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atw - International Journal for Nuclear Power | 10.2019

Ever since its first issue in 1956, the atw – International Journal for Nuclear Power has been a publisher of specialist articles, background reports, interviews and news about developments and trends from all important sectors of nuclear energy, nuclear technology and the energy industry. Internationally current and competent, the professional journal atw is a valuable source of information. www.nucmag.com

Ever since its first issue in 1956, the atw – International Journal for Nuclear Power has been a publisher of specialist articles, background reports, interviews and news about developments and trends from all important sectors of nuclear energy, nuclear technology and the energy industry. Internationally current and competent, the professional journal atw is a valuable source of information.

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nucmag.com<br />

2019<br />

10<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research,<br />

Engineering and<br />

Medicine in Germany<br />

Status and Scientific Use<br />

of the Triga Research Reactor<br />

The DIW Paper on „Expensive<br />

and Dangerous“ <strong>Nuclear</strong> Energy<br />

under Review<br />

ISSN · 1431-5254<br />

24.– €<br />

Save the Date: 5 – 6 May 2020


#51KT<br />

www.kerntechnik.com<br />

Medienpartner<br />

Aus<br />

wird<br />

5. – 6. Mai 2020<br />

Berlin


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Facts – Should not Remain Excluded?<br />

Dear reader, Since 1924, international players in the energy sector have been meeting every three years at one<br />

of the most important events in this field, the World Energy Congress. The current Congress took place in Abu Dhabi<br />

at the beginning of September 2019. Under the motto “Energy <strong>for</strong> Prosperty”, more than 15,000 participants made<br />

their way to the United Arab Emirates. A special feature of the World Energy Congress is certainly – in times when<br />

in some countries worldwide public and political energy discussions are compressed and fixed almost exclusively<br />

on the topics “Exit from the use of fossil energy sources and nuclear phase-out” – that all energy sources are discussed<br />

unconditionally and unreservedly. Another characteristic is the broad participation and bringing together of energy<br />

experts and political actors.<br />

447<br />

EDITORIAL<br />

The geographical environment of this year's congress also<br />

underscores “breadth”: The energy question today and in<br />

the <strong>for</strong>eseeable future is not the question of the one energy<br />

source that represents the one and only solution <strong>for</strong> the<br />

future. Rather, only a broad energy mix is sustainable or,<br />

as the motto of the event puts it, the basis and prerequisite<br />

<strong>for</strong> a prospering living environment.<br />

The geographical environment is also interesting: In<br />

spring of this year, it was a small but significant economic<br />

news item from Saudi Arabia that attracted attention.<br />

The inclined observer of particularly profitable companies<br />

worldwide may be the first to see the protagonists of<br />

new technologies – except Tesla soberly – in the lead, i.e.<br />

companies such as Apple, Samsung or Social Plat<strong>for</strong>ms.<br />

Far from it! Saudi Aramco, the Saudi Arabian oil company,<br />

even outshines the following five rivals combined in terms<br />

of oil supply. Due to a planned company merger and the<br />

intended sale of bonds, Saudi Aramco had its first look at<br />

the books and reported a net profit of 98.9 billion euros.<br />

Apple follows by far and with about 54 billion Euro clearly<br />

on place 2. With the simple energy source crude oil it is still<br />

possible to earn good money.<br />

Another quasi curiosity in the oil-rich Gulf states is<br />

the construction of coal-fired power plants. A site with<br />

2,400 MW in Dubai has been under development since<br />

2016, with the expansion target of 5,400 MW, and the<br />

bidding process <strong>for</strong> a 1,200 MW site is underway in Oman.<br />

Both projects are part of long-term energy strategies in<br />

these regions, which are based on a considerable further<br />

increase in demand, an increase in the use of renewables<br />

but also on the use of all energy resources to secure a<br />

reliable energy supply on a broad basis. Sustainable energy<br />

supply on a wide base à la Gulf region.<br />

Last but not least, nuclear energy remains in the ranks.<br />

Since around the middle of the last decade, countries in<br />

the Gulf have been intensively pursuing the construction<br />

of nuclear power plants as newcomers. At the end of 2009,<br />

a South Korean consortium won the tender <strong>for</strong> the<br />

construction of initially four reactors in the United Arab<br />

Emirates. Construction of the AP1400 type plants at the<br />

Barakah site, each with a gross capacity of 1,400 MW,<br />

began in 2012. The first unit is expected to go into operation<br />

at the beginning of 2020 after receiving the expected<br />

operating permit. In the context of the World Energy<br />

Congress, Mohamed Al Hammadi, CEO of the operating<br />

company Emirates <strong>Nuclear</strong> Energy Corporation, spoke<br />

very clearly about the acceptance of nuclear energy<br />

and unequivocally about the role and responsibility<br />

of industry. The background is the current worldwide<br />

broadcast of a television production by the provider HBO<br />

on the Chernobyl nuclear accident. With all the facts<br />

recorded in the mini-series, Mohamed Al Hammadi says<br />

that it has produced and left behind many myths<br />

that lack any fact-based background. Such myths must<br />

be countered because nuclear energy is an essential<br />

component of the future clean energy mix. If nuclear<br />

energy is the subject of controversial discussions in many<br />

countries, <strong>for</strong> example on radioactive waste or severe<br />

accidents, the experts are called upon to provide facts.<br />

According to Al Hammadi, science and facts and their open<br />

communication in the United Arab Emirates have helped<br />

to ensure that new nuclear power plant construction projects<br />

were accepted by the people of the Gulf State even<br />

after the reactor accidents in Fukushima. Over the years<br />

after Fukushima, communication and in<strong>for</strong>mation have<br />

increased the approval of the project from 67 to 68 percent<br />

to 82 percent today. This positive development <strong>for</strong> the<br />

acceptance of nuclear energy shows that it is not a mystical<br />

technology and that the public is looking <strong>for</strong> facts.<br />

Facts, also about nuclear energy, are apparently not<br />

always outside the box – at least in some regions of the<br />

world.<br />

Christopher Weßelmann<br />

– Editor in Chief –<br />

Editorial<br />

Facts – Should not Remain Excluded?


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

EDITORIAL 448<br />

Fakten – doch nicht außen vor?<br />

Liebe Leserin, lieber Leser, seit dem Jahr 1924 treffen sich internationale Akteure des Energiesektors im<br />

Dreijahresrhythmus auf einer der bedeutendsten Veranstaltung für diesen Bereich, dem Weltenergiekongress (engl.<br />

World Energy Congress). Der aktuelle Kongress fand Anfang September 2019 in Abu Dhabi statt. Unter dem Motto<br />

„Energie für Wohlstand“ (Energy <strong>for</strong> Prosperty) fanden über 15.000 Teilnehmer den Weg in die Vereinigten Arabischen<br />

Emirate. Eine Besonderheit des Weltenergiekongresses ist sicherlich – in Zeiten, in denen in einigen Ländern weltweit<br />

öffentliche und politische Energiediskussionen fast nur noch auf die Themen „Ausstieg aus der Nutzung fossiler<br />

Energieträger und Atomausstieg“ komprimiert und fixiert werden –, dass uneingeschränkt und vorbehaltlos alle<br />

Energieträger thematisiert werden. Ein weiteres Charakteristikum liegt in der breiten Beteiligung und dem Zusammenführen<br />

von Energieexperten und politischen Akteuren.<br />

Auch das geografische Umfeld des diesjährigen Kongresses<br />

unterstreicht „Breite“: Die Energiefrage ist heute und<br />

zukünftig absehbar nicht die Frage nach dem einen<br />

Energieträger, der die eine Zukunftslösung darstellt.<br />

Vielmehr ist nur ein breiter Energiemix zukunftsfähig<br />

bzw., wie es das Veranstaltungsmotto ausdrückt, Basis und<br />

Voraussetzung für ein prosperierendes Lebensumfeld.<br />

Das geographische Umfeld ist zudem ein interessantes:<br />

Im Frühjahr dieses Jahres war es eine kleine, aber<br />

bedeutende Wirtschaftsnachricht aus Saudi Arabien, die<br />

Aufmerksamkeit erregte. Der geneigte Beobachter von<br />

besonders profitablen Unternehmen weltweit mag als<br />

erstes die Protagonisten neuer Technologien – Tesla<br />

nüchtern ausgenommen – vorne sehen, also Unternehmen<br />

wie Apple, Samsung oder Soziale Platt<strong>for</strong>men. Weit<br />

gefehlt! Förderung, Verarbeitung und Handel mit Erdöl<br />

lassen Saudi Aramco, den saudi-arabischen Erdölkonzern,<br />

sogar die fünf folgenden Rivalen bei der Erdölversorgung<br />

in Summe in den Schatten stellen. Aufgrund einer<br />

geplanten Unternehmensverschmelzung und dem angestrebtem<br />

Verkauf von Anleihen hatte sich Saudi Aramco<br />

erstmals in die Bücher schauen lassen und weist<br />

98,9 Milliarden Euro Nettogewinn aus. Apple folgt mit<br />

Abstand und rund 54 Mrd. Euro deutlich auf Platz 2.<br />

Mit dem einfachen Energieträger Erdöl lässt sich also<br />

immer noch gutes Geld verdienen.<br />

Ein weiteres quasi Kuriosum im Bereich der erdölreichen<br />

Golf-Staaten ist der Bau von Kohlekraftwerken.<br />

Ein Standort mit 2.400 MW in Dubai befindet sich seit dem<br />

Jahr 2016 in der Entwicklung, mit dem Ausbauziel von<br />

5.400 MW und im Oman läuft der Bieterprozess für einen<br />

1.200 MW Standort. Beide Projekte sind Teil langfristiger<br />

Energiestrategien in dieser Region, die von einem erheblichen<br />

weiteren Bedarfsanstieg, einer Steigerung der<br />

Nutzung Erneuerbarer, aber zur Sicherung der verlässlichen<br />

Energieversorgung auf breiter Basis auch der<br />

Nutzung aller Energieressourcen ausgehen. Nachhaltige<br />

Energie versorgung auf vielen Füßen à la Golfregion.<br />

Zu guter Letzt verbleibt im Reigen die Kernenergie. Seit<br />

etwa Mitte des vergangenen Jahrzehnts verfolgen Staaten<br />

am Golf intensiv als Newcomer den Bau von Kernkraftwerken.<br />

Ende 2009 gewann ein südkoreanisches<br />

Konsortium die Ausschreibung zum Bau von zunächst vier<br />

Reaktoren in den Vereinigten Arabischen Emiraten.<br />

Baubeginn für die Anlagen vom Typ AP1400 am Standort<br />

Barakah mit jeweils 1.400 MW Bruttoleistung war 2012.<br />

Der erste Block soll nach erwarteter Betriebsgenehmigung<br />

in diesem Jahr Anfang 2020 in Betrieb gehen. Im Kontext<br />

des World Energy Congresses äußerte sich Mohamed<br />

Al Hammadi, CEO der Betreibergesellschaft Emirates<br />

<strong>Nuclear</strong> Energy Corporation sehr deutlich zum Thema<br />

Akzeptanz der Kernenergie und unmissverständlich zur<br />

Rolle und Verantwortung der Industrie. Hintergrund ist<br />

die aktuell weltweite Ausstrahlung einer Fernsehproduktion<br />

des Anbieters HBO zum Reaktorunfall von<br />

Tschernobyl. Bei allen Fakten, die in der Mini-Serie<br />

aufgenommen wurden, habe, so Mohamed Al Hammadi,<br />

diese viele falsche Mythen produziert und hinterlassen,<br />

denen jeglicher auf Tatsachen basierter Hintergrund fehle.<br />

Solchen Mythen müsse entgegnet werden, da die Kernenergie<br />

eine wesentliche Komponente des zukünftigen<br />

sauberen Energiemixes sei. Wenn die Kernenergie in vielen<br />

Ländern Gegenstand kontroverser Diskussionen ist, so zu<br />

den Themen radioaktive Abfälle oder schwere Unfälle,<br />

seien die Experten aufgerufen, mit Tatsachen zu<br />

in<strong>for</strong>mieren. Wissenschaft und Fakten sowie ihre offene<br />

Kommunikation hätten, so Al Hammadi, in den Vereinigten<br />

Arabischen Emiraten dazu beigetragen, dass die<br />

Kernkraftwerksneubauprojekte auch in den Zeiten nach<br />

den Reaktorunfällen in Fukushima bei der Bevölkerung<br />

des Golfstaates akzeptiert wurden. Kommunikation und<br />

In<strong>for</strong>mation haben die Zustimmung des Projektes über die<br />

Jahre nach Fukushima sogar von 67 über 68 auf heute<br />

82 Prozent steigen lassen. Diese positive Entwicklung für<br />

die Akzeptanz der Kernenergie zeige, dass es sich nicht um<br />

eine mystische Technik handelt und die Öffentlichkeit<br />

nach Fakten suche.<br />

Fakten, auch zur Kernenergie, stehen anscheinend<br />

doch nicht immer außen vor – zumindest in einigen<br />

Regionen dieser Welt.<br />

Christopher Weßelmann<br />

– Chefredakteur –<br />

Editorial<br />

Facts – Should not Remain Excluded?


Kommunikation und<br />

Training für Kerntechnik<br />

Suchen Sie die passende Weiter bildungs maßnahme im Bereich Kerntechnik?<br />

Wählen Sie aus folgenden Themen: Dozent/in Termin/e Ort<br />

3 Atom-, Vertrags- und Exportrecht<br />

Atomrecht – Ihr Weg durch Genehmigungs- und<br />

Aufsichtsverfahren<br />

Atomrecht – Was Sie wissen müssen<br />

RA Dr. Christian Raetzke 22.<strong>10.2019</strong><br />

18.02.2020<br />

RA Dr. Christian Raetzke<br />

Akos Frank LL. M.<br />

Berlin<br />

07.11.2019 Berlin<br />

Atomrecht – Das Recht der radioaktiven Abfälle RA Dr. Christian Raetzke 10.03.2020 Berlin<br />

Export kerntechnischer Produkte und Dienstleistungen –<br />

Chanchen und Regularien<br />

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Themen und Formate<br />

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13.11. - 14.11.2019 Salzgitter<br />

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In Kooperation mit dem TÜV SÜD Energietechnik GmbH Baden-Württemberg:<br />

3 <strong>Nuclear</strong> English<br />

Das neue Strahlenschutzgesetz –<br />

Folgen für Recht und Praxis<br />

Stilllegung und Rückbau in Recht und Praxis<br />

Dr. Maria Poetsch<br />

RA Dr. Christian Raetzke<br />

Dr. Stefan Kirsch<br />

RA Dr. Christian Raetzke<br />

15.10. - 16.<strong>10.2019</strong><br />

13.11. - 14.11.2019<br />

28.01. - 29.01.2020<br />

Berlin<br />

23.09. - 24.09.2020 Berlin<br />

English <strong>for</strong> <strong>Nuclear</strong> Business Angela Lloyd 01.04. - 02.04.2020 Berlin<br />

3 Wissenstransfer und Veränderungsmanagement<br />

Veränderungsprozesse gestalten – Heraus <strong>for</strong>derungen<br />

meistern, Beteiligte gewinnen<br />

Erfolgreicher Wissenstransfer in der Kerntechnik –<br />

Methoden und praktische Anwendung<br />

Dr. Tanja-Vera Herking<br />

Dr. Christien Zedler<br />

Dr. Tanja-Vera Herking<br />

Dr. Christien Zedler<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 (2019) | Issue 10 ı October<br />

450<br />

Issue 10 | 2019<br />

October<br />

CONTENTS<br />

Contents<br />

Editorial<br />

Facts – Should not Remain Excluded? E/G 447<br />

Inside <strong>Nuclear</strong> with NucNet<br />

How Governments Can Remove Barriers to Investment<br />

in <strong>Nuclear</strong> Energy 452<br />

Did you know...? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453<br />

Feature | Research and Innovation<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering<br />

and Medicine in Germany 455<br />

Research and Innovation<br />

Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor<br />

at the University of Mainz 463<br />

Spotlight on <strong>Nuclear</strong> Law<br />

The Decision of the European Court of Justice of 29 July 2019:<br />

Lifetime Extension à la Belge – A Successful Model? G 467<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

