfung<br />

der lastfernen Erzeugung mit der Nachfrage. Bezogen auf<br />

Deutschland heißt das: Schaffung der Voraussetzungen<br />

zum Transport des Windstroms von Norden nach Süden.<br />

pp<br />

Flexibilisierung der Nachfrage und<br />

pp<br />

Energiespeicherung.<br />

Die Internationale Energie-Agentur ist in einer kürzlich<br />

veröffentlichten Studie zu dem Ergebnis gekommen, dass<br />

gegenwärtig mehr als 90 % der Flexibilitätsanforderungen<br />

durch steuerbare Kraftwerke zu leisten sind.<br />

Der tageszeitliche Verlauf von Stromnachfrage und<br />

­Einspeisung von Strom aus Photovoltaik fallen zudem nicht<br />

zusammen. Während die Stromnachfrage insbe­sondere ab<br />

4 Uhr morgens bis 8 Uhr ansteigt, erhöht sich die Einspeisung<br />

aus Photovoltaik, sonniges Wetter vorausgesetzt,<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 21<br />

Optionen für die Systemintegration<br />

der erneuerbaren Energien in die Stromversorgung<br />

der EU unter Aufrechterhaltung<br />

der Versorgungssicherheit<br />

Der bisher in der Stromerzeugung erreichte Ausbau des<br />

Anteils erneuerbarer Energien erklärt sich insbesondere<br />

durch die Entwicklung bei Wind- und bei Solarenergie. So<br />

sind Wind- und Solarenergie für 80 % des Anstiegs der<br />

Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in der EU<br />

­verantwortlich, der von 2005 bis 2<strong>01</strong>7 realisiert wurde.<br />

Insgesamt hat sich der Anteil erneuerbarer Energien an<br />

der Stromerzeugung der EU seit 2005 mehr als verdoppelt<br />

(Abbildung 8).<br />

Der vor allem auf die dargebotsabhängigen Energien<br />

Wind und Sonne konzentrierte Ausbau ist mit zusätzlichen<br />

Herausforderungen für die Systemintegration verknüpft.<br />

Angesichts des fortgesetzt steigenden Anteils dieser<br />

­volatilen Energien wachsen die Flexibilitätsanforderungen<br />

an das Versorgungssystem.<br />

In der Vergangenheit mussten nur die Schwankungen<br />

in der Nachfrage (zwischen Tag und Nacht, Werktagen<br />

und Wochenenden sowie Sommer und Winter) ausgeglichen<br />

werden. Neu hinzugekommen sind die Einspeiseschwankungen<br />

bei Wind und Sonne.<br />

| | Abb. 8.<br />

Stromerzeugung aus regenerativen Energien in der EU-28.<br />

| | Abb. 9.<br />

Optionen zur Steigerung der Flexibilität des Versorgungssystems.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 22<br />

zwischen 8 Uhr und 13 Uhr. Die Solar-Einspeisung aus<br />

Photovoltaik sinkt im Verlauf des Nachmittags bis zum<br />

Abend, also einige Stunden vor dem tageszeitlichen Rückgang<br />

des Stromverbrauchs. Das heißt, dass konventionelle<br />

Kraftwerke kurzfristig mindestens zwei Mal die Stromproduktion<br />

erhöhen müssen, am Morgen und am Abend.<br />

Um die hohe PV-Einspeisung in der Mittagszeit zu integrieren<br />

und andererseits die abendliche Verbrauchsspitze<br />

abzudecken, müssen Kohle- und Gaskraftwerke die Fahrweise<br />

entsprechend anpassen.<br />

| | Abb. 10.<br />

Flexibilität von heutigen Gaskraftwerken im Vergleich zu Braunkohlekraftwerken.<br />

| | Abb. 11.<br />

Optionen für einen stärkeren Zuwachs der Erzeugung regenerativer Energien im Falle von höheren<br />

Energieverbräuchen.<br />

Kohle- und Gaskraftwerke sind technisch in gleicher<br />

Weise geeignet sind, die Flexibilitätsanforderungen zu<br />

­erfüllen. So kann beispielsweise ein bestehendes ­modernes<br />

Braunkohlenkraftwerk innerhalb von 20 Minuten von<br />

1.000 MW auf 500 MW runtergefahren werden. Das<br />

entspricht 30 MW pro Minute, ein Wert, der auch von<br />

einem Gaskraftwerk nicht signifikant übertroffen wird.<br />

Für das Hochfahren der Leistung gelten die genannten<br />

Werte in gleicher Weise (Abbildung 10).<br />

Trotz der hohen Flexibilität, die konventionelle Kraftwerke<br />

bieten, ergeben sich als Folge des massiven Ausbaus<br />

von erneuerbaren Energien vermehrt Zeiten, in denen<br />

­Versorgungsüberschüsse auftreten. Nach Angaben der<br />

Bundesnetzagentur stieg die Abregelung erneuerbarer<br />

Energieträger durch Einspeisemanagement-Maßnahmen<br />

2<strong>01</strong>7 auf den bislang höchsten Wert von 5.518 GWh. Statt<br />

einer ungehemmten Fortsetzung des Zubaus, verbunden<br />

mit der Konsequenz einer noch weiter zunehmenden<br />

Abschaltung von Windturbinen, bietet sich die Möglichkeit,<br />

den Überschussstrom über den Zwischenschritt<br />

­Speicherung nutzbar zu machen. Power-to-gas ist eine der<br />

hierfür bestehenden Optionen. Damit kann gleichzeitig<br />

die angestrebte Sektorenkopplung vorangebracht werden<br />

(Abbildung 11).<br />

pp<br />

Je länger die Zeiten von Überschüssen an erneuerbar<br />

­erzeugtem Strom sind, desto geringer ist die Nutzung<br />

der Kapazität zusätzlicher Anlagen – mit der Konsequenz<br />

einer Erhöhung der Stromerzeugungskosten pro kWh.<br />

pp<br />

Und je größer die Auslastung einer Power-to-gas-Anlage,<br />

desto stärker sinken die Kosten für diese Technologie<br />

pro kWh.<br />

Mit weiter verstärktem Ausbau volatiler erneuerbarer<br />

Energien ist ein Schnittpunkt beider Kurven zu erwarten.<br />

Und rechts von diesem Schnittpunkt wird Power-to-Gas<br />

zur wirtschaftlich günstigeren Option (Abbildung 12).<br />

Neben dem Thema Überschüsse, die sich aus der<br />

Transformation der Energieversorgung ergeben, ist das<br />

Thema Knappheit zu adressieren. Überschüsse an elektrischer<br />

Arbeit zu bestimmten Zeiten bringen nämlich<br />

­keinen positiven Effekt für die Sicherheit der Versorgung.<br />

Versorgungssicherheit ist durch jederzeit ausreichend<br />

­verfügbare Leistung zu garantieren. Mit zunehmendem<br />

Ausbau der erneuerbaren Energien sinkt die Auslastung<br />

der konventionellen Kraftwerke. Der Energy-only-Market<br />

gewährleistet – anders als in der Vergangenheit – für eine<br />

große Zahl von konventionellen Anlagen keine zur Aufrechterhaltung<br />

des Betriebs ausreichenden Einnahmenströme.<br />

Und dies gilt nicht nur für Neubauten. Kapazitätszahlungen<br />

sind deshalb künftig zur Aufrechterhaltung<br />

der Systemsicherheit unverzichtbar.<br />

| | Abb. 12.<br />

Vergleich der Erzeugungskosten von Power-2-X mit einem weiteren Ausbau von Windund<br />

PV-Anlagen in Abhängigkeit vom Ausbau der regenerativen Energien.<br />

| | Abb. 13.<br />

Vorschlag für eine Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates zum<br />

Elektrizitätsbinnenmarkt.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

| | Abb. 14.<br />

Stromerzeugung in Deutschland 1997 bis 2030.<br />

| | Abb. 16.<br />

Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 1. Januar 2<strong>01</strong>8.<br />

| | Abb. 15.<br />

Schlüsselzahlen zur Windenergieerzeugung in Deutschland von 2<strong>01</strong>0 bis 2<strong>01</strong>7.<br />

| | Abb. 17.<br />

Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 1. Juli 2<strong>01</strong>8.<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 23<br />

In der EU gibt es hierzu Vorschläge des Europäischen<br />

Parlaments und des Europäischen Rates, die in den<br />

­nächsten Monaten zur Verabschiedung einer Verordnung<br />

führen sollen. Diese Vorschläge sind jedoch weder technologie-<br />

neutrale noch marktgerechte Mechanismen. Sie<br />

begrenzen die Inanspruchnahme von Kapazitäts­zahlungen<br />

auf Anlagen in denen weniger als 550g CO 2 /kWh emittiert<br />

werden. Kohlekraftwerke können nur noch im Rahmen<br />

der strategischen Reserve an Kapazitätsmechanismen<br />

­teilnehmen – so die Vorschläge von Parlament und Rat.<br />

Das ist nicht sachgerecht. Kapazitätsmechanismen sollen<br />

der Versorgungssicherheit dienen. Klimaschutz ist durch<br />

das ETS geregelt. Eine Realisierung der Vorschläge von<br />

Parlament und Rat würden somit Versorgungssicherheit<br />

unnötig teuer machen, ohne zur Begrenzung der CO 2 -<br />

Emissionen beizutragen, da diese durch das ETS ­bereits<br />

gedeckelt sind (Abbildung 13).<br />

Besonderheiten bei der Umsetzung<br />

der deutschen Energiewende<br />

Laut Koalitionsvertrag der Bundesregierung von März<br />

2<strong>01</strong>8 soll der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung<br />

bis 2030 auf 65 % gesteigert werden. Die<br />

erneuerbaren Energien werden also den bei weitem<br />

­größten Beitrag zur Bereitstellung der elektrischen Arbeit<br />

leisten (Abbildung 14). Allerdings geht damit kein<br />

­Zuwachs an gesicherter Leistung einher. Bei PV liegt das<br />

auf der Hand. Zum Zeitpunkt der Höchstlast, meist eine<br />

frühe Abendstunde im Herbst oder Winter, scheint keine<br />

Sonne mehr.<br />

Und auch die Windenergie leistet keinen signifikanten<br />

Beitrag zur jederzeitigen Sicherstellung der Versorgung.<br />

Die Kapazität der Anlagen hat sich zwar seit 2<strong>01</strong>0 mehr als<br />

verdoppelt. Die minimale Einspeisung lag jedoch auch<br />

2<strong>01</strong>7 gerade mal bei 158 MW, also bei weniger als 1 % der<br />

Nominalleistung. Die Erwartung, dass der Minimalwert,<br />

Indikator für den Beitrag zur Versorgungssicherheit bei<br />

einem Ausbau deutschlandweit verteilter Windanlagen<br />

ansteigt und damit in zunehmendem Maße eine Substitution<br />

konventioneller Kraftwerksleistung ermöglicht, hat<br />

sich somit nicht erfüllt (Abbildung 15).<br />

Drei exemplarisch ausgewählte Situationen machen<br />

die Komplexität der Herausforderung deutlich.<br />

pp<br />

Am 1. Januar 2<strong>01</strong>8 war die Stromnachfrage gering, die<br />

Windeinspeisung hoch – mit der Konsequenz, dass die<br />

­erneuerbaren Energien in der Lage waren, über den Tag<br />

gerechnet deutlich mehr als die Hälfte zur Stromversorgung<br />

beizutragen (Abbildung 16).<br />

pp<br />

Am 1. und 2. Juli 2<strong>01</strong>8 war es die Solarenergie, die –<br />

wie im gesamten Juli 2<strong>01</strong>8 – einen großen Beitrag zur<br />

­Bedarfsdeckung geleistet hat (Abbildung 17).<br />

pp<br />

Vollkommen anders jedoch war die Situation am<br />

8. ­November 2<strong>01</strong>7. Wind trug zum Zeitpunkt der<br />

Höchst­last in Deutschland nur geringfügig zur Stromversorgung<br />

bei. Die PV-Erzeugung war gleich Null.<br />

Konventionelle Kraftwerke mussten somit über 85 %<br />

der Last decken (Abbildung 18).<br />

| | Abb. 18.<br />

Stromerzeugung- und -bedarf in Deutschland am 8. November 2<strong>01</strong>7.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 24<br />

| | Abb. 19.<br />

Stilllegung von Kraftwerkskapazitäten und Versorgungssicherheit in Deutschland.<br />

Kohleausstieg und Sicherheit<br />

der Versorgung in Deutschland<br />

In Deutschland wird über einen vorzeitigen staatlich<br />

reglementierten Kohleausstieg diskutiert. Eine im Sommer<br />

eingesetzte Strukturkommission soll hierzu bis Ende 2<strong>01</strong>8<br />

Vorschläge unterbreiten. Es zeigt sich jedoch, dass vorzeitige<br />

Kraftwerksstilllegungen die Versorgungssicherheit<br />

in Frage stellen würden (Abbildung 19).<br />

In Deutschland existiert zwar inzwischen eine installierte<br />

Stromerzeugungsleistung von deutlich über 200 GW.<br />

Bei weniger als der Hälfte dieser Kapazität handelt es<br />

sich allerdings um steuerbare Leistung. Bis Ende 2022<br />

­gehen 10 GW Kernkraft-Kapazität vom Netz. Außerdem<br />

haben Kraftwerksbetreiber Stilllegungen fossil gefeuerter<br />

­Kapazität in Höhe von 5 GW angekündigt. Und 2 GW<br />

gehen in die Sicherheitsbereitschaft. Ein Teil dieses<br />

Leistungsabbaus wird kompensiert durch Neubau und<br />

durch die Möglichkeit der Entkonservierung. Von der<br />

damit 2023 verbleibenden steuerbaren Leistung von 93 bis<br />

98 GW müssen nach Einschätzung der Übertragungsnetzbetreiber<br />

etwa 12 GW als nicht verfügbar eingestuft<br />

werden. Importe und Nachfrage-Management können<br />

­gemeinsam bis zu 6 GW zur gesicherten Leistung beitragen,<br />

die sich damit auf 85 bis 92 GW beläuft. Zusätzlich<br />

könnten noch technische Notreserven in der Größenordnung<br />

von 5 bis 7 GW mobilisiert werden. Bei einer<br />

­erwarteten Spitzenlast von etwa 92 GW besteht somit für<br />

Kraftwerksstilllegungen kurz- bis mittelfristig – ohne<br />

­Gefährdung der Sicherheit der Versorgung – nur geringer<br />

Spielraum.<br />

Auch wenn die Kapazität der konventionellen Anlagen<br />

zur Gewährleistung der Sicherheit der Versorgung künftig<br />

fast in gegenwärtiger Höhe aufrecht erhalten werden<br />

muss, wird sich deren Beitrag der Stromerzeugung<br />

­deutlich vermindern. Haben also 2<strong>01</strong>7 über 400 TWh<br />

eine erforderlich gesicherte Leistung von etwa 85 GW<br />

­finanziert, werden es 2030 nur noch 230 TWh sein, welche<br />

die gleiche Leistung finanzieren müssen (Abbildung 20).<br />

Dies erfordert ein verändertes Marktdesign.<br />

Schlussfolgerungen<br />

Aus der dargelegten Situation können folgende Schlussfolgerungen<br />

abgeleitet werden:<br />

pp<br />

Braunkohle-, Steinkohle- und Gaskraftwerke bleiben<br />

auf absehbare Zeit als Garanten für eine ausreichend<br />

­gesicherte Leistung unverzichtbar für den Erfolg der<br />

Energiewende.<br />

pp<br />

Das ETS sollte als das zentrale Instrument zum<br />

Erreichen von CO 2 -Minderungen in der Stromerzeugung<br />

gesehen werden.<br />

pp<br />

Nationale CO 2 -Minderungsziele bringen keinen zusätzlichen<br />

Nutzen für den Klimaschutz, soweit europäische<br />

Regelungen hierzu bestehen.<br />

pp<br />

Der Ausbau des Leitungsnetzes sollte synchron zum<br />

Ausbau der erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung<br />

erfolgen.<br />

pp<br />

Es sollten geeignete Rahmenbedingungen geschaffen<br />

­werden, die eine Flexibilisierung der Stromnachfrage<br />

ermutigen.<br />

pp<br />

Hemmnisse, die einem Ausbau von Speichern entgegenstehen,<br />

sollten abgebaut und Anreize für deren<br />

beschleunigte Entwicklung geschaffen werden.<br />

pp<br />

Der bestehende Energy-only-Market kann allein keine<br />

­ausreichende Versorgungssicherheit garantieren.<br />

­Zusätzlich sind diskriminierungsfreie Kapazitätsmechanismen<br />

nötig.<br />

Der Rahmen für vorzeitige kurz- bis mittelfristige<br />

­Stilllegungen von Kohlekraftwerken ist sehr begrenzt –<br />

­ohne die Versorgungssicherheit zu gefährden.<br />

Author<br />

Dr. Hans-Wilhelm Schiffer<br />

Executive Chair World Energy Resources, World Energy<br />

Council (London) und Vorsitzender der Arbeitsgruppe<br />

Energie für Deutschland des Weltenergierat<br />

Berlin, Deutschland<br />

| | Abb. 20.<br />

Versorgungssicherheit in der Stromerzeugung: Regenerative können konventionelle Kapazitäten nicht<br />

ersetzen.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The Future Role of Thermal Electricity Generation and Storage of Electricity in the Member States of the European Union –<br />

Security of Supply with Increasing Shares of Volatile Renewable Energies ı Hans-Wilhelm Schiffer


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Modernisierung des Strahlenschutzrechts in Deutschland<br />

Goli-Schabnam Akbarian<br />

Das Recht zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung ist mit einem neuen Strahlenschutzgesetz<br />

und einer neuen Strahlenschutzverordnung umfassend aktualisiert und modernisiert worden. Am 31. Dezember 2<strong>01</strong>8<br />

ist der größte Teil der Neuerungen in Kraft getreten. Anlass war die Pflicht zur Umsetzung der Strahlenschutz-­Richtlinie<br />

2<strong>01</strong>3/59/Euratom, die den bereits breiten Anwendungsbereich des Strahlenschutzrechts deutlich erweitert hat. Das<br />

Strahlenschutzgesetz und die Strahlenschutzverordnung greifen bisher geltende strahlenschutzrechtliche Vorgaben<br />

auf, modifiziert um Anforderungen aus der Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom, und enthalten Vorgaben zu neuen, ebenfalls<br />

umsetzungsbedingten Regelungsbereichen, wie zum Beispiel zu radioaktiven Altlasten und zum Notfallschutz.<br />

Seit dem 31. Dezember 2<strong>01</strong>8 gibt es ein neues Recht zum<br />

Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender ­Strahlung<br />

in Deutschland. An diesem Datum sind das ­bereits am 3. ­Juli<br />

2<strong>01</strong>7 verkündete neue Strahlenschutzgesetz, soweit nicht<br />

bereits wirksam (v.a. die Regelungen zum Notfallschutz<br />

sind seit dem 1. Oktober 2<strong>01</strong>7 in Kraft), und die neue<br />

­Strahlenschutzverordnung in Kraft getreten. Gleichzeitig<br />

sind die bisher geltende Strahlenschutzverordnung und die<br />

Röntgen­verordnung außer Kraft getreten. Damit ist ein<br />

mehrjähriger Novellierungsprozess zu einem glücklichen<br />

Abschluss gekommen. Durch ein eigenes Gesetz hat das<br />

Strahlenschutzrecht einen eigenständigen Platz neben dem<br />

Atomgesetz gefunden.<br />

Anlass gewesen ist die Pflicht zur Umsetzung der<br />

­Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom vom 5. Dezember 2<strong>01</strong>3 zur<br />

Festlegung grundlegender Sicherheitsnormen für den<br />

Schutz vor Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender<br />

Strahlung und zur Aufhebung der Richtlinien<br />

89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom,<br />

97/43/Euratom und 2003/122/Euratom (im Folgenden:<br />

Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom). Der Veröffentlichung 103<br />

der Internationalen Strahlenschutzkommission (International<br />

Commission on Radiological Protection – ICRP)<br />

folgend hat der europäische Gesetzgeber den Strahlenschutz<br />

mit der Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom auf eine neue<br />

Grundlage gestellt, indem nunmehr – mit dem Ziel, einen<br />

umfassenden Strahlenschutz zu gewährleisten – zwischen<br />

geplanten und bestehenden sowie Notfallexpositionssituationen<br />

unterschieden wird. Das in der Richtlinie<br />

­enthaltene rechtliche Instrumentarium differenziert nach<br />

den Eigenschaften der jeweiligen Expositionssituation,<br />

beispielsweise durch die Einführung von Dosisrichtwerten<br />

als Optimierungsinstrument nur bei geplanten Expositionssituationen<br />

oder der Einführung von Referenzwerten<br />

bei bestehenden Expositionssituationen und Notfallexpositionssituationen.<br />

Außerdem erweitert die Richtlinie<br />

2<strong>01</strong>3/59/Euratom den ohnehin schon breiten Anwendungsbereich<br />

noch einmal deutlich, beispielsweise durch<br />

neue Regelungen zu radioaktiven Altlasten oder zu Radon<br />

in Aufenthaltsräumen.<br />

Durch die Pflicht zur Umsetzung der Richtlinie<br />

2<strong>01</strong>3/59/Euratom ergab sich also die willkommene<br />

­Gelegenheit, ein eigenständiges Strahlenschutzgesetz zu<br />

erarbeiten. Das Strahlenschutzgesetz enthält die wesentlichen<br />

Vorgaben für die jeweiligen Expositionssituationen,<br />

etwa im Zusammenhang mit geplanten Expositionssituationen<br />

die Anzeige- und Genehmigungstatbestände,<br />

Vorgaben zur Betriebsorganisation sowie Grenzwerte, im<br />

Zusammenhang mit bestehenden Expositionssituationen<br />

zu radioaktiven Altlasten oder zu Radon an Arbeitsplätzen<br />

und in Aufenthaltsräumen oder im Zusammenhang mit<br />

Notfallexpositionssituationen Vorgaben zur Erarbeitung<br />

von Notfallplänen.<br />

Konkretisierende Bestimmungen in Bezug auf<br />

die ­jeweiligen Expositionssituationen enthält die neue<br />

Strahlen­schutzverordnung, beispielsweise eine Reihe von<br />

Vorgaben zum medizinischen Strahlenschutz sowie zum<br />

Schutz der Bevölkerung im Zusammenhang mit geplanten<br />

Expositionssituationen. Der berufliche Strahlenschutz ist<br />

in allen drei Expositionssituationen zu gewährleisten. Die<br />

Strahlenschutzverordnung enthält auch diesbezüglich<br />

spezifische Vorgaben, wobei nicht alle Bestimmungen zum<br />

Schutz von Arbeitskräften, die in geplanten Expositionssituationen<br />

gelten, in bestehenden Expositionssituationen<br />

oder Notfallexpositionssituationen zum Tragen kommen.<br />

Auch wenn das Strahlenschutzrecht nun auf eine neue<br />

Grundlage gestellt worden ist, ist nicht alles neu. Die in der<br />

früheren Strahlenschutzverordnung und Röntgenverordnung<br />

enthaltenen Regelungen, die vor allem im<br />

­Zusammenhang mit einer geplanten Expositionssituation<br />

(bisher als „Tätigkeit“ bezeichnet) schon ein hohes Maß an<br />

Schutz gewährleistet haben, werden im Wesentlichen<br />

­weitergeführt. Soweit erforderlich, sind die Regelungen an<br />

die Vorgaben der Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom angepasst<br />

worden, beispielsweise die Forderung nach Bestellung<br />

eines fachkundigen Strahlenschutzbeauftragten im<br />

­Zusammenhang mit der Beförderung sonstiger radioaktiver<br />

Stoffe. Des Weiteren greifen Gesetz und Verordnung<br />

die durch die Richtlinie 2<strong>01</strong>3/59/Euratom neu<br />

geregelten Sachverhalte auf. In der Verordnung werden sie<br />

mit spezifischen Vorgaben unterfüttert, wie zum Beispiel<br />

die Einführung von Prüfwerten bei der Feststellung, ob<br />

eine radioaktive Altlast vorliegt.<br />

Daneben sind sowohl beim Gesetz als auch bei der Verordnung<br />

Neuerungen eingebracht worden, die vollzugsbedingten<br />

Erfahrungen Rechnung tragen, so zum Beispiel<br />

die Pflicht, die zuständige Behörde zu informieren, wenn<br />

im Rahmen einer spezifischen Freigabe eine der Anforderungen,<br />

auf deren Grundlage die Freigabe erteilt wurde,<br />

nicht mehr erfüllt ist.<br />

Übergangsvorschriften sowohl im Strahlenschutzgesetz<br />

als auch in der Strahlenschutzverordnung sollen<br />

einen sanften Übergang vom alten auf das neue Recht<br />

ermöglichen.<br />

Mit dem Inkrafttreten des neuen Regelwerks ist ein<br />

­vorläufiger Schlusspunkt der Reform des Strahlenschutzrechts<br />

erreicht. Angesichts der Neuerungen und des<br />

­erweiterten Anwendungsbereichs ist damit zu rechnen,<br />

dass sich in der Anwendungspraxis zahlreiche Auslegungsfragen<br />

stellen werden. Es bleibt also spannend.<br />

Autorin<br />

Dr. Goli-Schabnam Akbarian<br />

Leiterin des Referats „Strahlenschutzrecht – ionisierende<br />

Strahlung“<br />

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare<br />

Sicherheit<br />

Bonn, Deutschland<br />

25<br />

SPOTLIGHT ON NUCLEAR LAW<br />

Spotlight on Nuclear Law<br />

Modernisation of German Radiation Protection Legislation ı Goli-Schabnam Akbarian


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

26<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT<br />

Konditionierung und Lagerung<br />

nuklearer Reststoffe:<br />

Einsparpotenziale und neue Verfahren<br />

Bilfinger Noell<br />

Fragestellung Die Einigung zwischen Kraftwerks­betreibern und Bund im Streit um die Kosten des Atomausstiegs,<br />

die mit der Überweisung von 24,17 Milliarden Euro durch die Konzerne am 3. Juli 2<strong>01</strong>7 formal abgeschlossen wurde,<br />

bringt beiden Seiten die lange angestrebte Rechtssicherheit. Kosten für die Lagerung der radioaktiven Ab­fälle, die mit der<br />

Stilllegung der ­letzten Kernkraftwerke anfallen, sowie Kosten für Suche, Errichtung und Betrieb eines Endlagers für<br />

­abgebrannten Brennstoff werden künftig von einer Stiftung des Bundes getragen. Anlass genug, den Folgen der<br />

­Vereinbarung auf den Grund zu gehen: Welche ­Risiken bergen der beschleunigte Atomausstieg und die damit<br />

­einher­gehende Behandlung von größeren Mengen konta­minierter, nicht kon­taminierter und aktivierter Abfälle durch die<br />

Betreiber und den Bund – und welche Gegenmaßnahmen ­können getroffen werden?<br />

Bestandsaufnahme<br />

Der Reaktorunfall von Fukushima im<br />

März 2<strong>01</strong>1 markierte für die deutsche<br />

Energiepolitik eine Zeitenwende: Die<br />

noch ein Jahr zuvor im Bundestag<br />

­beschlossene Laufzeitverlängerung<br />

für Kernkraftwerke war mit einem<br />

Schlag Makulatur. Im Rahmen des<br />

Atom moratoriums gingen die Anlagen<br />

Biblis A, Biblis B, Brunsbüttel,<br />

Isar I, Krümmel, Neckarwestheim I,<br />

­Philipps­burg I und Unterweser zunächst<br />

vorübergehend vom Netz,<br />

­bevor ihnen im Sommer 2<strong>01</strong>1 im<br />

­Rahmen des „13. Gesetzes zur Änderung<br />

des Atomgesetzes“ die Berechtigung<br />

für den Leistungsbetrieb entzogen<br />

wurde. Bis 2022 werden ihnen<br />

die acht ver bliebenen Kernkraftwerke<br />

folgen – als letzte Isar II (Bayern),<br />

Emsland (Niedersachsen) und Neckarwestheim<br />

II (Baden-Württemberg).<br />

Dem Ausstiegsbeschluss folgte ein<br />

zähes juristisches Tauziehen zwischen<br />

dem Bund und den Kraftwerksbetreibern<br />

RWE, Eon, Vattenfall und<br />

EnBW. Das eilig durchgesetzte und<br />

dadurch mit Formfehlern behaftete<br />

Atommoratorium hatte dafür eine<br />

breite Angriffsfläche geliefert; weitere<br />

Klagen der Energieerzeuger gegen<br />

Zwischenlager-Vorgaben und die<br />

­Zahlungen für Endlager waren die<br />

Folge. Parallel zu den juristischen<br />

Auseinandersetzungen gingen die<br />

Verhandlungen zwischen beiden<br />

­Seiten weiter, an deren Ende schließlich<br />

im Dezember 2<strong>01</strong>6 ein Kompromiss<br />

stand: Die Stromkonzerne zogen<br />

ihre Klagen zurück und verpflichteten<br />

sich zur Zahlung von insgesamt rund<br />

24,17 Milliarden Euro.<br />

Die Konzerne gewinnen damit<br />

Rechts- und Planungssicherheit – mit<br />

dem Abschluss der Überweisungen<br />

sind sie zwar noch zum Abriss der<br />

Kraftwerke und der fachgerechten<br />

Verpackung des dabei anfallenden<br />

­radioaktiven Abfalls verpflichtet,<br />

nicht dagegen zum Bau und Betrieb<br />

von Zwischenlagern sowie des Endlagers<br />

Konrad für mittel- und ­niedrig<br />

aktiven Abfall. Die in den kommenden<br />

Jahrzehnten durch die Kraftwerksabrisse<br />

anfallenden Kosten für Transporte<br />

und Lagerung müssen dann<br />

über den bundeseigenen Atomfonds<br />

gedeckt werden, ebenso die Ewigkeits­kosten<br />

der endgültigen Einlagerung.<br />

Mit der Übernahme der Endlagerung<br />

entstehen dem Bund über<br />

die kommenden Jahrzehnte Kosten,<br />

bei denen noch nicht klar ist, ob sie<br />

über das Stiftungsvermögen allein<br />

­getragen werden können: Schließlich<br />

kann das Geld vor dem Hintergrund<br />

des Zinsumfeldes nicht einfach auf<br />

dem Konto geparkt werden, sondern<br />

muss am Kapitalmarkt Erträge erbringen<br />

– mit allen damit verbundenen<br />

Risiken. Auch der ausgedehnte<br />

Anlagehorizont birgt zusätzliche<br />

Unwäg­barkeiten, denn während mit<br />

Schacht Konrad bei Salzgitter ein Endlager<br />

für schwach und mittelstark<br />

strahlenden Abfall im Aufbau ist,<br />

dauert die Suche nach einem Endlager<br />

für Brennstäbe weiter an.<br />

Gerade angesichts möglicher Kostentreiber<br />

ist es dringend geboten,<br />

­finanzielle Risiken durch Behandlung,<br />

Transport und Lagerung der deponierbaren<br />

Abfälle durch Ausnutzung der<br />

technischen Möglichkeiten möglichst<br />

zu reduzieren. Darüber hinaus muss<br />

eine sinnvolle Infrastruktur zum<br />

Rückbau der deutschen Kernkraftwerke<br />

etabliert werden, die die bislang<br />

allgegenwärtigen Probleme beim<br />

Rückbau vermeidet. Dazu zählen insbesondere<br />

logistische Herausforderungen,<br />

die das Risiko von Verzögerungen<br />

und Kostensteigerungen<br />

nach sich ziehen: So muss über die<br />

gesamte Dauer des Rückbaus eine<br />

Vielzahl von Reststoffbehandlungseinrichtungen<br />

in den räumlich sehr<br />

beengten bestehenden Anlagen untergebracht<br />

werden. Zudem sollte man<br />

auch die Wirkung der Transporte von<br />

radioaktivem Material auf die öffentliche<br />

Meinung nicht unterschätzen.<br />

Einsparpotenziale<br />

durch Volumenreduktion<br />

Beim Rückbau eines Kernkraftwerks<br />

fallen metallische und mineralische<br />

Reststoffe sowie brennbare und nicht<br />

brennbare Abfälle an. Von der insgesamt<br />

vorhandenen Masse eines<br />

Kernkraftwerks – also ohne Brennstoffe<br />

– müssen etwa zehn Prozent<br />

­behandelt werden. Der Rest kann der<br />

freien Verwertung zugeführt werden.<br />

Je nach Kraftwerk liegt die Menge der<br />

zu behandelnden Anlagenteile, Abfälle<br />

und Sekundärabfälle zwischen<br />

20.000 und 50.000 Tonnen. Der<br />

­größte Teil dieser Materialien, ca.<br />

70 Prozent, kann entweder über die<br />

direkte Entscheidungsmessung oder<br />

nach einer Dekontamination uneingeschränkt<br />

freigegeben werden. Die<br />

restlichen rund 30 Prozent sind zu<br />

einem Teil deponierfähig (Baumaterialien<br />

und -stoffe), müssen jedoch zu<br />

einem anderen Teil als mittel- bis<br />

schwachradioaktiver Abfall einem<br />

Endlager zugeführt werden.<br />

Bereits jetzt kann durch den Einsatz<br />

bewährter Technologien zur<br />

­Reststoffbehandlung das Volumen des<br />

einzulagernden Materials in wesentlichem<br />

Umfang reduziert werden. Die<br />

Vorteile, die daraus resultieren,<br />

können sich sehen lassen:<br />

pp<br />

Steigerung des Anteils an wiederverwertbaren<br />

Materialien<br />

pp<br />

Einsparungen von Lagerflächen im<br />

Zwischenlager<br />

pp<br />

Einsparungen von Transporten<br />

und somit Reduzierung der Transportkosten<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

Conditioning and Storage of Radioactive Waste: Potential Savings and New Processes ı Bilfinger Noell


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

pp<br />

Einsparungen des Dokumentationsaufwandes<br />

pp<br />

Reduzierung der Endlagerkapazitäten<br />

und damit einhergehender<br />

Ewigkeitskosten<br />

Beispielhaft hat Bilfinger Noell mögliche<br />

Volumenreduktionen durch die<br />

Konditionierung von radioaktivem<br />

Abfall durchgerechnet und realistische<br />

Einsparpotenziale ermittelt –<br />

unter anderem für Einrichtungen der<br />

öffentlichen Hand (hochgerechnet bis<br />

zum Jahr 2080, Abbildung 1).<br />

Die umsetzbare Reduktion des<br />

­Gesamtvolumens um rund 20 Prozent<br />

ermöglicht eine Einsparung von<br />

etwa 1.500 Transporten bzw. 3.000<br />

Konrad-­Containern. Mit dieser Verringerung<br />

und den damit verbundenen<br />

Kostensenkungen – neben dem Transport<br />

sind hier auch das Auffahren von<br />

Schächten und die Endlagerdokumentation<br />

zu nennen – lassen sich<br />

insgesamt Einsparungen im niedrigen<br />

zweistelligen Prozentbereich realisieren.<br />

Und nicht nur für die öffentliche<br />

Hand wird der Kraftwerksrückbau<br />

durch die genannten Maßnahmen<br />

günstiger. Auch die Betreiber können<br />

mit einer bedarfsgerechten Reststoffbehandlung<br />

Kosten sparen.<br />

Zusätzlich erscheint es standortpolitisch<br />

und volkswirtschaftlich<br />

­dringend geboten, das noch für Jahrzehnte<br />

aktuelle Thema der Entsorgung<br />

nuklearen Abfalls nicht zu<br />

vernachlässigen: Durch die Behandlung<br />

der radioaktiven Abfälle im<br />

eigenen Land wird verhindert, dass<br />

das über Jahrzehnte erworbene<br />

Know-how im Bereich Nukleartechnik<br />

nach dem Ausstieg aus der Kernenergie<br />

verloren geht. Zu bedenken ist<br />

hierbei insbesondere, dass bis zur<br />

­Inbetriebnahme eines Endlagers für<br />

hochradioaktive Abfälle noch Jahrzehnte<br />

vergehen werden. Bis diese<br />

­Bestände im Endlager gesichert sind,<br />

ergibt sich leicht ein Zeithorizont von<br />

einhundert Jahren (Achim Brunnengräber<br />

[Hrsg.]: Problemfall Endlager.<br />

Gesellschaftliche Herausforderungen<br />

im Umgang mit Atommüll, Baden-­<br />

Baden 2<strong>01</strong>6, S. 16).<br />

Ein neues und flexibles<br />

Konzept zur Abfallbearbeitung<br />

vor Ort<br />

Im Zuge des Atomausstiegs und der<br />

Abschaltung der letzten Kernkraftwerke<br />

2022 erhält das Thema Reststoffbehandlung<br />

eine ganz neue<br />

­Dimension. Bisher wurden parallel<br />

zum laufenden Betrieb der Anlagen<br />

eher geringe Mengen an Reststoffen<br />

verarbeitet. Nun erfolgen diese<br />

­Arbeiten aber während des Kraftwerkrückbaus,<br />

bei dem deutlich mehr<br />

­Abfall anfällt. Die Folge sind Logistikund<br />

Platzprobleme und damit einhergehend<br />

eine hohe Wahrscheinlichkeit<br />

von Verzögerungen und<br />

Kosten­steigerungen. Und auch zusätzliches<br />

speziell ausgebildetes Personal<br />

ist nicht immer gleich verfügbar.<br />

Als Lösung dieses Rückbau­problems<br />

hat Bilfinger Noell mit der<br />

­HERMINE-Konzeption ein Ver­fahren<br />

entwickelt, das die geschil derten<br />

­Probleme beseitigt. HERMINE ist ein<br />

modulares Reststoff- und Abfall­behandlungssystem.<br />

Kern des Konzepts<br />

ist die intelligente Implementierung<br />

der am besten geeigneten Bearbeitungsmodule<br />

– in Abhängigkeit von<br />

den zeitlichen und mengenmäßigen<br />

Erfordernissen des Rückbaus. Die in<br />

mobiler Bauweise angelegten Anlagen<br />

werden temporär und bedarfsgerecht<br />

in die bestehende ­Gebäudestruktur<br />

­integriert und ­gewährleisten somit ein<br />

hohes Maß an Flexibilität: Wenn sie<br />

nicht mehr benötigt werden, werden<br />

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DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 27<br />

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radioaktive Abfälle und Brennelemente (m/w)<br />

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– Sie begleiten die Genehmigungs- und Zulassungsverfahren zur Entsorgung von Brennstoffen sowie von schwach und mittel aktiven Abfällen<br />

(BE und SMA)<br />

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Decommissioning and Waste Management<br />

Conditioning and Storage of Radioactive Waste: Potential Savings and New Processes ı Bilfinger Noell


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DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 28<br />

| | Abb. 1.<br />

Volumenreduktion von Abfällen aus Einrichtungen der öffentlichen Hand.<br />

sie wieder abgebaut. Da sich so zu<br />

­jedem Zeitpunkt nur die tatsächlich<br />

genutzten Maschinen im Gebäude<br />

­befinden, können Arbeitswege optimiert<br />

und eine Behinderung durch im<br />

Weg ­befindliche Anlagenteile minimiert<br />

werden. Zudem kann speziell<br />

ausgebildetes Personal die Bearbeitung<br />

von Reststoffen auf effektive<br />

­Weise unterstützen.<br />

Die Module bestehen aus den Vorrichtungen<br />

für sämtliche notwendigen<br />

Arbeitsschritte – von einem<br />

­Zerlegewerkzeug für Großkomponenten,<br />

der Betonoberflächen­bearbeitung<br />

und Betonzerkleinerung bis<br />

hin zur Kabelbearbeitung, Dekontaminations­anlagen<br />

wie PHADEC,<br />

Hochdruckpressen und Verladeanlagen<br />

sowie Zementierungsanlagen<br />

für Konrad-­Container.<br />

Der bedarfsgerechte Einsatz der<br />

HERMINE-Module birgt mehrere<br />

­Vorteile:<br />

pp<br />

Die Reststoffbearbeitung erfolgt<br />

flexibel und bedarfsgerecht<br />

pp<br />

Die dauerhafte Installation neuer<br />

Anlagen am Standort ist nicht<br />

mehr erforderlich<br />

pp<br />

Hochwertige Aggregate und eingearbeitetes<br />

Personal sorgen dafür,<br />

dass ein Minimum radioaktiver<br />

­Abfälle entsteht. Somit kann<br />

ein hoher Anteil von Reststoffen<br />

einer Wiederverwertung zugeführt<br />

werden.<br />

pp<br />

Der Einsatz von HERMINE-­<br />

Modulen an mehreren Standorten<br />

ist möglich.<br />

pp<br />

Die Breite der verfügbaren Bearbeitungseinrichtungen<br />

kann am<br />

Standort genutzt werden. Transporte<br />

radioaktiven Materials,<br />

­insbesondere über das Kraftwerksgelände<br />

hinaus, sind somit<br />

unnötig. Dies kann sich positiv auf<br />

die öffentliche Akzeptanz des<br />

Rückbauprozesses auswirken.<br />

pp<br />

Bereits zu Beginn des Rückbaus<br />

kann eine schnellere Betriebsbereitschaft<br />

erzielt werden, da<br />

aufwendige Umbauten innerhalb<br />

des Kraftwerks entfallen.<br />

Fazit<br />

Neue Herausforderungen verlangen<br />

nach neuen Lösungen: Dass einst<br />

­nahezu zeitgleich mit dem Rückbau<br />

der verbliebenen deutschen Kernkraftwerke<br />

würde begonnen werden<br />

müssen, war in dieser Form<br />

noch vor wenigen Jahren nicht<br />

absehbar. Allerdings wird bei genauer<br />

Analyse deutlich, dass Transportund<br />

Lagerkosten der dabei vermehrt<br />

anfal­lenden Reststoffe bereits durch<br />

eine Volumenreduktion des Materials<br />

­signifikant gesenkt werden können.<br />

Für den Bund, der die Verantwortung<br />

für die Endlagerung der Abfälle<br />

­übernommen hat, ergibt sich in<br />

der Modellrechnung eine Kostenreduktion<br />

im niedrigen zweistelligen<br />

Prozentbereich.<br />

Gleichzeitig lenkt der verstärkte<br />

Kraftwerksrückbau den Blick auf<br />

­Prozesse, für die eine deutliche<br />

­Effizienzsteigerung dringend geboten<br />

ist: Das Problem der räumlichen<br />

­Beschränkungen im Kraftwerk, durch<br />

die die Bearbeitung von Reststoffen<br />

oft ins Stocken gerät, wird durch den<br />

bedarfsgerechten Einsatz von Reststoffbehandlungsanlagen<br />

behoben.<br />

Wie gezeigt wurde, tragen auch hier<br />

die erzielbaren Volumenreduktionen<br />

zur Aufwands- und Kostensenkung<br />

aufseiten der Kraftwerksbetreiber<br />

bei. Letztlich profitieren sowohl die<br />

­Betreiber als auch der Bund davon,<br />

Materialien soweit wie möglich<br />

wieder dem konventionellen Wertstoffkreislauf<br />

zuzuführen und die<br />

­einzulagernden Abfallmengen während<br />

des Rückbaus konsequent zu<br />

­reduzieren.<br />

Author<br />

Bilfinger Noell<br />

Würzburg, Deutschland<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

Conditioning and Storage of Radioactive Waste: Potential Savings and New Processes ı Bilfinger Noell


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Experimental Study on<br />

Sub-cooled Boiling of Natural Circulation<br />

in Narrow Rectangular Channels<br />

Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping<br />

Sub-cooled boiling of natural circulation has been experimentally investigated based on a natural circulation<br />

device with narrow rectangular channels. When the heating power is increased to a certain level, the phenomenon of<br />

sub-cooled boiling and bubbles movement can be observed through the visual channel. The results show that the heat<br />

transfer coefficient of sub-cooled boiling increases with the increasing of heating power and decreases with the<br />

­increasing of inlet sub-cooling and size of narrow rectangular channels. The heat transfer process of sub-cooled boiling<br />

is mainly affected by the generation and departure of bubbles, accompanied with flow oscillation. It is discovered that<br />

there are 3 stages of sub-cooled boiling in the narrow rectangular channels. Finally, an empirical correlation has been<br />

proposed for the heat transfer coefficient of natural circulation sub-cooled boiling in narrow rectangular channels,<br />

based on dimensionless analysis method and the errors fall in the range of ±15 %.<br />

1 Introduction<br />

The usage of narrow channels is a new<br />

technique for enhancing heat transfer,<br />

having high heat transfer coefficients<br />

at low heat flux [1]. This direction is<br />

being adopted in the heat transfer<br />

systems of new-type reactor design.<br />

Therefore, it is necessary to study<br />

heat transfer characteristics of narrow<br />

channels. By investigating the saturated<br />

boiling phenomenon in vertical<br />

narrow channels, Ishibashi [2] found<br />

that there is an obvious improvement<br />

in the heat transfer coefficient, accompanied<br />

with periodic change of<br />

bubbles. Sun Licheng [3] evaluated<br />

thirteen different prediction methods<br />

of saturated boiling by a database and<br />

proposed a modified correlation by<br />

introducing the Weber number. The<br />

above studies placed much focus on<br />

saturated boiling, whereas the flow<br />

and heat transfer region [4] of pressurized<br />

water reactors (PWR) is at<br />

sub-cooled boiling. As for sub-cooled<br />

boiling in narrow channels, Chen [5]<br />

investigated the effect of channel size<br />

on sub-cooled flow boiling and associated<br />

bubble characteristics. Wang<br />

[6] investigated the onset of nucleate<br />

boiling (ONB) in narrow channels at<br />

1.0-4.5 MPa pressure range and a<br />

new correlation was obtained by considering<br />

the bilateral heating factor.<br />

For narrow rectangular channels,<br />

the heat transfer capacity is 1.3-2.1<br />

times of that in conventional channels<br />

[7]. Due to above characteristic,<br />

the advanced reactors and research<br />

reactors [8] have adopted this kind of<br />

channel. As for sub-cooled boiling in<br />

narrow rectangular channels, Pan<br />

[9][10] investigated the effect of<br />

mass flux, sub-cooled temperature of<br />

heated section, pressure and heating<br />

modes on the heat transfer coefficient<br />

and the behavior of bubbles. Al-­Yahia<br />

O S [11] investigated the effect of<br />

transverse power distribution on ONB<br />

and developed a sub-cooled boiling<br />

model with uniform and non-uniform<br />

heat flux distribution for narrow<br />

vertical rectangular channels. Xu [12]<br />

established a physical model which<br />

can explain the mechanism of bubbles<br />

movement in narrow rectangular<br />

channels. Natural circulation [13][14]<br />

does well in mitigating reactor accidents,<br />

which can improve the inherent<br />

safety of the nuclear reactors. Such a<br />

heat transfer mode can be used as<br />

the main cooling method for small<br />

modular reactors [15]. It [16]-[19]<br />

has been investigated in theory and<br />

experiment.<br />

For sub-cooled boiling of natural<br />

circulation in narrow rectangular<br />

channels, some preliminary research<br />

has already been presented [20]<br />

[21]. However, sub-cooled boiling of<br />

natural circulation in narrow rectangular<br />

channel which can be<br />

­influenced by size of channel and<br />

bubbles is complex. Hence, it is necessary<br />

to further investigate the characteristics<br />

of sub-cooled boiling in<br />

narrow rectangular channels during<br />

natural circulation based on experiments.<br />

2 Experiment system<br />

2.1 Experiment facility<br />

Figure 1 shows the experiment facility,<br />

which is used to investigate the subcooled<br />

boiling of natural circulation. It<br />

consists of a preheater channel, a rectangular<br />

heater channel with a visible<br />

window, a condenser and a descending<br />

channel. The deionized water is used<br />

| | Fig. 1.<br />

Experiment facility of natural circulation system.<br />

1-Tank of deionized water 2-Nitrogen gas bottle 3-Pressure regulator<br />

4-Cooling tank 5-Preheater 6-Rectangular heater with visible window<br />

7-Thermocouples 8-Condenser 9-Pressure sensors<br />

as fluid ­medium, which is driven<br />

through the preheater channel, rectangular<br />

heater channel and condenser<br />

channel by density difference. For<br />

this natural circulation system, the<br />

flow rate is measured by a turbine<br />

flow­meter with a tolerance of<br />

±0.0<strong>01</strong> L/min and the pressure is<br />

balanced by a pressure regulator.<br />

2.2 Visual experiment channel<br />

with a narrow rectangular<br />

slit<br />

Figure 2 (a) shows the cross-sectional<br />

view of the visual experiment channel.<br />

Figure 2 (b) shows its three-dimensional<br />

view. It has a size of 2 to 5 mm<br />

× 40 mm with a length of 1,000 mm.<br />

One side consists of a heating surface<br />

made of stainless steel, and the other<br />

side is the visual window made of<br />

quartz glass.<br />

The flow pattern is well-observable<br />

through the quartz glass. The effective<br />

heating power can be adjusted continuously,<br />

in the range of 0 to 30 kW.<br />

29<br />

RESEARCH AND INNOVATION<br />

Research and Innovation<br />

Experimental Study on Sub-cooled Boiling of Natural Circulation in Narrow Rectangular Channels ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Parameter Name Model Range Errors<br />

RESEARCH AND INNOVATION 30<br />

| | Fig. 2a.<br />

Cross-section of experiment channel.<br />

1-cover plate 2-2-5mm mica 3-gasket<br />

4-glass 5-thin gasket 6-heating panel<br />

| | Fig. 2b.<br />

Three-dimension<br />

view of the<br />

experiment channel.<br />

2.3 Measurement device<br />

Figure 3 shows the measurement<br />

device, used alongside the experiment<br />

channel. The temperature is measured<br />

by sheathed thermocouples, and the<br />

measurement accuracy is ±0.25 %.<br />

From the inlet to the outlet of the<br />

experiment channel, 20 temperature<br />

thermocouples which are used to<br />

transfer the collected temperature<br />

signals to the data acquisition unit,<br />

are installed on the side of the metal<br />

heat surface. There are 2 additional<br />

temperature test points installed at<br />

the inlet and outlet of the experiment<br />

channel, in order to measure the fluid<br />

temperature.<br />

The flow pattern in experiment<br />

channel is recorded by using high<br />

speed camera (1,000 fps). It allows<br />

the behavior of bubbles to be captured<br />

easily within the experiment channel.<br />

All instruments have been shown in<br />

Table 1, alongside their maximum<br />

errors.<br />

3 Experiment parameters<br />

and procedure<br />

3.1 Experiment parameters<br />

The experiment parameters of the<br />

natural circulation system are shown<br />

in Table 2.<br />

| | Fig. 3.<br />

Measure device of experiment channel.<br />

1-experiment channel 2-thermal insulation<br />

material 3-high speed camera<br />

4-thermocouples 5-photography lamp<br />

Pressure Pressure transmitter HSLT-P 0 to 6.0 MPa 0.25 %<br />

Temperature Thermocouple WRNK1<strong>01</strong> 0 to 600 °C 0.25 %<br />

Volume flow Turbine flowmeter LW-10 0 to 600 L/H 0.2 %<br />

Voltage Voltmeter HC-300/C 0 ~ 380 V 0.2 %<br />

Current Ammeter T23-A 0 ~ 5 A 0.2 %<br />

Data Data acquisition instrument KPCI-1813 0.1 %<br />

| | Tab. 1.<br />

Instruments and errors.<br />

Inlet<br />

sub-cooling<br />

Preheater<br />

power<br />

| | Tab. 2.<br />

Experiment parameters.<br />

Heater<br />

power<br />

3.2 Experiment procedure<br />

The following procedure has been followed<br />

in this experiment.<br />

(1) At the beginning of the experiments,<br />

deionized water is added<br />

into the whole loop, and the pressure<br />

is regulated using a pressure<br />

stabilizer.<br />

(2) A preheater and a rectangular<br />

heater are used to heat the fluid<br />

medium. The power of preheater is<br />

maintained so that the fluid enters<br />

the rectangular heater at a certain<br />

temperature.<br />

(3) Once natural circulation begins,<br />

the power of rectangular heater is<br />

increased by a certain amount of<br />

time step. In fact, the power should<br />

be added gradually, in order to<br />

allow the system to balance itself.<br />

(4) All requisite operational parameters<br />

are recorded. The above procedure<br />

is repeated by changing the<br />

fluid temperature at the inlet of the<br />

rectangular heater, the heat flux<br />

and size of experiment channel.<br />

In practice, the heating power is lost<br />

due to the glass wall of the experiment<br />

channel and a heat transfer efficiency<br />

of 0.75 is used. This is calculated using<br />

a heat balance experiment.<br />

3.3 Experiment calculations<br />

3.3.1 Wall temperature<br />

calculation<br />

The effective heating power of the<br />

­experiment channel is defined as<br />

equation (1).<br />

(1)<br />

In this equation, q is the effective<br />

heating power of experiment channel<br />

measured in kW/m 2 . U is the voltage<br />

of experiment channel measured in V.<br />

Gap size<br />

Device<br />

height<br />

Device<br />

width<br />

60 to 15 °C 0 to 30 kW 0 to 10 kW 2 mm to 5 mm 3.3 m 2 m<br />

I is the electric current of experiment<br />

channel measured in A. η eff is the heat<br />

transfer efficiency. b is the width of<br />

rectangular heating surface measured<br />

in m. L is the length of rectangular<br />

heating surface measured in m.<br />

In addition, there is an offset<br />

between the position of thermocouples<br />

and the inner wall surface of<br />

the experiment channel. Because the<br />

offset is small, it can be assumed that<br />

the temperature varies linearly along<br />

the thickness of inner wall. This temperature<br />

can be calculated by Fourier<br />

heat conduction law, which is showed<br />

as equation (2).<br />

(2)<br />

In the above equation, T wi is the inner<br />

wall temperature of test position i<br />

measured in K. T i is the thermocouple<br />

measuring temperature of i test<br />

position measured in K. λ w is thermal<br />

conductivity of heating plate measured<br />

in kW/(m K). δ w is the gap between<br />

the thermocouple and inner<br />

wall of experimental channel measured<br />

in m.<br />

3.3.2 Heat transfer coefficient<br />

of sub-cooled boiling<br />

calculation<br />

Through observation and experiment<br />

data analysis, it is found that the ONB<br />

occurs at the lower part in the midsection<br />

of experiment channel. Hence,<br />

the average heat transfer coefficient of<br />

9-12 test positions which are in the<br />

mid-section of experiment channel is<br />

regard as the standard heat transfer<br />

coefficient of sub-cooled boiling<br />

shown as equation (3).<br />

(3)<br />

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| | Fig. 4.<br />

The influence of heat flux on heat transfer coefficient.<br />

In the above equation, h is the heat<br />

transfer coefficient of sub-cooled<br />

boiling measured in kW/(m 2 K). T fi is<br />

the temperature of fluid at i th test<br />

position measured in K. It has been<br />

assumed [22] that the fluid’s temperature<br />

varies linearly along the axial<br />

direction from inlet to the outlet of the<br />

experiment channel.<br />

4 Experiment results<br />

and analysis<br />

4.1 The influence of heat flux<br />

on heat transfer coefficient<br />

Figure 4 shows the influence of heat<br />

flux on heat transfer coefficient in a<br />

3 mm experiment channel. The inlet<br />

sub-cooling is 50 °C.<br />

As it is depicted in Figure 4, the<br />

heat transfer coefficient of sub-cooled<br />

boiling in natural circulation is<br />

1.9 kW/(m 2 K) when the heat flux is<br />

at 80 kW/m 2 , and which increases to<br />

3.9 kW/(m 2 K) when heat flux is<br />

­increased to 138 kW/m 2 . It is observed<br />

that as the heat flux is increased,<br />

the heat transfer coefficient has a<br />

­corresponding increase. For natural<br />

circulation system, more bubbles are<br />

produced in the sub-cooled boiling<br />

zone when the heat flux is increased.<br />

The generation and detachment of<br />

bubbles creates a disturbance in the<br />

liquid membrane, hence enhancing<br />

the heat transfer coefficient. Moreover,<br />

there is a corresponding increase<br />

in the void fraction of experiment<br />

channel. This increases the difference<br />

in the fluid density, thus causing<br />

the volume flow to increase. This<br />

enhances the heat transfer process<br />

even more.<br />

It is difficult for bubbles to be<br />

generated and get detached at low<br />

values of heat flux. In such a case,<br />

there is a high level of undercooling<br />

and the variation of heat transfer<br />

­coefficient is small. When the heat<br />

flux is increased to a certain value, a<br />

strong disturbance is generated by<br />

the bubbles and there is an apparent<br />

­increase in the heat transfer coefficient.<br />

4.2 The influence of<br />

experiment channel size<br />

on heat transfer coefficient<br />

Figure 5 shows the influence of<br />

­experiment channel size on heat<br />

transfer coefficient. The heat flux is<br />

kept at 100 kW/m 2 with the inlet subcooling<br />

maintained at 50 °C.<br />

As it is depicted in Figure 5, the<br />

heat transfer coefficient of natural<br />

circulation sub-cooled boiling attains<br />

a value of 2.55 kW/(m 2 K) with a<br />

2 mm gap size in the rectangular<br />

channel. The heat transfer coefficient<br />

decreases to 1.9 kW/(m 2 K) when the<br />

gap size is increased to 5 mm. For the<br />

sub-cooled boiling in natural circulation,<br />

it is observable that the heat<br />

transfer coefficient tends to decrease<br />

with increasing channel gap sizes. For<br />

smaller sizes, the narrow rectangular<br />

channel forces the bubbles to squeeze<br />

together and coalesce. This creates a<br />

strong disturbance in the liquid<br />

membrane, thus enhancing the heat<br />

transfer process.<br />

4.3 The influence of inlet<br />

sub-cooling on heat<br />

transfer coefficient<br />

Figure 6 shows the influence of inlet<br />

sub-cooling on heat transfer coefficient<br />

in a 3 mm experiment channel.<br />

The heat flux is maintained at<br />

80 kW/m 2 .<br />

As it is depicted in Figure 6, the<br />

heat transfer coefficient of natural<br />

circulation sub-cooled boiling is<br />

3.4 kW/(m 2 K) when the inlet subcooling<br />

is 15 °C. For an inlet sub-­<br />

cooling of 50 °C, the heat transfer<br />

­coefficient decreases to 1.9 kW/<br />

(m 2 K). Obviously, the heat transfer<br />

| | Fig. 5.<br />

The influence of experiment channel on heat transfer coefficient.<br />

coefficient is observed to decrease<br />

when the inlet sub-cooling is increased.<br />

On one hand, a high degree<br />

of inlet sub-cooling leads to an<br />

increase in the single phase part,<br />

resulting in a lower heat transfer<br />

­coefficient in the experiment channel.<br />

On the other hand, the void fraction<br />

of experiment channel also tends to<br />

decrease at the same time. A corresponding<br />

decrease in the density<br />

difference between the ascending and<br />

descending pipe tends to decrease the<br />

flow rate of natural circulation, thus<br />

having an opposing effect on the heat<br />

transfer coefficient.<br />

5 Mechanism analysis and<br />

empirical correlation<br />

5.1 Experiment phenomena<br />

Based on the natural circulation<br />

experiment device shown in Figure 1,<br />

it is possible to change the volume<br />

flow rate as well as the flow pattern in<br />

experiment channel by increasing the<br />

heating power. The inlet sub-cooling<br />

remains constant at an atmospheric<br />

pressure, and a gap size of 3 mm<br />

experiment channel is used. Figure<br />

7a shows the trend of volume flow<br />

| | Fig. 6.<br />

The influence of inlet sub-cooling on heat transfer coefficient.<br />

RESEARCH AND INNOVATION 31<br />

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RESEARCH AND INNOVATION 32<br />