The DIW Paper on „Expensive and Dangerous“<br />

<strong>Nuclear</strong> Energy under Review G 469<br />

Time to End Australian Prohibition on <strong>Nuclear</strong> Energy? 480<br />

Environment and Safety<br />

Leakage Assessment in Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis 482<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process<br />

in the Pyroprocessing 486<br />

Cover:<br />

OPAL – Open Pool Australian<br />

Lightweight reactor;<br />

Courtesy of Tony Redhead<br />

and Refraction Media<br />

Contents:<br />

Idaho National Laboratory:<br />

Simulation – Advanced simulation capabilities<br />

can model reactors, such as INL's Advanced<br />

Test Reactor shown here, from atomic scales to<br />

full-sized reactor assemblies.<br />

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

Industry and Economy Demands on Energy Politics G 495<br />

KTG Inside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .499<br />

News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500<br />

<strong>Nuclear</strong> Today<br />

2020 Climate Vision or is <strong>Nuclear</strong> Obscured by the Fog? 502<br />

Imprint 496<br />

G<br />

E/G<br />

= German<br />

= English/German<br />

Insert: AiNT – Aus- und Fortbildungsprogramm 2020<br />

Contents


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

451<br />

Feature<br />

Research and Innovation<br />

455 Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering<br />

and Medicine in Germany<br />

CONTENTS<br />

Winfried Petry<br />

Inside <strong>Nuclear</strong> with NucNet<br />

452 How Governments Can Remove Barriers to Investment<br />

in <strong>Nuclear</strong> Energy<br />

Research and Innovation<br />

463 Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor<br />

at the University of Mainz<br />

Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

469 The DIW Paper on „Expensive and Dangerous“ <strong>Nuclear</strong> Energy<br />

under Review<br />

Anna Veronika Wendland und Björn Peters<br />

480 Time to End Australian Prohibition on <strong>Nuclear</strong> Energy?<br />

Contents


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

452<br />

INSIDE NUCLEAR WITH NUCNET<br />

How Governments Can Remove Barriers<br />

to Investment in <strong>Nuclear</strong> Energy<br />

The message about nuclear energy is clear: without it, the global transition to low-carbon energy systems<br />

will be that much harder. The problem is where to find – and how to make worthwhile – the upfront funding<br />

it needs. The biggest barrier to new nuclear construction, says the <strong>International</strong> Energy Agency (IEA) in a<br />

report, is mobilising investment.<br />

The IEA report, published because the agency says nuclear<br />

needs to be part of the debate on energy, contains some<br />

stark warnings – and also cause <strong>for</strong> optimism. The declining<br />

share of nuclear power in the global energy mix in recent<br />

years is one of the main reasons why the rapid expansion<br />

of renewables has failed to stop the increase in CO 2<br />

emissions. The bad news: nuclear is not on track to fulfil<br />

its potential. The good news: this is due to policy imperfections,<br />

which can be corrected.<br />

The report says it is vital that countries which have kept<br />

open the option of using nuclear power re<strong>for</strong>m their<br />

policies to ensure that nuclear is able to compete “on a<br />

level playing field”. Governments must address barriers to<br />

investment in lifetime extensions and new capacity.<br />

The most important focus of policies should be on<br />

designing electricity markets in a way that values the clean<br />

energy and energy security attributes of nuclear power.<br />

The clean energy component can be achieved by explicit<br />

carbon pricing, clean energy credits and contractual<br />

arrangements that reward nuclear and other low-carbon<br />

sources of electricity.<br />

As <strong>for</strong> the energy security component, the dispatchability<br />

and reliability of nuclear power should be rewarded<br />

by remunerating plants <strong>for</strong> their flexibility and resiliency.<br />

The industry has long argued that electricity markets<br />

should be re<strong>for</strong>med to recognise the ability of traditional<br />

baseload generation with onsite fuel supplies – including<br />

nuclear power plants – to provide grid resiliency during<br />

extreme weather.<br />

These measures, the IEA believes, would ensure that<br />

extending the lifetimes of almost all existing reactors to at<br />

least 60 years would be financially viable.<br />

Securing investment in new nuclear plants – as opposed<br />

to legislating <strong>for</strong> those already in operation – would require<br />

“more intrusive policy intervention” given the high cost of<br />

projects and recent experience with the construction of<br />

Generation III EPR plants at Olkiluoto in Finland and<br />

Flamanville in France, both of which have been plagued by<br />

delays and cost increases.<br />

The focus, says the IEA, should be on designing electricity<br />

markets in a way that values the clean energy and energy<br />

security attributes of low-carbon technologies, including<br />

nuclear power. Investment policies need to overcome<br />

financing barriers through a combination of long-term<br />

contracts, price guarantees and direct state investment.<br />

A number of challenges specific to the nature of nuclear<br />

power technology can prevent investment from going<br />

ahead. The main obstacles relate to the sheer scale of<br />

investment and long lead times; the risk of construction<br />

problems, delays and cost overruns; and the possibility of<br />

future changes in policy or the electricity system itself.<br />

But without investment in nuclear, achieving a sustainable<br />

energy system will be much harder. A collapse in<br />

investment in existing and new nuclear plants in advanced<br />

economies would have implications <strong>for</strong> emissions, costs<br />

and energy security. If no further investments are made in<br />

advanced economies to extend the operating lifetime of<br />

existing nuclear power plants or to develop new projects,<br />

nuclear power capacity in those countries would decline<br />

by around two-thirds by 2040.<br />

Coal would play a significant role in replacing nuclear,<br />

which would further increase the importance of gas <strong>for</strong><br />

countries’ electricity security. Cumulative CO 2 emissions<br />

would rise by four billion tonnes by 2040, adding to the<br />

already considerable difficulties of reaching emissions<br />

targets. Investment needs would increase by almost<br />

$ 340 bn as new power generation capacity and supporting<br />

grid infrastructure is built to offset retiring nuclear plants.<br />

The problem remains that the construction of new<br />

nuclear power plants using current technology calls <strong>for</strong><br />

huge amounts of capital. Generation III pressurised water<br />

designs like the AP1000 and the EPR require investment of<br />

several billion dollars over a few years and few private<br />

electricity utilities have the financial capabilities to support<br />

such an investment on their own. Because of the sheer<br />

scale of the investment required, all but seven of the 54 nuclear<br />

power plants under construction globally are owned<br />

by state-owned companies and all but one of the projects in<br />

private hands – all of which are in advanced economies –<br />

are subject to price regulation, which reduces risks to investors.<br />

“In the current policy and market environment, it is<br />

difficult to see any privately-owned utility embarking on a<br />

Generation III project in Europe or in North America<br />

without strong government support to minimise financial<br />

risks to investors,” the report says. “In developing countries,<br />

state-owned companies are responsible <strong>for</strong> all new nuclear<br />

investment.”<br />

In some cases, direct government intervention has been<br />

used to support private sector investment in nuclear power<br />

in electricity markets. The UK has been innovative in<br />

this regard, providing a contract <strong>for</strong> differences at a rate<br />

of £ 92.50 per MWh <strong>for</strong> 35 years <strong>for</strong> the Hinkley Point C<br />

station.<br />

However, following extensive negotiations, the UK was<br />

not successful in obtaining new nuclear investment at the<br />

Wylfa site, despite its offer to provide one-third equity<br />

participation, the provision of debt financing and a<br />

contract price of up to £ 75 per MWh.<br />

The UK is now considering a regulated asset base<br />

model, whereby the generator receives payments during<br />

the construction phase and during operations. This<br />

approach allows investors to see a return be<strong>for</strong>e the plant<br />

starts generating electricity.<br />

There is another option <strong>for</strong> the industry. Increasing<br />

difficulties in financing the construction of large<br />

Generation III reactors, coupled with the need <strong>for</strong> more<br />

low-carbon dispatchable generation, is driving policy and<br />

investor interest in small modular reactors (SMR).<br />

This type of nuclear reactor could prove much easier to<br />

finance and the IEA says it may be the way <strong>for</strong>ward <strong>for</strong><br />

nuclear fission technology. SMRs are much smaller than<br />

Inside <strong>Nuclear</strong> with NucNet<br />

How Governments Can Remove Barriers to Investment in <strong>Nuclear</strong> Energy


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

existing reactor designs, have a shorter lifetime and are<br />

intended to be built in a modular fashion in factories.<br />

Even if the average investment cost per unit of capacity<br />

is comparable to the “list price” of conventional large<br />

reactors, the smaller project size and shorter lead-times of<br />

SMRs promise to make financing easier.<br />

Author<br />

NucNet<br />

The Independent Global <strong>Nuclear</strong> News Agency<br />

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

Editor in Chief, NucNet<br />

Avenue des Arts 56<br />

1000 Brussels, Belgium<br />

www.nucnet.org<br />

DID YOU EDITORIAL KNOW...?<br />

453<br />

Did you know...?<br />

Gross Electricity Generation<br />

in Germany<br />

Shares of base load electricity generation<br />

in Germany 2018 (gross)<br />

Lignite<br />

51.3 %<br />

<strong>Nuclear</strong><br />

26.8 %<br />

In Germany gross electricity generation in 2018 was 646.8 TWh<br />

of which 51.2 TWh were net exports and 39.6 TWh grid losses<br />

as well as own consumption of power generation installations.<br />

Of the 646.8 TWh gross production 283.8 TWh can be counted as<br />

base load generation provided from lignite (145.5 TWh), nuclear<br />

(76.0 TWh), biomass (45.7 TWh) and hydropower (16.6 TWh).<br />

26.8 per cent (nuclear) of the base load generation is supposed to<br />

be offline by the end of 2022, the last lignite fired power plants<br />

are intended to be closed till 2038.<br />

Biomass<br />

16.1 %<br />

Hydropower<br />

5.8 %<br />

Source: KernD,<br />

AG Energiebilanzen<br />

Energy Transition Index<br />

The consulting group McKinsey Company prepares the Energy<br />

Transition Index reporting on the state and progress of the<br />

German energy transition twice a year. The current report of<br />

5 September 2019 takes up the issue of the perspective on the<br />

security of supply in electricity. With the phase out of 10 GW<br />

nuclear capacity till 2022, 29 GW coal and lignite capacity till<br />

2030 Germany will lose 43 per cent of the secured generation<br />

capacity available in 2018 within the next ten years. In addition<br />

remaining coal and lignite capacities of 17 GW are supposed to<br />

be closed till 2038. At the same time the extension of the<br />

transmission grid needed primarily to transport wind power from<br />

the north to the south of Germany grossly lags behind schedule.<br />

Of the new power lines with a length of 3,600 kilometers planned<br />

to be completed by 2020, only 1,087 kilometers have been completed<br />

by the first quarter of 2019. If the grid extension continues<br />

to proceed at the same speed, the 2020 target will only be<br />

reached in 2037. This bottleneck threatens both the security of<br />

supply in the southern part of Germany and impedes wind power<br />

generation and its expansion in the north.<br />

For further details<br />

please contact:<br />

Nicolas Wendler<br />

KernD<br />

Robert-Koch-Platz 4<br />

10115 Berlin<br />

Germany<br />

E-mail: presse@<br />

KernD.de<br />

www.KernD.eu<br />

Did you know...?


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

CALENDAR 454<br />

Calendar<br />

2019<br />

07.10.-11.<strong>10.2019</strong><br />

<strong>International</strong> Conference on Climate Change and<br />

the Role of <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong>. Vienna, Austria,<br />

IAEA, www.iaea.org<br />

07.10.-18.<strong>10.2019</strong><br />

ICTP-IAEA <strong>Nuclear</strong> Energy Management School.<br />

Trieste, Italy, <strong>International</strong> Atomic Energy Agency<br />

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

14.10.-25.<strong>10.2019</strong><br />

5 th WNU School on Radiation Technologies.<br />

Obninsk, Russian Federation, World <strong>Nuclear</strong><br />

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

15.10.-16.<strong>10.2019</strong><br />

Africa <strong>Nuclear</strong> Business Plat<strong>for</strong>m. Nairobi, Kenya,<br />

<strong>Nuclear</strong> Business Plat<strong>for</strong>m,<br />

www.nuclearbusiness-plat<strong>for</strong>m.com<br />

15.10.-18.<strong>10.2019</strong><br />

NAWG 16 – Natural Analogue Working Group.<br />

Yamagata, Japan, NAWG,<br />

www.natural-analogues.com<br />

15.10.-18.<strong>10.2019</strong><br />

Technical Meeting on Siting <strong>for</strong> <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong><br />

Plants. Vienna, Austria, IAEA, www.iaea.org<br />

22.10.-25.<strong>10.2019</strong><br />

SWINTH-2019 Specialists Workshop on Advanced<br />

Instrumentation and Measurement Techniques<br />

<strong>for</strong> Experiments Related to <strong>Nuclear</strong> Reactor<br />

Thermal Hydraulics and Severe Accidents.<br />

Livorno, Italy, www.nineeng.org/swinth2019/<br />

23.10.-24.<strong>10.2019</strong><br />

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

VGB <strong>Power</strong>Tech e.V., www.vgb.org/en/<br />

chemie_im_kraftwerk_2019.html<br />

27.10.-30.<strong>10.2019</strong><br />

FSEP CNS <strong>International</strong> Meeting on Fire Safety<br />

and Emergency Preparedness <strong>for</strong> the <strong>Nuclear</strong><br />

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

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

27.10.-30.<strong>10.2019</strong><br />

<strong>International</strong> Uranium Fuel Seminar. Nashville, TN,<br />

USA, NEI, www.nei.org<br />

29.10.-01.11.2019<br />

SIEW – Singapore <strong>International</strong> Energy Week.<br />

Mumbai, India, Energy Market Authority,<br />

www.siew.sg<br />

04.11.-05.11.2019<br />

EUROSAFE Forum 2019. Cologne, Germany,<br />

European TSO's, www.eurosafe-<strong>for</strong>um.org<br />

04.11.-06.11.2019<br />

11. Freigabesymposium: Entlassung von<br />

radio aktiven Stoffen aus dem Geltungsbereich<br />

des StrlSchG. Hamburg, Germany, TÜV Nord<br />

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

04.11.-07.11.2019<br />

<strong>International</strong> Conference on Effective Regulatory<br />

Systems 2019. The Hague, Netherlands,<br />

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

www.iaea.org/events/conference-on-effectiveregulatory-systems-2019<br />

12.11.-14.11.2019<br />

<strong>International</strong> Conference on <strong>Nuclear</strong><br />

Decommissioning – ICOND 2019. Eurogress<br />

Aachen, Aachen Institute <strong>for</strong> <strong>Nuclear</strong> Training GmbH,<br />

www.icond.de<br />

13.11.-14.11.2019<br />

India <strong>Nuclear</strong> Business Plat<strong>for</strong>m. Mumbai, India,<br />

<strong>Nuclear</strong> Business Plat<strong>for</strong>m,<br />

www.nuclearbusiness-plat<strong>for</strong>m.com<br />

25.11.-29.11.2019<br />

<strong>International</strong> Conference on Research Reactors:<br />

Addressing Challenges and Opportunities to<br />

Ensure Effectiveness and Sustainability. Buenos<br />

Aires, Argentina, <strong>International</strong> Atomic Energy<br />

Agency (IAEA), www.iaea.org/events/conferenceon-research-reactors-2019<br />

2020<br />

12.01.-16.01.2020<br />

<strong>Power</strong> Plant Simulation Conference. Chattanooga,<br />

Tennessee United States, Society <strong>for</strong> Modeling &<br />

Simulation <strong>International</strong>, www.scs.org<br />

22.01.2020<br />

<strong>Nuclear</strong> Fuel Supply Forum. Washington, D.C., USA,<br />

NEI, www.nei.org<br />

10.02.-14.02.2020<br />

37 th Short Courses on Multiphase Flow. Zurich,<br />

Switzerland, Swiss Federal Institute of Technology<br />

ETH, www.lke.mavt.ethz.ch<br />

10.02.-14.02.2020<br />

ICONS2020: <strong>International</strong> Conference on <strong>Nuclear</strong><br />

Security. Vienna, Austria, The <strong>International</strong> Atomic<br />

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

02.03.-06.03.2020<br />

<strong>International</strong> Workshop on Developing a National<br />

Framework <strong>for</strong> Managing the Response to<br />

<strong>Nuclear</strong> Security Events. Madrid, Spain, IAEA,<br />

www.iaea.org<br />

08.03.-12.03.2020<br />

WM Symposia – WM2019. Phoenix, AZ, USA,<br />

www.wmsym.org<br />

08.03.-13.03.2020<br />

IYNC2020 – The <strong>International</strong> Youth <strong>Nuclear</strong><br />

Congress. Sydney, Australia, IYNC, www.iync2020.org<br />

18.03.-20.03.2020<br />

12. Expertentreffen Strahlenschutz. Bayreuth,<br />

Germany, TÜV SÜD, www.tuev-sued.de<br />

30.03.-01.04.2020<br />

INDEX <strong>International</strong> <strong>Nuclear</strong> Digital Experience.<br />