| | Fig. 7a.<br />

Volume flow with heating power.<br />

rate with the heating power and<br />

Figure 7b shows the flow pattern in<br />

the experiment channel.<br />

As seen from Figure 7a, an increase<br />

in the heating power leads to a<br />

corresponding increase in the average<br />

volume flow rate, accompanied with<br />

oscillation. In the beginning, the<br />

­volume flow rate increases with slight<br />

oscillation. This is a direct result of<br />

small bubbles adhering to the heating<br />

surface. As the power is further<br />

increased, the bubbles combine together<br />

and detach from the heating<br />

surface. The bubbles are quickly<br />

­compensated by the main fluid which<br />

is in a sub-cooled state. At this time,<br />

the volume flow tends to grow with<br />

drastic oscillation. When the heating<br />

power reaches a certain range, the<br />

main fluid becomes saturated. At this<br />

time, it is difficult to make bubbles<br />

condensation. Hence, the volume<br />

flow rate grows slowly with slight<br />

oscillation.<br />

As observed from Figure 7b, the<br />

bubbles are mostly generated on side<br />

of the rectangular channel. It reveals<br />

that the heat transfer coefficient is<br />

| | Fig. 7b.<br />

Fluid phenomenon in channel.<br />

higher near the edges of the channel,<br />

than in the middle of experiment<br />

channel. The bubbles attach themselves<br />

to the heating wall, and then<br />

slip along with the flow direction.<br />

During this process, the bubbles are<br />

gradually compensated. The main<br />

­fluid is highly sub-cooled near the<br />

entrance of the experiment channel,<br />

where the bubbles adhere themselves<br />

to the heating wall and initiate a slight<br />

disturbance in the thermal boundary<br />

layer. Hence, there is a lower heat<br />

transfer coefficient at this location.<br />

The main fluid is sub-cooled to a lower<br />

level in the upper section of the<br />

rectangular channel. At this location,<br />

the bubbles begin to polymerization<br />

and break away from the boundary<br />

layer, creating a drastic disturbance<br />

on thermal boundary layer. This<br />

results in a higher value of heat<br />

­transfer coefficient.<br />

5.2 Mechanism analysis<br />

By analyzing the effects of inlet<br />

sub- cooling and heating power, observing<br />

motion characteristic of<br />

bubbles in experiment channel, this<br />

paper proposes three stages about<br />

sub-cooled boiling of natural circulation<br />

in a narrow rectangular channel.<br />

Figure 8 (a) (b) (c) show the characteristics<br />

of bubbles in different stages<br />

about sub-cooled boiling of natural<br />

circulation in a narrow rectangular<br />

channel.<br />

First stage: As shown in Figure<br />

8(a), the main fluid is in the early<br />

sub-cooled boiling stage, where the<br />

small bubbles are adhered to the<br />

heating surface. These bubbles remain<br />

stationary when the power is kept<br />

constant. On one hand, the bubbles<br />

are condensed by the main fluid which<br />

is in a sub-cooled state, hence decreasing<br />

their size. On the other hand,<br />

the external heat tends to increase the<br />

size of bubbles. The actual size of the<br />

bubbles is determined by the balance<br />

of such opposing effects. There is a<br />

­relatively small heat transfer coefficient<br />

at this stage, and the volume<br />

flow presents an increase with slight<br />

oscillation.<br />

Second stage: As shown in Figure<br />

8(b), the main fluid is sub-cooled to a<br />

lesser degree along the flow direction<br />

as the heating power is increased.<br />

Bubbles begin to grow and break away<br />

from the heating wall. Some bubbles<br />

begin to coalesce, due to the squeezing<br />

effect of rectangular narrow<br />

channel. However, the bubbles gradually<br />

become smaller as they slip along<br />

the flow direction since the main fluid<br />

is in a sub-cooled state. The bubbles<br />

are periodically generated, separated<br />

and then condensed. In this stage,<br />

there is a relatively high heat transfer<br />

coefficient due to a higher disturbance<br />

effect. The volume flow increases with<br />

dramatic oscillation.<br />

Third stage: As shown in Figure<br />

8(c), it presents a reduction in the<br />

single phase and sub-cooled boiling<br />

| | Fig. 8 (a). | | Fig. 8 (b). | | Fig. 8 (c).<br />

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sections, as the heating power is<br />

increased in the experiment channel.<br />

The upper part of the channel shows<br />

saturated boiling with the occurrence<br />

of mixing flow. In this stage, the main<br />

fluid has a lower degree of sub-­<br />

cooling, and the generation rate of<br />

bubbles is much higher than the rate<br />

of their compensation. The disturbance<br />

caused by the bubbles generation<br />

and detachment enhances<br />

the turbulent kinetic energy of the<br />

boundary layer, which increases the<br />

heat transfer coefficient. At this time,<br />

the sub-cooled boiling begins to<br />

exhibit a transition towards the<br />

saturated boiling phenomenon.<br />

5.3 Empirical correlation<br />

At present, Rohsenow correlation<br />

[23] shown as equation (4) is usually<br />

used to calculate heat transfer coefficient<br />

of sub-cooled boiling at small<br />

flow rate. As for natural circulation,<br />

Cao correlation [24] shown as equation<br />

(5) and Hong correlation [25]<br />

shown as equation (6) are used to<br />

­calculate heat transfer coefficient of<br />

sub-cooled boiling.<br />

(4)<br />

In the above equations, C pl is specific<br />

heat measured in J/(kg K). Δt is the<br />

wall superheat measured in °C. r is<br />

­latent heat of vaporization measured<br />

in J/kg. C wl is Rohsenow’s constant.<br />

q is the heat flux measured in kW/m 2 .<br />

η i is the kinetic viscosity of saturated<br />

­liquid measured in Pa˙s. σ is the<br />

­surface tension measured in N˙m.<br />

g is the gravitational acceleration<br />

measured in m/s 2 . ρ l is the density of<br />

saturated liquid measured in kg/m 3 .<br />

ρ v is the density of saturated steam<br />

measured in kg/m 3 . Pr l is the Prandtl<br />

number of saturated liquid.<br />

<br />

(5)<br />

These equations (Eq. 4-6) are used<br />

to obtain the theoretical calculation<br />

results. Figure 9 shows a comparison<br />

between theoretical calculations and<br />

the experiment results of the natural<br />

circulation system.<br />

As depicted in Figure 9, the calculations<br />

of Cao and Hong correlations<br />

fit well with the experiment results.<br />

The relative errors between theoretical<br />

calculations and the experiment<br />

results are less than 30 %. However,<br />

the theoretical calculations of<br />

­Rohsenow correlation exhibit a large<br />

error. This is because the Rohsenow<br />

correlation only considers the effect of<br />

heat flux whereas the experiment<br />

­considers the influence of channel size<br />

as well as inlet sub-cooling on the heat<br />

transfer coefficient, apart from just<br />

the heat flux. In addition, as seen from<br />

Figure 7, the generation and disappearance<br />

of bubbles which has a<br />

great influence on the volume flow<br />

rate leads to a instability in the process<br />

of sub-cooled boiling. This decreases<br />

the heat transfer coefficient. Although<br />

Cao and Hong correlations fit well<br />

with the experiment results, they can’t<br />

reflect the process of sub-cooled<br />

boiling. In this paper, dimensional<br />

analysis method has been performed<br />

in order to realize an empirical correlation<br />

for the heat transfer coefficient<br />

of sub-cooled boiling in natural<br />

circulation.<br />

According to the results of previous<br />

studies [10] [21] [25] and experiment<br />

results based on Figure 1, the governing<br />

factors which influence the heat<br />

transfer coefficient for natural circulation<br />

sub-cooled boiling phenomenon<br />

have been identified. Table 3 gives a<br />

comprehensive list of such factors.<br />

According to the π theorem [26],<br />

are selected as the fundamental variables<br />

to be analyzed and the equation<br />

| | Fig. 9.<br />

Comparison between calculation and experiment results.<br />

(7) describing the heat transfer coefficient<br />

of sub-cooled boiling in natural<br />

circulation can be obtained.<br />

(7)<br />

The equation (7) is fitted based on<br />

the experiment results of the natural<br />

circulation system. The resulting empirical<br />

correlation is shown as Equation<br />

(8)-(9).<br />

(8)<br />

(9)<br />

Figure 10 shows the calculation<br />

results using above correlation, as<br />

compared with the experiment results<br />

for the natural circulation system.<br />

As depicted in Figure 10, the calculation<br />

results show a good fit with the<br />

experiment results within an accuracy<br />

of ±15 %. In contrast to the previous<br />

Nomenclature Meaning of Nomenclature Unit Dimension<br />

h Heat transfer coefficient kW(/m 2 K) MT -3 θ -1<br />

D e Hydraulic diameter of heating channel m L<br />

λ Liquid thermal conductivity kW/(m K) MLT -3 θ -1<br />

a v Thermal expansion coefficient K -1 θ -1<br />

RESEARCH AND INNOVATION 33<br />

<br />

(6)<br />

In the above equations, h is the heat<br />

transfer coefficient of sub-cooled<br />

boiling measured in kW/(m K). q is<br />

the effective heating power of the<br />

experiment channel measured in<br />

kW/m 2 . DT sub is the sub-cooled degree<br />

measured in °C. b is the narrow gap of<br />

experiment channel measured in m.<br />

g Gravitational acceleration m/s 2 LT -2<br />

ΔT Sub-cooling degree K θ<br />

q Heat flux kW/m 2 MT -3<br />

C p Constant specific heat capacity kJ/(kg K) L 2 T -2 θ -1<br />

ρ Fluid density Kg/m 3 ML -3<br />

η f Dynamic viscosity of fluid Pa˙s ML -1 T -1<br />

η w Dynamic viscosity of fluid near wall Pa˙s ML -1 T -1<br />

γ Length-width ratio of experiment cross-section Dimensionless N/A<br />

| | Tab. 3.<br />

Dimensional parameters.<br />

Research and Innovation<br />

Experimental Study on Sub-cooled Boiling of Natural Circulation in Narrow Rectangular Channels ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

RESEARCH AND INNOVATION 34<br />

| | Fig. 10.<br />

Comparison between calculation and experiment results.<br />

studies, dimensional analysis method<br />

has been used to formulate the empirical<br />

correlation, which can describe<br />

the physical process about sub-cooled<br />

boiling of natural circulation in narrow<br />

rectangular channels.<br />

6 Conclusions<br />

Based on the experiments of subcooled<br />

boiling in natural circulation,<br />

different factors have been identified<br />

and investigated, which have an effect<br />

on heat transfer coefficient. The<br />

following conclusions have been<br />

drawn from this study:<br />

(1) For sub-cooled boiling, the heat<br />

transfer coefficient increases with<br />

an increase in the heating power<br />

and decreases with an increase in<br />

the inlet sub-cooling temperature,<br />

as well as the size of narrow rectangular<br />

channels.<br />

(2) For natural circulation systems, the<br />

generation and detachment of<br />

bubbles have an influence on heat<br />

transfer coefficient during subcooled<br />

boiling. This process is<br />

­accompanied by flow oscillation. It<br />

is discovered that there are 3 stages<br />

during the sub-cooled boiling<br />

phenomenon.<br />

(3) The empirical correlation has been<br />

proposed for the heat transfer<br />

­coefficient of sub-cooled boiling,<br />

during natural circulation through<br />

narrow rectangular channels. It<br />

has been derived using dimensionless<br />

analysis method. All experiment<br />

results fall within ±15 % of<br />

the proposed correlation.<br />

Acknowledgments<br />

The research was funded by National<br />

Natural Science Foundation of<br />

China (No.50976033), Beijing Natural<br />

­Science Foundation (No.3172032)<br />

and Fundamental Research Funds for<br />

Central Universities (No.2<strong>01</strong>7XS086).<br />

Finally, the authors would also like to<br />

thank the researchers of Institute of<br />

Nuclear Thermal Safety and Standardization<br />

for their contribution.<br />

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[26] Yang Shiming, Tao Wenquan. Heat transfer [M]. Higher<br />

Education Press, 2006<br />

Authors<br />

Zhou Tao,<br />

Li Zichao,<br />

Li Bing,<br />

Qi Shi,<br />

School of Nuclear science and<br />

Engineering, North China Electric<br />

Power University, Beijing, 102206,<br />

China;<br />

Institute of nuclear thermalhydraulic<br />

safety and standardization,<br />

North China Electric Power<br />

University, Beijing, 102206, China;<br />

Beijing Key Laboratory of Passive<br />

Safety Technology for Nuclear<br />

Energy, Beijing, 102206, China;<br />

Huang Yanping<br />

CNNC Key Laboratory on Nuclear<br />

Reactor Thermal Hydraulics Technology,<br />

Chengdu, 610041, China<br />

Research and Innovation<br />

Experimental Study on Sub-cooled Boiling of Natural Circulation in Narrow Rectangular Channels ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

35<br />

Reaktortagung 1969 in Frankfurt –<br />

Kurzbericht<br />

<strong>atw</strong> – atomwirtschaft, Mai 1969<br />

Die vom 15. bis 18. April 69 in Frankfurt durchgeführte Reaktortagung hat ein überaus großes Interesse gefunden und<br />

sich als Treffpunkt praktisch aller mit der friedlichen Nutzung der Kernenergie befaßten Kreise aus Wissenschaft und<br />

Wirtschaft erwiesen. Während sich bisherige Tagungen mit speziellen Fragen wie etwa der Reaktortheorie befaßten,<br />

wurde die diesjährige Veranstaltung in folgerichtiger Weiterentwicklung zu einer größeren wissenschaftlichen<br />

­Fachtagung erheblich erweitert, die auch die technologischen Probleme in gebührender Weise berücksichtigte.<br />

Es hat sich gezeigt, daß die Themenwahl des Programmhauptausschusses<br />

und die Aufgliederung in die 4<br />

­Sektionen „Reaktoranalysis“, „Reaktortechnik“, „Reaktorwerkstoffe“<br />

und „Äußerer Brennstoffkreislauf“ bei der<br />

­Wissenschaft wie auch bei der Wirtschaft Zustimmung<br />

fand. Die Zahl der Teilnehmer aus dem In- und Ausland an<br />

den wissenschaftlichen Veranstaltungen des DAtF ist von<br />

Jahr zu Jahr gestiegen. Zu der Reaktortagung in Frankfurt<br />

waren allein über 1100 Besucher aus 15 verschiedenen<br />

Ländern gekommen.<br />

Sie war nicht nur aus fachlicher Sicht ein Erfolg,<br />

­sondern bot auch eine gute Gelegenheit zu wissenschaftlich-technischem<br />

Informationsaustausch, zu persönlichen<br />

Gesprächen und Kontakten.<br />

Die wissenschaftliche Leitung der Tagung hatte der<br />

Vorsitzende des Arbeitskreises I „Wissenschaft und Technik“<br />

des Deutschen Atomforums, Dr. F. Hämmerling. Bei<br />

seiner Begrüßungs- und Eröffnungsansprache führte er<br />

unter anderem aus, daß bedeutsame Erkenntnisse der<br />

­modernen Physik über den Aufbau des Atoms und die in<br />

ihm wirkenden Kräfte zu einer neuartigen Technologie<br />

der friedlichen Nutzung der Kernenergie geführt haben.<br />

Diesen kann man sich nicht verschließen, wenn man zu<br />

den führenden Industrienationen der Welt rechnen will.<br />

Es ging zunächst darum, den technologischen Vorsprung<br />

gegenüber den großen Industrienationen der Welt<br />

aufzuholen. So war eine enge Zusammenarbeit zwischen<br />

Wissenschaftlern, Technikern und Wirtschaftlern mit<br />

den Vertretern aus Parlament und Verwaltung dringend<br />

erforderlich.<br />

Das Deutsche Atomforum hat sich seit Bestehen stets<br />

um die Förderung der friedlichen Nutzung der Kernenergie<br />

in Deutschland bemüht und sich auch in steigendem<br />

Maße unter anderem den speziellen Problemen des<br />

wissenschaftlichen Informationsaustausches zugewandt.<br />

Durch den Mut und das Können deutscher Wissenschaftler<br />

in den großen kerntechnischen Zentren und Laboratorien,<br />

durch die Weitsicht und die Initiative der sich formierenden<br />

kerntechnischen Industrie fanden immer mehr Fachleute<br />

ein neues großes Betätigungsfeld. Wenn auch der<br />

schnelle Fortschritt der Kerntechnik durch zahlreiche<br />

­Veröffentlichungen wesentlich erleichtert wurde, so<br />

wächst doch daneben die Bedeutung der wissenschaftlichen<br />

Tagungen als Stätte des umfassenden Informationsaustausches<br />

zusehends. Sie haben sich bisher stets als<br />

eine geeignete Form der Unterrichtung und Fortbildung<br />

erwiesen.<br />

Nicht zuletzt dient diesen Zielen und Interessen auch<br />

die Neugründung der Kerntechnischen Gesellschaft im<br />

Rahmen des Deutschen Atomforums, die anläßlich der<br />

­Reaktortagung in der Aula der Frankfurter Universität<br />

­erfolgte. Dabei wurden für die zukünftige Arbeit folgende<br />

Leitsätze vereinbart:<br />

1. Das Deutsche Atomforum und die Kerntechnische<br />

­Gesellschaft stimmen darin überein, daß die KTG voll<br />

in das Deutsche Atomforum eingegliedert werden soll;<br />

2. Dies soll in der Weise geschehen, daß die neugegründete<br />

KTG mit dem Arbeitskreise „Wissenschaft und<br />

Technik“ des Deutschen Atomforums zusammengefaßt<br />

wird;<br />

3. Die Form der Eingliederung muß dem Gewicht der<br />

­neuen Gesellschaft entsprechen und setzt eine<br />

Abänderung der Satzung des Deutschen Atomforums<br />

im Hinblick auf seine innere Organisation voraus. Auch<br />

die Kerntechnische Gesellschaft wird ihre jetzigen<br />

Statuten im Einvernehmen mit den Organen des<br />

Deutschen Atomforums entsprechend ändern.<br />

Die Tagung in Frankfurt war nicht nur durch die Erweiterung<br />

des Themenkreises über Fragen der technologischen<br />

Probleme bestimmt; sie bot auch eine Ergänzung von<br />

Wissenschaft und Technik sowie wirtschaftlicher Aspekte<br />

bei der Beurteilung von Reaktorkonzepten, Komponenten<br />

und des Brennstoffkreislaufes. In den Plenar- und<br />

| | Siedewasserreaktor der Baulinie 69 in Bau.<br />

Am 7. und 8. Mai<br />

<strong>2<strong>01</strong>9</strong> begehen wir<br />

das 50. Jubiläum<br />

unserer Jahrestagung<br />

Kerntechnik. Zu<br />

diesem Anlass öffnen<br />

wir unser <strong>atw</strong>-Archiv<br />

für Sie und präsentieren<br />

Ihnen ab dieser<br />

Ausgabe historische<br />

Artikel. Den Anfang<br />

macht eine Berichterstattung<br />

zur<br />

9. Reaktortagung<br />

1969. Diese Veranstaltung<br />

war<br />

zugleich unsere erste<br />

Jahrestagung, wie wir<br />

sie heute kennen: das<br />

Annual Meeting on<br />

Nuclear Technology.<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

Annual Reactor Meeting 1969 in Frankfurt – Short Report ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

36<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

Hauptvorträgen sowie in vier parallel laufenden Sektionen<br />

­wurde das breite Feld der Reaktoranalysis, der Reaktortechnik,<br />

der Reaktorwerkstoffe und des äußeren Brennstoffkreislaufes<br />

behandelt, über 160 Vorträge bzw.<br />

­Referate wurden von Wissenschaftlern und Technikern<br />

­gehalten. Besonders jüngeren Physikern, Chemikern und<br />

Ingenieuren war Gelegenheit gegeben, sich mit ihren<br />

Arbeiten und Untersuchungen persönlich vorzustellen.<br />

Mit dieser Veranstaltung wollte das Deutsche Atomforum<br />

zum Ausdruck bringen, daß die Förderung junger<br />

­Wissenschaftler und Techniker auch zu den wesentlichen<br />

­Aufgaben des Forums gehört.<br />

Das Deutsche Atomforum war schon bisher gern den<br />

Anregungen aus Wissenschaft und Technik gefolgt. Auch<br />

in der Zukunft ist eine Anpassung an die Vorschläge aus<br />

dem Bereich der Wissenschaft und ihre Erfordernisse<br />

­vorgesehen. So wird für die nächste Reaktortagung zu<br />

überlegen sein, ob trotz der Vielzahl der Vorträge und<br />

­Themen nicht der Fachdiskussion ein noch breiterer Raum<br />

gegeben werden soll.<br />

Neben der eigentlichen Fachtagung fanden auch die<br />

verschiedenen Rahmenveranstaltungen rege Beachtung.<br />

So erlebten die Besucher bei dem Filmabend am 15. April<br />

im „Theater am Turm“ die Uraufführung des Filmes „Jülich<br />

entwickelt den Hochtemperaturreaktor“ und konnten<br />

­weitere Filme wie „Am Netz – Atomstrom“, ein Bericht<br />

über die Errichtung des Kernkraftwerkes Lingen sowie<br />

„N. S. Otto Hahn“ sehen.<br />

Besondere Beachtung fand der Empfang, den<br />

der ­Präsident des Deutschen Atomforums, Prof. Dr.<br />

K. ­Winnacker, am 16. April 1969 in der Jahrhunderthalle<br />

der Farbwerke Hoechst AG. gab. Vor über 1100 Besuchern<br />

konnte Prof. Winnacker unter den zahlreichen Ehrengästen<br />

auch Bundesminister Dr. G. Stoltenberg begrüßen.<br />

In seiner Ansprache hob der Präsident des Deutschen<br />

Atomforums unter anderem hervor, daß die Sicherung<br />

einer ausreichenden und kostengünstigen Energieversorgung<br />

auf der Grundlage der Kernenergie eine unabdingbare<br />

Voraussetzung für die Entwicklung des deutschen<br />

Wirtschafts- und Industriepotentials ist. In der<br />

­anschließenden Pressekonferenz unterstrich Prof.<br />

­Winnacker zur Frage des Atomwaffensperrvertrages, daß<br />

nach Auffassung des Deutschen Atomforums hier noch<br />

mehrere Punkte zu klären seien. Ob eine Klärung noch vor<br />

der Unterschrift oder erst vor der Ratifizierung erfolgen<br />

soll, sei eine politische Frage, zu der das Forum nicht<br />

Stellung nehmen könne.<br />

Die Überlegungen des Deutschen Atomforums zum<br />

Atomwaffensperrvertrag beziehen sich auf die vorrangige<br />

Anwendung der im Sperrvertrag vorgesehenen Spaltstoffflußkontrolle<br />

durch Instrumente an strategisch wichtigen<br />

Punkten. Weiterhin erachten es die deutschen Wissenschaftler<br />

und Wirtschaftler für notwendig, daß die Euratom-­<br />

Kontrolle auch zukünftig bestehen bleibt. Die Überwachung<br />

dieser Kontrolle durch die IAEO in Wien dürfe die politischen,<br />

wissenschaftlichen und technischen Aufgaben von<br />

Euratom nicht beeinträchtigen. Auch die noch immer ­offene<br />

Frage der Kontrollkosten bedürfe einer gerechten Regelung.<br />

Auf keinen Fall dürften diese Kosten allein den kontrollierten<br />

Ländern aufgebürdet werden. In der Erklärung des<br />

Deutschen Atomforums hieß es weiter, daß auch die<br />

­Nuklearmächte alle ihre zivilen nuklearen ­Anlagen im<br />

Interesse der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen<br />

Chancengleichheit ebenfalls der Kontrolle nach dem Atomwaffensperrvertrag<br />

unterstellen sollen. Schließlich hält<br />

es das Deutsche Atomforum für erforderlich, daß die<br />

Liefer­abkommen nach Inkrafttreten des ­Vertrages von<br />

allen ­zusätzlichen politischen und adminis­trativen<br />

­Beschränkungen befreit werden. Den Nichtnuklearstaaten<br />

würde ­dadurch zugleich größere Sicherheit hinsichtlich<br />

ihrer Kernbrennstoffversorgung gegeben werden.<br />

Nach der Ansprache von Prof. Winnacker nahm<br />

­Bundesminister Dr. Stoltenberg zu aktuellen Problemen<br />

der Kernenergie und der Kerntechnik Stellung. Hierbei<br />

ging er insbesondere auf die Aufgaben und Ziele des<br />

­dritten Deutschen Atomprogrammes ein.<br />

Im Rahmen der Reaktortagung sprach am dritten<br />

Abend Prof. Dr. W. Hallstein über das Thema „Technologiepolitik“.<br />

Die Reaktortagung<br />

des Deutschen Atomforums<br />

Eine Fachtagung wird Treffpunkt<br />

der Reaktorexperten<br />

Die 9. Reaktortagung des Deutschen Atomforums e. V., die vom 15. bis 18. April 1969 im Palmengarten in ­<br />

Frankfurt/Main stattfand, war eine bedeutende Fachveranstaltung, die gleichzeitig den aktuellen Wünschen nach<br />

­interdisziplinären Kontakten entgegenkam und so zu einem Familientreffen der deutschen Reaktorfachleute und<br />

-Interessenten mit Gästen aus 15 Ländern wurde. Mit der Erweiterung der Themenkreise auf das gesamte Kernreaktorgebiet<br />

– von der Physik, der Technologie, den Werkstoffen und dem Brennstoffzyklus bis zur Typenstrategie und<br />

der Wirtschaftlichkeit von Kernkraftwerken – hat diese seit acht Jahren traditionelle Veranstaltung des DAtF, die früher<br />

ganz der Reaktortheorie gewidmet war, die folgerichtige Anpassung an den Stand des fachlichen Geschehens vollzogen<br />

und vermehrte in- und ausländische Geltung gewonnen.<br />

Die Zustimmung zur neuen Form zeigte sich bereits in<br />

der Teilnehmerzahl: An Stelle von erwarteten 400 bis 600<br />

fanden sich 1100 Physiker, Chemiker, Ingenieure, Juristen<br />

und Kaufleute aus den Hochschulen, Kernforschungszentren,<br />

der Industrie, den zuständigen Behörden,<br />

aus Energieversorgungsunternehmen, Technischen Überwachungs-­Vereinen,<br />

Versicherungsgesellschaften und<br />

­weiteren einschlägigen Institutionen und Unternehmen ein.<br />

Die wissenschaftliche Tagung, über deren wichtigste<br />

­Tendenzen und Ergebnisse nachfolgend sektionsweise<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

German Atomic Forum’s Annual Reactor Meeting ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

­berichtet wird, stand unter der Leitung von Dr. F.<br />

­Hämmerling, Vorsitzender des Arbeitskreises I „Wissenschaft<br />

und Technik“ des DAtF. über 160 Vorträge, die aus<br />

235 eingereichten ausgewählt bzw. durch Zusammenlegung<br />

mehrerer Arbeiten entstanden waren, wurden<br />

­gehalten. Bei künftigen Reaktortagungen sollte das Niveau<br />

und die Art der Referate stärker vereinheitlicht und mehr<br />

Zeit zur Diskussion eingeräumt werden. Der Grundsatz,<br />

möglichst vielen jüngeren Wissenschaftlern Gelegenheit<br />

zu geben, auf einer solchen Veranstaltung über ihre Arbeit<br />

zu berichten, sollte jedoch auch auf den künftigen<br />

­Reaktortagungen als wesentlicher Aspekt Geltung ­behalten.<br />

Das wachsende Interesse an Kontakten über den eigenen<br />

engeren Fachbereich hinaus zeigte auch die Gründung<br />

der Kerntechnischen Gesellschaft (KTG) im Rahmen des<br />

Deutschen Atomforums, die am Vorabend der Reaktortagung<br />

in der Aula der Frankfurter Universität erfolgte.<br />

Diese neue wissenschaftlich-technische Vereinigung will<br />

in Ergänzung zu den bestehenden, nach Disziplinen ausgerichteten<br />

wissenschaftlichen Gesellschaften besonders<br />

die Diskussion unter den verschiedenen Fachgebieten im<br />

Bereich der Kernforschung und Kerntechnik fördern. Zu<br />

ihrem Vorsitzenden wurde Prof. W. Häfele (Kernforschungszentrum<br />

Karlsruhe) gewählt.<br />

Die Fachtagung war von einigen Veranstaltungen umrahmt,<br />

die gleichfalls stark beachtet wurden. Bei einem<br />

Filmabend wurden der Kurzfilm „Jülich entwickelt den<br />

Hochtemperaturreaktor“ uraufgeführt und weitere Filme<br />

über das Kernkraftwerk Lingen und das Atomschiff „Otto<br />

Hahn“ gezeigt. Auf einem Empfang in der Jahrhunderthalle<br />

der Farbwerke Hoechst AG nahmen der Präsident des<br />

Deutschen Atomforums, Prof. K. Winnacker, und der<br />

­Bundesminister für wissenschaftliche Forschung, Dr. G.<br />

Stoltenberg, Stellung zu aktuellen Fragen aus dem Gebiet<br />

der Kernenergie: zum Atomwaffensperrvertrag, zur Uranversorgung<br />

im allgemeinen und zur staatlichen Vorratsbildung<br />

im Rahmen des Devisenausgleichs, zur Frage der<br />

Errichtung einer D2O-Produktionsanlage, zur Urananreicherung<br />

mit der Gaszentrifuge, zur Sicherung der<br />

­benötigten Wiederaufarbeitungskapazität und zur Reaktorentwicklung<br />

im Rahmen des 3. deutschen Atomprogramms.<br />

Auf einer weiteren Abendveranstaltung sprach<br />

Prof. W. Hallstein über das Thema „Technologiepolitik“.<br />

Eine lückenlose Berichterstattung über die gesamte<br />

Breite der behandelten Gebiete ist wegen der gebotenen<br />

Raumbeschränkung unmöglich. Die Redaktion hat die Berichterstatter<br />

daher gebeten, in persönlicher Bewertung<br />

Höhepunkte und interessante Aussagen aus Vorträgen,<br />

Diskussionen und Gesprächen in kürzester Form zusammenzufassen.<br />

Sektion 1: Reaktoranalysis<br />

Die Sektion Reaktoranalysis war mit 54 Kurzvorträgen<br />

und drei Übersichtsreferaten unter den insgesamt vier<br />

Hauptthemen am stärksten vertreten.<br />

In diesem kurzen Bericht werden folgende Punkte<br />

­angesprochen (im einzelnen werden die vielen Vorträge<br />

nicht behandelt, dazu sehe man die vom Atomforum<br />

­zusammengestellten Kurzfassungen ein):<br />

1. Schwerpunkte der Tagung Anschrift der Verfasser;<br />

2. Heutige Bedeutung der Reaktoranalysis im Vergleich<br />

zu den weiteren Hauptthemen<br />

3. Vergleich mit anderen großen Reaktortagungen im<br />

Ausland<br />

Im Bereich der Reaktorphysik kommt heute den Fragen<br />

der Dynamik, der mehrdimensionalen Großprogramme<br />

und der experimentellen und theoretischen Analyse<br />

| | Hauptschaltwarte des Heißdampfreaktors Großwelzheim.<br />

von schnellen kritischen Anordnungen ein besonderes<br />

­Gewicht zu. Es ist allerdings festzustellen, daß zumindest<br />

in den Vorträgen nicht deutlich zum Ausdruck kam, ob der<br />

Behandlung von Störfällen mit Hilfe ortsabhängiger<br />

­Dynamik eine entscheidende Bedeutung beigemessen<br />

werden muß im Vergleich zu punktkinetischen Betrachtungen.<br />

Bisher wurden nämlich nur Beispiele vorgeführt,<br />

die einer denkbaren Störmöglichkeit nicht adäquat sind.<br />

Jede weitergehende Untersuchung, besonders im Hinblick<br />

auf den Störfallablauf bis zur eventuellen Reaktorkerndeformation<br />

samt allen Rückwirkungen, hat sich stark<br />

an den jeweiligen Reaktorkonzepten zu orientieren. Pauschale<br />

Aussagen sind beim heutigen Stand der Reaktorentwicklung<br />

kaum mehr interessant, über dieses mehr<br />

Grundsätzliche hinaus ist ein direkter Vergleich der<br />

Leistungs­fähigkeit der nach verschiedenen Verfahren<br />

­entwickelten Programme wünschenswert. Dies scheint<br />

­besonders wichtig im Hinblick auf eine Beurteilung von<br />

Syntheseverfahren im Vergleich zu totalnumerischen<br />

Methoden.<br />

Durch das rasche Fortschreiten der Entwicklung von<br />

Großrechnern gewinnen die mehrdimensionalen Großprogramme<br />

und Programmsysteme immer mehr an<br />

­Bedeutung. Programmsysteme wurden zwar auf der<br />

­diesjährigen Reaktortagung nicht diskutiert, jedoch ist das<br />

Verfolgen dieses Weges eine unbedingte Notwendigkeit.<br />

Zweidimensionale Abbrandprogramme und dreidimensionale<br />

Diffusionsprogramme werden mit Erfolg bereits<br />

eingesetzt. Die Verwendung moderner Verfahren der<br />

Blockinversion mit Rebalancing sowie Vielgruppen­synthese­methoden<br />

sind in Zukunft weiter zu verfolgen und zu<br />

vertiefen. Diese Programme, besonders wenn mehrere<br />

Energiegruppen zur Behandlung des Problems erforderlich<br />

sind, können zwar nicht routinemäßig verwendet<br />

­werden wegen der dabei auftretenden großen Rechenzeiten,<br />

jedoch sind sie von großem Wert bei endgültigen<br />

nuklearen Auslegungsrechnungen und bei der genauen<br />

Analyse von Experimenten.<br />

Die beiden Übersichtsvorträge aus dem Bereich der<br />

schnellen Reaktoren ließen erkennen, daß die augenblickliche<br />

Unsicherheit der Kerndaten eine sichere Vorbestimmung<br />

von wichtigen integralen Reaktorparametern<br />

noch nicht im gewünschten Maße gestattet. Deshalb sind<br />

integrale Experimente weiterhin notwendig, um zu extrapolierbaren<br />

Ergebnissen für große Leistungsreaktoren zu<br />

gelangen und um Aufschlüsse über die vorhandenen<br />

Datenunsicherheiten und verwendeten Rechenmethoden<br />

zu gewinnen. Da letzteres nur kurz gestreift wurde, wäre<br />

ein zusammenfassender Bericht auf der nächsten Tagung<br />

sicher wünschenswert. Das Plutonium-α-Problem ist<br />

noch immer nicht vollständig geklärt. Die grundsätzliche<br />

­Erklärung für die Struktur der α-Kurve scheint zwar<br />

­gelungen, jedoch oberhalb 4 keV liegen noch diskrepante<br />

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SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

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SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

Meßergebnisse vor. Diese Unsicherheiten sind allerdings<br />

wesentlich kleiner als vor etwa einem Jahr. Integrale<br />

Messungen in der schnellen Nullenergieanordnung<br />

­SNEAK (Karlsruhe) stützen die neuen, höheren a-Werte.<br />

Von den anderen, z. T. wesentlichen Beiträgen zur Verfeinerung<br />

von Berechnungs- und Meßmethoden sei auf<br />

den Einsatz der Methoden der Rauschanalyse hingewiesen.<br />

Bei Leistungsreaktoren ist noch ein großes Stück<br />

Arbeit im Hinblick auf Identifizierung und Lokalisierung<br />

von Störungen zu leisten, jedoch ist hier ein weiteres<br />

brauchbares Verfahren zur Reaktorüberwachung in Sicht.<br />

Von den diskutierten Problemen der Thermohydraulik<br />

sind vor allem die recht überzeugenden theoretischen<br />

­Beiträge zur Belastbarkeit von Brennelementen hervorzuheben.<br />

Hier erreicht man bereits eine hohe Aussagequalität<br />

für die Bestimmung von Heißkanalfaktoren, für<br />

Schwingungs-, Ausdehnungs-, Verbiegungseffekte. Die<br />

mehr hydrodynamischen Probleme im Zusammenhang<br />

mit der Wärmeübertragung bedürfen allerdings noch<br />

einer tiefergehenden mathematischen Behandlung.<br />

Zur Frage, welches Gewicht der Reaktoranalysis neben<br />

den weiteren Hauptthemen zukommt, sei folgendes bemerkt.<br />

Zunächst war es von großer Bedeutung, daß jeder<br />

Konferenzteilnehmer in den Übersichtsvorträgen die Gelegenheit<br />

hatte, sich über sein eigenes Fachgebiet hinaus<br />

über die Gesamtproblematik der Reaktorentwicklung informieren<br />

zu können. Die grundlegenden Methoden der<br />

Reaktoranalysis sind bereitgestellt, die ­weiteren Untersuchungen<br />

gehen in die Richtung der Erstellung verfei­nerter,<br />

stark am jeweiligen Konzept oder Experiment orientierter<br />

Methoden und deren Automatisierung im ­Rechen- und<br />

Meßablauf. Hierin liegt die Bedeutung der Sektion Reaktoranalysis<br />

z. B. im Vergleich zu dem noch weitgehend ungeklärten<br />

­Problem des Verhaltens von Brennstoff- und<br />

Strukturmaterialien unter Neutronenbestrahlung.<br />

Zum Abschluß sei ein Vergleich der deutschen Reaktortagung<br />

mit den Veranstaltungen der American Nuclear Society<br />

angestellt. Obwohl das Spektrum der amerikanischen<br />

Tagungen ­breiter ist als das der Konferenz in Frankfurt, so<br />

ist doch festzustellen, daß eine Vielzahl der Beiträge einen<br />

internationalen Vergleich nicht zu scheuen braucht. Der<br />

Gesamteindruck bleibt allerdings doch etwas hinter den<br />

amerikanischen Tagungen zurück, und das liegt z. T. wohl<br />

daran, daß die Zusammenstellung der Vorträge zu Untergruppen<br />

doch oft, zumindest im ­Bereich der Reaktoranalysis,<br />

einen vermeidbaren heterogenen Programmablauf<br />

innerhalb solcher Gruppen zur Folge hatte. Dadurch wurde<br />

eine zusammenfassende ­Diskussion wesentlich erschwert.<br />

Für die nächste Tagung ist unbedingt zu empfehlen,<br />

die schriftlichen Kurzfassungen ausführlicher und vor<br />

allem die Aufnahme von Ergebnissen zur Bedingung für<br />

die Annahme des Beitrages zu machen. Denn nur so<br />

­können Kurzvorträge auch zu einem unmittelbaren<br />

­Gewinn für alle Zuhörer werden.<br />

Sektion 2: Reaktortechnik<br />

In der reaktortechnischen Sitzungsreihe wurden neben<br />

dem Plenar- und den beiden Hauptvorträgen 30 Referate<br />

gehalten. Die Schwerpunkte lagen überwiegend bei<br />

Problemen und Komponenten der Natriumtechnologie,<br />

der gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren und in<br />

­geringerem Umfang bei Betriebserfahrungen und Fortschritten<br />

mit Leichtwasserreaktoren.<br />

Den Entwicklungsstand und Probleme der Natriumtechnologie<br />

in der deutschen Reaktorentwicklung<br />

­behandelte H. Mausbeck im Plenarvortrag. Für alle<br />

typischen Natriumkomponenten liegen gesicherte<br />

Kenntnisse für die Baugröße der KNK-Anlage (20 MW,.|)<br />

vor. Das Problem der Entwicklung der nächsten Jahre ist<br />

die Übertragung dieser Erfahrungen auf die Baugröße des<br />

SNR, dessen Prototyp eine Leistung von 300 MWel haben<br />

soll. Im Vordergrund steht die Erprobung von Großkomponenten,<br />

für die Teststände zum Teil in Betrieb, zum Teil<br />

noch im Bau sind. Von den Hauptkomponenten sind zwei<br />

SNR-Pumpen für eine Fördermenge von 5000 m 3 /h<br />

­nahezu fertiggestellt und sollen ab Ende 1969 der Langzeiterprobung<br />

unterworfen werden. Für die Hauptwärmeübertragungskomponenten,<br />

die auf der Grundlage der<br />

KNK-Erfahrung entwickelt wurden, beginnt die Erprobung<br />

ab Mitte 1970. Die Sicherheitsfragen bezüglich der<br />

zu untersuchenden Natrium/Wasser-Reaktionen gelten<br />

durch die Ergebnisse des mehrjährigen Versuchsprogramms<br />

von INTERATOM als gelöst. Auf dem Werkstoffsektor<br />

muß noch Detailarbeit geleistet werden, doch sind<br />

die Probleme im wesentlichen erfaßt.<br />

Über Wirtschaftlichkeit, Betriebs- und Störverhalten<br />

als Gesichtspunkte für die Auslegung und Bauweise von<br />

Kernkraftwerken mit Gasturbine referierte G. Dibelius<br />

in seinem anschließenden Hauptvortrag. Hier wurde<br />

­deutlich, daß für den Aufbau eines Kernkraftwerks mit<br />

Gasturbine eine Reihe von technischen Kombinationen<br />

­sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärseite<br />

möglich sind, für deren optimales Zusammenspiel vorab<br />

einige Bedingungen zu untersuchen sind, wie z. B. der<br />

­Zusammenhang zwischen Gastemperatur, Kontamination<br />

und Korrosion. Von der Beantwortung dieser Fragen<br />

­hängen die Auslegungsprinzipien der einzelnen Kreislaufkomponenten<br />

ab, deren Konstruktion insbesondere von<br />

ihrer Temperaturbeaufschlagung bestimmt wird. In<br />

­diesem Zusammenhang wurde auch das Entwicklungsprogramm<br />

für Hochtemperaturreaktoren mit Heliumturbine<br />

erläutert.<br />

Im zweiten Hauptvortrag behandelte E. Schrüfer die<br />

Kernflußinstrumentierung großer Leistungsreaktoren.<br />

Hervorstechende Merkmale neuerer Großkernkraftwerke<br />

sind die wesentlich erhöhte Leistungsdichte und der hohe<br />

Abbrand. Diese Erfolge beruhen überwiegend auf der<br />

meßtechnischen Erfassung der Leistungsverteilung, durch<br />

welche die thermischen Auslegungsgrenzen wesentlich<br />

besser ausgenützt werden können. Durch die Incore-­<br />

Messung, deren Ergebnisse mit Prozeßrechnern die<br />

örtliche Leistungsdichte ermitteln lassen, kann ein Kern<br />

mit hoher Leistungsdichte sicherer betrieben werden als<br />

ein sehr konservativ ausgelegter Kern ohne Messung des<br />

örtlichen Neutronenflusses. Die relativ hohen Kosten<br />

dieser Messung werden durch Wirtschaftlichkeits- und<br />

Sicherheitsgewinn mehr als ausgeglichen.<br />

Die Kurzreferate der Sektion 2 waren in den Gruppen<br />

Sicherheit und Betriebsverhalten, Reaktorwerkstoffe,<br />

Strömungs- und Wärmeübergangsprobleme, Dampferzeuger<br />

und Reaktorkessel und sonstige Primärkreiskomponenten<br />

zusammengefaßt.<br />

Das Betriebsverhalten wurde durch Erfahrungsberichte<br />

über das erste Betriebsjahr des AVR-Reaktors und Kontaminationsuntersuchungen<br />

an der direkt mit Primärdampf<br />

beaufschlagten Turbine des Kernkraftwerks Gundremmingen<br />

behandelt. Beim AVR traten 19 Störungen auf, die<br />

ein sofortiges Abfahren oder Abschalten des Reaktors zur<br />

Folge hatten, von denen jedoch 12 nach den jetzt vorliegenden<br />

Erfahrungen vermeidbar gewesen wären. Bei<br />

der Untersuchung der Ablagerungen an der KRB- Turbine<br />

wurde festgestellt, daß nur ein Anteil von 10 -9 bis 10 -10<br />

der vom Sattdampf angebotenen Aktivität sich nach<br />

einer ­Betriebszeit von ca. 10.000 h ablagern. Fragen der<br />

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­Reaktorsicherheit wurden in Vorträgen über neuere<br />

Gesichtspunkte bei der Auslegung der Sicherheitsumschließung<br />

für Siedewasserreaktoren, die Berechnung<br />

des dynamischen Druckaufbaus in Sicherheitsbehältern<br />

­großer wassergekühlter Leistungsreaktoren und die festigkeitsmäßige<br />

Auslegung der Brennstabhüllrohre beim<br />

­natriumgekühlten schnellen Brüter behandelt. Die Fortschritte<br />

hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit<br />

der Systeme zur Beherrschung von Leistungsbrüchen<br />

im Primärkreis ergaben in den praktisch behandelten<br />

­Fällen eine zufriedenstellende Sicherheitsreserve. Ein Vortrag<br />

über Erfahrungen und Entwicklungsmöglichkeiten<br />

bei zerstörungsfreien Prüfungen an Reaktordruckbehältern<br />

zeigte den großen Prüfaufwand und die<br />

­Schwierigkeiten, die sich auf Grund uneinheitlicher Beurteilungsschemata<br />

für die Fehlereinstufung ergeben.<br />

Eine Reihe von Vorträgen der ersten Gruppe war den<br />

­Anfahr- und Notkühlungseinrichtungen gewidmet.<br />

­Betrachtet wurden u. a. die Ausfallwahrscheinlichkeit von<br />

Kernnotkühlanlagen für Leichtwasserreaktoren, für einen<br />

dampfgekühlten schnellen Reaktor und für ein Kernkraftwerk<br />

mit Gasturbine. Dabei ging es überwiegend um<br />

­konstruktive Maßnahmen wie z. B. die Anordnung der<br />

dampfführenden Rohrleitungen, die Trennung der HD-­<br />

Aggregate von den ND-Aggregaten, die Einrichtung von<br />

Notkühlreserven usw. Eine weitere Arbeit diente der rechnerischen<br />

Sicherheitsanalyse wassergekühlter Leistungsreaktoren<br />

bei einem Störfall mit Kühlmittelverlust. Hierfür<br />

wurde das Rechenmodell BRUCH entwickelt, mit dem die<br />

thermo- und hydrodynamischen Auswirkungen eines<br />

­Umwälzleitungsbruchs auf das gesamte Primärsystem erfaßt<br />

werden können.<br />

In der Gruppe Reaktorwerkstoffe, deren Vorträge überwiegend<br />

in der Sektion 3 gleichen Namens gehalten<br />

­wurden, waren die Themen Graphit als tragendes Bauelement<br />

und Vergütungsstähle für Druckbehälter größerer<br />

Wanddicke. Obwohl Graphit ein bewährter Reaktorwerkstoff<br />

ist, fehlen noch ausreichende Bestrahlungsergebnisse.<br />

Ein weiteres Problem ist die Korrosion. Die Ausführungen<br />

über den Einsatz von Vergütungsstählen ­ließen<br />

erkennen, daß die aufgetretenen Schadensfälle an Druckbehältern,<br />

die einen der schwierigsten Problem­kreise der<br />

Schwerkomponentenfertigung für Kernreak­toren darstellen,<br />

nur unter Beachtung mechanisch-technologischer,<br />

konstruktiver und werkstoffkundlicher Voraussetzungen,<br />

die in langwierigen Untersuchungen aufeinander abgestimmt<br />

werden müssen, vermieden werden können.<br />

Die in der nächsten Gruppe behandelten Strömungsund<br />

Wärmeübergangsfragen bezogen sich auf Natriumund<br />

Gaskühlung. In Ispra wurden Strömungsformen beim<br />

Sieden von Alkalimetallen in Rohren untersucht, die etwa<br />

den hydraulischen Durchmessern der Kühlkanäle in<br />

schnellen Brütern entsprechen, in Karlsruhe wird ein<br />

­umfangreiches experimentelles Versuchsprogramm abgewickelt,<br />

das Natrium-Siedestoßexperimente in einem<br />

­größeren Kreislauf zum Inhalt hat. In Jülich werden die<br />

wärme- und strömungstechnischen Verhältnisse in Dampferzeugern<br />

von gasgekühlten Kernkraftwerken, die sich<br />

von denen in fossil beheizten Dampfkesseln völlig unterscheiden,<br />

in einer großen Versuchsanlage untersucht.<br />

Fragen dieser Art für Siedewasserreaktoren und<br />

­Experimente mit einem vertikalen U-Rohr-Dampferzeuger<br />

wurden auch als erste Vorträge der Gruppe Dampferzeuger<br />

und Reaktorkessel behandelt. Weitere thermodynamische<br />

Themen galten Überlegungen zur Dimensionierung<br />

und Konstruktion des Rekuperators für<br />

einen gasgekühlten schnellen Reaktor mit direktem<br />

Gastur­binenkreislauf, wärmeübertragenden Apparaten<br />

für Hochtemperaturreaktoranlagen mit Heliumturbine<br />

und dem Einfluß des Betriebsdruckes auf die Wärmeübertragung<br />

in Siedewasserreaktoren. Dem Begriff „Reaktorkessel“<br />

waren zwei Vorträge über Reaktordruckgefäße aus<br />

Spannbeton zugeordnet. Im ersten wurde die Sicherheitstechnik<br />

bei Leichtwasserreaktoren mit Spannbetondruckgefäß<br />

beleuchtet, wobei ein Vergleich zwischen dickwandigen<br />

Stahldruckbehältern und Spannbetonbehältern<br />

zeigte, daß die Sicherheitsmerkmale der letzteren zu einer<br />

einfacheren und kostengünstigeren Gesamtanlage führen<br />

könnten. Inwieweit solche Spannbetondruckbehälter für<br />

große Kernkraftwerke jetzt schon realisierbar sind, ließ<br />

sich aus den Prinzipkonstruktionen nicht entnehmen. Der<br />

zweite Vortrag galt dem Spannbetondruckbehälter für den<br />

THTR-Prototyp, dessen Konzeption weitgehend festliegt,<br />

wobei die konstruktiven Lösungen noch in der Ausführung<br />

begriffen sind.<br />

Bis auf die Vorträge über die Entwicklung der Steuerstabantriebe<br />

für den FDR und über Kerngerüste für große<br />

Druckwasserreaktoren behandelten die Referate über<br />

­Primärkreiskomponenten zu gleichen Teilen Komponenten<br />

für Natrium- und Hochtemperaturreaktoren. Auch<br />

hier zeigte sich für die Natriumseite wieder die Problemstellung,<br />

konstruktive Entwicklungen für geringe Leistungen<br />

in Großkomponenten für zum Teil höhere Temperaturen,<br />

als sie bisher durch Betriebserfahrungen belegt<br />

sind, weiterzuentwickeln. Bei den Hochtemperaturreaktoren<br />

beeindruckten besonders die Entwicklungen<br />

spezieller Komponenten, die den erschwerenden Bedingungen<br />

unter Heliumatmosphäre standhalten müssen.<br />

In den Beispielen wurden insbesondere Maßnahmen für<br />

die Dichtigkeit erläutert.<br />

Sektion 3: Reaktorwerkstoffe<br />

Im Themenkreis der Sektion 3: Reaktorwerkstoffe (Brennund<br />

Baustoffe) wurden neben einem Plenar- und zwei<br />

Hauptvorträgen die 49 vorgetragenen Arbeiten in sechs<br />

Gruppen zusammengefaßt:<br />

1. Schweißen und Prüfen<br />

2. Natriumtechnologie<br />

3. Brennelemente mit Metallhülle<br />

4. Kernbrennstoffe<br />

5. Brennelemente für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren<br />

6. Materialien für Reaktorkomponenten<br />

Der Plenarvortrag von B. Liebmann gab einen Überblick<br />

über den technologischen Stand und die Entwicklungstendenzen<br />

für Kernbrennstoffe und Brennelemente in<br />

der BRD. Neben der teilweise schon zur Geschichte gehörenden<br />

Situation wurden die Möglichkeiten der Brennstoffaufbereitung,<br />

der metallischen und keramischen<br />

Formgebung und der wirtschaftlichen Aspekte der Brennelemente<br />

für die kommende Zeit kritisch betrachtet.<br />

H. Böhm stellte in seinem Hauptvortrag über Hüllwerkstoffe<br />

für Brennelemente schneller Reaktoren die zur<br />

Zeit wissenschaftlich und technisch vorliegende Situation<br />

dar. Sehr anschaulich wurden die verschiedenen Mechanismen<br />

der Strahlenschädigung des Hüllwerkstoffes geschildert.<br />

Fortschritte bei der Entwicklung verbesserter<br />

Hüllwerkstoffe können nur sehr langsam und in zäher<br />

Kleinarbeit erzielt werden.<br />

Der dritte Hauptvortrag (W. Stoll) widmete sich der<br />

Rückführung von Plutonium in thermische Reaktoren.<br />

Hier wurde dargelegt, daß das in den nächsten Jahren sich<br />

ansammelnde Plutonium aus den thermischen Reaktoren<br />

in diesen wieder verbraucht werden kann, solange die<br />

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| | Luftbild des Kernforschungszentrum Karlsruhe.<br />

schnellen Brüter noch nicht großtechnisch auf dem Markt<br />

sind.<br />

Allerdings müssen die Elemente für etwa 700 DM/kg<br />

Brennstoff fertig angeboten werden können, um Interesse<br />

zu wecken; noch kosten sie etwa dreimal so viel. Erste<br />

­Anstrengungen zur Verringerung der Herstellungskosten<br />

sind durch versuchte Automatisierung des Fertigungsprozesses<br />

begonnen worden.<br />

Im folgenden sollen stichpunktartig wichtige Informationen<br />

wiedergegeben werden.<br />

Die vom DVS mitbestimmten Themen der Gruppe<br />

Schweißen und Prüfen behandelten Besonderheiten aus<br />

der Reaktordruck- und Sicherheitsbehälterfertigung und<br />

-prüfung sowie der Brennstabherstellung. Die Problematik<br />

der zerstörungsfreien Bestimmung von Ferritanteilen im<br />

austenitischen Auftragsschweißgut wurde dargestellt.<br />

Beim Schweißen dickwandiger Druckbehälter auf der<br />

Baustelle scheint das Kanalschweißen Vorteile zu bieten,<br />

jedoch müssen insbesondere von der Gefahr des Verzugs<br />

her noch wesentliche Versuchsarbeiten vorgenommen<br />

werden. Es wurden die besonderen Beanspruchungen<br />

und Anforderungen an Schweißplattierungen der Druckbehälter<br />

für Wasserreaktoren kritisch mit den technischen<br />

Gegebenheiten verglichen und Prüf- bzw. Gütevor­schriften<br />

diskutiert. Neben dem Schweißplattieren scheint das<br />

Sprengplattieren in Sonderfällen immer mehr Eingang in<br />

die Plattierungstechnik zu finden, insbesondere wenn<br />

intermetallische spröde Phasen beim Schmelzschweißen<br />

auftreten können. An Hand der Arbeiten für den Sicherheitsbehälter<br />

des Kernkraftwerks Würgassen wurde auf<br />

die Bedeutung der gleichmäßig niedrigen Vorwärmtemperatur<br />

hingewiesen und die Ultraschallprüfung abermals<br />

gegenüber dem Röntgen als besseres Verfahren dar­gestellt.<br />

Die besonderen Vorkehrungen bei der Verschweißung von<br />

Brennstäben mit plutoniumhaltigem Brennstoff wurden<br />

am Beispiel der Herstellung von Versuchselementen in den<br />

Kernenergielabors von AEG-Telefunken für den Dounreay<br />

Fast Reactor geschildert.<br />

In der Themengruppe Natriumtechnologie wurden die<br />

Thermodynamik des Kühlnatriums und theoretische Überlegungen<br />

zur Verbesserung des Korrosionsverhaltens eingesetzter<br />

Komponenten und Massentransporte in Abhängigkeit<br />

vom Reinheitsgrad des Kühlmittels dargelegt. Neue<br />

Probleme des Verschleißverhaltens der Werkstoffe unter<br />

Natrium wurden geschildert und Anregungen für verbesserte<br />

Materialpaarungen gegeben. Ein Referat war der<br />

Löslichkeit von Edelgasen in Flüssigmetall gewidmet, was<br />

im Zusammenhang mit evtl. Burnout-Überlegungen von<br />

Bedeutung sein kann.<br />

Die Themengruppe Brennelemente mit Metallhülle<br />

enthielt einige neue und interessante Referate. So wurden<br />

Überlegungen und erste Versuche angestellt, um mit<br />

­Yttrium als Wasserstoffsenke in Zircaloy-Brennstäben die<br />

Versprödung des Hüllrohres zu verringern und die<br />

Standzeit der Elemente zu erhöhen. Die Methode scheint<br />

entwicklungsfähig, wenn auch noch keine technologischen<br />

Untersuchungen im Bestrahlungstest vorgenommen<br />

­worden sind. Bisher noch nicht befriedigend erklärbare<br />

­Erhöhungen der Hochtemperatur-Zeitstandfestigkeit von<br />

rostfreiem Stahl nach Niedrigtemperaturbestrahlungen im<br />

schnellen Fluß wurden vorgetragen. Die Brennelemente<br />

für den KKN- Reaktor wurden in mehreren Referaten<br />

vorgestellt, so die technologischen Stabherstellungsfragen,<br />

Hüllwerkstoffuntersuchungen, Bestrahlungsverhalten<br />

und Komponentenherstellung mit Hilfe des<br />

­Funkenerosionsverfahrens. Das gute Verhalten von Testbrennelementen<br />

für einen dampfgekühlten schnellen<br />

­Reaktor wurde an Hand von Bestrahlungsversuchen im<br />

Versuchskreislauf Kahl gezeigt. Ein Brennelement hat<br />

einen Abbrand von mehr als 75.000 MWd/t gut überstanden.<br />

In zwei Referaten wurden theoretische Aspekte<br />

der Brennstabauslegung mit Hilfe von Rechenpro­grammen<br />

behandelt. Ergebnisse von Untersuchungen mit modernsten<br />

Methoden in Heißen Zellen zur Bestimmung des<br />

Ausmaßes von Schmelzkavernen in bestrahltem Brennstoff<br />

wurden vorgelegt.<br />

Aus dem Kernforschungszentrum Karlsruhe wurde<br />

eine gedrängte Übersicht über Art und Möglichkeiten für<br />

Bestrahlungsexperimente zur Brennelemententwicklung<br />

für schnelle Brutreaktoren gegeben.<br />

Zum Thema Kernbrennstoffe waren insbesondere die<br />

Berichte über neue Ergebnisse auf dem Gebiet der Dispersions-<br />

und Cermet-Brennstoffe sowie die Resultate von<br />

Herstellungs- und Bestrahlungsversuchen an Urannitrit<br />

herausragend. Die diskutierten Cermets zeigen günstige<br />

Möglichkeiten zur Verwendung als Treiberelemente in<br />

Hochflußtestreaktoren.<br />

Sehr gut aufeinander abgestimmt waren die Referate<br />

zum Thema Brennelemente für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren.<br />