Paris, France, SFEN Société Française d’Energie<br />

Nucléaire, www.sfen-index2020.org<br />

31.03.-03.04.2020<br />

ATH'2020 – <strong>International</strong> Topical Meeting on<br />

Advances in Thermal Hydraulics. Paris, France,<br />

Société Francaise d’Energie Nucléaire (SFEN),<br />

www.sfen-ath2020.org<br />

20.04.-22.04.2020<br />

World <strong>Nuclear</strong> Fuel Cycle 2020. Stockholm,<br />

Sweden, WNA World <strong>Nuclear</strong> Association,<br />

www.world-nuclear.org<br />

KERNTECHNIK 2020.<br />

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

www.kerntechnik.com<br />

05.05.-06.05.2020<br />

12.05.-13.05.2020<br />

INSC — <strong>International</strong> <strong>Nuclear</strong> Supply Chain<br />

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

www.tuev-sued.de<br />

20.05.-22.05.2020<br />

<strong>Nuclear</strong> Energy Assembly. Washington, D.C., USA,<br />

NEI, www.nei.org<br />

15.06.-19.06.2020<br />

<strong>International</strong> Conference on <strong>Nuclear</strong> Knowledge<br />

Management and Human Resources Development:<br />

Challenges and Opportunities. Moscow,<br />

Russian Federation, IAEA, www.iaea.org<br />

15.06.-20.07.2020<br />

WNU Summer Institute 2020. Japan, World <strong>Nuclear</strong><br />

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

01.09.-04.09.2020<br />

IGORR – Standard Cooperation Event in the <strong>International</strong><br />

Group on Research Reactors Conference.<br />

Kazan, Russian Federation, IAEA, www.iaea.org<br />

09.09.-11.09.2020<br />

World <strong>Nuclear</strong> Association Symposium 2020.<br />

London, United Kingdom, WNA World <strong>Nuclear</strong><br />

Association, www.world-nuclear.org<br />

16.09.-18.09.2020<br />

<strong>International</strong> <strong>Nuclear</strong> Reactor Materials<br />

Reliability Conference and Exhibition.<br />

New Orleans, Louisiana, USA, EPRI, www.snetp.eu<br />

28.09.-01.10.2020<br />

NPC 2020 <strong>International</strong> Conference on <strong>Nuclear</strong><br />

Plant Chemistry. Antibes, France, SFEN Société<br />

Française d’Energie Nucléaire,<br />

www.sfen-npc2020.org<br />

26.10.-30.10.2020<br />

NuMat 2020 – 6 th <strong>Nuclear</strong> Materials Conference.<br />

Gent, Belgium, IAEA, www.iaea.org<br />

09.11.-13.11.2020<br />

<strong>International</strong> Conference on Radiation Safety:<br />

Improving Radiation Protection in Practice.<br />

Vienna, Austria, IAEA, www.iaea.org<br />

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

Calendar


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Feature | Research and Innovation<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering<br />

and Medicine in Germany<br />

Winfried Petry<br />

Why neutrons? Neutrons are essential, precious, and powerful. Their unique properties showing the structure<br />

and dynamics of materials have led to numerous advances and discoveries in basic materials science and made them an<br />

invaluable tool in industrial product development and manufacturing. They are vital to a number of scientific disciplines,<br />

including condensed matter, materials research and nuclear physics. In addition, they are essential <strong>for</strong> materials<br />

irradiation testing and the production of materials, especially radioisotopes <strong>for</strong> industry and medicine. Thus neutrons<br />

not only enable scientific advances, but also are crucial to the development of applied technologies, production of<br />

materials and nuclear medicine. [1]<br />

Neutrons have a wavelike character, with wavelengths<br />

typically ranging from 0.01 to 100 nm. The way in which<br />

such particles are scattered elastically from materials<br />

reveals the spacing of the constituent atoms or the size of<br />

the molecules of which they are composed, ranging from<br />

crystalline materials through polymers and biological<br />

macromolecules, all the way up to strain-scanning of<br />

metals and alloys in engineering components. Neutrons<br />

can easily discriminate between isotopes of an element,<br />

are particularly effective at revealing the position of<br />

hydrogen- containing molecules such as water, or hydrogen<br />

atoms as part of the full structure of the biological<br />

molecules significant <strong>for</strong> pharmaceuticals or genomic<br />

research, as well protons in hydrogen storage materials<br />

and fuel cells. A full understanding of the factors’ controlling<br />

function in all of these systems frequently requires<br />

neutrons combined with other methods, and increasingly<br />

complemented by computer simulation. The latter also<br />

means that neutron scattering measurements provide an<br />

essential tool to benchmark computer simulations, with<br />

far-reaching consequences <strong>for</strong> many other fields of science.<br />

The energy of such neutrons is typically of the order of<br />

meV, comparable to that associated with the motion of<br />

atoms and molecules in solids and liquids. Further, the fact<br />

that the neutron also possesses a small magnetic moment<br />

means that it can also probe the structure and excitations<br />

of electronic spins in magnetic materials – indeed, it is the<br />

most incisive tool of magnetism at an atomic scale. This is<br />

not only important in illuminating the search <strong>for</strong> new recording<br />

media, including the single-molecule magnets<br />

that may provide the qubits <strong>for</strong> future quantum computers,<br />

but also provides unique insights into the mechanism of<br />

high-temperature superconductivity.<br />

Neutrons are electrically neutral, enabling them to penetrate<br />

deeply inside materials without disturbing them significantly.<br />

This enables the study of structure within dense<br />

materials, or held in complex apparatus <strong>for</strong> sample environment,<br />

facilitating studies under extreme or reactive<br />

conditions. This property also renders them non-destructive.<br />

Finally, it should be noted that the neutron itself provides<br />

an important subject <strong>for</strong> research, particularly when<br />

cooled down to very low temperatures or energies. The<br />

determination of some of its fundamental properties – <strong>for</strong><br />

example its lifetime and the presence or lack of a very<br />

weak electric dipole moment – enables us to explore some<br />

of the most fundamental principles of physics, often in<br />

ways that complement the work per<strong>for</strong>med at facilities <strong>for</strong><br />

high-energy physics such as CERN. [2]<br />

Last but not least, neutrons induce nuclear reactions.<br />

These enable to trans<strong>for</strong>m elements as it has been<br />

per<strong>for</strong>med in the doping of Si by transmutation of Si to P,<br />

producing the by far most homogeneously n-doped Si <strong>for</strong><br />

industry. <strong>Nuclear</strong> medicine urgently needs radioisotopes<br />

<strong>for</strong> molecular imaging and therapy. For instance, the<br />

worldwide need <strong>for</strong> Technetium-99m of about 30 Million<br />

annual applications is almost entirely produced by 6 research<br />

reactors [3].<br />

How it began<br />

After World War II nuclear technology was out of reach <strong>for</strong><br />

the young Federal Republic. Things changed abruptly with<br />

the speech “Atoms <strong>for</strong> Peace” given by U.S. President<br />

Dwight D. Eisenhower to the UN General Assembly in New<br />

York City on December 8, 1953. In sight of the rise of the<br />

nuclear age and the development of the hydrogen bomb,<br />

the US were put under considerable pressure by the<br />

worldwide public to create an “Atoms <strong>for</strong> Peace” program<br />

that encouraged the peaceful use of nuclear energy and<br />

would help to avoid the destruction of humanity using this<br />

new technology. In this speech Eisenhower presented<br />

his ideas <strong>for</strong> peaceful uses: nuclear energy should be used<br />

<strong>for</strong> the production of energy e.g. electricity or heat; <strong>for</strong><br />

applications in medicine and controlling epidemics and<br />

<strong>for</strong> helping to feed a growing population. All this should<br />

happen under the umbrella of an international atomic<br />

organization to ensure the safe and friendly usage of<br />

radioactive materials and technology.<br />

As a follow-up the <strong>International</strong> Conference on the<br />

Peaceful Uses of Atomic Energy in Geneva, Switzerland took<br />

place in 1955. It brought together world leaders to discuss<br />

peace and aimed to reduce international tensions. It led<br />

to the foundation of the <strong>International</strong> Atomic Energy<br />

Association (IAEA) as a sub-organization of the UN to<br />

implement the “Atoms <strong>for</strong> Peace” program, opening up<br />

nuclear research to civilians and countries that had not<br />

previously possessed nuclear technology on July 29, 1957<br />

in Vienna. This cleared the way <strong>for</strong> peaceful use of nuclear<br />

technology in both parts of Germany.<br />

Building the Atom-Egg<br />

The Federal Republic of Germany (BRD) now had access<br />

to nuclear technology and nuclear materials <strong>for</strong> peaceful<br />

use. The so-called Atom-Ministry was founded, headed by<br />

Franz Josef Strauss. In 1953 Strauss became Federal<br />

Minister <strong>for</strong> Special Affairs in the second cabinet of Chancellor<br />

Konrad Adenauer.<br />

The Federal Government and the states founded<br />

several nuclear labs like Gesellschaft für Kern<strong>for</strong>schung<br />

mbH and later on Kern<strong>for</strong>schungszentrum Karlsruhe<br />

GmbH (KfK), Kern<strong>for</strong>schungsanlage Jülich (KFA Jülich),<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 455<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 456<br />

Hahn-Meitner-Institut für Kern<strong>for</strong>schung<br />

(HMI), Gesell schaft für<br />

Kernenergieverwertung in Schiffbau<br />

und Schiffahrt at Geesthacht (GKSS),<br />

Physikalisch Technische Bundesanstalt<br />

at Braunschweig (PTB) and<br />

others, all intended to build research<br />

reactors <strong>for</strong> learning how to handle<br />

nuclear technology. Franz Josef<br />

Strauss did not <strong>for</strong>get his Bavarian<br />

homeland and agreed with the Prime<br />

Minister of Bavaria, Wilhelm Högner<br />

(Social Democrats Party, SPD), to<br />

have the first nuclear reactor in<br />

Bavaria! Werner Heisenberg was also<br />

interested in these plans as he wanted<br />

to relocate the famous Max Planck<br />

Institute <strong>for</strong> Physics (origi nating from<br />

| | News from the German Agriculture Society the Kaiser Wilhelm Institute) to<br />

(cover June 13 ,1957) with the Atom-Egg under Munich.<br />

construction and a horse plough in the front<br />

The first ideas were to locate this<br />

symbolizing the raise of the new era.<br />

new Bavarian research reactor in<br />

Munich at Technische Hochschule<br />

München (TH-München) in the center of the city on<br />

Gabelsberger strasse. However, this idea was soon<br />

discarded and arable land in the north of Garching were<br />

considered. On June 6 th , 1956 a part of the Bavarian<br />

Cabinet visited the selected site and had dinner at the local<br />

Gasthaus in Garching centre: Garchinger Neuwirt. Only 5<br />

days later, on June 11 th , Prime Minister Högner gave the<br />

permission <strong>for</strong> the young Prof. Heinz Maier-Leibnitz<br />

to go to the US to buy a swimming pool reactor. He<br />

went immediately <strong>for</strong> a two-week trip and bought it while<br />

he was there. It took 2 months to obtain the detailed<br />

engineering design of the reactor. So building it started in<br />

November 1956. A year later, first criticality of the<br />

Forschungsreaktor München FRM was achieved on<br />

October 31 st , 1957.<br />

Garching is proud to be the home of the first nuclear<br />

reactor in Germany. There<strong>for</strong>e, when the FRM was built,<br />

the local government proudly incorporated the Atom-Egg<br />

into their coat of arms. Thanks to this decision, Garching<br />

today is world-renowned <strong>for</strong> the Research Campus of the<br />

Technische Universität München, of which the Atom-Egg<br />

was like a seed. [4]<br />

What happened in West Germany was mirrored in the<br />

East. The Soviet Union, within the Atoms <strong>for</strong> Peace<br />

program, delivered research reactors to almost all of the<br />

republics/states of the Union and countries of the Soviet<br />

Economy Zone. Only 6 weeks after the Atom-Egg reached<br />

criticality the Zentralinstitut für Kern<strong>for</strong>schung of the GDR<br />

at Rossendorf near Dresden started the operation of the<br />

Rossendorf research reactor on December 16, 1957. This<br />

neutron source already had a heavy water moderator and<br />

originally produced 2 MW th . It was later upgraded to<br />

5 MW th and then to 10 MW th . Just be<strong>for</strong>e the fall of the Iron<br />

Curtain a refitting programm of the reactor was started,<br />

but the final decision to decommission it was taken after<br />

reunification. On June 27, 1991 the nuclear operation<br />

came to an end.<br />

Heinz Maier-Leibnitz<br />

Heinz Maier-Leibnitz was a Professor at THM (renamed<br />

1970 in Technische Universität München, TUM) from 1952<br />

to 1979. From the beginning, he saw this research reactor<br />

as an instrument to do science rather than contributing to<br />

the development of nuclear technologies. Heinz’s motto<br />

was “Do something new” or more precisely “Do it differently<br />

to the Americans” who at that time were much further<br />

ahead in terms of using neutrons <strong>for</strong> science, which<br />

was later on honored by attributing the physics Nobel prize<br />

to Bertram Brockhouse and Clif<strong>for</strong>d Shull in 1994. Maier-Leibnitz<br />

had also an impressing number of PhD students.<br />

Many of them became engaged at the research reactors<br />

of the upcoming National Labs like KFA Jülich. The<br />

two research reactors MERLIN and DIDO<br />

went into operation with about an order of magnitude<br />

higher neutron flux compared to the Atom-Egg. Following<br />

the motto of Maier-Leibnitz, the Atom-Egg but also the<br />

Jülich reactors became literally the nuclei of innovative<br />

instrumentation and science with neutrons that spread all<br />

over Europe and the world in the coming decades.<br />

| | Prof. Heinz Maier-Leibnitz explains the construction of the Atom-Egg<br />

(Copyright TUM).<br />

Certainly, the discovery with the greatest impact on<br />

science with neutrons was the invention of neutron guides,<br />

almost happening accidentally during the trial of Tasso<br />

Springer, at that time PhD student of Maier-Leibnitz, while<br />

protecting an emergent neutron beam by a metal tube in<br />

order to prevent people to run through the beam. Tasso<br />

Springer realized that with the tube protecting the beam<br />

he counted more neutrons at his detector. Other important<br />

milestones <strong>for</strong> science with neutrons of Maier-Leibnitz and<br />

his students where precise measurements of cross sections<br />

of neutrons with matter, high precision nuclear spectroscopy,<br />

the first operating time-of-flight diffractometer with<br />

a 150 m long neutron guide, high-resolution spectroscopy<br />

by neutron back scattering, the Steyerl turbine <strong>for</strong> shifting<br />

thermal neutrons in the wavelength range of very cold<br />

neutrons with neutron wavelength similar to visible light,<br />

the first small-angle scattering camera <strong>for</strong> detecting objects<br />

on the scale of nanometer to micrometer, irradiation of<br />

matter at very low temperature (4.6 K) to study the<br />

influence of radiation on matter and last but not least<br />

hadron cancer therapy by fast neutrons. [4]<br />

From Garching to Europe<br />

There was a second political impact which fostered science<br />

with neutrons in Europe. On January 22, 1963 Charles de<br />

Gaulle and Konrad Adenauer signed the Élysée Treaty.<br />

This ambitious treaty intended to create a Franco-German<br />

cultural identity. As a kind of show case a large Franco-<br />

German research institution should be founded. After an<br />

initially very small progress, Heinz Maier-Leibnitz, Louis<br />

Néel, Jules Horowitz, Robert Dautray, Félix Bertaut, and<br />

others took the initiative <strong>for</strong> a high-flux neutron source,<br />

intended to outstand all other neutron sources. Furthermore,<br />

they wanted to compete <strong>for</strong> dominance with the<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

USA in the field of neutron research. Again, science was<br />

serving diplomacy. [5, 6]<br />

On January 19, 1967 the Science Ministers Gerhard<br />

Stoltenberg and Alain Peyrefitte signed the contract <strong>for</strong> the<br />

Institute Laue-Langevin (ILL) situated at Grenoble in the<br />

French Rhone-Alpes region given the task to build and<br />

operate a high flux neutron source (HFR). Heinz Maier-<br />

Leibnitz became the founding director. On November 6,<br />

1970 the UK joined the ILL contract thanks to its science<br />

secretary Margret Thatcher. First criticality was achieved<br />

in 1972, the ILL became a tri-national neutron source. The<br />

single element compact core with about 8 kg 93 % enriched<br />

Uranium is heavy-water cooled and moderated at a<br />

nominal thermal power of 58 MW, yielding an unperturbed<br />

thermal neutron flux in the moderator of<br />

f th = 1.3 x 10 15 ncm -2 s -1 . Some 10 years be<strong>for</strong>e the High<br />