Die kugelförmigen Brennelemente<br />

des AVR-­Reaktors wurden von der großtechnischen<br />

Fertigungs­seite her und aus der Sicht des Bestrahlungsverhaltens<br />

diskutiert. Zur Abrundung wurde über spezielle<br />

Fragen des Kohlenstoffverhaltens unter Bestrahlung,<br />

­seiner Fähigkeit zur Spaltproduktrückhaltung und über<br />

die festigkeitstheoretische Auslegung dieser Elemente<br />

vorgetragen.<br />

Die Themengruppe Materialien für Reaktorkomponenten<br />

enthielt Referate über das Verhalten verschiedener<br />

Kesselstähle unter Bestrahlung, insbesondere zur Frage<br />

der Sprödbruchneigung, sowie die Betrachtung von<br />

­Moderatoren für Hochtemperaturreaktoren aus Graphit<br />

und Berylliumoxid.<br />

Sektion 4: Äußerer Brennstoffkreislauf<br />

und Wirtschaftlichkeitsfragen<br />

Zum Themenkreis ,,Äußerer Brennstoffkreislauf und<br />

­Wirtschaftlichkeitsfragen“ wurden insgesamt 23 Referate<br />

gehalten, die sich auf sechs Sitzungen verteilten.<br />

Der Plenarvortrag war der Wiederaufarbeitung gewidmet.<br />

Im ersten Teil ging F. Baumgärtner auf das Purex-­<br />

Verfahren ein, dessen Bevorzugung gegenüber dem<br />

Aquafluor-­Verfahren für die Wahl der deutschen Wiederaufarbeitungsanlage<br />

WAK seinerzeit als konservativ<br />

­kritisiert wurde. Die Richtigkeit dieser Entscheidung steht<br />

heute jedoch außer Frage; sie wird auch dadurch unterstrichen,<br />

daß die in den USA geplante 1500-jato-Anlage<br />

nach dem Purex-Verfahren arbeiten soll. Die derzeitigen<br />

Entwicklungen in der BRD laufen darauf hinaus, nach<br />

­diesem Verfahren auch Brennstäbe höherer Leistung<br />

­aufzubereiten und die Abklingzeiten zu verkürzen.<br />

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Im zweiten Teil berichtete E, Merz über die Wiederaufarbeitung<br />

thoriumhaltiger Brennstoffe, für die z. Z. der<br />

Tributylphosphat- Solvent-Extraktionsprozeß am aussichtsreichsten<br />

erscheint. Parallel dazu wird an Chlorierungs-<br />

und Fluorierungsverfahren gearbeitet. Im Rahmen<br />

eines gemeinsamen Projektes zwischen der KFA Jülich und<br />

deutschen Industriefirmen soll 1969 in den Heißen Zellen<br />

der KFA eine kleine Anlage mit einer Kapazität von 1 bis<br />

2 kg pro Tag in Betrieb gehen. Die Festlegung für das<br />

­Verfahren einer größeren Aufarbeitungsanlage soll Ende<br />

1970 erfolgen.<br />

H. Schenk ging in einem Hauptvortrag auf die Wechselwirkungen<br />

zwischen Kernkraftwerksbetrieb und Brennstoffkreislauf<br />

ein. Besonders notwendig erscheint hier eine<br />

genaue Planung des Umsetzzeitpunktes, der möglichst<br />

zwei Jahre im voraus bekannt sein sollte. Bei auftretenden<br />

Verschiebungen ist zwar eine Einflußnahme über den<br />

­Lastfaktor möglich, aber sehr unwirtschaftlich. Bessere<br />

Steuerungsmaßnahmen sind die Anreicherungsänderung<br />

bei Nachbeladung (besonders im Störfall) und Teilwechsel<br />

der Brennelemente, durch den bei Vorverlegung des<br />

­Umsetzzeitpunktes der Abbrandverlust bis zu einem<br />

­Vollastmonat kompensiert werden kann.<br />

In einem weiteren Hauptvortrag behandelte H. Bianchi<br />

Wirtschaftlichkeitsfragen bei nuklear angetriebenen<br />

­Handelsschiffen. Die technische Grundkonzeption und die<br />

Kostenstruktur sind bei Schiffsreaktoren ähnlich wie bei<br />

Landreaktoren. Die Anlagekosten sind mit zunehmender<br />

Blockgröße stark depressiv. Dem Vorteil der Unabhängigkeit<br />

von Standortfragen üblicher Art stehen besondere<br />

Probleme beim Anlaufen von Häfen gegenüber.<br />

Zwei Kurzvorträge zum Thema Reprocessing befaßten<br />

sich mit der Aufarbeitung von HTGR-Brennstoffen. In<br />

einem Referat wurde eine Verbrennungs-Head-End-Stufe<br />

mit anschließender naßchemischer Aufarbeitung des<br />

Brennstoffs in Kaliumpyrosulfatschmelzen und adsorptiver<br />

Abbrennung des Pa-233 an Vycorglassäulen diskutiert.<br />

In einem anderen Referat wurde über die Aufarbeitung<br />

von HTGR-Brennelementen durch Hochtemperaturaufschluß<br />

und anschließende Chlorierung berichtet.<br />

­Probleme der Lagerung hochaktiver Abfälle und der Kritikalitätskontrolle<br />

von Spaltstofflösungen wurden in zwei<br />

weiteren Referaten behandelt.<br />

In einem Beitrag zum Thema Wirtschaftlichkeit wurde<br />

über ein Rechenprogramm zur Ermittlung der Anlagekosten<br />

von Kernkraftwerken berichtet. Die Autoren wiesen<br />

darauf hin, daß der Aufbau einer zuverlässigen und umfassenden<br />

Datenbank für alle Kraftwerkskomponenten ein<br />

zentrales Problem darstellt, da die Beschaffung geeigneter<br />

Daten mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.<br />

Das Gebiet Uranvorräte und Anreicherung wurde in<br />

fünf Kurzreferaten behandelt. Der Einsatz von Computern<br />

bedeutet eine wesentliche Entscheidungshilfe bei der<br />

­Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von Uranbergwerksprojekten,<br />

da er eine genaue und ständige Kontrolle der<br />

Kosten-/Erlössituation ermöglicht. Weiterhin wurde über<br />

neuere Methoden zur Auffindung von Uranlagerstätten<br />

berichtet. Durch Speicherung der bei der Aero-­Prospektion<br />

gewonnenen Daten auf Tonbändern und anschließende<br />

Auswertung in Computern können in kurzer Zeit große<br />

Gebiete auf ihre Uranvorkommen untersucht werden.<br />

In einem Beitrag von W. Etzel wurde die Kostenstruktur<br />

von Anreicherungsanlagen analysiert und ein Vergleich<br />

der verschiedenen Verfahren durchgeführt. Eine Untersuchung<br />

der Abhängigkeit der Brennstoffzykluskosten für<br />

Leichtwasserreaktoren von den Trennarbeitskosten ergab<br />

einen Unterschied von 0,055 Pf/kWh bei einer Änder­ung<br />

der Trennarbeitskosten um 10 $/TAE. P. Jansen legte<br />

Untersuchungen über den zukünftigen Trennarbeits­bedarf<br />

der BRD vor, die auf „Normstrategien“ basieren.<br />

In der Sitzung Strategien und Prognosen standen, wie<br />

der Diskussionsleiter H. Grümm bemerkte, nicht die<br />

­Prognosen selbst, sondern mehr eine Beurteilung derselben,<br />

also ,,Prognostik über Prognosen“ im Vordergrund.<br />

J. Seetzen nahm in seinem Referat eine Klassifizierung der<br />

bisher durchgeführten Untersuchungen in Prognoserechnungen,<br />

Strategieberechnungen und Optimierungsrechnungen<br />

vor. Er gab einen Rückblick über die bisher<br />

durchgeführten Untersuchungen und betonte, daß die<br />

­Kriterien der Betreiberfirmen noch nicht in ausreichendem<br />

Maße berücksichtigt worden seien. H. Märkl zeigte<br />

den Einfluß verschiedener Systemparameter auf langfristige<br />

Optimalisierungsrechnungen, während H. Wellmann<br />

in seinem Referat die Ergebnisse kurzfristiger und<br />

langfristiger Optimalisierungsmodelle gegenüberstellte.<br />

Zum Thema Innerer Brennstoffkreislauf wurden drei<br />

Referate über einen schwerwassermoderierten Thoriumkonverter<br />

gehalten. J. Darvas untersuchte den Einbrennvorgang<br />

unter Berücksichtigung eines 3-Zonen-Umladeschemas<br />

und seine Auswirkungen auf das Verhalten<br />

im Gleichgewicht. C. Steinert legte eine Konzeptstudie<br />

für einen 600-MW-D2O-Thoriumreaktor mit quasihomogenem<br />

Gitter vor. U. Hansen untersuchte in einer<br />

­Parameterstudie den Einsatz von Plutonium für diesen<br />

­Reaktor und berechnete einen Äquivalenzpreis von<br />

9,5 $/g. H. Huber diskutierte optimale Beladungsstrategien<br />

für die Einlaufperiode eines 300-MWel-­<br />

Thorium-Hochtemperaturreaktors.<br />

Berichterstatter<br />

Sektion 1: H. Küsters, Karlsruhe<br />

Sektion 2: R. Hossner, Düsseldorf<br />

Sektion 3: J. Höchel, Großwelzheim<br />

Sektion 4: K. Wagemann, Jülich<br />

41<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

Special Topic | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

German Atomic Forum’s Annual Reactor Meeting ı Zhou Tao, Li Zichao, Li Bing, Qi Shi and Huang Yanping


AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

www.amnt<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.com<br />

#50AMNT<br />

Preliminary<br />

Programme<br />

7 – 8 May <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Estrel Convention Center Berlin, Germany<br />

Media Partner<br />

December 17, 2<strong>01</strong>8<br />

Subject to change.


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

»»<br />

Plenary Session<br />

Tuesday, May 7 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Welcome<br />

››<br />

President of DAtF, Germany<br />

The First 50 Years<br />

››<br />

Film<br />

Opening Address<br />

››<br />

President of DAtF, Germany<br />

Policy<br />

Keynote<br />

››<br />

Thomas Bareiß, Parliamentary State Secretary<br />

at the Federal Ministry for Economic Affairs and<br />

Energy, Germany<br />

Research Location Germany –<br />

How Can Nuclear Technology Knowledge<br />

Be Developed in the Future<br />

››<br />

Prof. Martin Neumann MdB, Speaker on Energy<br />

Policy of the FDP Parliamentary Group, German<br />

Bundestag, Germany<br />

Economy<br />

Outlook on Global Future Prospect<br />

of the Nuclear Energy<br />

››<br />

William D. Magwood IV, Director-General, Nuclear<br />

Energy Agency (NEA), France<br />

Nuclear New Build – German Safety<br />

& Supplier Landscape After 2022<br />

››<br />

Thorsten Kammerzell, Vice President Large<br />

Projects Germany, Framatome GmbH, Germany<br />

Competence<br />

Securing of Competence in Germany<br />

and International Cooperation on<br />

Plant Safety<br />

››<br />

Uwe Stoll, Scientific and Technical Director,<br />

Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit<br />

(GRS) gGmbH, Germany<br />

Self-Conception and Perspectives<br />

of the Young Generation<br />

››<br />

Florian Gremme, Chairperson of the KTG Young<br />

Generation, Germany<br />

Communications<br />

Speech<br />

››<br />

Prof. Dr. Renate Köcher, CEO, Institut für<br />

Demoskopie Allensbach, Germany<br />

Waste Management<br />

Intermediate Storage in Germany<br />

Panel<br />

››<br />

Henry Cordes, CEO, EWN Entsorgungswerk<br />

für Nuklearanlagen GmbH, Germany<br />

››<br />

Bernd Kaiser, Technical Manager, NPP<br />

Grafenrheinfeld, PreussenElektra GmbH, Germany<br />

››<br />

Felix Kusicka, Mayor of Biblis (CDU) and Deputy<br />

Chairperson of ASKETA, Germany<br />

››<br />

Tba, BGZ Gesellschaft für Zwischenlagerung<br />

mbH, Germany<br />

Award Ceremony<br />

Award of the Honorary Membership<br />

of KTG<br />

››<br />

Presented by Frank Apel, Chairperson of KTG,<br />

Germany<br />

Outside the Box<br />

Technolution – The Co-Evolution<br />

Between Techology and Humankind<br />

››<br />

Matthias Horx, Trend Researcher and<br />

Futurologist, Austria<br />

Social Evening<br />

DAtF-Reception and Social Evening<br />

in the Exhibition Area<br />

Outstanding Know-How &<br />

Sustainable Innovations<br />

»»<br />

Focus Session<br />

Tuesday, May 7 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Small Modular Reactors (SMRs):<br />

a Major Element of the Future<br />

of Nuclear?<br />

››<br />

Coordinator:<br />

Dr. Christian Raetzke, CONLAR Consulting on<br />

Nuclear Law, Licensing and Regulation, Germany<br />

SMRs – Overview on International<br />

Developments and Safety Features<br />

››<br />

Dr. Andreas Schaffrath, Head of Reactor Safety<br />

Research Division, Gesellschaft für Anlagen- und<br />

Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH<br />

SMRs – It's all about<br />

the economics…!<br />

››<br />

Dr. Helmut Engelbrecht, former CEO of Urenco,<br />

former Chairman of World Nuclear Association<br />

Flexible, Innovative Regulation of<br />

SMRs and Other New Technologies<br />

››<br />

Susan H. Vrahoretis, Assistant General Counsel,<br />

United States Nuclear Regulatory Commission,<br />

USA<br />

Tba<br />

››<br />

Tba,<br />

World Nuclear Association, UK<br />

Discussion with the Panel<br />

and the Audience.<br />

»»<br />

Technical Sessions<br />

Wednesday, May 8 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Outstanding Know-How,<br />

New Build and Innovations<br />

››<br />

Chair & Keynote Coordinator:<br />

Dr. Matthias Lamm, Framatome GmbH, Germany<br />

Keynote<br />

First AP1000 Connected to the Grid<br />

››<br />

Tba, Westinghouse Electric Germany GmbH,<br />

Germany<br />

Keynote<br />

Nuclear Technology and the Radiation<br />

Processing Industry – The Impact on<br />

Life Sciences<br />

››<br />

Paul Wynne, Director and General Manager, International<br />

Irradiation Association, United Kingdom<br />

Herausforderungen bei der Einführung<br />

der Digitalisierung im Umfeld<br />

eines kerntechnischen Unternehmens<br />

››<br />

Matthias Habelt, Framatome GmbH, Germany<br />

Commissioning the Barakah Nuclear<br />

Power Plant<br />

››<br />

Dr. Rolf Janke, Nawah Energy Company, UAE<br />

Detection of Unexploded Ordnances<br />

by Neutron Activation Analysis<br />

››<br />

Dr. John Kettler, AiNT GmbH, Germany<br />

R&D Activities in Support of the UK<br />

Advanced Reactor Programme<br />

››<br />

Dr. John Lillington, Wood, United Kingdom<br />

Safety-related Studies on Heavyliquid<br />

Metal Technology for Advanced<br />

Reactors in Europe<br />

››<br />

Dr. Julio Pacio, Karlsruhe Institute of Technology,<br />

Germany<br />

The Central radiological Computer<br />

System (CRCS)<br />

››<br />

Dr. Markus Schindewolf, Framatome GmbH,<br />

Germany<br />

Reactor Physics, Thermo and<br />

Fluid Dynamics<br />

››<br />

Chair:<br />

Dr. Andreas Wielenberg Gesellschaft für Anlagenund<br />

Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH, Germany<br />

››<br />

Keynote Coordinator:<br />

Dr. Tatiana Salnikova, Framatome GmbH,<br />

Germany<br />

Keynote<br />

Actual Challenges for Core-Design<br />

››<br />

Uwe Stoll, Scientific and Technical Director,<br />

Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit<br />

(GRS) gGmbH, Germany<br />

Keynote<br />

Anomaly Detection in Operation<br />

Nuclear Reactors: Overview of the<br />

Recent Advances in the CORETEX<br />

Project<br />

› › Prof. Christoph Demaziere, Subatomic and<br />

Plasma Physics, Department of Physics, Chalmers<br />

University of Technology, Sweden<br />

43<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Preliminary Programme


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

44<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Validation for CFD Thermalhydraulic<br />

Simulation for Liquid Metal Cooled<br />

Blocked 19-Pin Hexagonal Wire<br />

Wrapped Rod Bundle Experiment<br />

Carried out at KIT-KALLA Validation<br />

for CFD Thermalhydraulic Simulation<br />

for Liquid Metal Cooled Blocked<br />

19-Pin Hexagonal Wire Wrapped rod<br />

Bundle Experiment Carried out at<br />

KIT-KALLA<br />

››<br />

Dr. Abdalla Batta, Karlsruhe Institute for<br />

Technology (KIT), Germany<br />

Analysis of Moderately and Strongly<br />

Swirling Flows at Pump Intakes in<br />

Order to Develop Efficient Computational<br />

Methods for the Determination<br />

of the Required Submergence<br />

››<br />

Dr. Frank Blömeling, TÜV NORD EnSys GmbH &<br />

Co. KG, Germany<br />

A brief Comparison of the ATHLET-CD<br />

Lower Plenum Modules AIDA and<br />

LHEAD Regarding the Late Phase<br />

Simulation of 1F3<br />

››<br />

Christoph Bratfisch, Ruhr-Universität Bochum,<br />

Germany<br />

LOCA Scenario-related Zinc Borate<br />

Precipitation Studies at Lab Scale<br />

››<br />

Dr. Ulrich Harm, TU Dresden, Germany<br />

Simulation of Light Gas and<br />

Condensing Steam Interaction Test<br />

TH-29.1 with COCOSYS<br />

››<br />

Johannes Hoffrichter, Ruhr-Universität Bochum,<br />

Germany<br />

Simulation of Multi-compartment<br />

Hydrogen Deflagration Test HD-36<br />

with COCOSYS<br />

››<br />

Tobias Jankowski, Ruhr-Universität Bochum,<br />

Germany<br />

LOCA Scenario-Related Zinc Borate<br />

Precipitation Studies at Semi-<br />

Technical Scale<br />

››<br />

Dr. André Seeliger, Hochschule Zittau/Görlitz,<br />

Germany<br />

Analysis of the Accuracy<br />

of the Modeling of a Heated Pool<br />

››<br />

Jorge Yanez, Karlsruher Institut für Technologie,<br />

Germany<br />

Implementation of the System<br />

Thermal-hydraulic Code TRACE into<br />

SALOME Platform for Multi-Scale<br />

Coupling<br />

››<br />

Kanglong Zhang, Karlsruher Institut<br />

für Technologie, Germany<br />

Jury:<br />

››<br />

Prof. Dr. Marco K. Koch,<br />

Ruhr-Universität Bochum, German<br />

››<br />

Prof. Dr.-Ing. Jörg Starflinger,<br />

University of Stuttgart, Germany<br />

››<br />

Dr. Wolfgang Steinwarz, Germany<br />

››<br />

Dr. Katharina Stummeyer, Gesellschaft für<br />

Anlagen-und Reaktorsicherheit gGmbH, Germany<br />

Prize awarded by:<br />

››<br />

GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH and<br />

Forschungsinstitut für Kerntechnik und Energieumwandlung<br />

e. V.<br />

Detailed session programme<br />

to be announced.<br />

»»<br />

Campus<br />

Nuclear Energy Campus<br />

Wednesday, 8 th May <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

››<br />

Coordinators:<br />

Florian Gremme, KTG Young Generation Network,<br />

Germany<br />

Sebastian Hahn, KTG Young Generation Network,<br />

Germany<br />

The Nuclear Energy CAMPUS leads through<br />

the world of radioactivity, nuclear technology<br />

and radiation protection with different<br />

presentations and individual stations. There<br />

will be contact persons available at all of<br />

the themed booths to offer information in<br />

form of short talks, movies, demonstrations<br />

or experiments. Besides, information<br />

on study options and career perspectives<br />

within nuclear industry are provided. The<br />

CAMPUS language will be German.<br />

Welcome and Introducing<br />

of the Young Generation Network<br />

››<br />

Florian Gremme, KTG Young Generation Network,<br />

Germany<br />

Nuclear Technology in and<br />

Beyond our Daily Lifes<br />

››<br />

N.N.<br />

The Nuclear Fission Table<br />

in the Deutsches Museum<br />

››<br />

Dr. Susanne Rehn-Taube, Deutsches Museum<br />

Munich, Germany<br />

Working in NPPs<br />

››<br />

Sebastian Hahn, KTG Young Generation Network,<br />

Germany<br />

Experiment: Radioactivity and<br />

Radiation Protection<br />

››<br />

N.N.<br />

Enhanced Safety &<br />

Operation Excellence<br />

»»<br />

Focus Sessions<br />

Tuesday, May 7 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

50 Years of Protection Against<br />

Ionizing Radiation – What Has Been<br />

Achieved?<br />

››<br />

Coordinators:<br />

Erik Baumann, Framatome GmbH, Germany<br />

Dr. Angelika Bohnstedt, Karlsruhe Institute of<br />

Technology (KIT), Germany<br />

Freimessungen im Kräftefeld<br />

zwischen Entsorgung, Behörden<br />

und Umweltschutz<br />

››<br />

Dr. Jürgen Müller, Referat Grundsatzfragen und<br />

Koordination atomrechtlicher Genehmigungsund<br />

Aufsichtsverfahren, Anlagensicherung,<br />

Strahlenschutz und Umgebungsüberwachung<br />

kerntechnischer Anlagen, Zwischenlagerung,<br />

Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft,<br />

Umwelt, Natur und Digitalisierung des Landes<br />

Schleswig-Holstein, Germany<br />

Freimessung von radioaktiven<br />

Abfällen aus methodischer und technischer<br />

Sicht: Trends und Grenzen<br />

››<br />

Dr. Marina Sokcic-Kostic, Principal Engineer,<br />

Safety Engineering & Assessment, Radiation<br />

Monitoring Systems, NUKEM Technologies<br />

Engineering Services GmbH, Germany<br />

Freigabe in Baden-Württemberg –<br />

Erfahrungen beim Rückbau aus der<br />

Sicht des Gutachters<br />

››<br />

Dr. Thomas Wilhelm, Radiation Protection and<br />

Filter Technology, TÜV SÜD Energietechnik GmbH<br />

Baden-Württemberg, Germany<br />

Strahlenschutztechnik:<br />

Entwicklungen in der Dosimetrie und<br />

Fortschritte in der Messtechnik<br />

››<br />

Dr. Rüdiger Collatz, Business Unit Manager<br />

Radiation Protection, Berthold Technologies<br />

GmbH & Co.KG, Germany<br />

Strahlenschutz bei der ABC-Abwehr<br />

››<br />

Dr. Friedrich Groß-Alltag, Regierungsdirektor,<br />

Leiter Dezernat Physik, Schule ABC-Abwehr und<br />

Gesetzliche Schutzaufgaben, Bereich Wissenschaften<br />

Operation and Safety:<br />

Learning from the Past for the Future<br />

››<br />

Coordinators:<br />

Dr. Tatiana Salnikova, Framatome GmbH,<br />

Germany<br />

Dr. Ludger Mohrbach,<br />

VGB PowerTech e. V., Germany<br />

»»<br />

Workshop<br />

Young Scientists‘ Workshop<br />

Tuesday, 7 th May <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Wednesday, 8 th May <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

››<br />

Coordinator:<br />

Prof. Dr.-Ing. Jörg Starflinger,<br />

University of Stuttgart, Germany<br />

Stations of Nuclear Energy Campus<br />

1. Nuclear Power Plants & Decommissioning<br />

2. Electricity Market – Composition<br />

of the Electricity Price<br />

3. Packaging, Casks & Conditioning of Waste<br />

4. Beyond Generation of Electricity –<br />

Nuclear Medicine Applications<br />

5. Final Disposal of Radioactive Waste<br />

6. Nuclear Fusion<br />

Detailed session programme<br />

to be announced.<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Preliminary Programme


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

»»<br />

Technical Session<br />

Wednesday, May 8 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Operation and Safety<br />

of Nuclear Installations<br />

››<br />

Chair:<br />

Dr. Thorsten Hollands, Geselllschaft<br />

für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH<br />

››<br />

Keynote Coordinator:<br />

Dr. Erwin Fischer, PreussenElektra, Germany<br />

Keynote<br />

Operational Experience Exchange<br />

– Relevant Source for Safety<br />

Improvements<br />

››<br />

Ulrich Sander, Head of Event Analysis and Nuclear<br />

Safety Commissioner, EnBW Kernkraft GmbH,<br />

Germany<br />

Keynote<br />

From Operations to Decommis sioning<br />

– Well Prepared Saves Time and<br />

Money<br />

››<br />

Thomas Hanisch, Head of Nuclear Safety and<br />

Security<br />

››<br />

Andreas Dinter, Head of CoC Decommissioning<br />

and Disposal, PreussenElektra GmbH, Germany<br />

Keynote<br />

Operational Excellence –<br />

from Mission to Reality<br />

››<br />

Norbert Goschler, Head of Operational Excellence,<br />

Nuclear Power Plant Isar, Germany<br />

Warum die Energiewende-Ziele<br />

revidiert werden sollten?<br />

››<br />

Prof. Dr. Helmut Alt, FH Aachen, Germany<br />

Vapor Compression within Coolant<br />

Treatment System<br />

››<br />

Christine Bürger, Framatome GmbH, Germany<br />

Analysis of the Impact of Severe<br />

Accident Management Measures on<br />

the Core Coolability during a Station<br />

Black Out Transient in a Generic<br />

KONVOI Type Reactor<br />

››<br />

Florian Gremme, Ruhr University Bochum,<br />

Germany<br />

Analysis of the Melt Behaviour in the<br />

Lower Plenum with Simulations of<br />

LIVE-L10 and -L11 Experiments Using<br />

the Severe Accident Analysis Code<br />

AC² – ATHLET-CD<br />

››<br />

Florian Krist, Ruhr University Bochum, Germany<br />

Evolution of Reactor Core Design<br />

››<br />

Dr. Elina Oberlander, TÜV NORD EnSys GmbH &<br />

Co. KG, Germany<br />

PROtect: The Leading EATF Program<br />

of Framatome<br />

››<br />

Dr. E. W. Schweitzer, Framatome GmbH, Germany<br />

PAS and PLEPS Studies Applied for<br />

Evaluation of Neutron and Hydrogen<br />

Ions Treated German Reactor<br />

Pressure Vessel Steels.<br />

››<br />

Prof. Vladimir Slugen, Slovak University<br />

of Technology, Slovakia<br />

International Standards as Precondition<br />

for Prevention of Cyber<br />

Attacks on Nuclear Power Plants<br />

››<br />

Asmaa Tellabi, Framatome GmbH, Germany<br />

Evolution Angra 3 – a State-of-the Art<br />

Transformation from Analog to Digital<br />

I&C with Hybrid Operating Control<br />

Methodologies<br />

››<br />

Dr. Andreas Teufel, Framatome GmbH, Germany<br />

Fortschrittliche Brennstoffkonzepte<br />

››<br />

Dr. Nico Vollmer, Framatome GmbH, Germany<br />

Decommissioning Experience &<br />

Waste Management Solutions<br />

»»<br />

Focus Sessions<br />

Tuesday, May 7 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Wednesday, May 8 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Post-operation and Decommissioning<br />

››<br />

Coordinators:<br />

Dr. Erich Gerhards, PreussenElektra GmbH,<br />

Germany<br />

Dr. Ralf Versemann, RWE Nuclear GmbH,<br />

Germany<br />

Rückbau der EnBW-Kernkraftwerke:<br />

Mit klarer Strategie, konsequenter<br />

Umsetzung und dialogorientierter<br />

Kommunikation zum Erfolg<br />

››<br />

Jörg Michels, Geschäftsführer, EnBW Kernkraft<br />

GmbH, Germany<br />

Stand und Perspektiven des<br />

Rückbaus im EWN‐Konzern<br />

››<br />

Henry Cordes, Vorsitzender der Geschäftsführung,<br />

EWN Entsorgungswerk für Nuklearanlagen<br />

GmbH, Germany<br />

Flottenansatz der PEL im Rückbau<br />

››<br />

Stephan Krüger, Bereichsleiter Rückbau,<br />

PreussenElektra GmbH, Germany<br />

Erreichen der Brennstofffreiheit und<br />

Abschluss der Primärkreisdekontaminationen<br />

– zwei wichtige Meilensteine<br />

im Bibliser Abbauprojekt<br />

››<br />

Horst Kemmeter, Leiter KKW Biblis, RWE Power<br />

AG, Germany<br />

Erste Ergebnisse von Nachbestrahlungsuntersuchungen<br />

an<br />

Sonderbrennstäben<br />

››<br />

Ingo Neuhaus, Technischer Geschäftsführer,<br />

Vattenfall Europe Nuclear Energy GmbH, Germany<br />

Stilllegung Kernkraftwerk Mühleberg<br />

– Pionierrolle der BKW in der Schweiz<br />

››<br />

Stefan Klute, Gesamtprojektleiter Stilllegung<br />

KKM. BKW, Switzerland<br />

››<br />

Dr. Philipp Hänggi,<br />

››<br />

Dr. Patrick Miazza,<br />

››<br />

Joachim Dux<br />

Challenges of Safe Interim Storage<br />

Pending Readiness of the HLW<br />

Repository<br />

››<br />

Coordinator:<br />

Dr. Wilhelm Hund, Head of R&D/ Knowledge<br />

Management, Bundesgesellschaft für<br />

Endlagerung mbH (BGE), Germany<br />

Welcome and Keynote<br />

››<br />

Dr. Wilhelm Hund, Head of R&D/ Knowledge<br />

Management, Bundesgesellschaft für<br />

Endlagerung mbH (BGE), Germany<br />

Interim Storage of Radioactive Waste<br />

in Germany<br />

››<br />

Dr. Michael Hoffmann, Head of Department<br />

Interim Storage, BGZ Gesellschaft für Zwischenlagerung<br />

mbH, Germany<br />

Ageing Management for HLW<br />

››<br />

Dr. Heinz-Walter Drotleff, Nuclear Waste<br />

Management Commission (ESK), Germany<br />

Updating Safety Requirements<br />

››<br />

Dr. Lukas Schulte, Federal Ministry for the<br />

Environment, Nature Conservation and Nuclear<br />

Safety (BMU), Germany<br />

Status of the Site Selection Process<br />

for the HLW Repository: Geological<br />

Data and Methodology to Implement<br />

Criteria and Requirements<br />

››<br />

Steffen Kanitz, Managing Director, Bundesgesellschaft<br />

für Endlagerung mbH (BGE), Germany<br />

Vehicles of Public Participation.<br />

Finding Solutions in the Realm<br />

Between Acceptance and Consensus<br />

››<br />

Prof. Dr. Miranda Schreurs, Chair of the National<br />

Citizens’ Oversight Committee, Germany<br />

Discussion<br />

»»<br />

Technical Sessions<br />

Wednesday, May 8 th <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Decommissioning of Nuclear<br />

Installations<br />

››<br />

Chair:<br />

Dr. Martin Brandauer, Karlsruhe Institute<br />

of Technology (KIT), Germany<br />

››<br />

Keynote Coordinator:<br />

Thomas Seipolt, NUKEM Technologies<br />

Engineering Services GmbH, Germany<br />

Keynote<br />

Japanese Status on Decommissioning<br />

››<br />

Prof. Satoshi Yanagihara, Professor for Nuclear<br />

Decommissioning, University of Fukui, Japan<br />

Keynote<br />

Overview on Decommissioning and<br />

Related R&D<br />

››<br />

Christine Georges, Head of Prospective and<br />

International Development, French Alternative<br />

Energies and Atomic Energy Commission (CEA),<br />

France<br />

Herausforderungen beim Transport<br />

von Großkomponenten<br />

› › Helmut Alborn, August Alborn GmbH & Co. KG,<br />

Germany<br />

45<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Preliminary Programme


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

46<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Contracting Innovation in Nuclear<br />

Decommissioning<br />

››<br />

Graham Alty, Pinsent Masons LLP, United<br />

Kingdom<br />

Removal of Non-Radioactive Residues<br />

from Supervision<br />

››<br />

Dr. Bernhard Bugenhagen, TÜV NORD<br />

EnSys GmbH & Co. KG, Germany<br />

Investigation of Process Emissions<br />

during Thermal Cutting of Clad Metals<br />

from the Nuclear Sector<br />

››<br />

Klaus Büttner, NUKEM Technologies Engineering<br />

Services GmbH, Germany<br />

Einsatz der eignungsgeprüften<br />

Rohrkupplung STRAUB MGK3<br />

mit Endkappe beim Rückbau von<br />

Rohrleitungssystemen in deutschen<br />

Kernkraftwerken<br />

››<br />

Arno Hentschel, PreussenElektra GmbH, Germany<br />

Vorstellung eines Separations systems<br />

zur Behandlung von Sekundär abfällen<br />

der Wasser-Abrasiv-Suspensions-<br />

Schneidtechnik<br />

››<br />

Carla-Olivia Krauß, Karlsruhe Institute of<br />

Technology (KIT), Germany<br />

QUIVERS FOR NON STANDARD FUEL<br />

RODS – First Dispatch Campaign<br />

Completed<br />

››<br />

Bernhard Kühne, GNS Gesellschaft für<br />

Nuklear-Service mbH, Germany<br />

Arc Saw Segmentation of Nuclear<br />

Components<br />

››<br />

Thomas S. LaGuardia, LaGuardia & Associates,<br />

LLC, USA<br />

Untersuchungen zum Abtrag<br />

asbesthaltiger Spachtelmasse<br />

mittels Feucht-Sandstrahlen<br />

››<br />

Simone Müller, Karlsruhe Institute of Technology<br />

(KIT), Germany, Germany<br />

The Decommissioning and Waste<br />

Management Programme of the<br />

European Commission Joint Research<br />

Centre<br />

››<br />

Dr. Vincenzo Rondinella, European Commission –<br />

Joint Research Center, Germany<br />

Radiological Characterization<br />

of a Large Component as Basis<br />

for its Decommissioning<br />

››<br />

Dr. L. Schlömer, WTI Wissenschaftlich<br />

Technische-Ingenieurberatung GmbH, Germany<br />

Dose Assesment for the Workers<br />

Performing the Dismantling of a<br />

VVR-S Nuclear Research Reactor Block<br />

››<br />

Dr. C. Tuca, Horia Hulubei National Institute<br />

for Physics and Nuclear Engineering, IFIN-HH,<br />

Romania<br />

Radioactive Waste Management,<br />

Storage and Disposal<br />

››<br />

Chair: Dr. Alexander Zulauf, NUKEM Technologies<br />

Engineering Services GmbH, Germany<br />

››<br />

Keynote Coordinator: Dr. Anke Traichel, EWN<br />

Entsorgungswerk für Nuklearanlagen GmbH,<br />

Germany<br />

Keynote<br />

Waste Treatment/Immobilization and<br />

Management at a Glance<br />

››<br />

Prof Michael I. Ojovan, Imperial College London,<br />

Visiting Professor, United Kingdom (Tbc)<br />

Keynote<br />

Optimierte Behälter- und<br />

Verpackungs planung für schwachund<br />

mittelradioaktive Abfälle<br />

››<br />

Dr. Anton Philipp Anthofer, Group Manager<br />

Nuclear Services, VPC GmbH, Germany (Tbc)<br />

Keynote<br />

Experiences from a Decommission<br />

Project Regarding Packaging and<br />

Optimization<br />

››<br />

Karsten Beier, Head of Department Project<br />

Management/Disposal, EWN Entsorgungswerk<br />

für Nuklearanlagen GmbH, Germany (Tbc)<br />

››<br />

Ralf Borchardt, Director Projects, EWN<br />

Entsorgungswerk für Nuklear anlagen GmbH,<br />

Germany (Tbc)<br />

Handling, Transport and First Results<br />

from Post-Irradiation Examination of<br />

Special Fuel Rods<br />

››<br />

Dr. Arno Benen, Vattenfall Europe Nuclear Energy<br />

GmbH, Germany<br />

CASTOR ® geo and the GNS CLU<br />

System – Customized High Capacity<br />

Dry Storage Solutions<br />

››<br />

Dr. Linus Bettermann, GNS Gesellschaft für<br />

Nuklear-Service mbH, Germany<br />

KTA 3604 – A New Guideline for<br />

Inspections on Radioactive Waste<br />

Packages in Storage Facilities<br />

››<br />

Dr. Wolfgang Botsch, TÜV NORD EnSys GmbH &<br />

Co. KG., Germany<br />

Heterogeneous Activity Distributions<br />

– The Crisis in Radiological<br />

Characterization and its Solution<br />

››<br />

Dr. Martin Dürr, AiNT GmbH, Germany<br />

QUANTOM – Non-destructive<br />

Scanning of Waste Packages<br />

for Material Description and<br />

Plausibility Check<br />

››<br />

Dr. Andreas Havenith, AiNT GmbH, Germany<br />

Westinghouse Mobile Cementation<br />

Unit CURE for Liquid Low-level and<br />

Intermediate-level Active Waste<br />

››<br />

Andreas Kalk, Westinghouse Electric Germany<br />

GmbH, Germany<br />

Research at BAM for Evaluating Long<br />

Term Safety of Container Systems<br />

and Components<br />

››<br />

Dr. Anja Kömmling, Bundesanstalt für Materialforschung<br />

und -prüfung (BAM), Germany<br />

Transmutation of Nuclear Waste<br />

Isotopes<br />

››<br />

Dr. Gerhard Langmüller, Germany<br />

Leading German Technologies<br />

for Fuel Service<br />

››<br />

Dr. Céline Lascar, Framatome GmbH, Germany<br />

Application of 3D Thermal Analyses<br />

for Loading and Unloading Procedures<br />

of Spent Fuel Casks to Ensure<br />

Admissible Temperatures in Fuel Rods<br />

››<br />

Dr. Thorsten Neuhaus, TÜV NORD EnSys GmbH &<br />

Co. KG, Germany<br />

Intermediate Storage Evaluation<br />

for Graphite and Aluminum Wastes<br />

Resulted from a VVR-S Type Research<br />

Reactor Decommissioning<br />

››<br />

Dr. Alexandru Octavian Pavelescu, “Horia<br />

Hulubei” National Institute for R&D in Physics and<br />

Nuclear Engineering (IFIN-HH), Romania<br />

Reduction of Radioactive Waste<br />

Volumes by Recovery of Usable<br />

Materials and Refeeding of Nuclear<br />

Materials into the Fuel Cycle<br />

››<br />

Dr. Wolfgang Schmid, Framatome GmbH,<br />

Germany<br />

Material Flow Management during the<br />

Dismantling of Nuclear Power Plants<br />

››<br />

Johannes Schubert, VPC GmbH, Germany<br />

Radiological Characterization<br />

of Waste: From Free Release<br />

Measurements up to the<br />

Measurement of High Active Waste<br />

››<br />

Dr. M. Sokcic-Kostic, NUKEM Technologies<br />

Engineering Services GmbH, Germany<br />

CASTOR ® MTR3: Development of<br />

a Dual Purpose Cask for Research<br />

Reactors<br />

› › Leonard Synder, GNS Gesellschaft für<br />

Nuklear-Service mbH, Germany<br />

40 Years of CASTOR ® – A Success<br />

Story from the First Commissioning<br />

to Final Defueling<br />

››<br />

Michael Köbl, GNS Gesellschaft für Nuklear-<br />

Service mbH, Germany<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Preliminary Programme


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Inside<br />

47<br />

Nuclear4Climate auf der<br />

UN-Klimakonferenz COP24<br />

Vom 2. bis 14. Dezember 2<strong>01</strong>8 fand im polnischen<br />

­Kattowitz die 24. UN-Klimakonferenz (Conference of the<br />

Parties, COP24) statt. Die diesjährige Konferenz ist die<br />

wichtigste seit der COP21 im Jahr 2<strong>01</strong>5, bei der das<br />

Übereinkommen von Paris verabschiedet wurde.<br />

Die Grassroots-Initiative Nuclear4Climate (N4C) war<br />

während der gesamten Dauer mit zahlreichen jungen<br />

­Mitgliedern aus unterschiedlichen Ländern und einem<br />

eigenen Stand vertreten.<br />

Nuclear4Climate wurde anlässlich der COP21 in Paris<br />

­gegründet und ist ein Zusammenschluss von über 160<br />

internationalen kerntechnischen Organisationen mit dem<br />

Ziel, die Kernenergie ins Gespräch zum Klimaschutz<br />

­einzubringen. Neben der Europäischen Kerntechnischen<br />

Gesellschaft ENS ist unter anderem auch die KTG Mitglied.<br />

Zum Erreichen des Ziels, die Kernenergie als Teil der<br />

Lösung im Kampf gegen den Klimawandel anzuerkennen,<br />

haben N4C-Mitglieder neben der Ausrichtung einer<br />

­eigenen Diskussionsrunde auch an anderen Diskussionen<br />

als Gastredner teilgenommen und weitere zahlreiche<br />

­öffentlichkeitswirksame und sympathische Aktivitäten<br />

unternommen.<br />

An der von Nuclear4Climate organisierten Podiumsdiskussion<br />

unter dem Titel „Ganzheitlicher Energiemix –<br />

der einzige Weg um wirksam Kohlendioxid-Emissionen zu<br />

reduzieren“ nahmen unter anderem Vertreter internationaler<br />

Organisationen wie der International Atomic<br />

Energy Agency (IAEA), Generation Atomic und Energy for<br />

Humanity teil.<br />

Während N4C in seiner Argumentation eher auf<br />

den Aspekt der CO 2 -Freiheit der Stromerzeugung aus<br />

Kernenergie hinweist, geht Kirsty Gogan (Energy for<br />

Humanity) auch auf den Aspekt der Wohlstandssicherung<br />

und Verbesserung der Lebensumstände in Schwellen- und<br />

„Dritte Welt“-Ländern ein, der die gesamte Menschheit zur<br />

Nutzung der Kernkraft geradezu verpflichte.<br />

Ihrer Ansicht nach sei es unverantwortlich Schwellenländern<br />

den Zugang zu sauberer, bezahlbarer und<br />

CO 2 -freier Energie vorzuenthalten, was bei den Kernkraftgegnern,<br />

insbesondere den „klassischen“ Umweltschutzverbänden,<br />

jedoch ein enormes Umdenken erfordere.<br />

Dass solches Umdenken nicht unmöglich sei, zeigte der<br />

Moderator des Podiums, Tuomo Huttunen, aus Finnland<br />

auf: Die finnische Partei Grüner Bund befürworte dort die<br />

Nutzung der sauberen Kernenergie und könne ein Vorbild<br />

für eine hoffentlich weltweite Entwicklung sein.<br />

Als Gastredner fungierten Helge Gottschling (KTG) bei<br />

einer Podiumsdiskussion der UN zum Thema „Saubere<br />

und bezahlbare Energie für eine nachhaltige Urbanisierung<br />

und Entwicklung“ und Emilia Janisz (ENS) bei<br />

einem Side Event des DOE (U.S. Department of Energy)<br />

zum Thema „Innovation in der Kerntechnik: Zukunft<br />

umweltfreundlicher Energien“.<br />

Dies ist ein enormer Fortschritt und eine positive<br />

­Entwicklung seit der ersten Teilnahme von Befürwortern<br />

der Kernkraft bei COP21 in Paris 2<strong>01</strong>5. Damals bot sich<br />

keine Möglichkeit, eine eigene Veranstaltung durchzuführen<br />

und zudem wurde der Infostand von N4C von<br />

Kernkraftgegnern beschädigt.<br />

Demgegenüber konnte dieses Jahr in Kattowitz die<br />

Wahrnehmung der Rolle der Kernkraft auch auf<br />

emotionaler Ebene erheblich verbessert werden. So haben<br />

die jungen Teilnehmer von N4C mehrmals zehnminütige<br />

bis halbstündige spontane Vorstellungen mit Kurzvorträgen<br />

und Singen eigens gedichteter fröhlicher Pro-­<br />

Kernkraft-Lieder dargeboten – dies wurde von den<br />

­allermeisten Delegierten mit Applaus bedacht. Lieder wie<br />

„We can’t help falling in love with U“ (das U steht für das<br />

chemische Symbol Uran und bedeutet auch „u“ = „you“)<br />

oder „Power for the People“ basieren auf bekannten<br />

Melodien.<br />

Mit ihren über zwei Meter großen Eisbärkostümen<br />

­nahmen die Kernkraft-Befürworter auch am „March for<br />

Climate“ durch Kattowitz teil. Die weithin sichtbaren<br />

­Bären ­brachten auch zahlreiche Erwähnungen der<br />

N4C-­Botschaft in der internationalen Presse ein. Leider<br />

wurden die N4C-Mitglieder mit ihren Bären während des<br />

Marschs vom Veranstalter aus den Reihen der Klimaschützer<br />

verwiesen.<br />

Dieser offene Ausschluss eines Protagonisten des<br />

Klima­schutzes wurde von den Passanten und der Presse<br />

sehr wohl wahrgenommen und zahlreich aufgegriffen –<br />

nicht nur in den polnischen Medien, sondern auch international.<br />

Aus Protest gegen die Voreingenommenheit des<br />

Veranstalters verließen neben den N4C-Aktivisten auch<br />

einige Passanten den Marsch. Während des weiteren<br />

KTG INSIDE<br />

KTG Inside


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

48<br />

KTG INSIDE<br />

­Verlaufs baten dann polnische Medien die jungen Kerntechnikbegeisterten<br />

von N4C zu einem Interview.<br />

An einem eigenen Stand haben die N4C-Teilnehmer mit<br />

vorbeikommenden Delegierten über den Nutzen der Kernenergie<br />

diskutiert. Teils waren auch Kernkraftgegner zum<br />

Gedanken- und Meinungsaustausch erschienen. Etliche<br />

der Vorbeikommenden haben sich für ein Photo mit einer<br />

der vielen Botschaften entschieden, die N4C seit einigen<br />

Jahren nutzt und die auf zahlreichen Photos zu sehen sind.<br />

Dabei ließ sich feststellen, dass Delegierte aus sogenannten<br />

„westlichen“ Ländern stark an Themen wie<br />

„ radioaktiver Abfall“ und „kerntechnische Sicherheit“<br />

­interessiert sind. Die übrigen Vertreter interessierten sich<br />

eher für Fragestellungen der Zugänglichkeit zur Nutzung<br />

von Kernenergie auch in Schwellenländern – insbesondere<br />

mit Blick auf den hohen Kapitalbedarf und die finanziellen<br />

Risiken, die mit dem Neubau großer Kraftwerke verbunden<br />

sind. Ferner interessierte die Vertreter der<br />

Schwellen­länder auch der Zugang zur Technologie, um in<br />

ihren Ländern eigenes Wissen und Grundlagen für die<br />

Nutzung der Kerntechnik aufzubauen.<br />

Aus Sicht der Kernenergiebefürworter sind SMR (Small<br />

Medium Reactor – auch: Small Modular Reactor), also<br />

­Anlagen mit Leistungen zwischen 50 und 300 MW (small)<br />

und bis zu 700 MW (medium) eine sehr gute Lösung für<br />

viele Fragestellungen in Schwellenländern. Sowohl was<br />

die Stromerzeugung, als auch die Nutzung zur Wärmeauskopplung<br />

und Verknüpfung mit anderen industriellen<br />

Prozessen betrifft, wie auch bezüglich des Aspekts der<br />

­Integrierbarkeit in urbane Umgebungen. Die weltweiten<br />

Anstrengungen zur Entwicklung von SMR werden nicht<br />

nur staatlicherseits vorangetrieben, sondern auch von<br />

zahlreichen privaten Initiativen und Investoren, unter<br />

denen der bekannteste wohl Bill Gates ist.<br />

Während der gesamten COP24 wurden zudem zahlreiche<br />

Unterschriften für eine Petition gesammelt, um den<br />

Ausrichter der UN-Klimakonferenz aufzufordern, Vertretern<br />

der Kernenergiebranche zukünftig einen „Platz am<br />

Tisch“ einzuräumen. Denn im Gremium der COP-­<br />

Veranstalter ist Kernenergie als Baustein zur Bekämpfung<br />

des Klimawandels – trotz ihres unleugbaren Nutzens – bis<br />

­heute noch nicht repräsentiert.<br />

Helge Gottschling<br />

Kerntechnische Gesellschaft e. V. (KTG)<br />

Herzlichen Glückwunsch!<br />

Die KTG gratuliert ihren Mitgliedern sehr herzlich zum Geburtstag<br />

und wünscht ihnen weiterhin alles Gute!<br />

Wenn Sie künftig eine<br />

Erwähnung Ihres<br />

Geburtstages in der<br />

<strong>atw</strong> wünschen, teilen<br />

Sie dies bitte der KTG­<br />

Geschäftsstelle mit.<br />

KTG Inside<br />

Verantwortlich<br />

für den Inhalt:<br />

Die Autoren.<br />

Lektorat:<br />

Natalija Cobanov,<br />

Kerntechnische<br />

Gesellschaft e. V.<br />

(KTG)<br />

Robert-Koch-Platz 4<br />

1<strong>01</strong>15 Berlin<br />

T: +49 30 498555-50<br />

F: +49 30 498555-51<br />

E-Mail:<br />

natalija.cobanov@<br />

ktg.org<br />

www.ktg.org<br />

Februar <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

90 Jahre | 1929<br />

20. Dr. Helmut Hübel, Bensberg<br />

85 Jahre | 1934<br />

9. Dr. Horst Keese, Rodenbach<br />

12. Dipl.-Ing. Horst Krause, Radebeul<br />

83 Jahre | 1936<br />

6. Dr. Ashu-Tosh Bhattacharyya,<br />

Erkelenz<br />

17. Dr. Helfrid Lahr, Wedemark<br />

82 Jahre | 1937<br />

6. Dipl.-Ing. Heinrich Moers,<br />

Florida/USA<br />

11. Dr. Günter Keil, Sankt Augustin<br />

18. Dipl.-Ing. Hans Wölfel, Heidelberg<br />

80 Jahre | 1939<br />

3. Dr. Roland Bieselt, Kürten<br />

22. Dr. Manfred Schwarz, Dresden<br />

79 Jahre | 1940<br />

9. Dr. Gerhard Preusche,<br />

Herzogenaurach<br />

13. Dr. Hans-Ulrich Fabian, Gehrden<br />

76 Jahre | 1943<br />

5. Dr. Joachim Banck, Heusenstamm<br />

20. Ing. Leonhard Irion, Rückersdorf<br />

28. Dr. Klaus Tägder, Sankt Augustin<br />

70 Jahre | 1949<br />

10. Ulrich Braun, Essen<br />

29. Dr. Anton von Gunten,<br />

Oberdiessbach/CH<br />

65 Jahre | 1953<br />

3. Dr. Reinhard Knappik, Dresden<br />

60 Jahre | 1958<br />

3. Dipl.-Ing. Siegfried Wegerer,<br />

Tiefenbach<br />

55 Jahre |1964<br />

5. Dipl.-Ing. Lutz Föllner, Altdorf<br />

40 Jahre |1979<br />

12. Stephanie Gottstein, München<br />

KTG Inside


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7<br />

Editorial office<br />

At the end of the year 2<strong>01</strong>7, there were 449 nuclear power plant units in 31 countries in operation* worldwide. This<br />

means that the number of units dropped by 1 unit to the key date of the previous year (31 December 2<strong>01</strong>6: 450, -1 unit,<br />

-0.25 %) (compare Figure 1) due to the commissioning of 4 new plants, and the final decommissioning of 5 plants. One<br />

power plant unit which have been in long-term shutdown was declared permanently shutdown in 2<strong>01</strong>3. In the ­following<br />

are the values given on 31 December 2<strong>01</strong>7 and change compared to the previous year as a percentage in brackets. There<br />

were 55 (58, -5.0 %) nuclear power plant units under construction in 16 (15) countries, in other words, 1 less than on<br />

the previous year‘s key date. The available total gross capacity 1)<br />

of the nuclear plants operating amounted to<br />

420,383 MWe (419,793 MWe, +0.15 %) and the total net capacity to 397,009 MWe (396,423 MWe, +0.15 %). This<br />

equates to an increase of 510 MWe gross and 586 MWe net. The additional capacity results mainly from newly defined<br />

nominal capacities of operating plants (compare Table 1 and Figures 1 to 3). As of the year 2<strong>01</strong>6 the base for all<br />

­capacities, in particular for the U.S. nuclear power plant units, are the nameplate data. Due to cooling water conditions<br />

(higher or lower cooling water temperatures with respect to design capacity) actual gross and net capacities may vary<br />

by plus or minus 3 % of the nameplate (design) capacity. In some countries the lower capacity value is used for capacity<br />

data due to its relevance for system services.<br />

In the year 2<strong>01</strong>7, the nuclear power plant units Fuqing 4<br />

(PWR, type: Chinese Power Reactor CPR-1000, 1,089 MWe<br />

gross and 1,000 MWe net capacity), Tianwan 3 (PWR,<br />

type: Russian VVER V-428M, 1,126 MWe gross and<br />

1,060 MWe net capacity) in China, and Chasnupp 4 (PWR,<br />

type: PWR, 340 MWe gross and 313 MWe net capacity) in<br />

Pakistan reached first criticality, were connected to the<br />

grid for the first time and put into commercial operation.<br />

In Russia the power plant unit Rostov 4 (VVER-PWR, 1,070<br />

MWe gross, 1,<strong>01</strong>1 MWe net) also reached first criticality<br />

and was connected to the grid for the first time. The<br />

commissioning program followed. Commercial takeover<br />

by the operator is planned for all units in the first half of<br />

2<strong>01</strong>8. Likewise in China the power plant units Yangjiang 4<br />

(PWR, type: Chinese Power Reactor CPR-1000, 1,089 MWe<br />

gross and 1,000 MWe net capacity) was connected to the<br />

grid for the first time and put into commercial operation;<br />

date of first criticality was 30 December 2<strong>01</strong>6.<br />

In 2<strong>01</strong>7 two additional nuclear power plant unit<br />

resumed operations after long-term shutdown. In Japan<br />

the units Takahama 3 and Takahama 4 (both units<br />

870 MWe gross and 830 MWe net capacity respectively)<br />

were restarted after about 5 years of lay-up operations<br />

respectively after the Tohoku earthquake and tsunami in<br />

2<strong>01</strong>1. In 2<strong>01</strong>7 in total five NPPs have been restarted since<br />

2<strong>01</strong>1, when all 51 nuclear power plants in operation in<br />

Japan have been shupt down for lay-up-operation and<br />

safety checks. E.g. in Canada in total 6 units were restarted<br />

after more than 10 years of lay-up operations respectively.<br />

In the course of the liberalisation of the Canadian<br />

­electricity market in the mid-1990s, the operator at the<br />

time Ontario Hydro ascertained insufficient competitive<br />

capacity in the market environment for 4 units at the site<br />

Bruce with around 3,100 MW as well as for 4 others at the<br />

site Pickering with approximately 1,850 MW. That is the<br />

reason why the 8 CANDU units Bruce A1 to Bruce A4 and<br />

Pickering 1 to Pickering 4 were disconnected from the<br />

grid and removed from commercial operations between<br />

1995 and 1997. Pickering 1 and Pickering 4 were re-­<br />

commissioned in 2003 and 2005 by the new operator<br />

Ontario Power Generation due to changes in the market<br />

| | Fig. 1.<br />

World map nuclear power plants in operation and under construction at the end of 2<strong>01</strong>7.<br />

* The <strong>atw</strong> lists nuclear<br />

power plants as<br />

“ operating” as the<br />

time when first<br />

criticality was<br />

attained as a<br />

“nuclear” criterion.<br />

Other sources refer<br />

to the 1 st power<br />

generation or the<br />

start of commercial<br />

operation. Nuclear<br />

power plants are no<br />

longer listed as<br />

“ operating” when a<br />

long-term<br />

cessation, i.e. over<br />

several years, has<br />

been decided.<br />

Should the operator<br />

possess a valid<br />

framework<br />

operating approval<br />

or no application for<br />

the definitive<br />

cessation of the<br />

operating plant has<br />

been submitted,<br />

then the operating<br />

status is listed as<br />

“ lay-up”. (cf. Spain<br />

and Japan).<br />

49<br />

WORLD REPORT<br />

| | Fig. 2.<br />

Development of the number of nuclear power plants in operations<br />

from 1956 to 2<strong>01</strong>7.<br />

| | Fig. 3.<br />

Development of the gross nuclear power plant capacity in operation<br />

from 1956 to 2<strong>01</strong>7.<br />

1) The data for gross<br />

and net capacities<br />

have been revised<br />

with reference to<br />

“nameplate” data<br />

as from 2<strong>01</strong>7<br />

(in particular data<br />

for U.S: nuclear<br />

power plant units,<br />

source: U.S. EIA)<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

50<br />

WORLD REPORT<br />

Country In operation<br />

Capacity<br />

Under construction<br />

Capacity<br />

Net nuclear<br />

electricity<br />

Number gross net Number gross net<br />

production<br />

Nuclear<br />

share<br />

total<br />

[MWe] [MWe] [MWe] [MWe] [TWh] [%]<br />

Argentina 3 1,750 1,627 1 29 25 6.20 4.50<br />

Armenia 1 408 376 0 0 0 2.40 32.50<br />

Bangladesh 1) - 0 0 1 1,200 1,080 - -<br />

Belarus - 0 0 2 2,388 2,218 - -<br />

Belgium 7 6,220 5,937 0 0 0 40.00 49.90<br />

Brazil 2 1,990 1,884 1 1,300 1,245 15.70 2.70<br />

Bulgaria 2 2,000 1,906 0 0 0 15.50 34.30<br />

Canada 19 14,385 13,517 0 0 0 96.00 14.60<br />

China 2) 39 36,586 34,124 18 20,251 18,890 247.50 3.90<br />

Czech Republic 6 4,133 3,925 0 0 0 26.80 33.10<br />

Finland 4 2,860 2,752 1 1,600 1,600 21.60 33.20<br />

France 58 65,880 63,130 1 1,600 1,600 379.10 71.60<br />

Germany 3) 7 10,<strong>01</strong>3 9,515 0 0 0 72.20 11.60<br />

Hungary 4 2,000 1,889 0 0 0 15.20 50.00<br />

India 22 6,780 6,219 6 4,300 3,927 34.90 3.20<br />

Iran, Islamic Republic of 1 1,000 915 0 0 0 6.40 2.20<br />

Japan 4) 42 41,682 40,004 2 2,760 2,760 29.10 3.60<br />

Korea, Republic of 5) 24 23,495 22,474 4 5,655 5,350 141.10 27.10<br />

Mexico 2 1,640 1,560 0 0 0 10.60 6.00<br />

Netherlands, The 1 515 482 0 0 0 3.30 2.90<br />

Pakistan 6) 5 1,467 1,355 2 2,200 2,028 7.90 6.20<br />

Romania 2 1,412 1,305 0 0 0 10.60 17.70<br />

Russia 36 29,089 27,217 6 4,790 4,435 187.50 17.80<br />

Slovak Republic 4 1,950 1,816 2 942 942 14.00 54.00<br />

Slovenia 1 727 696 0 0 0 6.00 39.10<br />

South Africa 2 1,940 1,860 0 0 0 15.10 6.70<br />

Spain 7) 7 7,398 7,121 0 0 0 55.60 21.20<br />

Sweden 8) 8 8,706 8,350 0 0 0 63.10 39.60<br />

Switzerland 5 3,485 3,333 0 0 0 19.50 33.40<br />

Taiwan, China 6 5,213 5,028 2 2,712 2,712 21.60 9.30<br />

Ukraine 15 13,818 13,090 0 0 0 81.00 55.00<br />

United Arab Emirates - 0 0 4 5,600 5,600 - -<br />

United Kingdom 15 10,366 9,361 0 0 0 63.90 19.30<br />

United States of America 9) 99 111,475 104,241 2 2,500 2,230 805.00 20.00<br />

Total 449 420,383 397,009 55 59,827 56,642 2,519.00 11.60<br />

1) Bangladesh: 1 unit,<br />

construction start<br />

2) China: 3 units, start<br />

of operation<br />

3) Germany: 1 unit<br />

permanently<br />

shut-down<br />

4) Japan: 2 units<br />

restart; 1 unit<br />

permanently<br />

shut-down<br />

5) Korea, Republic of:<br />

1 unit, start of<br />

operation; 1 unit<br />

permanently<br />

shut-down<br />

6) Pakistan: 1 unit,<br />

start of operation<br />

7) Spain: 1 unit<br />

permanently<br />

shut-down<br />

8) Sweden: 1 unit<br />

permanently<br />

shut-down<br />

9) United States of<br />

America: 2 units,<br />

project finally<br />

suspended<br />

| | Tab. 1.<br />

Nuclear power plant units worldwide in operation and under construction (set date: 31 December 2<strong>01</strong>7), nuclear electricity production and<br />

share of nuclear power of total electricity production in 2<strong>01</strong>7 [Source: plant operators, IAEO, <strong>atw</strong>].<br />

and after a retrofitting program. Bruce 3 and Bruce 4 were<br />

re-commissioned at the end of 2003/beginning of 2004.<br />

With the re-commissioning of both units Bruce A-1 and<br />

Bruce A-2 in 2<strong>01</strong>2, the operator of the site BrucePower has<br />

completed his investment program successfully. The site is<br />

intended to secure the power supply in the region in the<br />

long-term during the coming decades. With a gross<br />

­capacity of approximately von 6,740 MWe Bruce is also the<br />

nuclear power site with highest output worldwide.<br />

Worldwide 5 nuclear power units were definitively<br />

taken out of commission in 2<strong>01</strong>7. In Germany, the BWR<br />

unit Gundremmingen B (1,344 MWe gross, 1,244 MWe net<br />

capacity, first criticality 1984) definitively terminated<br />

­operation. The unit Kori 1 (PWR, 542 MWe gross and<br />

515 MWe net) in the Republic of Korea has been<br />

permanently shutdown by the operator Korea Hydro and<br />

Nuclear Corp. The prototype natrium cooled breeder<br />

­ractor Monju (FBR, 280 MWe gross and 246 MWe net) ­has<br />

been shut down in Japan by the operator Japan Atomic<br />

Energy Agency. The further development of the fast<br />

breeder technology was postponed. In Spain the nuclear<br />

power plant operator Nuclenor decided to permanently<br />

shut-down the unit Santa Maria de Garoña (SWR,<br />

466 MWe gross and 446 MWe net capacity). The plant<br />

was in long-term shutdown operation since July 2<strong>01</strong>3.<br />

Uncertainties regarding the further operational approval,<br />

granted in Spain for limited periods and a potential<br />

­unprofitable operation of the plant due to new electricity<br />

taxes introduced by the Spanish government at the<br />

­beginning of 2<strong>01</strong>3 were the reasons for this step. The<br />

nuclear power plant started nuclear operations in<br />

­November 1970 and was the oldest operating reactor in<br />

Spain. In contrast to the usual legal practice, the former<br />

socialist government had only extended the operational<br />

permit for 4 years in July 2009. The responsible Spanish<br />

supervisory and approving authority Consejo de Seguridad<br />

Nuclear (CSN) had recommended a 10-year extension of<br />

the operating approval with requirements for retrofitting.<br />

After the new elections in Spain in 2<strong>01</strong>2, the conservative<br />

government announced an extension of the operating<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

approval of 5 years. Nuclenor decided to – temporary –<br />

­terminate operations already in 2<strong>01</strong>2 also in the light of<br />

the unfavourable tax climate, in order to avoid the tax<br />

­burdens and so possibly unprofitable operations, due to<br />

the tax that would take effect as of the beginning of 2<strong>01</strong>3.<br />