Flux Irradiation Reactor (HFIR) at Brookhaven National<br />

Lab was the first neutron source with such a compact core<br />

and an even slightly higher thermal flux. However, light<br />

water cooling and moderation mainly trap this high flux in<br />

the core, so being optimized <strong>for</strong> the production<br />

of isotopes by neutron-capture, but less suited <strong>for</strong> extracting<br />

thermal neutron beams. The high thermal flux of the<br />

ILL reactor some 12 cm outside the core in the D 2 O moderator<br />

was the technical precondition <strong>for</strong> further pioneering<br />

techniques of this source. Auxiliary moderators like the D 2<br />

cold source operated at liquid hydrogen temperature<br />

(25 K) (today two cold sources) and the hot source<br />

consisting of a block of graphite heated to about 2000 °C,<br />

were placed in the heavy water reflector, near to the<br />

position of maximum thermal flux, thereby shifting the<br />

thermal wavelength of ~0.12 nm to longer wavelength<br />

~6 nm and shorter wavelength ~0.05 nm. A circular<br />

primary shielding allows the extraction of the neutrons by<br />

in total 16 beam ports facing the different moderators or<br />

wavelength shifter. These neutrons are almost loss-free<br />

transported by cold and thermal neutron guides to today<br />

more than 45 experimental stations, mostly situated in the<br />

meanwhile erected two neutron guide halls. [5, 7]<br />

Many of the first-generation instruments followed the<br />

handwriting of Maier-Leibnitz and his students, like<br />

neutron guides, small angle scattering to characterize<br />

objects on the meso-scale, high-resolution spectroscopy<br />

by backscattering, high-precision nuclear spectroscopy,<br />

intense ultracold neutron source, etc. Heinz-Maier-<br />

Leibnitz's follower as director of the ILL was his <strong>for</strong>mer<br />

student Rudolf Mößbauer (1972 to 1977), at that time<br />

already Nobel prize winner <strong>for</strong> the experimental realization<br />

of nuclear resonances, the so-called Mößbauer effect.<br />

He was the director who made the decisive step from<br />

building a high brilliance neutron source to create the<br />

world-leading place in science with neutrons. Again<br />

different to what happened beyond the Atlantic, Mößbauer<br />

| | View on reactor, administrative building and neutron guide hall of the ILL<br />

at Grenoble (Copyright ILL).<br />

insisted on the service character of the ILL, the brilliant<br />

neutrons source should serve the best scientists from the<br />

three partner countries, coming from national labs and the<br />

universities – and as another step further beam time<br />

should be allocated solely based on the scientific merit of<br />

the measuring proposal [6]. Competition is the key to<br />

scientific excellence and the ILL counts today apart from<br />

the three founding nations additional 10 Scientific Member<br />

countries from Europe. With its today more than 45<br />

instruments it has become the world leading center in<br />

science with neutrons.<br />

With the success of ILL, many of the German neutron<br />

scientists shifted their main activities to Grenoble – on the<br />

detriment of the neutron sources at home, which had a one<br />

or two orders of magnitude smaller flux. Research reactors<br />

with beam ports like those at Karlsruhe, Braunschweig,<br />

MERLIN at Jülich and others were shut down. However,<br />

the remaining ones – the TRIGA reactor at University<br />

Mainz, the FRM, DIDO at Jülich, BER-II at HMI, FRG-1 at<br />

Geesthacht – were more and more needed to prepare the<br />

scientific case <strong>for</strong> proposals at ILL, in order to be competitive<br />

in the hunt <strong>for</strong> beam time at ILL.<br />

Up-grade of the BER-II reactor at the<br />

Hahn Meitner Institute<br />

Prof. Hans Dachs from the Hahn-Meitner-Institute (HMI)<br />

was one of the first to realize that Germany would need a<br />

national source with neutron fluxes at least approaching<br />

those of the ILL in order to strengthen the German neutron<br />

science community <strong>for</strong> the competition <strong>for</strong> beam time at<br />

ILL. Already in 1982 the HMI launched the plan to upgrade<br />

its 2 nd research reactor BER II (first criticality in 1970)<br />

from 5 to 10 MW th . The upgrade measures comprised the<br />

installation of a Beryllium reflector surrounding the core<br />

and most importantly the installation of a liquid H 2 cold<br />

neutron source which were to feed a suite of new scattering<br />

instruments in a new experimental hall. However, the<br />

Berlin colleagues were also the first to experience the<br />

changing perception of nuclear technology by society. In<br />

early 1989, just be<strong>for</strong>e the final operation license <strong>for</strong> the<br />

rebuilt neutron source was expected, the Berlin Senate<br />

changed because of elections to Red-Green (SPD + AL 1 ).<br />

The new AL Senator <strong>for</strong> Environment Michaela Schreyer<br />

refused the licensing, very much in dissent with the<br />

coalition partner SPD. This and further open conflicts led<br />

to the end of the Red-Green coalition in autumn 1990.<br />

After the next election the Berlin Senate changed to<br />

Black-Red (CDU + SPD) and on March 26, 1991 the<br />

operation license of the upgraded BER II was finally<br />

granted. [8]<br />

Prof. Ferenc Mezei, who joined the HMI in 1984 and is<br />

a great expert in neutron optics and instrumentation was<br />

responsible to add a suite of cold-neutron instruments all<br />

of which had been designed to allow <strong>for</strong> polarized-neutron<br />

capabilities. He came up with the idea of so-called<br />

multi-spectral beam extraction which was later realized at<br />

BER II to deliver thermal and cold neutrons in one and the<br />

same guide. So, Germany had in the beginning of the 90 th<br />

a brand-new neutron source with an unperturbed flux in<br />

the Be-reflector of 1.5 x 10 14 n/cm 2 with a clear emphasis<br />

on cold neutrons and a unique broad spectrum from<br />

thermal to cold neutrons at one of its altogether 24<br />

instruments [9]. The conversion of BER II to operate<br />

with low enriched uranium was completed in the years<br />

1998 to 2000 without reduction in neutron flux.<br />

The instrument FLEXX aiming on resolving magnetic<br />

and structural excitations with up to now unpreceded<br />

1) “Alternative Liste”,<br />

which later merged<br />

into the party<br />

“Die Grünen”<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 457<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 458<br />

2) externes<br />

Neutronen leiter<br />

Labor<br />

resolution is one example of the innovative and highly<br />

competitive instrumentation at BER II [9a]. The success<br />

of the instrument also builds on the renowned sample<br />

environment capabilities developed <strong>for</strong> the neutron<br />

instrumentation at the BER II reactor, a hallmark of<br />

research with neutrons in Berlin. Exemplarily, fingerprints<br />

of a novel phase, a quantum spin liquid, have been detected<br />

in the compound YbMgGaO 4 by experiments on FLEXX<br />

[10]. The underlying triangular lattice structure in this<br />

compound favors the emergence of liquid-like magnetic<br />

excitations named spinons. Knowledge about these<br />

excitations might help to better understand hightemperature<br />

super conductivity and is highly relevant <strong>for</strong><br />

quantum in<strong>for</strong>mation technology. Interestingly, a part of<br />

the experiments have been per<strong>for</strong>med at the ILL, showing<br />

the competitiveness of the new instrumentation at BER II.<br />

| | The spectrometer FLEXX at BER II of HZB <strong>for</strong> measurements of structural<br />

and magnetic excitations in matter. This instrument combines a classical<br />

triple-axis spectrometer with neutron spin-echo technique, which boosts<br />

its resolution by more than one order of magnitude [10a]. Spin-echo<br />

techniques are also extensively used in nuclear magnetic resonance<br />

(Copyright Klaus Habicht, HZB).<br />

Certainly, the most outstanding facility at BER II is its<br />

High Field Magnet (HFM) which delivers static magnetic<br />

fields up to 26 Tesla, the highest static magnetic fields<br />

available <strong>for</strong> neutron scattering. This special sample<br />

environment together with a versatile instrument which<br />

unites several important neutron scattering methods,<br />

namely diffraction, small-angle scattering and time- offlight<br />

spectroscopy, provides capabilities to measure<br />

structure and dynamics on atomic scale and temperatures<br />

as low as 0.65 K. Among the first experiments at HFM<br />

scientists at HZB have studied the magnetic structure in a<br />

Rh-doped variant of a magnetic material, URu 2 Si 2 with<br />

hidden order of unknown origin, further contributing to<br />

solve a long-standing puzzle. The high magnetic field<br />

changes the energy of electrons in the material and leads<br />

to long-range magnetic order [11].<br />

In July 2013 the Supervisory Board of HZB (<strong>for</strong>merly<br />

HMI) decided to concentrate on research with synchrotron<br />

radiation – BESSY II and new synchrotron projects – and<br />

to stop operation of BER II. So, in the end of this year BER<br />

II will cease its service, despite its highly competitive<br />

instrumentation.<br />

ELLA, a new guide hall <strong>for</strong> cold neutrons<br />

at DIDO<br />

When Prof. Tasso Springer returned to Forschungs zentrum<br />

Jülich from his ILL directorate beginning 1983, he faced a<br />

similar situation <strong>for</strong> DIDO like the Berlin colleagues. DIDO,<br />

with a first criticality in 1962, already built with a D 2 O<br />

moderator and meanwhile upgraded to 23 MW th , in 1986<br />

was upgraded by a new cold source and a completely<br />

| | View into the ELLA hall at DIDO with its suite of small-angle cameras<br />

(Copyright JCNS, FZ Jülich).<br />

newly built neutron guide hall called ELLA 2 , equipped<br />

with 58 Ni neutron guides. DIDO delivered an unperturbed<br />

thermal neutron flux of 3 x 10 14 ncm -2 s -1 , i.e. at that time<br />

the most intense neutron beams in Germany.<br />

A perfect example of the newly achieved competitiveness<br />

became the suite of small angle cameras in the ELLA<br />

guide hall, covering structures from 1 nm to beyond 1 µm.<br />

A well-known problem at winter times is the filter blockage<br />

of diesel fuel. Fuel oils contain alkanes that precipitate at<br />

low temperature as large crystals of wax are plugging<br />

filters. By means of the small angle cameras at ELLA selfassembling<br />

additives of crystalline-amorphous diblock<br />

copolymers have been characterized which combat this<br />

behavior by decreasing the size and altering the shape of<br />

the wax crystals; e.g., smaller sized crystals are less likely<br />

to clog the filters. [12]<br />

DIDO with its relatively high thermal flux was equipped<br />

with several irradiation thimbles. Since 2004 one of those<br />

was used to produce the fission isotope 99 Mo by irradiating<br />

235 Uranium targets. 99 Mo decays within 60 h to 99m Tc<br />

which is the most used radioisotope <strong>for</strong> molecular imaging<br />

in nuclear medicine – only in Germany 3 million applications<br />

are needed per year. So, <strong>for</strong> the first time Germany<br />

could contribute to the world-wide supply chain of this<br />

important radioisotope.<br />

DIDO stopped operation in 2006, but we will come back<br />

to its revival later on.<br />

TRIGA Mainz<br />

As a follow-up of the Atoms <strong>for</strong> Peace program a group<br />

around E. Teller in the US developed in the late 1950ies a<br />

research reactor type of low thermal power that is<br />

inherently safe, the so-called TRIGA reactor fueled with<br />

UZrH fuel. Here the passive inherent safety derives from<br />

the large negative prompt temperature coefficient of this<br />

particular fuel. In 1967 such a TRIGA reactor started<br />

operation at the University of Mainz. Typically, this kind of<br />

reactor can be used in a pulsed or continuous mode. TRIGA<br />

Mainz delivers in its continuous mode at a power of<br />

100 kW th a thermal flux of some 10 11 ncm -2 s -1 at its beam<br />

ports and at its irradiation thimbles a maximum of<br />

2 x 10 12 ncm -2 s -1 . However, in its pulsed mode the peak<br />

power reaches up to 250 MW th , resulting in a neutron fluence<br />

in the order of 10 15 cm-2 in one pulse (fwhm =<br />

30 ms). Pulses might be repeated every 12 to 15 minutes.<br />

TRIGA Mainz stands out by the combination of low<br />

averaged thermal power, its compact design, accessibility<br />

of the beam ports and its high intensity in a pulse. This<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

makes it ideally suited <strong>for</strong> basic research in nuclear physics<br />

and radiochemistry and less suited <strong>for</strong> neutrón scattering.<br />

So radiochemistry of short-living fission products with<br />

half-lives down to 1 s are a specialty of the research at the<br />

TRIGA reactor, also in collaboration with the GSI at<br />

Darmstadt. [13]<br />

The most visible flagships of research at the TRIGA<br />

Mainz are its two UCN sources. A thermal beam gets<br />

pre-moderated by a solid H 2 moderator. These cold<br />

neutrons then hit a solid D 2 crystal at liquid He temperature<br />

which acts as a so-called super-thermal column,<br />

where the cold neutrons further loose energy through<br />

inelastic scattering processes and are accumulated with<br />

kinetic energies corresponding to mK temperatures, i.e.<br />

they are ultra-cold. Here the high intensity in the pulse and<br />

the slow repetition rate of 12 to 15 minute i.e. the small<br />

averaged heat deposition at the solid D 2 (~5 K) crystal<br />

perfectly complement each other. Not a high UCN flux is<br />

the ultimate goal, but a high UCN density stored in a given<br />

volume is wanted. Today, the two UCN sources at TRIGA<br />

Mainz deliver a UCN density of ~2 UCN/cm 3 which compares<br />

very favorably with the UCN densities achieved at<br />

ILL or PSI (Switzerland) in the range of 20 UCN/cm 3 [14].<br />

Due to their low kinetic energy UCNs can be stored<br />

either in magnetic gradients or bottles with almost perfect<br />

surfaces. This allows to measure precisely the neutron<br />

lifetime ~880 s and correlations between the products of<br />

its b-decay. These parameters are compared to the<br />

prediction of standard theory <strong>for</strong> the unification of three<br />

fundamental <strong>for</strong>ces and eventually may be indications <strong>for</strong><br />

a theory beyond the standard model.<br />

The Heinz Maier-Leibnitz Neutron Source<br />

(FRM II)<br />

In the mid-1980s the idea was mooted by Prof. Wolfgang<br />

Gläser at TUM to significantly increase the FRM’s capacity.<br />

Finally, the concept of a new building emerged as the most<br />

secure technical solution. The whole German neutron<br />

community supported this endeavor, arguing after the<br />

stop of the SNQ project that Germany needs a national<br />

neutron source with a flux approaching that of ILL, to be<br />

realized in realistic time scales and last but not least<br />

economic. It was one of the first tasks of the newly founded<br />

(1987) national Komitee Forschung mit Neutronen (KFN)<br />

to push <strong>for</strong>ward these arguments at the political level [15].<br />

The groundbreaking ceremony <strong>for</strong> the new building took<br />

place on August 1, 1996. The research neutron source<br />

Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) reached its first criticality<br />

on March 2, 2004 and user operation began only one<br />

year later on April 29, 2005 with an initial suite of 15<br />

instruments. The Atom-Egg, however, ceased operating on<br />

July 28, 2000, as the staff there was needed to start<br />

operation at FRM II.<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 459<br />

A dream – a spallation source <strong>for</strong> Germany<br />

With the high intensity research reactors like HFIR, HFR or<br />

FRM II (see below) with continuous neutron fluxes in the<br />

range of 10 15 ncm -2 s -1 , the technical limit of safety and feasibility<br />

has been reached, simply because the heat load at<br />

the fuel plate surfaces reaches values > 400 W/cm 2 or the<br />

volumetric heat load exceeds locally 2 MW/ltr. On average<br />

2.3 neutrons are freed per fission event. Hitting a heavy<br />

target like W or Ta by a proton beam with energies<br />

exceeding 1 GeV frees 10 times more neutrons per event.<br />

So, why not build a spallation source which has the<br />

potential to deliver 10 to 100 times more neutron flux in<br />

the pulse than the best continuous neutron sources, but of<br />

course in a fraction of time. In Germany this idea was<br />

picked up by the colleagues at FZ Jülich and the project of<br />

the German Spallationsneutronenquelle SNQ to be built at<br />

Jülich was launched. After detailed project engineering it<br />

turned out (1995) that this ambitious project was too<br />

expensive <strong>for</strong> Germany in those times. Instead, the idea of<br />

a new German medium-flux reactor, cheaper and hopefully<br />

faster to realize was launched.<br />

The work put in the project SNQ was not wasted. The<br />

idea of a powerful spallation source, now as an European<br />

flagship facility persisted and FZ Jülich engaged again in<br />

the topic, but now as an European Spallation Source with<br />

Germany as host country. But in competition with two<br />

other large-scale projects, namely X-FEL (free electron<br />

laser <strong>for</strong> x-rays) and FAIR (heavy ion accelerator), both to<br />

be hosted at Germany, too, this 2 nd attempt was doomed to<br />

failure in 2002. However, the idea of an ESS survived,<br />

Sweden in partnership with Denmark has been selected as<br />

host country, construction has started in 2014, and user<br />

operation is expected to begin after 2024. And Germany<br />

(FZ Jülich, HZG, TUM) is heavily engaged in building<br />

innovative instrumentation <strong>for</strong> the ESS.<br />

| | After 60 days of operation the compact fuel element of FRM II is exhausted.<br />