The Swedish operator OKG Aktiebolag decided to finally<br />

shut-down the power plant unit Oskarshamn 1 (PWR,<br />

492 MWe gross and 440 MWe net).<br />

There were 55 (58, -5 %) plants with 59,827 MWe gross<br />

and 56,642 MWe net capacity under construction worldwide<br />

at the end of the last year 2<strong>01</strong>7. That means that in<br />

comparison to the figure of the previous year, there were<br />

3 nuclear power units less under construction worldwide,<br />

since 3 projects have been newly started and 4 plants have<br />

attained first criticality. Two projects were suspended in<br />

2<strong>01</strong>7. Due to the delay in construction. South Carolina<br />

Public Service Authority (minority partner of the project,<br />

40 %) decided to stop the new build project Virgil C.<br />

­Summer 2 and 3. Construction of two advanced ­pressurized<br />

water reactors (APR 1000, 1080 MW) by Westinghouse<br />

started in 2<strong>01</strong>3. In March 2<strong>01</strong>7, Westinghouse Electric<br />

Company filed for Chapter 11 bankruptcy because of<br />

$9 billion of losses from its two U.S. nuclear construction<br />

projects. SCANA (share in project: 60 %) considered its<br />

options for the project, and ultimately decided to abandon<br />

the project in July 2<strong>01</strong>7 after the decision of its minority<br />

partner.<br />

Work started for the first unit Rooppur 1 (PWR VVER<br />

V-491, 1,194 MWe gross and 1,109 MWe net capacity) in<br />

Bangladesh by the supplier Atomstroyexport last year.<br />

In India construction started of the Kudankulam 3 unit<br />

(PWR VVER V-428M, 1,000 MWe gross and 917 MWe<br />

net capacity) by the supplier Atomstroyexport. In the<br />

­Republic of Korea construction of the Shin-Kori 5 unit<br />

(PWR ACPR-1000, 1,087 MWe gross and 1,000 MWe net<br />

capacity) started.<br />

Active construction projects (numbers in brackets)<br />

­listed are: Argentina (1), Bangladesh (1), Belarus (2),<br />

­Brazil (1), China (18), Finland (1), France (1), India (7),<br />

Japan (2), Republic of Korea (4), Pakistan (2), Russia (6),<br />

Slovak Republic (2), Taiwan (2), the USA (2) and the<br />

United Arab Emirates (4).<br />

Worldwide there were about 200 projects (175, +25 %)<br />

in the concrete planning or application phase at the turn<br />

of the year 2<strong>01</strong>7/2<strong>01</strong>8. In addition, there are a further<br />

­approx. 100 (100, 0 %) declarations of intent by companies<br />

or government offices in other countries. Looking at the<br />

structural impact of the incidents in Japan and Fukushima<br />

on 11 March 2<strong>01</strong>1, it can be ascertained that, in the<br />

meantime, they do not have an effect on the number of<br />

new construction project and plans worldwide, with the<br />

exception of political reactions in Germany, Italy and<br />

­Switzerland.<br />

The development of the number of the commercially<br />

operated nuclear power plants worldwide, in addition to<br />

the available gross nuclear power plant capacity is depicted<br />

in Figure 2 and Figure 3 for the years 1956 to 2<strong>01</strong>7 (1956:<br />

year of commissioning the first commercial nuclear power<br />

plant, Calder Hall 1, in Great Britain. The first nuclear-­<br />

generated electricity occurred on 20 December 1951 in the<br />

US-American Experimental Breeder Reactor EBR-1.) Also<br />

worth noting is the continued capacity increase (Figure 3)<br />

in the 1980s, as the nuclear power plants, ordered due the<br />

impact of the first oil crisis at the beginning and end of the<br />

1970s, started operations with high capacities per plant<br />

averaging 1,000 MWe. Worldwide and in Germany, the<br />

commissioning of the nuclear power unit Biblis A in 1974<br />

| | Fig. 4.<br />

Development of the nuclear electricity production and plant availability<br />

from 1956 to 2<strong>01</strong>7.<br />

with 1,225 MWe gross represented an important milestone<br />

in the development of high-capacity plants, which were<br />

from the beginning designed also technically for a longer<br />

operating period of several decades – previously, the pilot<br />

plants were also built with the focus on technical feasibility<br />

and practicability. Since about 1993, a developmental<br />

stagnation can be observed with the number of nuclear<br />

power plants and capacity and this is due, on the one hand<br />

to the decommissioning of older, prototypical and no<br />

longer profitable plants in the USA, Europe and the GUS<br />

states and, on the other, the compensatory expansion of<br />

capacities in the Asian region and capacity increases of operating<br />

plants. Since the mid 1990s, remarkable increases<br />

in capacity have been achieved. With further optimised<br />

turbines alone, an increase in capacity of around 5 % can<br />

be gained without increasing the reactor capacity. If a<br />

construction measure also makes increasing the thermal<br />

reactor capacity possible, then the generating capacity in<br />

countries such as Mexico, Sweden, the Slovak Republic,<br />

the USA and Hungary that are already approved<br />

and realised would increase by around 20 %. Until the<br />

end of this decade, a cumulated capacity increase<br />

totalling 7,500 MW is estimated. This equates to the new<br />

construction of about 4 large nuclear power units. In<br />

the USA alone, capacity increases totalling approx.<br />

10,000 MWe net have been realised or approved, a further<br />

500 MWe currently to be realised until 2020 have been<br />

applied for. In Sweden, the operators estimate a capacity<br />

increase program totalling 1,050 MWe net. In Mexico the<br />

nuclear power plant units Laguna Verde 1 and Laguna<br />

Verde 2 have been upgraded from 700 MWe gross to<br />

840 MWe gross each; this is an capacity increase of about<br />

20 %.<br />

With the 449 operating plants at the end of 2<strong>01</strong>7, there<br />

was only one unit in operation than in the hitherto record<br />

year 2<strong>01</strong>6 with 450 nuclear power plants.<br />

The nuclear power plants worldwide have achieved a<br />

approx. 2 % higher result in 2<strong>01</strong>3 compared to the ­previous<br />

year in the net electricity generation with approx.<br />

2,519 billion (109) kWh (2,477.2 billion kWh, provision<br />

details and calculations, cf. Table 1 and Figure 4). In<br />

­Japan, with the exception of five reactor units, all other<br />

37 plants were not connected to the grid for the whole<br />

year. The previous best result of nuclear electricity<br />

production accounted for 2,658 billion kWh in 2006. Good<br />

operating results were reported from the power plants in<br />

Belgium, China, Finland, Germany, Russia, Switzerland<br />

and the USA.<br />

The overall operational reliability of the plants is<br />

underlined by the average mean availability for work of all<br />

51<br />

WORLD REPORT<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

52<br />

WORLD REPORT<br />

Station name Country Reactor type Capacity<br />

gross<br />

[MWe]<br />

Capacity<br />

net<br />

[MWe]<br />

Operator/<br />

Owner<br />

Supplier<br />

Construction start/<br />

First criticality/<br />

Long-term shutdown<br />

1 st Criticality, 1st Grid connection and Start of commercial operation in 2<strong>01</strong>7 Construction date<br />

Fuqing 4 China PWR/CNP-1000 1,089 1,000 CNNCF CNNC 2<strong>01</strong>2<br />

Tianwan 3 China PWR/VVER V-428M 1,126 1,060 JNPC CNNC 2<strong>01</strong>2<br />

Chasnupp 4 Pakistan CNP-300 340 313 PAEC PAEC 2<strong>01</strong>1<br />

1 st Grid connection and Start of commercial operation in 2<strong>01</strong>7<br />

Yangjiang 4 China CPR-1000 1,086 1,000 YNPC CNNC 2<strong>01</strong>2<br />

1 st Criticality and 1st Grid connection in 2<strong>01</strong>7 Construction date<br />

Rostov 4 Russia VVER V-320 1,070 1,<strong>01</strong>1 JSC CR JCS CR 2<strong>01</strong>0<br />

1 st Criticality in 2<strong>01</strong>7, only Construction date<br />

- - - - - - - -<br />

Restart after long-term shutdown in 2<strong>01</strong>7<br />

Long-term shutdown<br />

Takahama 3 Japan PWR 870 830 KEP West 2<strong>01</strong>1<br />

Takahama 4 Japan PWR 870 830 KEP West 2<strong>01</strong>1<br />

Construction starts (first concrete in 2<strong>01</strong>7)<br />

Construction start<br />

Rooppur 1 Bangladesh PWR/VVER V-491 1,194 1,109 NPPCB JCS CR 2<strong>01</strong>7<br />

Kudankulam 3 India PWR/VVER V-428M 1,000 917 NPCIL JCS CR 2<strong>01</strong>7<br />

Shin-Kori 5 Korea, Rep. PWR/ACPR-1000 1,087 1,000 KHNP KHNP 2<strong>01</strong>7<br />

Permanent shutdowns in 2<strong>01</strong>7<br />

First criticality<br />

Gundremmingen B Germany BWR 1,344 1,244 KRB KWU 1984<br />

Kori 1 Korea, Rep. PWR 542 515 KHNP West 1977<br />

Monju Japan FBR 280 246 JAEA JAEA 1994<br />

Oskarshamn 1 Sweden BWR 492 440 OKG ASEA 1970<br />

St. Maria de Garoña Spain BWR 466 440 Nuclenor GE 1970<br />

Long-term shutdowns in 2<strong>01</strong>7<br />

First criticality<br />

St. Maria de Garoña Spain BWR 466 446 Nuclenor GE 1970<br />

Project finally suspended in 2<strong>01</strong>7<br />

Construction start<br />

Virgil C. Summer 2 USA PWR 1,080 1,000 SCE West 2<strong>01</strong>3<br />

Virgil C. Summer 3 USA PWR 1,080 1,000 SCE West 2<strong>01</strong>3<br />

| | Tab. 2.<br />

Nuclear power plant units commissioned in 2<strong>01</strong>7 (first criticality, first grid connection, and start of commercial operation), restart after long-term shutdown, start of construction,<br />

permanent shutdowns, long-term shutdowns and cancellation of projects (in brackets: original start of construction if project was suspended for a longer period).<br />

ASEA: Asea Atom CNNC: China National Nuclear Corporation CNNCF: China National Nuclear Corporation - Fuqing Nuclear Power Co., LTD JAEA: Japan Atomic Energy Agency<br />

JNPC: Jiangsu Nuclear Power Corporation JCS CR: Joint Stock Company, Concern Rosenergoatom KEP: Kansai Electric Power Co. KHNP: Korea Hydro and Nuclear Power Co.<br />

KRB: Kernkraftwerk Gundremmingen GmbH KWU: Siemens KWU NPCIL: Nuclear Power Corporation Of India, LTD. NPPCB: Nuclear Power Plant Company Bangladesh Limited<br />

Nucleanor: Nuclenor, S.A. OKG: OKG Aktiebolag PAEC: Pakistan Atomic Energy Commission YNPC: Yangjiang Nuclear Power Company SCE: South Carolina Electric & Gas Co.<br />

West: Westinghouse Nuclear<br />

2) The CO 2 reduction<br />

factor is based on<br />

the average worldwide<br />

CO 2 emissions<br />

of fossile-fired<br />

power plants in<br />

countries with NPPS<br />

in operation.<br />

nuclear power plants worldwide (cf. Figure 4). Their<br />

­average had increased since the mid 1990s. The strong<br />

­decrease in availability at the beginning of the 1990s is due<br />

to the large drop in the availability of plants in the East<br />

European states and the GUS states, whose operating data<br />

were included consistently in the statistics for the first<br />

time. The long-term cessation of individual profitable<br />

nuclear power plant, and the quasi whole nuclear power<br />

park of Japan as of 2<strong>01</strong>1, also influence the lower average<br />

availability in the years 2006 to 2009. Since 2<strong>01</strong>1 the<br />

availability is slightly increasing with the commissioning<br />

of nuclear power plants in lay-up operation.<br />

The Top Ten nuclear power plants in power generation<br />

(gross) 2<strong>01</strong>7 are: (1) Shin-Kori-3, Korea, 12.921 TWh;<br />

(2) South Texas-2, USA, 11.994 TWh; (3) Palo Verde-3<br />

11.912 TWh; (4) Civaux-2, 11.893 TWh; (5) Peach<br />

­Bottom-2, 11.877 TWh; (6) Nine Mile Point-2, USA,<br />

11.723 TWh; (7) Susquehanna-1, USA, 11.631 TWh;<br />

(8) Angra-2, Brazil, 11.535 TWh; (8) Isar-2, Germany,<br />

11.523 TWh; (10) Emsland, Germany, 11.323 TWh.<br />

Worldwide around 78,810 billion (10 9 ) kWh net<br />

electricity have cumulatively been produced in nuclear<br />

power plants since electricity was first generated from nuclear<br />

power. The experience in the nuclear power plant<br />

operations amount to approx. 16,900 reactor years.<br />

Regarding climate protection, nuclear power plants<br />

have avoided about 2.40 billion (10 9 ) t carbon dioxide<br />

emisisons 2)<br />

in 2<strong>01</strong>3. The emissions avoided through<br />

nuclear energy correspond to some 6 % of the current<br />

annual emissions worldwide of CO 2 , in the meanwhile<br />

over, approx. 33 billion tons. The emissions avoided each<br />

year through nuclear power are distinctly higher than the<br />

worldwide reduction targets contained in the existing<br />

international protocols and agreements on climate<br />

­protection (Kyoto protocol) for the period 2008 to 2<strong>01</strong>2!<br />

World Report<br />

Nuclear Power 2<strong>01</strong>7


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Top<br />

Ministers adopt declaration at<br />

IAEA conference underscoring<br />

growing importance of nuclear<br />

science and technology<br />

(iaea) Nuclear science and technology<br />

have the potential to help countries<br />

meet a wide variety of socio-economic<br />

and human development needs, states<br />

a declaration adopted today by over<br />

60 Ministers and other high-level<br />

Government representatives during a<br />

major International Atomic Energy<br />

Agency (IAEA) conference.<br />

The document highlights the contribution<br />

peaceful uses of these techniques<br />

can make in energy generation,<br />

industry, food and agriculture, human<br />

health and natural resources management.<br />

Recognizing the important role<br />

of science, technology and innovation<br />

in achieving sustainable development<br />

and protecting the environment, the<br />

declaration underscores “the growing<br />

need and demand for further utilization<br />

of nuclear applications worldwide.”<br />

From sterilizing insects that threaten<br />

humans and crops to destroying<br />

tumours and measuring pollutants in<br />

water, the use of nuclear science and<br />

technology is widespread. This role,<br />

however, is not always recognized:<br />

“There is often a lack of awareness of<br />

the major contribution nuclear science<br />

and technology make to development.<br />

As a result, the full potential of peaceful<br />

nuclear science and technology is<br />

not being realised,” IAEA Director<br />

General Yukiya Amano said during<br />

the opening of the conference. “I<br />

therefore believe it is time to mainstream<br />

the use of peaceful nuclear<br />

technology at the highest level. That<br />

means raising public awareness about<br />

nuclear technology, incorporating it<br />

explicitly into national development<br />

plans, and stressing its importance to<br />

aid agencies and donors.”<br />

The 28-30 November IAEA Ministerial<br />

Conference on Nuclear Science and<br />

Technology: Addressing Current and<br />

Emerging Development Challenges,<br />

brings together over 1 000 participants<br />

from more than 135 IAEA Member<br />

States. High-level delegates, scientists<br />

and other experts are discussing innovations<br />

that could help countries face a<br />

changing climate, growing food insecurity,<br />

rapid industrialization and a<br />

rise in chronic and infectious diseases.<br />

“The discussions in the next days<br />

are about topics that may not first<br />

come to mind when speaking about<br />

the IAEA, but which are undoubtedly<br />

the ones with the most direct impact<br />

in the lives of people,” said Epsy<br />

Campbell Barr, Vice-President and<br />

Minister of Foreign Affairs of Costa<br />

­Rica in her opening statement as cochair<br />

of the conference. “I am pleased<br />

to see in this room people coming<br />

from all corners of the world, committed<br />

to science and knowledge for the<br />

development of their people.”<br />

Techniques discussed at the threeday<br />

conference include, among others,<br />

advances in nuclear and radiation<br />

medicine, industrial applications, ways<br />

to better monitor ocean acidification<br />

and techniques to adapt to and mitigate<br />

the impact of climate change. The<br />

conference is also reviewing means to<br />

boost education and training in nuclear<br />

sciences, with a particular focus on<br />

women.<br />

“Nuclear science and technology are<br />

not only about energy use,” said Kiyoto<br />

Tsuji, Parliamentary Vice-­Minister for<br />

Foreign Affairs of Japan and co-chair of<br />

the conference. “They are also about<br />

the improvement of quality of life in a<br />

wide range of fields,” he said.<br />

| | www.iaea.org<br />

World<br />

Nuclear industry welcomes<br />

European Commission’s<br />

recognition of nuclear in 2050<br />

Energy Plan<br />

(NucNet) The nuclear energy industry<br />

in Europe has welcomed the European<br />

Commission’s 2050 energy plan saying<br />

it is “delighted” that the EU recognises<br />

nuclear as a low-carbon source of<br />

electricity capable of reducing Europe’s<br />

dependence on fossil fuel imports and<br />

ensuring security of supply.<br />

Foratom, the Brussels-based group<br />

which represents nearly 3,000 European<br />

companies working in the industry,<br />

said nuclear can contribute to an<br />

ambitious decarbonisation of the<br />

­European economy. “By taking a step<br />

in the right direction, the commission<br />

| | Nuclear Power in the EU<br />

has demonstrated a real commitment<br />

to reducing CO 2 emissions across<br />

Europe,” the group’s director-general<br />

Yves Desbazeille said.<br />

Foratom said the energy plan,<br />

­published on Wednesday, confirmed<br />

that nuclear will form “the backbone”<br />

of a carbon-free European power<br />

system, together with renewables. With<br />

each member state free to choose its<br />

own energy mix, the commission underlined<br />

that those investing in nuclear<br />

agree that it can contribute to security<br />

of energy supply, competitiveness and<br />

cleaner electricity production.<br />

Foratom noted that the commission’s<br />

energy plan was published a day<br />

after International Energy Agency<br />

­executive director Fatih Birol warned<br />

the EU that current policies are discouraging<br />

investments in new nuclear<br />

power plants and the long-term operation<br />

of existing reactors.<br />

He called on the EU to bear in mind<br />

that nuclear is a low-carbon source of<br />

baseload electricity capable of ensuring<br />

security of supply – important<br />

attributes when dealing with the variability<br />

of renewable energy sources.<br />

Mr Desbazeille said Europe is seeing<br />

a shift in opinion. “Poland has<br />

informally taken the decision to invest<br />

in nuclear to reduce its CO 2 emissions<br />

whilst ensuring it has access to the<br />

electricity it needs,” he said. “France<br />

has decided to delay any decisions on<br />

cutting nuclear capacity due to the<br />

challenges which this would pose.”<br />

“We hope to see, in the near future,<br />

more such decisions and declarations<br />

that will contribute to the overall EU<br />

efforts of decarbonising its 2050<br />

economy with the help of nuclear.”<br />

| | www.foratom.org<br />

Experts tell COP24 nuclear<br />

energy has an important role<br />

to play in tackling climate<br />

change<br />

(wna) A panel of energy experts have<br />

highlighted the important role nuclear<br />

energy has to play in combating<br />

53<br />

NEWS<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Operating Results September 2<strong>01</strong>8<br />

54<br />

NEWS<br />

Plant name Country Nominal<br />

capacity<br />

Type<br />

gross<br />

[MW]<br />

net<br />

[MW]<br />

Operating<br />

time<br />

generator<br />

[h]<br />

Energy generated, gross<br />

[MWh]<br />

Month Year Since<br />

commissioning<br />

Time availability<br />

[%]<br />

Energy availability<br />

[%] *) Energy utilisation<br />

[%] *)<br />

Month Year Month Year Month Year<br />

OL1 Olkiluoto BWR FI 910 880 720 655 892 5 0<strong>01</strong> 089 259 655 276 100.00 84.64 100.00 83.56 100.11 83.89<br />

OL2 Olkiluoto BWR FI 910 880 720 653 916 5 578 788 249 877 969 100.00 93.89 99.82 93.03 98.72 92.56<br />

KCB Borssele PWR NL 512 484 367 178 950 2 393 164 160 600 083 50.54 72.50 50.39 72.08 48.50 71.46<br />

KKB 1 Beznau 7) PWR CH 380 365 720 270 625 1 741 <strong>01</strong>7 126 487 104 100.00 71.56 100.00 70.92 98.88 69.83<br />

KKB 2 Beznau 7) PWR CH 380 365 720 269 372 2 342 824 133 507 697 100.00 95.19 100.00 95.02 98.39 94.<strong>01</strong><br />

KKG Gösgen 7) PWR CH 1060 1<strong>01</strong>0 720 755 426 6 330 589 311 525 176 100.00 92.12 100.00 95.72 10.33 46.91<br />

KKM Mühleberg 1,2) BWR CH 390 373 424 150 120 2 219 860 126 558 005 58.89 90.43 54.54 89.53 53.46 86.89<br />

CNT-I Trillo PWR ES 1066 1003 720 762 208 5 922 773 244 947 197 100.00 85.97 100.00 85.64 98.52 84.27<br />

Dukovany B1 PWR CZ 500 473 720 353 <strong>01</strong>5 2 579 238 111 209 721 100.00 80.13 100.00 79.58 98.06 78.74<br />

Dukovany B2 PWR CZ 500 473 720 350 356 2 516 988 107 139 525 100.00 78.61 100.00 78.02 97.32 76.84<br />

Dukovany B3 PWR CZ 500 473 720 355 721 3 089 745 105 712 172 100.00 96.49 99.87 96.19 98.81 94.33<br />

Dukovany B4 2) PWR CZ 500 473 0 0 2 649 692 105 921 433 0 82.23 0 81.85 0 80.89<br />

Temelin B1 PWR CZ 1080 1030 720 775 410 5 489 125 111 970 419 100.00 78.05 99.74 77.74 99.53 77.49<br />

Temelin B2 PWR CZ 1080 1030 674 714 754 5 413 107 106 903 053 93.61 76.89 92.25 76.71 91.75 76.49<br />

Doel 1 2) PWR BE 454 433 0 0 1 229 715 135 444 462 0 41.22 0 41.20 0 41.33<br />

Doel 2 2) PWR BE 454 433 0 0 1 549 672 133 8<strong>01</strong> 939 0 51.91 0 51.75 0 52.<strong>01</strong><br />

Doel 3 PWR BE 1056 1006 720 767 038 1 581 324 252 750 546 100.00 23.54 100.00 22.70 100.48 22.73<br />

Doel 4 2) PWR BE 1084 1033 0 0 5 638 809 260 184 650 0 79.17 0 79.02 0 78.57<br />

Tihange 1 PWR BE 1009 962 720 703 362 6 533 269 297 372 145 100.00 99.74 99.98 99.50 96.84 99.04<br />

Tihange 2 2) PWR BE 1055 1008 0 0 5 702 393 254 651 930 0 83.35 0 82.46 0 82.96<br />

Tihange 3 2) PWR BE 1089 1038 0 0 2 332 443 271 227 273 0 32.63 0 32.59 0 32.67<br />

Operating Results September 2<strong>01</strong>8<br />

Plant name<br />

Type<br />

Nominal<br />

capacity<br />

gross<br />

[MW]<br />

net<br />

[MW]<br />

Operating<br />

time<br />

generator<br />

[h]<br />

Energy generated, gross<br />

[MWh]<br />

Time availability<br />

[%]<br />

Energy availability<br />

[%] *) Energy utilisation<br />

[%] *)<br />

Month Year Since Month Year Month Year Month Year<br />

commissioning<br />

GKN-II Neckar 1,2) DWR 1400 1310 0 0 7 914 800 328 037 934 0 88.94 0 88.63 0 86.45<br />

KBR Brokdorf DWR 1480 1410 720 921 214 7 538 928 347 730 986 100.00 87.43 91.86 82.32 85.87 77.39<br />

KKE Emsland DWR 1406 1335 720 1 006 915 8 424 516 343 747 799 100.00 93.02 99.96 92.88 99.45 91.45<br />

KKI-2 Isar DWR 1485 1410 720 1 036 311 8 886 093 350 484 416 100.00 93.93 100.00 93.64 96.58 91.02<br />

KKP-2 Philippsburg DWR 1468 1402 720 1 <strong>01</strong>9 883 7 912 669 363 080 185 100.00 87.47 100.00 87.28 94.98 80.89<br />

KRB C Gundremmingen SWR 1344 1288 720 955 516 7 405 911 327 985 804 100.00 87.17 100.00 86.65 98.30 83.64<br />

KWG Grohnde DWR 1430 1360 720 979 975 7 956 929 374 584 508 100.00 90.39 100.00 88.79 94.45 84.35<br />

GKN-II Neckarwestheim DWR 1400 1310 743 1 025 800 3 029 450 3<strong>01</strong> 220 <strong>01</strong>4 100.00 100.00 98.48 99.27 98.93 99.46<br />