The fuel element is taken out of the central cooling channel (Copyright<br />

Bernhard Ludewig 2012).<br />

The heart of FRM II is its compact core consisting of an<br />

assembly of involute shaped fuel plates with a diameter of<br />

24 cm in the active zone. Its concept largely profited from<br />

the experience gained with the two preceding high flux<br />

research reactors with a compact single fuel element –<br />

HFIR at Oak Ridge (1965) and HFR at Grenoble (1972).<br />

At FRM II cooling is achieved by light water, whereas<br />

moderation and neutron reflection happen in an outer D 2 O<br />

moderator. Thus the Tritium contaminated moderator can<br />

be operated in a closed cycle and the risk of emission of<br />

Tritium is drastically reduced. For the first time metallic<br />

Uranium densities of 3 gU/cm 3 in the meat of the fuel<br />

plates were used allowing a further decrease of the core<br />

diameter. As a result, FRM II with a moderate power of<br />

20 MW th has a maximal unperturbed thermal neutron flux<br />

of 8 x 10 14 ncm -2 s -1 some 12 cm away from the outer radius<br />

of the core in the heavy water moderator. The moderate<br />

power of 20 MW th allows to place a D 2 cold source (25 K)<br />

and a hot source (graphite 2000 °C) at the maximum of<br />

thermal flux. A through-going beam tube will house a solid<br />

D 2 UCN source (currently under construction) similar to<br />

those installed at TRIGA Mainz, but now with a continuous<br />

UCN flux. Further a so-called converter facility at the outer<br />

edge of the moderator converts thermal neutrons to an<br />

intense beam of fission neutrons (2.3 x 10 8 n f cm -2 s -1 in a<br />

narrow energy range around 2 MeV. Last but not least,<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 460<br />

Reactor Location Operating<br />

since<br />

HFIR<br />

HFR ILL<br />

FRM II<br />

Oakridge,<br />

USA<br />

Grenoble,<br />

France<br />

Munich,<br />

Germany<br />

Nominal<br />

therm.<br />

<strong>Power</strong><br />

[MW]<br />

Cycle<br />

length<br />

[days]<br />

1965 80 23<br />

HEU<br />

load<br />

[kg]<br />

Uranium<br />

density<br />

[g U/cm 3 ]<br />

the neutrons in the moderator play Einstein (E = m x c 2 ),<br />

i.e. the neutron induced high g-intensity in the moderator<br />

spontaneously trans<strong>for</strong>ms to matter and anti-matter<br />

in <strong>for</strong>m of electrons and positrons. The positrons are<br />

extracted electromagnetically through a beam tube. With<br />

a thermal positron flux of 1.2 x 10 9 p th /s this is the most<br />

intense source of mono-energetic anti matter in the <strong>for</strong>m of<br />

positrons. In total the reactor core is surrounded by 11<br />

beam ports, 3 of them facing the cold source. Furthermore,<br />

several thimbles introduced vertically from the top into the<br />

moderator serve <strong>for</strong> irradiation purposes like isotope<br />

production, silicon doping or neutron activation analysis.<br />

FRM II stands out by the highest flux to thermal power<br />

ratio, the broadest spectrum of wavelength shifter as there<br />

are UCN (under construction), cold, thermal, hot, fission<br />

neutrons and positrons – see Table 1 and [16].<br />

Unperturbed<br />

therm. flux<br />

[ncm -2 s -1 ]<br />

Moderator Cooling Wavelength<br />

shifter<br />

1.1 1.3 x 10 15 H 2 O H 2 O 1 cold source<br />

1972 58 44 1.1 1.3 x 10 15 D 2 O D 2 O 2 cold sources<br />

8 - 10<br />

1 hot source<br />

2004 20 60 3 0.8 x 10 15 D 2 O H 2 O 1 cold source<br />

1 hot source<br />

1 UCN source 3<br />

| | Tab. 1.<br />

Comparison of the three compact-core high intensity neutron sources.<br />

1 fission source<br />

1 positron source<br />

| | Lay out of the beam transport and instrumentation at FRM II. From left<br />

to right: the Atom-Egg, which might serve as extension of the neutron<br />

guide hall west after disposal of the FRM reactor block, the neutron<br />

guide hall west fed with cold neutrons, the experimental hall around<br />

the reactor block and guide hall east (instruments under construction)<br />

(Copyright Ramona Buchner JCNS@MLZ).<br />

3) Under construction<br />

MLZ – A national center <strong>for</strong> research<br />

with neutrons<br />

With the first criticality of FRM II in 2004 the Council of FZ<br />

Jülich decided to close DIDO in 2006 and to transfer 6 of its<br />

best instruments to FRM II. In parallel with this decision,<br />

the neutron scattering activities within FZ Jülich were<br />

concentrated in a new institute, the Jülich Centre <strong>for</strong><br />

Neutron Scattering JCNS. This was more than changing a<br />

label because FZ Jülich changed from an operator of<br />

nuclear reactors to an operator of neutron instruments at<br />

the world’s most intense neutron sources, the ILL, FRM II<br />

and also one instrument abroad at the American Spallation<br />

Neutron Source at Oak Ridge. JCNS operates all these<br />

instruments <strong>for</strong> the German and international user<br />

| | Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), a cooperation between FZ Jülich,<br />

HZG, TUM, MPI and further 10 university groups <strong>for</strong> the scientific use<br />

of the FRM II (Copyright: Schürmann/ TUM).<br />

community. With the transfer of the first instruments to<br />

Garching the construction of a second guide hall including<br />

offices and laboratories <strong>for</strong> the extension was realized.<br />

The very successful merger of the neutron activities of<br />

TUM and FZ Jülich encouraged to go a step further. The<br />

research reactor FRG- 1 at Helmholtz Zentrum Geesthacht<br />

HZG (<strong>for</strong>merly GKSS) was switched off in 2010. HZG<br />

followed the Jülich model with the newly established<br />

“German Engineering Materials Science Center” (GEMS)<br />

and transferred their neutron scattering activities to FRM<br />

II. The close collaboration between the TUM, FZ Jülich and<br />

HZG at FRM II in Garching led to the establishment of a<br />

cooperation between the three institutions under the<br />

name Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), with the aim<br />

of getting scientific use of the FRM II on January 1, 2011.<br />

With the creation of the MLZ the Federal Republic and<br />

Bavaria also agreed on sharing the costs <strong>for</strong> providing the<br />

neutrons. Germany has now concentrated its knowledge in<br />

neutron applications around the MLZ. Today MLZ operates<br />

28 instruments and further 6 instruments are under<br />

construction to serve about 1000 German and international<br />

researchers per year with brilliant neutron and<br />

positron beams [16]. MLZ has become one of the world<br />

leading centers in science with neutrons, with additional<br />

services of FRM II to industry and medicine.<br />

We have a dream<br />

“We have a dream!” is the common motivation of physicists<br />

all over the world searching <strong>for</strong> superconductivity at room<br />

temperature. In 1986 this dream got an enormous up<br />

draught when Georg Bednorz and Alexander Müller<br />

(Physics Nobel prize 1987) discovered oxides which led to<br />

materials which are superconducting at high temperatures<br />

like 140 K. Euphemistically these ceramics are called<br />

“high”-temperature superconductors (high-T c ). But, 30<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

| | Jitae Park and Astrid Schneidewind work at MLZ on explaining the mechanism of high-Tc (Copyright: Wolfgang Filser/ TUM).<br />

years later the dream of superconductivity at room<br />

temperature is not yet reality – because its mechanism has<br />

not yet been fully understood. For conventional super conductivity<br />

at liquid He temperatures the Bardeen-Cooper-<br />

Schrieffer BCS theory explains very well the <strong>for</strong>mation of<br />

electrons to Cooper-pairs mediated by lattice vibrations<br />

(phonons), which are at the origin of non-dissipative<br />

electric currents. That Cooper pairs are also important in<br />

high-T c s is meanwhile common sense. To the surprise of<br />

many scientists there is strong experimental evidence that<br />

collective excitations of the electronic magnetic moments<br />

are responsible <strong>for</strong> this coupling mechanism. And that is<br />

where neutron scattering takes part. The neutron spin<br />

(magnetic moment) is ideally suited to detect these<br />

excitations and much of the evidence that magnetism<br />

might be the key to understand high-T c s comes from<br />

experiments done at ILL and MLZ [17-21].<br />

“Vortices are rather stable objects easy to move through<br />

space!” Despite the strangeness of this statement it is part<br />

of our common experiences. Hurricanes move along the<br />

landscape and remain stable <strong>for</strong> a while. As children we<br />

were amazed how water vortices in the bathtub withstood<br />

our trials to destroy them. 2009 a group of researchers<br />

around Christian Pfleiderer from TUM reported about an<br />

up-to then unknown order of magnetic moments in solid<br />

state, – so-called Skyrmions or vortices in MnSi at low<br />

temperatures. Neutron scattering with the suite of<br />

small angle cameras at MLZ was at the origin of this<br />

discovery [22]. Meanwhile, materials have been prepared<br />

which show this kind of order also at room temperature<br />

[23]. Their stability and the 100,000 times lower power<br />

needed to move them through the lattice, compared<br />

to shift a memory bit in conventional magnetic materials,<br />

make them to potential candidates <strong>for</strong> data storage or new<br />

sensors.<br />

| | A lattice of magnetic vortices – so-called skyrmions – here in MnSi at 25 K as<br />

revealed by neutron scattering at MLZ [22] (Copyright S. Mühlbauer TUM).<br />

The radioisotopes Lutetium-177, Holmium-166 and<br />

Terbium- 161, produced at the FRM II by means of<br />

n-capture reactions, serve principally in tumor therapy,<br />

but occasionally in medical imaging, too. Technetium-99m<br />

is the most important and most commonly used isotope in<br />

nuclear medicine – some 30 million applications worldwide<br />

per year. There is a very wide range of applications in<br />

the field of diagnostic medicine. Technetium-99m arises as<br />

a fission bi-product of the irradiation of uranium. From<br />

2020 on, the mother isotope Molybdenum-99 is to be<br />

produced in large quantities at the FRM II [24].<br />

Bacteria become increasingly resistant against anti biotic.<br />

For instance, bacteria split the b-lactam ring of Penicillin<br />

and make it ineffective. Not long ago Leighton Coates and<br />

colleagues from the Oak Ridge National Lab detected by<br />

means of neutron protein crystallography at the MLZ, how<br />

this enzymatic reaction happens [25]. During the reaction a<br />

proton acceptor has to absorb a proton temporarily. There<br />

have been two contradicting hypotheses which molecule<br />

group will take over this task. The diffraction experiments<br />

on the protein diffractometer of MLZ revealed the amid<br />

group Glu-166 as the proton acceptor. Yet, the resistance of<br />

bacteria against antibiotic is not overcome, but to know the<br />

mechanism how the antibiotic is destroyed is certainly an<br />

important step <strong>for</strong>ward to that goal.<br />

Researchers are looking <strong>for</strong> new materials <strong>for</strong> future<br />

gas turbines, as the current “work- horse” Ni-Superalloys<br />

are reaching their service temperature limit because of the<br />

melting point of the material. One promising candidate is<br />

the cobalt-rhenium-chromium (Co-Re-Cr) system that<br />

exhibits a higher melting point in the order of 100 to 200 °C<br />

(depending on composition) than the Ni-based superalloys.<br />

Co-Re-Cr alloys are strengthened with nanoscaled<br />

tantalum carbides (TaC). Complementary neutron diffraction<br />

and small-angle neutron scattering measurements,<br />

especially in-situ at high temperatures, were per<strong>for</strong>med to<br />

study the stability of these TaC precipitates. It turns out<br />

that TaC precipitates are stable at least up to 1200 °C,<br />

making the important precipitates very interesting <strong>for</strong><br />

alloy strengthening. [26]<br />

Nanotechnology aims to create new properties by<br />

modifying materials at the nanoscale. Polymers confined<br />

in nano pores are of particular interest since they offer a<br />

large range of applications such as coatings, lubrication,<br />

nanocomposites, biosensors or drug delivery. A resent<br />

investigation on the dynamics of polydimethylsiloxane<br />

(PDMS) chains confined in anodic aluminum oxide (AAO)<br />

revealed that the mobility of the PDMS is strongly affected<br />

by the confinement and follows a two-phase model: one<br />

free bulk-like fraction of chains and one phase of confined<br />

polymers. Access to these molecular motions on a time<br />

scale of 10 ns could only be achieved by so-called Neutron<br />

Spin Echo technology as it is established at MLZ [27].<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 461<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

FEATURE | RESEARCH AND INNOVATION 462<br />

| | In neutron spin echo technic the velocity of the neutrons be<strong>for</strong>e and<br />

after scattering at the sample is compared with highest accuracy.<br />

For this very high and geometrically precise magnetic fields are needed.<br />

At the corresponding instrument at MLZ this is achieved by super<br />

conducting magnets (the two big vessels be<strong>for</strong>e and after the sample).<br />

(Copyright O. Holderer, FZ-Jülich)<br />

The future is bright<br />

The prospects <strong>for</strong> the future of the three German neutron<br />

sources, ILL (with1/3 German shareholding), MLZ/FRM II<br />

and TRIGA Mainz are clearly outlined. Currently, the<br />

Associates of ILL are preparing the 6 th ten-years contract to<br />

last until 2033; MLZ/FRM II is expecting an operation time<br />

similar to that of ILL, i.e. beyond the year 2050; the university<br />

of Mainz intends to operate TRIGA beyond 2030.<br />

And the new European flagship, ESS is under<br />

construction at Lund with the aim to deliver a decent<br />

service to the community with a first set of 15 instruments<br />

in the mid-twenties. ESS will have a time averaged flux as<br />

high as ILL or FRM II, but also the potential to deliver up to<br />

factor of 100 more in the pulse (pulse frequency 14 HZ,<br />

pules length ~280 ms). With its first 15 instruments it will<br />

provide new capabilities, but less capacity. In the coming<br />

decade and beyond European neutron capacity will be<br />

provided by ILL, MLZ, the Swiss SINQ at PSI and the British<br />

ISIS near Ox<strong>for</strong>d [28].<br />

On December 12, 2018 the German and Russian Science<br />

ministers Anja Karliczek and Mikhail Kotjukow signed a<br />

German Russian Road map <strong>for</strong> an intense collaboration<br />

in the exploitation of large-scale research facilities [29].<br />

This road map <strong>for</strong>esees that the MLZ partners, FZ Jülich,<br />

HZG and TUM build new and upgrade existing neutron<br />

instruments <strong>for</strong> the neutron source PIK at Gatchina near<br />

St. Petersburg. PIK is currently in a ramp up phase and will<br />

provide towards 2025 a neutron flux comparable to that of<br />

ILL and MLZ. Up to five “German” instruments will supply<br />

further capacities <strong>for</strong> the German and European neutron<br />

community.<br />

The latest developments in the area of targets,<br />

moderators and neutron optics make the realization<br />

of an extremely compact accelerator driven neutron source<br />

possible. Different to spallation sources, these accelerators<br />

are of relatively low final particle energy (50 to 100 MeV),<br />

but with high currents. Such a beam would be directed to<br />

different target stations dedicated to specific applications<br />

and optimized <strong>for</strong> investigating small samples. Such<br />

high brilliance accelerator-based neutron sources HBS<br />

represents a unique infrastructure <strong>for</strong> neutron analysis<br />

(imaging methods and scattering), but also <strong>for</strong> industrial<br />

applications or clinical isotope production. They will be<br />

used in a multitude of scientific disciplines such as physics,<br />

chemistry, biology, medicine, geology, materials and<br />

engineering sciences. These HBSs ideally complement the<br />

larger international facilities such as the ILL or future ESS.<br />

HBSs have the potential to create a network of different<br />

located sources <strong>for</strong> training, method development and<br />

specialization. FZ Jülich [30, 31] and the Laboratoire Léon<br />

Brillouin at Saclay [32] are heavily engaged in R & D <strong>for</strong><br />

this new idea. First realizations are expected in the next<br />

10 years.<br />

References<br />

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July 2019, https://www.aps.org/policy/reports/popa-reports/heu.cfm<br />

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Grenoble (2013), https://www.ill.eu/fileadmin/users_files/documents/news_and_events/<br />

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https://www.esfri.eu/sites/default/files/u4/NGL_CombinedReport_230816_<br />

Complete%20document_0209-1.pdf<br />

[29] https://www.bmbf.de/de/deutschland-und-russland-vertiefen-<strong>for</strong>schungszusammenarbeit-<br />

7534.html<br />

[30] https://www.fz-juelich.de/jcns/jcns-2/EN/Forschung/High-Brilliance-Neutron-Source/<br />

_node.html<br />

[31] T.Gutberlet et al. The Jülich high brilliance neutron source project – Improving access to neutrons<br />

Physica B: Condensed Matter Volume 570, (2019), 345-348,<br />

https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.01.019<br />

[32] http://iramis.cea.fr/llb/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstechnique.php?id_ast=2755<br />

Author<br />

Prof. Dr. Winfried Petry<br />

Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II),<br />

Technische Universität München<br />

Feature<br />

Neutrons <strong>for</strong> Research, Engineering and Medicine in Germany ı Winfried Petry


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Status and Scientific Use of the<br />

Triga Research Reactor at the<br />

University of Mainz<br />

Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk<br />

The research reactor TRIGA Mainz (FR MZ) is situated at the Johannes Gutenberg-University in Mainz, Germany.<br />

This TRIGA mark II reactor is one of the last three operating research reactors with a thermal power above 50 W in<br />

Germany. The FR MZ provides maximum thermal power of 100 kW in steady state operation mode and up to 250 MW<br />

pulse peak power at a pulse width of about 25 ms in pulsed operation mode. By now, it is under operation <strong>for</strong> 52 years<br />

and represents about 49000 operating hours and more than 23500 pulses in total.<br />

The reactor is utilized <strong>for</strong> both education<br />

of students and maintenance of<br />

nuclear technology competence as<br />

well as a neutron source <strong>for</strong> a wide<br />

scientific spectrum.<br />

In this context, the FR MZ is a<br />

participant of the Cluster of Excellence<br />

Precision Physics, Fundamental Interactions<br />

and Structure of Matter (PRIS-<br />

MA) [1]. One of the main goals of<br />

PRISMA is a high precision measurement<br />

of the free neutron’s lifetime, an<br />

important natural constant that is<br />

needed <strong>for</strong> some fundamental physical<br />

theories. There<strong>for</strong>e, two ultra-cold<br />

neutron (UCN) sources have been<br />

built up at the FR MZ. These sources<br />

are used <strong>for</strong> various experiments. In<br />

the last two years, the upgrade of one<br />

of the two operating sources at the FR<br />

MZ has been completed successfully.<br />

1 Introduction<br />

The Institute of <strong>Nuclear</strong> Chemistry, as<br />

a part of the Johannes Gutenberg-<br />

University in Mainz, pursues a TRIGA<br />

mark II research reactor called FR MZ.<br />

It is, together with the reactor BER II<br />

of the Helmholtz Zentrum Berlin and<br />

the FRM 2 of the Technical University<br />

of Munich (TUM), one of the last<br />

research reactors in Germany with a<br />

thermal power above 50 W. In the<br />

past, Germany used to be a research<br />

site with several research reactors,<br />

which most of all are shut down or<br />

decommissioned by now [2].<br />

The FR MZ looks back at an outstanding<br />

history of more than 50 years<br />

of operation. The <strong>for</strong>mer Federal<br />

Ministry <strong>for</strong> <strong>Nuclear</strong> Affairs under the<br />

leadership of Prof. Siegfried Balke<br />

promoted the installation of a research<br />

reactor at the university in<br />

Mainz. It was only when General<br />

Atomic introduced the TRIGA research<br />

reactors that a reactor located<br />

in the middle of the campus could<br />

be realised. Prof. Fritz Straßmann led<br />

the installation of the FR MZ at the<br />

university. He also invited his <strong>for</strong>mer<br />

research fellow and Nobel laureate<br />

Prof. Otto Hahn <strong>for</strong> the inauguration<br />

on 3.4.1967, who executed the first<br />

official reactor pulse.<br />

Even though the FR MZ yields a<br />

relatively weak thermal power of<br />

100 kW, it still provides not at least because<br />

of the pulsed mode manifold<br />

application possibilities. Some of<br />

these shall be exemplary presented in<br />

this paper.<br />

2 Layout<br />

2.1 Reactor design and<br />

irradiation facilities<br />

The FR MZ is a standard TRIGA<br />

reactor type mark II, constructed and<br />

distributed by General Atomic. The<br />

reactor is controlled and operated by<br />

three control rods: a shim rod, an<br />

optional automated regulation rod<br />

and a pressurized air driven pulse rod.<br />

With the shim rod and the regulation<br />

rod, the reactor can be stabilized at<br />

any power level from 10 mW up to<br />

100 kW thermal power. For a pulse,<br />

the pulse rod is expelled from the core<br />

with the help of about 5 bar pressurized<br />

air (see section 3).<br />

For the scientific use, the reactor<br />

has several experimental facilities<br />

available. Their neutron fluxes are<br />

summarized in Table 1 [3].<br />

The FR MZ provides three pneumatic<br />

transfer systems (“rabbit”<br />

systems) as schematically shown in<br />

Figure 1. These end in the outer<br />

periphery of the core and start in the<br />

laboratories of the institute. The<br />

sample can be transported from<br />

experimental places to the core and<br />

back within seconds. Thus, the rabbit<br />

systems are usually used <strong>for</strong> the production<br />

and the analysis of short-lived<br />

nuclides.<br />

A frequently used irradiation facility<br />

is the rotary specimen rack that is<br />

located around the reactor’s core and<br />

embedded inside the graphite reflector.<br />

It can receive up to 80 sample<br />

| | Fig. 1.<br />

Simplified drawing showing the longitudinal section of the reactor.<br />

The experimental stations are shown in this picture: in green the central<br />

thimble, in red the rotary specimen rack and in blue the pneumatically<br />

operated “rabbit” systems.<br />

Irradiation Position Thermal flux 1) [cm -2 s -1 ] Epithermal flux 2) [cm -2 s -1 ]<br />

Rotary specimen rack 0.7 · 10 12 4 · 10 10<br />

Rabbit systems 1.6 · 10 12 to 1.8 · 10 12 4.6 · 10 10 to 5.6 · 10 10<br />

Beam tubes 0.1 · 10 12 to 0.5 · 10 12 7.6 · 10 8 to 1.6 · 10 10<br />

Central thimble 4.2 · 10 12 1.4 · 10 11<br />

Thermal column (hot end) 3) 3.1 · 10 10 2.1 · 10 8<br />

Thermal column (cold end) 3) 2.7 · 10 7 6.8 · 10 2<br />

| | Tab. 1.<br />

Thermal and epithermal neutron fluxes at the different irradiation positions of the FR MZ at a thermal power of 100 kW.<br />

1)<br />

En ≤ 0.4 eV<br />

2)<br />

En ≥ 0.4 eV<br />

3)<br />

Central irradiation channel<br />

463<br />

RESEARCH AND INNOVATION<br />

Research and Innovation<br />

Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor at the University of Mainz ı Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

RESEARCH AND INNOVATION 464<br />

| | Fig. 2.<br />

Simplified cut drawing (cross section, slightly above the core centre)<br />

showing the rotary specimen rack, the four beam tubes A – D, the reflector,<br />

the thermal column and the core.<br />

capsules in 40 positions. The rotary<br />

specimen rack is used <strong>for</strong> long-term<br />

irradiations, the production of radioactive<br />

isotopes and Neutron Activation<br />

Analysis (NAA). Unlike the rabbit<br />

systems, the samples <strong>for</strong> the rotary<br />

specimen rack are inserted by hand.<br />

Another irradiation facility with<br />

manual sample loading is the central<br />

thimble. It can receive only one<br />

sample and is located in the centre<br />

of the core. For this it provides the<br />

highest thermal neutron flux of about<br />

4.2 · 10 12 cm -2 s -1 .<br />

The thermal column, a further<br />

irradiation unit, is a large volume<br />

filled with graphite bars and sealed<br />

with a moveable concrete door. It is<br />

located in the biological shield of the<br />

reactor (see Figure 2). It can be<br />

opened only if the reactor was not<br />

operating <strong>for</strong> about 30 minutes. This<br />

is necessary concerning the high<br />

radiation level. The graphite blocks<br />

behind the concrete door are<br />

20 cm x 20 cm x 120 cm in size and<br />

can be removed so that big samples<br />

can be irradiated. The thermal column<br />

can also be used <strong>for</strong> online detector<br />

measurements, guiding the required<br />

cabling through a small aperture<br />

inside the concrete gate.<br />

Furthermore, the FR MZ is<br />

equipped with four beam tubes that<br />

are <strong>for</strong> the use as caves <strong>for</strong> experiments<br />

close to the reactor core.<br />

All four beam tubes penetrate the<br />

biological shield and have the same<br />

diameter of 150 mm, but their orientation<br />

to the core varies. The beam<br />

tubes A and B have a radial configuration<br />

and end both in front of the<br />

reflector (see Figure 2). Beam tube C<br />

is pointing tangentially to the reactor<br />

core. This configuration reduces the<br />

gamma flux compared to the other<br />

beam tubes. Beam tube D has a radial<br />

orientation as the beam tubes A and B,<br />

but it pierces the graphite reflector<br />

and ends close to the core, resulting<br />

in a high thermal neutron flux (see<br />

Table 1).<br />

2.3 Fuel<br />

The TRIGA reactor employs special<br />

fuel- moderator elements. They contain<br />

uranium, enriched in U-235<br />

(< 20 %, LEU fuel). The uranium is<br />

embedded in a ZrH matrix and<br />

contributes to only 8 % of weight of<br />

the fuel elements. Currently the FR<br />

MZ is equipped with 76 fuel elements.<br />

The U-235 burnup is about 4 g per year<br />

resulting in about 200 g burnup over<br />

the last five decades. Thus, the FR MZ<br />

actually has a life-time core. However,<br />

in order to overcome the slow decrease<br />

of the reactivity over time, it is necessary<br />

to replace graphite placeholders<br />

in the core with fresh fuel elements<br />

every three to five years.<br />

The particular about these fuelmoderator<br />

elements is the behaviour<br />

when the fuel temperature increases.<br />

The hydrogen in the ZrH lattice has<br />

the ability to moderate the fast<br />

neutrons down to an energy about<br />

0.14 eV. With rising fuel temperature,<br />

the moderating ability decreases and<br />

there<strong>for</strong>e the ability of transferring<br />

energy from the matrix to the neutrons<br />

increases. There<strong>for</strong>e, the energy<br />

spectrum of the neutrons shifts to a<br />

higher average energy. Thus, the<br />

fission chain collapses and the reactor<br />

power declines rapidly within a few<br />

thousandths of a second, faster than<br />

any engineered device can operate [4,<br />

5]. The described effect is the reason<br />

<strong>for</strong> the prompt negative temperature<br />

coefficient of the reactor and the<br />

characteristic that allows operating<br />

the reactor in pulsed mode.<br />

3 Operation modes<br />

The reactor operates in two different<br />

modes. On the one hand there is the<br />

steady state mode and on the other<br />

hand the pulse mode. In steady state<br />

mode, the FR MZ is operated <strong>for</strong><br />

minutes up to hours between 10 mW<br />

and 100 kW thermal power. A predominant<br />

part of irradiations takes<br />

place at 100 kW thermal power.<br />

Additionally, the reactor can be<br />

operated in pulse mode. In order to<br />

pulse, the reactor power needs to be<br />

stabilized at 50 W thermal power.<br />

Once the reactor reaches this power<br />

level, the pneumatically driven<br />

transient rod (pulse rod) is expelled<br />

from the core with pressurised air<br />

within in a few 10 ms.<br />

The reactor reaches prompt criticality<br />

and the fuel elements start to<br />

warm up. After a few 10 ms to 100 ms<br />

the negative temperature coefficient<br />

of the fuel element ZrH matrix takes<br />

effect and the moderation capability<br />

decreases rapidly. The chain reaction<br />

collapses and the reactor’s power level<br />

decreases immediately. In this operation<br />

mode, the peak reactor power is<br />

up to 250 MW, depending on the<br />

excess reactivity that is contributed<br />

in the core. The excess reactivity is<br />

typically between 1.25 $ minimum up<br />

to 2.0 $ maximum and is controlled by<br />

adjusting the expelling distance of the<br />

pulse rod. Figure 3 presents the time<br />

structure of different pulses with an<br />

excess reactivity of 2.0 $, 1.75 $ and<br />

1.5 $.<br />

4 Utilisation<br />

The embedment of the FR MZ into a<br />

nuclear chemistry institute and its<br />

inherent safety of a TRIGA type<br />

reactor allows <strong>for</strong> a wide range of<br />

applications. The examples in this<br />

chapter can only give an incomplete<br />

overlook of the applications and<br />

experiments that benefit from the<br />

FR MZ.<br />

4.1 Utilisation Capacities<br />

The FR MZ is available <strong>for</strong> experiments<br />

and teaching <strong>for</strong> about 200<br />

days per year. The participation at the<br />

PRISMA cluster of excellence raised<br />

the request <strong>for</strong> ultra-cold neutrons to<br />

evaluate the free neutron’s lifetime<br />

(see Section 4.3). To fulfil these<br />

requirements, two new operators and<br />

a deputy radiation protection officer<br />

strengthened the reactors staff, in<br />

order to introduce a regular two-shift<br />

operation at the FR MZ. During the<br />

two-shift operation, which is provided<br />

<strong>for</strong> 12 weeks per year, the reactor is<br />

available <strong>for</strong> experiments <strong>for</strong> 16 hours<br />

on Mondays to Thursdays (and 10<br />

hours on Fridays) instead of 6 hours<br />

on ordinary beam times.<br />

Due to intensive requests of the<br />

FR MZ operation by internal and<br />

university-external users, the reactor<br />

is often in parallel utilisation <strong>for</strong> two<br />

or even up to three applications at the<br />

same time. According to the statistics<br />

of the IAEA, the FR MZ is one of two<br />

TRIGA research reactors in the world<br />

with more than 20 effective weeks of<br />

utilization (see Figure 4) [6].<br />

4.2 Applied Science<br />

Neutron Activation Analysis (NAA)<br />

and tracer production <strong>for</strong> various<br />

applications in research and industry<br />

are high-frequented applications of<br />

Research and Innovation<br />

Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor at the University of Mainz ı Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

| | Fig. 3.<br />

Time structure of a 2 $, a 1.75 $ and a 1.5 $ neutron pulse at the FR MZ<br />

with exemplary values <strong>for</strong> the maximum thermal power, the full width<br />

half maximum (FWHM), the pulse energy and the fuel temperature.<br />

the FR MZ. NAA is a versatile method<br />

<strong>for</strong> various analytical problems due to<br />

its simplicity, multi-element capacity<br />

and sensitivity. Nowadays the most<br />

used kind of NAA at the FR MZ is<br />

the instrumental neutron activation<br />

analysis (INAA). It is per<strong>for</strong>med without<br />

any chemical separation steps.<br />

Nevertheless, there are laboratories<br />

available in the institute where any<br />

chemical procedures either prior to or<br />

after the neutron irradiations can be<br />

per<strong>for</strong>med (RNAA). Delayed neutron<br />

activation analysis (DNAA) is a special<br />

version of NAA and uses the counting<br />

of beta-delayed neutrons emitted<br />

from very neutron-rich fission products<br />

as obtained by the irradiation<br />

of fissile material.<br />

First highlight in the history of the<br />

FR MZ, in collaboration with the<br />

Max-Planck-Institute of Chemistry in<br />

Mainz, was the INAA of lunar rock<br />

samples from the Apollo 11 mission<br />

only a few months after the landing<br />

on the moon [7]. More than 45 years<br />

later, there are still interesting<br />

questions that are examined with<br />

this method.<br />

Another field of applied science<br />

at the FR MZ is the simulation of<br />

accelerated aging <strong>for</strong> detector and<br />

electronic materials under the<br />

influence of neutron irradiation. The<br />

thermal neutron flux of a probe inside<br />

the rabbit system can be converted<br />

into an equivalent 1 MeV neutron flux<br />

[8]. This allows a comparison to any<br />

other irradiation facility in the world.<br />

So the FR MZ acts as a perfect test facility<br />

to simulate the effect of longterm<br />

radiation on, e.g. detectors or<br />

electronics, provided to be used in<br />

highly radiative areas such as the AT-<br />

LAS-detector at CERN. In these cases,<br />

the materials cannot easily be replaced<br />

in case of damages, due to the<br />

high dose rate in the experiment’s<br />

environment. There<strong>for</strong>e, it is necessary<br />

to know that the chosen material<br />

can resist long-term irradiation.<br />

4.3 Fundamental Research<br />

The FR MZ provides the special ability<br />

to produce neutron pulses, which can<br />

be used <strong>for</strong> the research of fundamental<br />

questions in physics and<br />

chemistry. For an overview, three<br />

experiments shall be presented here.<br />

4.3.1 The TRIGA-SPEC<br />

collaboration<br />

The TRIGA-SPEC collaboration consists<br />

of a common beamline and the<br />

two experiments TRIGA-TRAP and<br />

TRIGA-LASER that are the prototypes<br />

<strong>for</strong> the future FAIR experiments MATS<br />

and LaSpec [9]. The common beamline<br />

parts are a surface ionization<br />

source that is connected to beam port<br />

B, a mass separator magnet and a<br />

radiofrequency quadrupole cooler<br />

and buncher (RFQCB). The ion source<br />

ionizes neutron-rich atoms produced<br />

via fission of a uranium or trans<br />

uranium target placed inside the<br />

reactor beam tube and an isotopeselective<br />

ion beam is focussed into the<br />

RFQCB. There, ions are stored, cooled<br />

and finally sent to the experiments.<br />

The Penning-trap mass spectrometer<br />

experiment TRIGA-TRAP aims<br />

to measure the mass and thereby the<br />

binding energy of short-lived nuclei<br />

with a relative precision of about<br />

5 · 10 -9 with the help of the time-offlight<br />

ion-cyclotron-resonance detection<br />

technique [10, 11].<br />

The determination of nuclear<br />

charge radii, nuclear moments and<br />

spins can be per<strong>for</strong>med using the<br />

collinear laser spectroscopy experiment<br />

TRIGA-LASER. It was part of<br />

TRIGA-SPEC until 2016 when it<br />

moved to Chicago to keep on measuring<br />

nuclear properties of exotic nuclei.<br />

| | Fig. 4.<br />

Evaluation of the annual utilization rate of TRIGA research reactors around<br />