*)<br />

Net-based values<br />

(Czech and Swiss<br />

nuclear power<br />

plants gross-based)<br />

1)<br />

Refueling<br />

2)<br />

Inspection<br />

3)<br />

Repair<br />

4)<br />

Stretch-out-operation<br />

5)<br />

Stretch-in-operation<br />

6)<br />

Hereof traction supply<br />

7)<br />

Incl. steam supply<br />

8)<br />

New nominal<br />

capacity since<br />

January 2<strong>01</strong>6<br />

9)<br />

Data for the Leibstadt<br />

(CH) NPP will<br />

be published in a<br />

further issue of <strong>atw</strong><br />

BWR: Boiling<br />

Water Reactor<br />

PWR: Pressurised<br />

Water Reactor<br />

Source: VGB<br />

climate change and have called<br />

on negotiators to enable all low<br />

carbon technologies to fulfil their full<br />

potential.<br />

Agneta Rising, Director General,<br />

World Nuclear Association said<br />

“The future decarbonization of the<br />

electricity sector is central to tackling<br />

climate change. We have the solutions,<br />

but we are lacking the decisions.<br />

Those decision makers here at<br />

COP24 have the most immediate<br />

goal to achieve, to ensure the Paris<br />

Agreement rulebook encourage and<br />

enables all low carbon technologies,<br />

including nuclear energy.”Dr Fatih<br />

Birol, Executive ­Director, International<br />

Energy Agency (IEA) told<br />

the COP 24 delegates via video<br />

link that “We need a secure and<br />

sustainable energy supply and I<br />

believe nuclear has an important role<br />

to play.”Cosmin Ghita, CEO, Nuclear<br />

Electrica spoke about ­Romania’s<br />

­success in decarbonizing its generation<br />

mix using nuclear energy –<br />

“­Romania’s energy mix should include<br />

clean sources, which nuclear delivers<br />

on. We don’t see our targets<br />

being achieved without the use<br />

of nuclear power”.Delegates were also<br />

told of Poland’s plans to make greater<br />

use of nuclear energy. “­Poland’s first<br />

power plant will be built by 2033<br />

with five more by 2043. ­Nuclear<br />

power will be the main tool for energy<br />

supply.” said Dr Józef Sobolewski,<br />

on behalf of Polish Minister of Energy<br />

Krzysztof ­Tchórzewski. These comments<br />

were made at an event on the<br />

new Clean Energy Ministerial (CEM)<br />

NICE ­Future initiative, which looks<br />

at how nuclear and renewables<br />

can be combined to enable both forms<br />

of technologies.Dr. Jill Engel-­Cox,<br />

NICE Future ­Operating Agent,<br />

­Program ­Director, U.S. National<br />

­Renewable ­Energy ­Laboratory said<br />

that “ Together, nuclear and renewable<br />

energy could reduce emissions<br />

of carbon and help meet this<br />

century’s global low- emission energy<br />

goals” Sarah Lennon, Associate<br />

­Deputy Assistant Secretary, Office<br />

of Nuclear Energy, U.S. Department<br />

of Energy said that “The NICE Future<br />

initiative puts nuclear at the heart<br />

of the discussions about a clean<br />

energy future.”.<br />

| | www.world-nuclear.org<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

World Energy Outlook sees<br />

‘Geographical Shift’ in nuclear<br />

growth<br />

(NucNet) Strong government policies<br />

to electrify the energy sector could see<br />

nuclear capacity increase moderately<br />

until 2040, but with a significant geographical<br />

shift towards China, India<br />

and Russia, the International Energy<br />

­Agency’s World Energy Outlook 2<strong>01</strong>8<br />

said.<br />

The report said China could add<br />

111 GW of capacity by 2040, with<br />

­India adding 32 GW and Russia<br />

­adding 11 GW. China’s current<br />

­capacity is 37 GW, India’s is 7 GW and<br />

Russia’s is 28 GW.<br />

However, there could be a wave of<br />

retirements to 2040 as the industry<br />

faces challenges in the leading<br />

markets of the US, Europe and Japan.<br />

­Retirements of 61 GW could take<br />

installed nuclear capacity in the US to<br />

44 GW. In the EU, retirements of<br />

102 GW could see capacity fall to<br />

22 GW, and in Japan retirements of<br />

33 GW could result in a drop in<br />

capacity to 8 GW.<br />

| | www.iea.org<br />

Reactors<br />

Taiwan votes to reject<br />

government phaseout<br />

of nuclear power<br />

(NucNet) Taiwanese voters on Saturday<br />

decisively rejected the government’s<br />

phaseout of nuclear power,<br />

59% to 41%.<br />

The result was confirmed by the<br />

election commission, which said<br />

5,895,560 people ballots had been<br />

cast in favour of a pro-nuclear<br />

­resolution, meeting the required five<br />

million votes to pass a referendum<br />

ending the phaseout.<br />

According to the commission,<br />

4,<strong>01</strong>4,215 votes were cast against the<br />

resolution.<br />

In the same referendum Taiwanese<br />

voted in favour of maintaining a<br />

ban on food from Fukushima Prefecture,<br />

the scene of the Fukushima<br />

Daiichi nuclear disaster in 2<strong>01</strong>1.<br />

According to the question on the<br />

­ballot, the ban covers “Fukushima<br />

proper and the four surrounding<br />

districts and cities of Ibaraki, Tochigi,<br />

Gunma, and Chiba”.<br />

Voters also approved plans to<br />

­reduce energy from coal by 1% a year<br />

and to stop the construction and<br />

expansion of coal plants, including<br />

one that is already under construction<br />

at Shen Ao in northern Taiwan.<br />

The pro-nuclear resolution was put<br />

forward by pro-nuclear activists and<br />

asked voters if they agreed to repeal<br />

Article 95 paragraph 1 of The<br />

Electricity Act: ‘The nuclear-energybased<br />

power-generating facilities<br />

shall wholly stop running by 2025’?<br />

“We will immediately ask the<br />

government to start-up non-operating<br />

reactors and extend the lives of the<br />

others,” said Shih-Hsiu Huang, a ‘Go<br />

Green With Nuclear’ referendum<br />

organiser.<br />

The referendum was initially<br />

turned down by the government-run<br />

election commission, which said<br />

­organisers lacked the 281,745 valid<br />

signatures needed.<br />

The pro-nuclear campaigners went<br />

to court, which ruled in October that<br />

the commission must count a second<br />

batch of 23,251 signatures. After the<br />

commission did so, it qualified the<br />

initiative for the ballot.<br />

Proposers of the referendum<br />

argued that nuclear energy is a safe,<br />

clean source of electricity that can<br />

allow time for the development of<br />

other sources of green energy without<br />

damaging the environment or<br />

contributing to global warming.<br />

Taiwan has four commercially<br />

operational nuclear power reactors at<br />

two sites – Kuosheng and Maanshan.<br />

According to data by the International<br />

Atomic Energy Agency, nuclear power<br />

provided about 9 % of Taiwan’s<br />

­electricity output in 2<strong>01</strong>7.<br />

Chinshan, Taiwan’s third nuclear<br />

power station, has two units which<br />

were permanently shut down earlier<br />

this month, according to the IAEA.<br />

Construction of a fourth nuclear<br />

power station at Lungmen was<br />

­suspended following the March 2<strong>01</strong>1<br />

Fukushima-Daiichi accident in Japan.<br />

Two of four planned units were almost<br />

completed at the time the project was<br />

discontinued.<br />

Performance of Belgian<br />

reactors better than<br />

international average<br />

(NucNet) Belgian nuclear power<br />

plants perform better than the international<br />

average in terms of availability<br />

with ­figures showing they were<br />

online for a combined 78.2% of the<br />

time in 2<strong>01</strong>7, the Brussels-based<br />

­Nuclear Forum said.<br />

For most units, this figure was<br />

above 90%, the forum said. Over the<br />

past 10 years, Belgian nuclear power<br />

plants have been operational 77% of<br />

the time.<br />

The global average in 2<strong>01</strong>7 was<br />

75.2%, the forum said, quoting figures<br />

from the International Atomic Energy<br />

Agency.<br />

With unplanned outages at 6.1%,<br />

Belgium is at the same level as the international<br />

average of 5.9% and better<br />

than some neighbouring countries<br />

like France (8.2%), the UK (11.5%)<br />

and Sweden (8.6%).<br />

Seven Belgian nuclear reactors<br />

produce around half of the country’s<br />

electricity – three at Tihange in Liege<br />

and four at Doel near Antwerp – but<br />

erlier this month six of the seven were<br />

offline for maintenance. This led to<br />

concerns in Belgium about the possibility<br />

of blackouts this winter should<br />

temperatures drop and demand<br />

outstrip the now limited electricity<br />

supply.<br />

Tihange-1 has since been restarted<br />

after work related to a long-term operation<br />

programme, bringing the number<br />

of units remaining offline to five.<br />

The status of Belgium’s seven<br />

reactors is: Tihange-2, Tihange-3 and<br />

Doel-4 offline due to concrete degradation<br />

issues; Doel-1 and Doel-2<br />

­offline due to discovery of leak at<br />

Doel-1; Doel-3 and Tihange-1 online.<br />

| | www.nucleairforum.be<br />

Research<br />

Successful second round of<br />

experiments with Wendelstein<br />

7-X<br />

(ipp) The experiments conducted<br />

from July until November at the Wendelstein<br />

7-X fusion device at the Max<br />

Planck Institute for Plasma Physics<br />

(IPP) in Greifswald have achieved<br />

higher values for the density and the<br />

energy content of the plasma and long<br />

discharge times of up to 100 seconds<br />

– record results for devices of the stellarator<br />

type. Meanwhile, the next<br />

round of the step-by-step upgrading<br />

of Wendelstein 7-X has begun. It<br />

is to equip the device for greater<br />

| | View inside the plasma vessel of the Wendelstein 7-X fusion device<br />

Photo: IPP, Jan Michael Hosan<br />

55<br />

NEWS<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

56<br />

NEWS<br />

Uranium<br />

Prize range: Spot market [USD*/lb(US) U 3O 8]<br />

140.00<br />

120.00<br />

100.00<br />

80.00<br />

60.00<br />

40.00<br />

20.00<br />

0.00<br />

Yearly average prices in real USD, base: US prices (1982 to1984) *<br />

heating power and longer discharges.<br />

Wendelstein 7-X, the world’s<br />

largest fusion device of the stellarator<br />

type, is to investigate the suitability of<br />

this configuration for use in a power<br />

plant.<br />

During the course of the step-bystep<br />

upgrading of Wendelstein 7-X,<br />

the plasma vessel was fitted with inner<br />

cladding since September of last<br />

year. Graphite tiles are now protecting<br />

the vessel walls. In addition, the socalled<br />

“divertor” is used to regulate<br />

the purity and density of the plasma.<br />

In ten broad strips on the wall of the<br />

plasma vessel, the divertor tiles follow<br />

the contour of the plasma edge.<br />

­Specifically, they cover the wall areas<br />

on which the particles from the edge<br />

of the plasma are diverted in a<br />

targeted way. After three months of<br />

experiments with the new equipment,<br />

the next round of upgrades began at<br />

the end of 2<strong>01</strong>7; among other things,<br />

new measuring devices and heating<br />

systems were installed. The experiments<br />

were resumed from July 2<strong>01</strong>8<br />

onwards.<br />

While the divertor had already<br />

demonstrated its good impact in the<br />

past (see PI 4/2<strong>01</strong>8), the plasma<br />

values with help of the extended<br />

plasma heating in combination with<br />

purified vessel walls could now be<br />

­significantly increased. The newly<br />

installed neutral particle heating<br />

injects fast hydrogen atoms into the<br />

plasma, which transfer their energy to<br />

Year<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2<strong>01</strong>8<br />

Separative work: Spot market price range [USD*/kg UTA]<br />

180.00<br />

160.00<br />

140.00<br />

120.00<br />

100.00<br />

80.00<br />

60.00<br />

40.00<br />

20.00<br />

0.00<br />

Jan. 2<strong>01</strong>2<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year.<br />

Jan. 2<strong>01</strong>3<br />

Year<br />

Jan. 2<strong>01</strong>4<br />

Jan. 2<strong>01</strong>5<br />

Jan. 2<strong>01</strong>6<br />

) 1<br />

Jan. 2<strong>01</strong>7<br />

Jan. 2<strong>01</strong>8<br />

2<strong>01</strong>5<br />

Jan. <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Source: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2<strong>01</strong>8<br />

2<strong>01</strong>8<br />

the plasma particles via collisions. The<br />

result was high plasma densities of up<br />

to 2 x 1020 particles per cubic meter –<br />

values that are sufficient for a future<br />

power station. At the same time,<br />

the ions and electrons of the hydro -<br />

gen plasma reached an impressive<br />

temperature of 20 million degrees<br />

Celsius.<br />

Record stellarator values achieved<br />

Wendelstein 7-X for the energy stored<br />

in the plasma. By strong microwave<br />

heating, the energy content of the<br />

plasma exceeded one megajoule for<br />

the first time, without the vessel wall<br />

becoming too hot. With good plasma<br />

values, long lasting plasmas over<br />

­durations of 100 seconds have been<br />

obtained – also one of the best<br />

stellarator values to date.<br />

These highly satisfying results<br />

attracted a great deal of attention at<br />

this year’s international conferences.<br />

Federal Research minister Anja<br />

­Karliczek also commented on the<br />

results: “Congratulations to the<br />

Wendelstein 7-X team on the new<br />

world record. The approach is the<br />

right one – in this way, important<br />

new findings have been made for the<br />

future use of fusion power stations.<br />

Alongside renewables, fusion energy<br />

could be THE energy source of the<br />

future. The researchers in Greifswald<br />

have taken an important step in this<br />

direction with their work. I wish the<br />

team every success with their future<br />

work.”<br />

Uranium prize range: Spot market [USD*/lb(US) U 3O 8]<br />

140.00<br />

) 1<br />

| | Uranium spot market prices from 1980 to 2<strong>01</strong>8 and from 2008 to 2<strong>01</strong>8. The price range is shown.<br />

In years with U.S. trade restrictions the unrestricted uranium spot market price is shown.<br />

120.00<br />

100.00<br />

80.00<br />

60.00<br />

40.00<br />

20.00<br />

0.00<br />

Jan. 2<strong>01</strong>2<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Year<br />

Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2<strong>01</strong>8<br />

Conversion: Spot conversion price range [USD*/kgU]<br />

14.00<br />

12.00<br />

10.00<br />

8.00<br />

6.00<br />

4.00<br />

2.00<br />

0.00<br />

Jan. 2<strong>01</strong>3<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Year<br />

Source: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2<strong>01</strong>8<br />

| | Separative work and conversion market price ranges from 2008 to 2<strong>01</strong>8. The price range is shown.<br />

)1<br />

In December 2009 Energy Intelligence changed the method of calculation for spot market prices. The change results in virtual price leaps.<br />

) 1<br />

Jan. 2<strong>01</strong>2<br />

Jan. 2<strong>01</strong>3<br />

Jan. 2<strong>01</strong>4<br />

Jan. 2<strong>01</strong>4<br />

Jan. 2<strong>01</strong>5<br />

Jan. 2<strong>01</strong>5<br />

Jan. 2<strong>01</strong>6<br />

Jan. 2<strong>01</strong>6<br />

Jan. 2<strong>01</strong>7<br />

Jan. 2<strong>01</strong>7<br />

Jan. 2<strong>01</strong>8<br />

Jan. 2<strong>01</strong>8<br />

Jan. <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Jan. <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

The final experiments were conducted<br />

in mid-October; in the meantime,<br />

the next round of upgrades on<br />

Wendelstein 7-X has begun. In order<br />

to be able to further increase the<br />

heating energy without overloading<br />

the vessel wall, the current graphite<br />

tiles of the divertor will be replaced<br />

over the next two years by watercooled<br />

elements made of carbon fibre-­<br />

reinforced carbon. With this equipment,<br />

work will be conducted on a<br />

step by step basis with the aim of<br />

achieving plasmas that last for 30<br />

minutes. Then, it will remain to be<br />

seen whether Wendelstein 7-X can<br />

­also fulfil its optimisation goals during<br />

continuous operation – the essential<br />

advantage of stellarators.<br />

| | www.ipp.mpg.de<br />

Company News<br />

Bernard Fontana's statement<br />

– EPR: the first Generation<br />

III+ nuclear reactor enters<br />

commercial operation<br />

(framatome) The Taishan 1 EPR<br />

reactor in China has now entered the<br />

commercial operation phase. Following<br />

the first chain reaction which took<br />

place on June 6, 2<strong>01</strong>8, then successful<br />

connection to the power grid on June<br />

29 and the achievement of 100%<br />

power on October 30, this new milestone<br />

marks the final step of this major<br />

project.<br />

As designer of the EPR, ­Framatome,<br />

now part of the EDF group, is delighted<br />

to witness the commercial<br />

start-up of the Taishan 1 project, a<br />

milestone that rewards the teams'<br />

sustained efforts over recent years.<br />

I especially thank our employees<br />

around the world for their unwavering<br />

commitment through this great<br />

adventure. I also want to state how<br />

proud I am that we can count among<br />

the people of Framatome, professionals<br />

with such proven expertise in<br />

the design and manufacture of reactor<br />

components, I&C and nuclear fuel<br />

systems, as well as in reactor construction,<br />

commissioning, test and<br />

maintenance. For six decades now,<br />

we have been capitalizing on this<br />

experience for the safe and reliable<br />

operation of our customers' nuclear<br />

reactors around the world.<br />

Today, Framatome is involved in<br />

the construction and commissioning<br />

of six EPR reactors worldwide: 2 units<br />

in China at Taishan, 1 unit in Finland<br />

at Olkiluoto, 1 unit in France at<br />

­Flamanville, and 2 units in the United<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

Kingdom at Hinkley Point. The<br />

company will be contributing all its<br />

expertise as NSSS specialist to serve<br />

future new build EPR reactor projects<br />

alongside EDF.<br />

| | www.framatome.com<br />

Market data<br />

(All information is supplied without<br />

guarantee.)<br />

Nuclear Fuel Supply<br />

Market Data<br />

Information in current (nominal)<br />

­U.S.-$. No inflation adjustment of<br />

prices on a base year. Separative work<br />

data for the formerly “secondary<br />

market”. Uranium prices [US-$/lb<br />

U 3 O 8 ; 1 lb = 453.53 g; 1 lb U 3 O 8 =<br />

0.385 kg U]. Conversion prices [US-$/<br />

kg U], Separative work [US-$/SWU<br />

(Separative work unit)].<br />

2<strong>01</strong>4<br />

pp<br />

Uranium: 28.10–42.00<br />

pp<br />

Conversion: 7.25–11.00<br />

pp<br />

Separative work: 86.00–98.00<br />

2<strong>01</strong>5<br />

pp<br />

Uranium: 35.00–39.75<br />

pp<br />

Conversion: 6.25–9.50<br />

pp<br />

Separative work: 58.00–92.00<br />

2<strong>01</strong>6<br />

pp<br />

Uranium: 18.75–35.25<br />

pp<br />

Conversion: 5.50–6.75<br />

pp<br />

Separative work: 47.00–62.00<br />

2<strong>01</strong>7<br />

pp<br />

Uranium: 19.25–26.50<br />

pp<br />

Conversion: 4.50–6.75<br />

pp<br />

Separative work: 39.00–50.00<br />

2<strong>01</strong>8<br />

January 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 21.75–24.00<br />

pp<br />

Conversion: 6.00–7.00<br />

pp<br />

Separative work: 38.00–42.00<br />

February 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 21.25–22.50<br />

pp<br />

Conversion: 6.25–7.25<br />

pp<br />

Separative work: 37.00–40.00<br />

March 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 20.50–22.25<br />

pp<br />

Conversion: 6.50–7.50<br />

pp<br />

Separative work: 36.00–39.00<br />

April 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 20.00–21.75<br />

pp<br />

Conversion: 7.50–8.50<br />

pp<br />

Separative work: 36.00–39.00<br />

May 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 21.75–22.80<br />

pp<br />

Conversion: 8.00–8.75<br />

pp<br />

Separative work: 36.00–39.00<br />

June 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 22.50–23.75<br />

pp<br />

Conversion: 8.50–9.50<br />

pp<br />

Separative work: 35.00–38.00<br />

July 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 23.00–25.90<br />

pp<br />

Conversion: 9.00–10.50<br />

pp<br />

Separative work: 34.00–38.00<br />

August 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 25.50–26.50<br />

pp<br />

Conversion: 11.00–14.00<br />

pp<br />

Separative work: 34.00–38.00<br />

September 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Uranium: 26.00–26.70<br />

pp<br />

Conversion: 12.50–14.00<br />

pp<br />

Separative work: 34.00–38.00<br />

| | Source: Energy Intelligence<br />

www.energyintel.com<br />

Editorial Programme <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Issue<br />

Focal Topics<br />

Cross-border Price<br />

for Hard Coal<br />

Cross-border price for hard coal in<br />

[€/t TCE] and orders in [t TCE] for<br />

use in power plants (TCE: tonnes of<br />

coal equivalent, German border):<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>2: 93.02; 27,453,635<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>3: 79.12, 31,637,166<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>4: 72.94, 30,591,663<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>5: 67.90; 28,919,230<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>6: 67.07; 29,787,178<br />

pp<br />

2<strong>01</strong>7: 91.28, 25,739,<strong>01</strong>0<br />

2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

I. quarter: 89.88; 5,838,003<br />

pp<br />

II. quarter: 88.8258; 4,341,359<br />

| | Source: BAFA,<br />

some data provisional<br />

www.bafa.de<br />

1 pp<br />

Current technical developments in nuclear power plant<br />

operation<br />

pp<br />

New construction worldwide<br />

pp<br />

Future of nuclear fusion<br />

33<br />

Serial (continued) | Major Trends in Energy Policy and Nuclear Power<br />

33<br />

Special Topic (Issues 1– 5) | A Journey Through 50 Years AMNT<br />

2 pp<br />

Vocational and ongoing training, know-how development<br />

pp<br />

Control, guidance and safety technology, digitalisation<br />

pp<br />

Focus on Asia<br />

3 pp<br />

Decommissioning and dismantling<br />

pp<br />

Treatment of residual material and interim storage<br />

pp<br />

Focus on America<br />

4 pp<br />

Service and maintenance<br />

pp<br />

Optimisation of nuclear power plant operation:<br />

organisation and technology<br />

33<br />

World Report 2<strong>01</strong>8 – Preview<br />

5 pp<br />

Research reactors<br />

pp<br />

Other nuclear technology applications<br />

33<br />

Operating results in Germany 2<strong>01</strong>8<br />

6/7 pp<br />

International reactor development and safety research<br />

pp<br />

Nuclear law and regulatory codes<br />

pp<br />

Nuclear power plants – Top Ten World 2<strong>01</strong>8<br />

pp<br />

Highlights of the 50 th Annual Meeting on Nuclear Technology<br />

(AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong>)<br />

33<br />

Conference report: European Research Reactor Conference<br />

(RRFM <strong>2<strong>01</strong>9</strong>)<br />

8/9 pp<br />

Developments in final storage<br />

pp<br />

Safeguards<br />

pp<br />

Focus on Europe<br />

33<br />

Operating results in Europe 2<strong>01</strong>8<br />

10 pp<br />

Environment and climate protection<br />

pp<br />

Radiation protection and radioactivity<br />

pp<br />

Robotics and automation<br />

33<br />

World Report 2<strong>01</strong>8<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Programme<br />

AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Edition<br />

[Schedule of Topics 2020]<br />

11/12 pp<br />

Nuclear fuel supply: uranium mining, enrichment, fuel elements<br />

pp<br />

Quality assurance management<br />

pp<br />

Nuclear technology research: programmes, cooperative ventures, trends<br />

[Annual Directory <strong>2<strong>01</strong>9</strong>]<br />

57<br />

NEWS<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (<strong>2<strong>01</strong>9</strong>) | Issue 1 ı January<br />

58<br />

NUCLEAR TODAY<br />

John Shepherd is a<br />

journalist who has<br />

covered the nuclear<br />

industry for the past<br />

20 years and is<br />

currently editor-in­chief<br />

of UK-based Energy<br />

Storage Publishing.<br />

Links to<br />

reference sources:<br />

IAEA spent fuel<br />

conference<br />

https://bit.ly/2ruMCYN<br />

NEI blog<br />

https://bit.ly/2RO09Gv<br />

Sun Sets on UK’s Thorp, but Recycling<br />

and Sustainability Still a Burning Issue<br />

John Shepherd<br />

In the final weeks of 2<strong>01</strong>8, work began on the last batch of fuel to be reprocessed at the UK’s Thermal Oxide ­Reprocessing<br />

Plant, better known as Thorp, on the Sellafield nuclear complex.<br />

Since being opened in 1994, the plant processed more<br />

than 9,000 tonnes of fuel from 30 customers across<br />

nine countries. According to Sellafield and the Nuclear<br />

­Decommissioning Authority (NDA), the plant generated<br />

an estimated £ 9 billion (€ 10 bn) in revenue. Now Thorp<br />

will become a storage facility for UK spent fuel until the<br />

2070s, while the Sellafield site is “reinvented as a centre of<br />

expertise for nuclear clean-up”.<br />

The decision to cease reprocessing was taken in 2<strong>01</strong>2 in<br />

response to what Sellafield bosses said was “a significant<br />

downturn in demand”. The international market for<br />

­reprocessing had “shifted significantly” since Thorp’s<br />

construction, with the majority of customers opting to<br />

store rather than reprocess their fuel.<br />

The NDA said it would have taken billions of pounds to<br />

upgrade Thorp and its support plants to allow it to continue<br />

running beyond 2<strong>01</strong>8, which was “not a viable option”.<br />

Instead, funding is being directed towards work to<br />

decommission and remediate the site. In fact, Thorp had<br />

completed nearly 95 % of its overseas order book by 2<strong>01</strong>5<br />

and was then reported to have only about 300 tonnes of<br />

overseas origin fuel remaining to be managed.<br />

Another UK reprocessing facility, the Magnox<br />

­Reprocessing Plant, is scheduled to close in 2020 after<br />

completing its operations. This plant was established in<br />

1964 to reprocess fuel from Britain’s early nuclear reactors.<br />

Thorp did not operate without controversy. The plant<br />

was shut down in 2005 for a few years after the discovery<br />

of an incident that led to 83 cubic metres of dissolver liquor<br />

(fuel dissolved in nitric acid) leaking from a fractured<br />

primary containment pipe into the secondary containment<br />

of the feed clarification cell.<br />

It transpired that the leak had gone undetected for<br />

several months, which sparked concern not only in the UK,<br />

but also in countries where Thorp had its customers. The<br />

impact on the ever-fragile public perceptions of standards<br />

within the nuclear industry as a whole was significant,<br />

even though the leak was contained by design and did not<br />

put workers or the public at risk. Nevertheless, health and<br />

safety chiefs in the UK concluded the failure to promptly<br />

detect the leak was down to “inadequate monitoring<br />

arrangements and management oversight”.<br />

However, as these facilities are consigned to the history<br />

books, we should not lose sight of the fact that ‘recycling’<br />

must still be part of nuclear’s future. Recycling can still<br />

enhance the sustainability of nuclear energy, preserving<br />

natural resources and minimising the generation of wastes.<br />

Meanwhile, industry can look ahead to future advanced<br />

fuel cycles based on next generation reactors, which<br />

will seek to make nuclear energy almost independent of<br />

uranium natural resources and dramatically reduce<br />

generated wastes.<br />

In looking to the future, I was pleased to see the International<br />

Atomic Energy Agency (IAEA) is to feature a<br />

‘Spent Fuel Management Challenge’ – which will be open<br />

for students, graduates and young professionals to submit<br />

a paper at this year’s International Conference on the<br />

­Management of Spent Fuel from Nuclear Power Reactors,<br />

to be held in Vienna in June.<br />

It’s vital to encourage and nurture the talent and foresight<br />

of those who will lead the nuclear industry through<br />

the technological advances and challenges in the decades<br />

that lie ahead.<br />

All opportunities that have the potential to expand the<br />

benefits of nuclear in future should be embraced. As many<br />

of you will be aware, my journalistic work has recently seen<br />

me expand my own horizons in coverage of the ­nuclear<br />

energy sector, to now also include energy storage. And my<br />

attention was drawn to comments made by Mark Peters,<br />

the director of the US Idaho National Laboratory (INL).<br />

“I like to say that the future energy system is going to be<br />

a lot of nuclear and a lot of renewables,” Mr. Peters said.<br />

“When I talk about a lot of nuclear and a lot of renewables,<br />

that would [mean] a lot of batteries – a lot of storage on the<br />

grid.”<br />

Peter’s remarks were highlighted in a blog post by Mr.<br />

Robbie Hayunga for the US Nuclear Energy Institute (NEI).<br />

As Mr. Hayunga rightly points out: “Energy storage benefits<br />

renewable energy sources, since it will be able to take the<br />

excess electricity from wind and solar during times of peak<br />

production and low demand – during the day for solar and<br />

in the evening for wind – and push it back onto the grid<br />

when the sun isn’t shining and wind isn’t blowing.”<br />

Once storage technologies are large enough scale,<br />

cost-effective and efficient, they will benefit variable<br />

renewables in addition to baseload nuclear. On top of that,<br />

as Hayunga notes, keeping supply and demand in balance<br />

is good for the grid.<br />

According to the NEI, US utility Duke Energy Corp is<br />

currently looking into whether it might be feasible to use<br />

battery technology in nuclear plants to replace diesel<br />

generators used for maintenance and potentially reduce<br />

the duration of maintenance outages.<br />

Battery technology, like nuclear, is not immune from<br />

critics who cite concerns over the environment, safety and<br />

sustainability. For example, a recent study compiled for the<br />

European Commission criticised European Union regulations<br />

on batteries for lacking “a target or provisions for a<br />

monitoring system” to keep track of uncollected batteries,<br />

which were said to be fuelling health and safety fears by<br />

being dumped with household waste.<br />

In the US, transportation secretary Ms. Elaine Chao<br />

government is forming groups of experts to study lithiumion<br />

battery safety issues in manufacturing and transportation.<br />

Work will include assessing ways to decrease the risk<br />

of fires and explosions from lithium batteries and cells –<br />

and consider additional ways “to ensure uniform transportation<br />

requirements for both bulk and individual batteries<br />

and new or existing technologies that may reduce the fire<br />

and explosion risk of lithium batteries and cells”.<br />

Safety and other concerns must always be addressed.<br />

But we must not let technology naysayers attack any<br />

technology advances without challenge. A ‘marriage’ of<br />

nuclear and battery technologies for specific services or<br />

tasks is worth considering. Not least because lead-acid<br />

batteries have an enviable recycling record of close to<br />

100 % – an eminently sensible partner in the sustainability<br />

stakes, perhaps.<br />

Nuclear Today<br />

Sun Sets on UK’s Thorp, but Recycling and Sustainability Still a Burning Issue ı John Shepherd


Kommunikation und<br />

Training für Kerntechnik<br />

International sicher agieren<br />

Seminar:<br />

Advancing Your Nuclear English (Aufbaukurs)<br />

Im internationalen Dialog ist Englisch die universelle Sprache. Dies gilt für Geschäfts beziehungen<br />

im Allgemeinen ebenso wie für die Branche der Kerntechnik im Speziellen. In Deutschland gewinnen<br />

der internationale Austausch und damit das Englische zudem durch die auf das Jahr 2022 politisch<br />

begrenzte Stromerzeugung aus Kernenergie eine noch größere Bedeutung.<br />

Seminarinhalte<br />

ı<br />

ı<br />

Participating in an international conference for nuclear experts on “New products and processes”<br />

ı Before and during the conference<br />

Holding a town hall meeting in an international setting on “Safety issues at nuclear power facilities”<br />

ı Planning and conducting a town hall meeting<br />

ı After a town hall meeting<br />

Den Teilnehmerinnen und Teilnehmern wird über eine praxisorientierte Didaktik und unter der<br />

Verwendung „kerntechnischen Vokabulars“ das notwendige Know-how für den beruflichen Alltag<br />

vermittelt. Dabei gilt es sprachlich bedingte Kommunikationsbarrieren mit internationalem Kollegium<br />

und Kunden zu überwinden.<br />

Zielgruppe<br />

Diese 2-tägige Schulung richtet sich an Führungskräfte, Projektverantwortliche sowie Mitarbeiterinnen<br />

und Mitarbeiter aus allen Fachbereichen, bei denen Englisch für die organisationsinterne und/oder<br />

externe Kommunikation von Bedeutung ist.<br />

Maximale Teilnehmerzahl: 12 Personen<br />

Voraussetzungen<br />

Teilnehmerinnen und Teilnehmer sollten grundsätzliche Englischkenntnisse, in Form der Fähigkeit<br />

der allgemeinen Konversation in Wort und Schrift, mitbringen. Hierbei kann es sich um Kenntnisse<br />

handeln, die entweder während der Schulzeit bzw. während der Ausbildung/des Studiums oder<br />

aber berufs begleitend erworben wurden. (CEFR: etwa Niveau B1/B2).<br />

Referentin<br />

Devika Kataja<br />

Konferenzdolmetscherin, Fachübersetzerin und Sprachtrainerin (English Native Speaker)<br />

Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!<br />

Termin<br />

2 Tage<br />

10. bis 11. April <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

18. bis 19. September <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Tag 1: 10:30 bis 17:30 Uhr<br />

Tag 2: 09:00 bis 16:30 Uhr<br />

Veranstaltungsort<br />

Geschäftsstelle der INFORUM<br />

Robert-Koch-Platz 4<br />

1<strong>01</strong>15 Berlin<br />

Teilnahmegebühr<br />

898,– € ı zzgl. 19 % USt.<br />

Im Preis inbegriffen sind:<br />

ı Seminarunterlagen<br />

ı Teilnahmebescheinigung<br />

ı Pausenverpflegung<br />

inkl. Mittagessen<br />

Kontakt<br />

INFORUM<br />

Verlags- und Verwaltungsgesellschaft<br />

mbH<br />

Robert-Koch-Platz 4<br />

1<strong>01</strong>15 Berlin<br />

Petra Dinter-Tumtzak<br />

Fon +49 30 498555-30<br />

Fax +49 30 498555-18<br />

seminare@kernenergie.de<br />

Bei Fragen zur Anmeldung<br />

rufen Sie uns bitte an oder<br />

senden uns eine E-Mail.


Early Bird Discount!<br />

Register by 31 January and<br />

save up to 170.– €<br />

7 – 8 May <strong>2<strong>01</strong>9</strong><br />

Estrel Convention Center Berlin, Germany<br />

www.amnt<strong>2<strong>01</strong>9</strong>.com<br />

#50AMNT<br />

Decommissioning Experience &<br />

Waste Management Solutions<br />

The 50th AMNT <strong>2<strong>01</strong>9</strong> offers a great variety of high level sessions in the fields<br />

of decommissioning and waste management. International speakers will discuss<br />

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working in industry, utilities, research and development as well as politics and<br />

administration.<br />

Celebrate with us our 50 th anniversary<br />

Key Topics<br />

Outstanding Know-How & Sustainable Innovations<br />

Enhanced Safety & Operation Excellence<br />

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Media Partner<br />

The International Expert Conference on Nuclear Technology

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