the world. The reactors have been categorized in three levels: low<br />

utilization rate with less than 4 effective weeks in operation (blue bar);<br />

medium utilization rate with more than 4 effective weeks but less than<br />

20 weeks (red); high utilization rate with more than 20 effective weeks<br />

per year (green). Picture taken from [6]<br />

Finally, it will be installed at the FAIR<br />

facility.<br />

4.3.2 Chemistry of the heaviest<br />

elements<br />

The heaviest elements known in the<br />

periodic table are the trans-actinide<br />

elements or so-called super-heavy<br />

elements (SHE, Z > 103). SHE can<br />

only be produced at ion accelerator<br />

facilities. The production rate of the<br />

SHE is extremely low and varies<br />

between few atoms per hour, down<br />

to only one or two atoms per month.<br />

Due to the low production rates and<br />

the short half-lives, there are special<br />

requirements <strong>for</strong> a SHE chemistry<br />

experiment, since one per<strong>for</strong>ms<br />

chemical separations on a one-atomat-a-time<br />

basis. Thus, separations<br />

need to be per<strong>for</strong>med as fast as<br />

possible, fully automated and the<br />

detection efficiency of the decay of<br />

the SHE has to be very high [12].<br />

The FR MZ gives a unique possibility<br />

to develop and test such<br />

chemistry set-ups. Short-lived lighter<br />

homologues of the SHE can be produced<br />

in the neutron induced fission<br />

of actinides and used <strong>for</strong> experiments.<br />

Systems to study the chemical properties<br />

of single atoms by means of<br />

ion-exchange chromatography, liquidliquid-extraction<br />

and electro- deposition<br />

on various metals have been<br />

developed in Mainz [12-14].<br />

4.3.3 Experiments<br />

with ultra-cold neutrons<br />

A large contingent of experimental<br />

time is requested <strong>for</strong> experiments with<br />

UCN. UCN have kinetic energies<br />

below 335 neV, which corresponds to<br />

a temperature below 4 mK. Neutrons<br />

at this low energy level can interact<br />

with matter and can be led to experiments<br />

and thus become stor able. One<br />

motivation <strong>for</strong> experiments with UCN<br />

RESEARCH AND INNOVATION 465<br />

Research and Innovation<br />

Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor at the University of Mainz ı Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

RESEARCH AND INNOVATION 466<br />

| | Fig. 5.<br />

Schematic presentation of the production of UCN. The thermal neutrons (red) are pre-cooled<br />

by a premoderator (yellow) and further cooled down by a solid deuterium crystal (blue).<br />

is the measurement of the free neutron’s<br />

lifetime, an important physical<br />

constant. This constant affects many<br />

theoretical considerations such as the<br />

composition of matter in the early universe.<br />

The fast neutrons, which are<br />

produced by fission in the reactor<br />

core, are moderated down to thermal<br />

energies inside the reactor. In order to<br />

cool down these (epi-)thermal neutrons<br />

originating from a reactor pulse<br />

to low energies, a special UCN source<br />

is needed (see Figure 5) which is<br />

cooled down to around 10 to 30 K with<br />

the help of liquid helium. As a first<br />

step, the neutrons are cooled down to<br />

the μeV range by interaction with a<br />

stopper volume and a premoderator.<br />

The stopper consists of a mixture of<br />

graphite and bismuth. Around 10 mol<br />

of hydrogen is frozen out inside the<br />

source and acts as the premoderator.<br />

The significant step into the ultra-cold<br />

regime is realized by an inelastic<br />

down-scattering process of the cold<br />

neutrons by mainly one-phonon processes<br />

at the crystal structure of the<br />

main moderator, in this case 8 mol of<br />

solid deuterium. This super-thermal<br />

process creates ultra-cold neutrons<br />

with energy below 335 neV.<br />

At the FR MZ, two sources are<br />

pursued [1]. One source, located at<br />

beam tube C, has been developed in<br />

collaboration with the Technical<br />

University of Munich. The second<br />

source is located at beam tube D.<br />

While the UCN source at beam port C<br />

is used <strong>for</strong> continuous reactor operation,<br />

the UCN source at beam port D is<br />

<strong>for</strong>eseen <strong>for</strong> pulsed mode operation.<br />

The source at beam port D has been<br />

upgraded in the last two years in<br />

collaboration with the Institute of<br />

Physics at the University of Mainz.<br />

The per<strong>for</strong>med improvements yielded<br />

in a UCN density of 8.53 (5) cm -3 [15];<br />

an increase by a factor of 3.5 compared<br />

to the <strong>for</strong>mer UCN source.<br />

4.4 Training and Education<br />

Besides the mentioned experiments<br />

above, a further important field of<br />

application is the training and education<br />

of professionals and students at<br />

the institute and the FR MZ. For this,<br />

the Institute of <strong>Nuclear</strong> Chemistry,<br />

as a part of the university, provides<br />

several options <strong>for</strong> students to train<br />

them in nuclear chemistry, nuclear<br />

physics and radiation protection.<br />

The required nuclides <strong>for</strong> the traditional<br />

nuclear chemistry lab courses<br />

are produced in the irradiation facilities<br />

of the reactor. The aim of these<br />

courses is to give a broad overview of<br />

the production, the properties and the<br />

applications of radioisotopes in chemistry,<br />

physics and life sciences. The<br />

training bases on the course Experimental<br />

Radiochemistry previously implemented<br />

by Otto Hahn at the Kaiser-<br />

Wilhelm-Institute of Physical Chemistry<br />

in Berlin. In one experiment of this<br />

14-days course, the students use the<br />

fission products of irradiated uranium<br />

to execute the same chemical experiments<br />

as the pioneers of nuclear<br />

chemistry did and which led to the<br />

discovery of the nuclear fission.<br />

Another unique feature is the socalled<br />

reactor training, a course where<br />

the participants learn to operate the<br />

reactor under supervision. This course<br />

is provided to students and, with some<br />

variations, to the participants of the<br />

reactor operator’s school at the Paul-<br />

Scherer-Institute (PSI) in Villigen,<br />

Switzerland. Within the training, the<br />

participants are per<strong>for</strong>ming the daily<br />

checklists. Furthermore, they train fuel<br />

element handling, irradiation of samples<br />

and finally they have the chance to<br />

pulse the reactor by themselves.<br />

Operating a research reactor<br />

means in the same breath to deal with<br />

radiation protection. There<strong>for</strong>e the<br />

crew of the FR MZ also consists of a<br />

radiation protection crew with a wide<br />

ranged competence. The over many<br />

years gained experiences are passed<br />

to participants of radiation protection<br />

courses at the institute. In these<br />

courses specialized fire fighters,<br />

teachers or future radiation-protection-<br />

officers are trained <strong>for</strong> a secure<br />

handling of radioactive materials.<br />

5 Outlook and Conclusion<br />

After more than 50 years of operation,<br />

the FR MZ is still an intensively<br />

used university research reactor. The<br />

research community has still a benefit<br />

in this reactor, not only the research<br />

group in the field of fundamental<br />

research but also experimenters of<br />

applied sciences from inside and<br />

outside the university.<br />

It is necessary <strong>for</strong> Germany to<br />

develop and conserve the knowledge<br />

and competences in nuclear chemistry<br />

and reactor technologies, as well as<br />

related fields such as radiation protection,<br />

to retain a voice in international<br />

committees. The student’s interest and<br />

the demand <strong>for</strong> education and training<br />

of them and other groups such as fire<br />

fighters or operators from Switzerland<br />

strengthens this assumption.<br />

Due to the concept of a life-timecore<br />

of the FR MZ with only moderate<br />

fuel consumption in combination with<br />

a reservoir of fresh fuel elements, an<br />

ongoing operation until the end of the<br />

next decade is possible.<br />

References<br />

[1] For more in<strong>for</strong>mation,<br />

see: http://www.prisma.uni-mainz.de/triga.php.<br />

[2] For more in<strong>for</strong>mation, see: http://www.bfe.bund.de/DE/kt/<br />

kta-deutschland/<strong>for</strong>schungsreaktoren/<strong>for</strong>schungsreaktoren_<br />

node.html.<br />

[3] K. Eberhardt et al., IAEA Technical Reports Ser. 455 (2007)<br />

537-545.<br />

[4] U. Merten et al., Proc. 2nd U.N. Intern. Conf. Peaceful Uses of<br />

Atomic Energy (1958) 789.<br />

[5] A. W. McReynolds at al., Proc. 2nd U.N. Intern. Conf. Peaceful<br />

Uses of Atomic Energy (1958) 1540.<br />

[6] IAEA Technical Report Series No. 482, “History, Development<br />

and Future of TRIGA Research Reactors”, <strong>International</strong> Atomic<br />

Energy Agency, Vienna [2016] 91.<br />

[7] H. Wäncke et al., Science 167 (1970) 523-525.<br />

[8] D. Gerick, master thesis (2014), University of Heidelberg.<br />

[9] S. Kaufmann et al., Jour. Phys. Conf. Ser. 599 (2015), 012033.<br />

[10] C. Smorra et al., Phys. Rev. C 86 (2012) 044064.<br />

[11] M. Eibach et al., Phys. Rev. C 89 (2014) 064318.<br />

[12] D. Shaughnessy et al., The Chemistry of Superheavy Elements,<br />

Springer, Berlin, 2nd Ed. (2014).<br />

[13] J. Alstad et al., J. Radioanal. Nucl. Chem. 189 (1995) 133.<br />

[14] D. Hild et al., Radiochim. Acta 101 (2013) 681.<br />

[15] J. Kahlenberg et al., Eur. Phys. J. A 53 (2017) 226.<br />

Authors<br />

B.Sc. Jessica Riemer<br />

Dr. Klaus Eberhardt<br />

Dr. Christopher Geppert<br />

Dr. Christian Gorges<br />

Dr. Sergei Karpuk<br />

Institut für Kernchemie<br />

Johannes Gutenberg-Universität<br />

Mainz<br />

Fritz-Straßmann-Weg 2<br />

55128 Mainz, Germany<br />

Research and Innovation<br />

Status and Scientific Use of the Triga Research Reactor at the University of Mainz ı Jessica Riemer, Klaus Eberhardt, Christopher Geppert, Christian Gorges and Sergei Karpuk


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Zum Urteil des EuGH vom 29. Juli 2019:<br />

Laufzeitverlängerung à la Belge – ein Erfolgsmodell?<br />

Ulrike Feldmann<br />

In dem vom Verfassungsgerichtshof Belgiens vorgelegten Vorabentscheidungsersuchen nach Art. 267 AEUV hat<br />

der EuGH (Große Kammer) mit Urteil vom 29.07.2019 entschieden, dass das belgische Gesetz vom 28.06.2015 zur<br />

Laufzeitverlängerung, mit dem das Gesetz vom 31.01.2003 über den schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie für<br />

industrielle Stromerzeugung im Hinblick auf die Gewährleistung der Energie versorgungssicherheit abgeändert wurde,<br />

ohne die er<strong>for</strong>derlichen vorherigen Umweltverträglichkeits prüfungen erlassen wurde.<br />

I. Hintergrund<br />

Nachdem der belgische Gesetzgeber 2003 entschieden<br />

hatte, aus der Nutzung der Kernenergie zur Stromerzeugung<br />

auszusteigen und den Betrieb der belgischen<br />

Kernkraftwerke nach jeweils 40 Jahren Laufzeit zwischen<br />

2015 und 2025 zu beenden, gestattete er mit Gesetz<br />

vom 28.06.2015 vor dem Hintergrund einer potenziell<br />

problematischen Stromversorgungssituation in Belgien<br />

und unter der Voraussetzung der Durchführung umfangreicher<br />

und in einem Long-Term-Operation“-Plan festgelegter<br />

Nachrüstungsarbeiten zur Modernisierung und<br />

Verbesserung der Sicherheit an beiden Blöcken wieder die<br />

Stromerzeugung für den schon abgeschalteten KKW-Block<br />

Doel 1 um weitere 10 Jahre (bis 15.02.2025) und für den<br />

noch in Betrieb befindlichen KKW-Block Doel 2 um fast 10<br />

zusätzliche Jahre (bis 01.12.2025).<br />

Im September 2015 entschied die für die Nachrüstungsund<br />

Modernisierungsarbeiten zuständige Föderalagentur<br />

für Nuklearkontrolle (Agence Fédérale de Contrôle<br />

Nucléaire, AFCN/Federaal Agentschap voor Nucleaire<br />

Controle, FANC), dass eine Umweltverträglichkeits prüfung<br />

(UVP) für diese Änderungen nicht er<strong>for</strong>derlich sei.<br />

Mit Königlichem Erlass vom 27.09.2015 wurden die<br />

Bedingungen für den Betrieb der beiden KKW-Blöcke<br />

festgelegt. Außerdem schlossen die Betreiberin Electrabel<br />

und der belgische Staat am 30.11.2015 ein Abkommen<br />

über die Erstellung eines Investitionsplans mit einem<br />

Volumen von 700 Mio. € zur Laufzeitverlängerung.<br />

Gegen das Laufzeitverlängerungsgesetz vom 28.6.2015<br />

erhoben zwei belgische Umweltvereinigungen Nichtigkeitsklage<br />

vor dem belgischen Verfassungsgerichtshof.<br />

(Die o. g. Entscheidung der FANK wie auch das o. g. Abkommen<br />

zwischen Electrabel und dem belgischen Staat<br />

wurden ebenfalls beklagt). Die Klagebegründung stützt<br />

sich auf die fehlende Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung<br />

(UVP), die aber nach Ansicht der<br />

Klägerinnen nach<br />

pp<br />

dem Espoo-Übereinkommen zur grenzüberschreitenden<br />

Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) von 1991,<br />

pp<br />

der UVP-Richtlinie über die Umweltverträglichkeitsprüfung<br />

bei bestimmten öffentlichen und privaten<br />

Projekten vom 13.12.2011 (nachfolgend: UVP-RL),<br />

pp<br />

der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie zur Erhaltung der<br />

natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere<br />

und Pflanzen (nachfolgend: Habitat-RL) von 1992 sowie<br />

pp<br />

der Richtlinie über die Erhaltung der wildlebenden<br />

Vogelarten (Vogelschutzrichtlinie)<br />

zwingend er<strong>for</strong>derlich sei.<br />

Gleichfalls machen die Klägerinnen geltend, das Gesetz<br />

sei unter Verletzung des Aarhus-Übereinkommens über<br />

den Zugang zu In<strong>for</strong>mationen, die Öffentlichkeitsbeteiligung<br />

an Entscheidungsverfahren und den Zugang zu<br />

Gerichten in Umweltangelegenheiten von 1998 ohne<br />

Beteiligung der Öffentlichkeit beschlossen worden.<br />

II. Zum Urteil des EuGH (RS C-411/17)<br />

1) Verstoß gegen die UVP-Richtlinie?<br />

a) Begriff des Projekts im Sinne der UVP-Richtlinie<br />

Zunächst setzt sich das Gericht eingehend mit der Frage<br />

des belgischen Verfassungsgerichtshofs auseinander, ob es<br />

sich bei der Laufzeitverlängerung um ein „Projekt“ im<br />

Sinne der UVP-RL handelt. Ausgehend vom Wortlaut des<br />

Art. 1 Abs. 2 lit. a 1. Gedankenstrich bezieht sich nach<br />

der Rechtsprechung des EuGH der Begriff „Projekt“ auf<br />

Arbeiten und Eingriffe, die den materiellen Zustand eines<br />

Platzes verändern. Unter Hinweis auf die umfangreichen<br />

Arbeiten und Investitionen zur Modernisierung der<br />

KKW-Blöcke und zur Gewährleistung der aktuellen Sicherheitsvorschriften<br />

(u. a. Modernisierung der Kuppeln<br />

beider Blöcke, Erneuerung der Abklingbecken, Errichtung<br />

einer neuen Pumpanlage, Anpassung der Sockel zwecks<br />

besseren Schutzes vor Hochwasser und Errichtung dreier<br />

Gebäude zur Aufnahme der Lüftungseinrichtungen und<br />

Brandschutzanlage) hält der EuGH diese Arbeiten für<br />

„ geeignet, sich auf den materiellen Zustand der betroffenen<br />

Gebiete auszuwirken“. Da das Gesetz zur Gestattung<br />

der Laufzeitverlängerung umfangreiche Arbeiten voraussetze<br />

und im o. g. Abkommen zudem von Arbeiten und<br />

Investitionen die Rede sei, die für die Verlängerung der<br />

Laufzeit dieser beiden Kraftwerke notwendig seien, und<br />

sich im Übrigen Electrabel rechtsverbindlich verpflichtet<br />

habe, diese Arbeiten bis Ende 2019 durchzuführen, sei<br />

die beklagte Laufzeitverlängerung untrennbar mit den<br />

dafür notwendigen Arbeiten und Investitionen verbunden.<br />

Der EuGH bejaht somit – vorbehaltlich der Tatsachenwürdigung<br />

durch den belgischen Verfassungsgerichtshof<br />

– die Frage des vorlegenden Gerichts, ob die gesetzlich<br />

vorgesehene Laufzeitverlängerung ein „Projekt“ im Sinne<br />

der UVP-RL ist.<br />

b) Er<strong>for</strong>derlichkeit einer UVP<br />

In Anbetracht des „erheblichen“ Zeitraums von 10 Jahren<br />

Laufzeitverlängerung sowie der umfangreichen und<br />

notwendigen Renovierungsarbeiten kommt der EuGH<br />

zu dem Ergebnis, dass diese Arbeiten im Hinblick auf<br />

die Gefahr von Umweltauswirkungen „ein Ausmaß haben,<br />

das dem der Erstinbetriebnahme dieser Kraftwerke<br />

vergleichbar ist“ und somit die Voraussetzung der Er<strong>for</strong>derlichkeit<br />

einer UVP erfüllt ist (Art. 1 Abs. 2.a UVP-RL iVm.<br />

Art. 2 Abs. 1, Art. 4 Abs. 1, Anhang I Nr. 2.b und Nr. 24<br />

UVP-RL).<br />

Außerdem stellt das Gericht fest, das bei den geplanten<br />

Laufzeitverlängerungen von Doel 1 und 2 mit „erheblichen<br />

Auswirkungen auf die Umwelt eines anderen Mitgliedstaates“<br />

zu rechnen sei, so dass das Projekt auch einem<br />

grenzüberschreitenden Prüfungsverfahren nach Art. 7 der<br />

UVP-RL zu unterziehen sei.<br />

c) Zeitpunkt für die Durchführung der UVP<br />

Art. 2 Abs. 1 UVP-RL schreibt vor, dass die UVP „vor<br />

Erteilung der Genehmigung“ für ein Projekt zu erfolgen<br />

hat, wobei nach Art. 2 Abs. 2.c UVP-RL die „Genehmigung“<br />

die Entscheidung der zuständigen Behörde(n) meint,<br />

„ aufgrund derer der Projektträger das Recht zur Durchführung<br />

des Projekts erhält“. Bei einem mehrstufigen<br />

Genehmigungsverfahren ist die UVP so früh, wie Ermittlung<br />

und Prüfung der Umweltauswirkungen möglich sind,<br />

durchzuführen.<br />

Der EuGH weist darauf hin, dass das Gesetz zur Laufzeitverlängerung<br />

eindeutig die Wiederaufnahme der<br />

467<br />

SPOTLIGHT ON NUCLEAR LAW<br />

Spotlight on <strong>Nuclear</strong> Law<br />

 The Decision of the European Court of Justice of 29 July 2019: Lifetime Extension à la Belge – A Successful Model? ı Ulrike Feldmann


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

SPOTLIGHT ON NUCLEAR LAW 468<br />

Stromproduktion von Doel 1 gestatte und den Stilllegungstermin<br />

für beide Blöcke um 10 bzw. fast 10 Jahre verschiebe,<br />

so dass „auf den ersten Blick“ dieses Gesetz eine Genehmigung<br />

im Sinne der UVP-Richtlinie zu sein scheine oder<br />

doch zumindest im Hinblick auf die wesentlichen Merkmale<br />

des Projekts den ersten Schritt eines Genehmigungsverfahrens<br />

darstelle. Daher bedürften grundsätzlich auch<br />

die mit der Laufzeitverlängerung untrennbar verbundenen<br />

Renovierungsarbeiten, soweit ihre potenziellen Auswirkungen<br />

bereits vor Erlass des Gesetzes ermittelbar seien –<br />

was das vorzulegende Gericht zu prüfen habe – einer UVP.<br />

d) Möglichkeit einer Ausnahme<br />

von einer bestehenden UVP-Pflicht<br />

Die UVP-RL (Art. 2 Abs. 4) lässt – ungeachtet der Pflichten<br />

eines Mitgliedstaates im Hinblick auf eine grenzüberschreitende<br />

UVP (Art. 7 UVP-RL) grundsätzlich Ausnahmen<br />

von der UVP-Pflicht zu. Der EuGH hält es auch<br />

nicht für grundsätzlich ausgeschlossen, dass die Notwendigkeit,<br />

die Stromversorgungssicherheit zu gewährleisten,<br />

eine solche Ausnahme begründen kann. Der<br />

Mitgliedstaat müsse zum einen darlegen, dass<br />

pp<br />

die Gefahr für die Stromversorgungssicherheit „bei<br />

vernünftiger Betrachtung wahrscheinlich ist“ und<br />

pp<br />

das fragliche Projekt so dringlich sei, dass es das<br />

Unterbleiben der UVP rechtfertige.<br />

Zum anderen müsse der Mitgliedstaat<br />

pp<br />

prüfen, ob eine andere Form der Feststellung der<br />

Umweltauswirkungen angemessen sei,<br />

pp<br />

der Öffentlichkeit etwaige bei der Prüfung gewonnene<br />

In<strong>for</strong>mationen zugänglich machen und<br />

pp<br />

die Kommission über die Gründe für die Ausnahme<br />

unterrichten (was erwiesenermaßen im vorliegenden<br />

Fall nicht geschehen ist).<br />

e) Gesetzgebungsakt als Ausnahme<br />

vom Geltungsbereich der UVP-Richtlinie?<br />

Gemäß Art. 1 Abs. 4 UVP-RL gilt die Richtlinie nicht für<br />

Projekte, die im Einzelnen durch einen einzelstaatlichen<br />

Gesetzgebungsakt genehmigt werden. Art. 1 Abs. 4<br />

UVP-RL gibt dazu gleich selbst die Begründung: „..., da die<br />

mit dieser Richtlinie verfolgten Ziele, einschließlich der<br />

Bereitstellung von In<strong>for</strong>mationen, im Wege des Gesetzgebungsverfahrens<br />

erreicht werden“.<br />

Der EuGH nennt zwei Voraussetzungen für die Ausnahme<br />

vom Geltungsbereich:<br />

pp<br />

Zum einen muss der Gesetzgebungsakt die gleichen<br />

Merkmale aufweisen wie eine Genehmigung; vor allem<br />

muss er dem Projektträger das Recht zur Durchführung<br />

des Projekts verleihen.<br />

pp<br />

Zum anderen müssen die mit der UVP-RL verfolgten<br />

Ziele, wozu auch die Bereitstellung von In<strong>for</strong>mationen<br />

gehört, im Wege des Gesetzgebungsverfahrens erreicht<br />

werden. Der Gesetzgeber muss daher zum Zeitpunkt<br />

der „Genehmigung“ über ausreichende Angaben zum<br />

Projekt verfügen. Mindestan<strong>for</strong>derungen enthält Art. 5<br />

Abs. 3 UVP-RL.<br />

Zwar, so der EuGH, sei es Sache des vorlegenden Gerichts<br />

zu prüfen, ob diese Voraussetzungen erfüllt seien, jedoch<br />

scheine dies in Anbetracht der dem EuGH vorliegenden In<strong>for</strong>mationen<br />

nicht der Fall zu sein. Auch sähe es so aus, als<br />

ob das Laufzeitverlängerungsgesetz lediglich ein erster<br />

Schritt des Genehmigungsverfahrens sei, so dass die<br />

Ausnahmevoraussetzungen nicht erfüllt seien.<br />

2) Verstoß gegen die Habitat-Richtlinie?<br />

Der EuGH bejaht ebenfalls die grundsätzliche Anwendbarkeit<br />

der Habitat-RL. Vor Erlass des Gesetzes zur<br />

Laufzeitverlängerung hätte also eine Prüfung auf Verträglichkeit<br />

mit den betroffenen geschützten Gebieten<br />

erfolgen müssen, sofern die Art der Arbeiten und ihre<br />

potenziellen Auswirkungen zu dem Zeitpunkt ermittelbar<br />

waren. Die in Art. 6 Abs. 4 Habitat-RL vorgesehene Ausnahme<br />

sei eng auszulegen und setze eine Analyse der<br />

Auswirkungen eines Plans oder Projekts voraus. Die<br />

Richter des EuGH betonen jedoch, dass die Energieversorgungssicherheit<br />

in der EU eines der grundlegenden<br />

Ziele der Unionspolitik im Energiebereich sei, und die<br />

jederzeitige Gewährleistung der Stromversorgungssicherheit<br />

in einem EU-Mitgliedstaat einen zwingenden Grund<br />

des öffentlichen Interesses darstelle. Wenn das geschützte<br />

Gebiet, dessen Beeinträchtigung zu besorgen sei, einen<br />

„prioritären“ Lebensraum“ oder eine „prioritäre“ Art einschließe,<br />

könne ferner die Notwendigkeit der Abwendung<br />

einer tatsächlichen und schwerwiegenden Gefahr der<br />

Unterbrechung der Stromversorgung einen Grund der<br />

öffentlichen Sicherheit im Sinne der Ausnahmevorschrift<br />

in Art. 6 Abs. 4 Habitat-RL darstellen.<br />

3) Verstoß gegen das Espoo-Übereinkommen?<br />

Da bereits im Rahmen der Prüfung der UVP-RL festgestellt<br />

wurde, dass ein Verfahren zur Prüfung der grenzüberschreitenden<br />

Auswirkungen des Projekts durchgeführt<br />

werden muss, erübrigte sich eine gesonderte Prüfung der<br />

Fragen des vorlegenden Gerichts zur Vereinbarkeit des<br />

Gesetzes zur Laufzeitverlängerung mit dem Espoo-Übereinkommen.<br />

4) Aufrechterhaltung der Wirkungen<br />

des Gesetzes zur Laufzeitverlängerung<br />

Hierzu konstatiert der EuGH, dass zwar weder die UVP-RL<br />

noch die Habitat-RL die Folgen aus einem Verstoß gegen<br />

die in den beiden Richtlinien statuierten Pflichten aufzeigen,<br />

dass aber die Mitgliedstaaten nach dem in Art. 4<br />

Abs. 3 EUV festgelegten Grundsatz der loyalen Zusammenarbeit<br />

zur Beseitigung der rechtswidrigen Folgen eines Verstoßes<br />

gegen das Unionsrecht verpflichtet sind, z. B. durch<br />

Rücknahme oder Aussetzung erteilter Genehmi gungen.<br />

Das Unionsrecht lasse es aber zu, dass ein nationales Gericht<br />

im Einklang mit der nationalen Rechtsordnung die<br />

rechtswidrigen Folgen eines Verstoßes gegen die beiden<br />

Richtlinien ausnahmsweise aufrechterhalten könne, sofern<br />

die Aufrechterhaltung durch zwingende Erwägungen<br />

gerechtfertigt ist verbunden mit der Not wendigkeit, die<br />

tatsächliche und schwerwiegende Gefahr einer Unterbrechung<br />

der Stromversorgung des betref fenden Mitgliedstaates<br />

abzuwenden und kein anderes Mittel zur Abwehr<br />

dieser Gefahr zur Verfügung steht. Der EuGH betont, dass<br />

die Aufrechterhaltung des rechts widrigen Zustandes nur<br />

für die Zeit gelten darf, „der absolut notwendig ist, um die<br />

betreffende Rechtswidrigkeit zu beseitigen“.<br />

III. Fazit<br />

Im Lichte dieses EuGH-Urteils wird nun der belgische<br />

Verfassungsgerichtshof über die Nichtigkeitsklage zu entscheiden<br />

haben.<br />

Es sieht jedoch nicht so aus, als ob das Laufzeitverlängerungsmodell<br />

„à la Belge“ als Blaupause für andere<br />

EU-Mitgliedstaaten tauglich ist. Zwar hält der EuGH unter<br />

bestimmten Voraussetzungen eine Ausnahme von der im<br />

Inland grundsätzlich er<strong>for</strong>derlichen UVP für möglich. Fest<br />

steht aber bereits, dass eine dieser Voraussetzungen, die<br />

Unterrichtung der Kommission, nicht erfüllt ist. Erhebliche<br />

Zweifel lässt der EuGH zudem im Hinblick auf die<br />

Erfüllung der Voraussetzungen für eine Ausnahme vom<br />

Geltungsbereich der UVP-RL erkennen. Im Übrigen lässt<br />

der EuGH keine Zweifel daran, dass das belgische Laufzeitverlängerungsgesetz<br />

gegen die Vorschriften über die<br />

grenzüberschreitende UVP (Espoo-Konvention) erlassen<br />

wurde.<br />

Author<br />

Ulrike Feldmann<br />

Berlin, Deutschland<br />

Spotlight on <strong>Nuclear</strong> Law<br />

The Decision of the European Court of Justice of 29 July 2019: Lifetime Extension à la Belge – A Successful Model? ı Ulrike Feldmann


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Das DIW-Papier über die „teure und<br />

gefährliche“ Kernenergie auf dem<br />

Prüfstand<br />

Anna Veronika Wendland und Björn Peters<br />

Abstract Ende Juli 2019 veröffentlichte eine Wissenschaftlergruppe des DIW Berlin ein weithin beachtetes Papier,<br />

das davor warnt, die Kernenergie als Instrument zur Senkung der CO 2 -Emissionen in der Energiewirtschaft zu nutzen.<br />

[1] Zu teuer und zu gefährlich sei die Nutzung von Kernkraftwerken. Der wahre Grund für die Nutzung der Kernenergie<br />

sei ihr militärisches Potenzial. Mit seinem Papier reagierte das DIW auf die neuerdings auflebende Kontroverse um die<br />

Krise der Energiewende, die Folgen des deutschen Atomausstiegs und die Rolle der Kernenergie in einer weltweiten<br />

Klimastrategie.<br />

In diesem Beitrag werden die<br />

Argumente der DIW-Studie einer<br />

kritischen Prüfung unterzogen und<br />

sowohl die Berechnungen untersucht<br />

als auch die wirtschafts- und technikhistorischen<br />

Annahmen des DIW<br />

sowie seine Aussagen zur Reaktorsicherheit<br />

geprüft. Im Ergebnis ist<br />

festzustellen, dass das DIW-Papier in<br />

diesen zentralen Punkten gegen die<br />

Standards guten wissenschaftlichen<br />

Arbeitens verstößt. Die Autoren<br />

können ihr Ergebnis nur erzielen, weil<br />

Forschungsdaten und Forschungsliteratur<br />

selektiv aufbereitet, aktuelle<br />

Forschungsstände nicht rezipiert und<br />

Sachverhalte fehlerhaft dargestellt<br />

wurden. In wesentlichen inhaltlichen<br />

Punkten und in der Wortwahl folgt<br />

das DIW unkritisch den Narrativen<br />

der Anti-Atom-Bewegung.<br />

An die Stelle eines solchen aktivistischen<br />

Ansatzes sollte eine evidenzbasierte,<br />

technologieneutrale internationale<br />

Diskussion über die Instrumente<br />

einer guten Klimastrategie<br />

treten. Diese sollte die Kernenergie<br />

einschließen, so wie es auch der Weltklimarat<br />

IPCC tut.<br />

Einleitung:<br />

Gegenstand und Vorgehen<br />

Ende Juli 2019 veröffentlichte eine<br />

Autorengruppe des Deutschen Instituts<br />

für Wirtschafts<strong>for</strong>schung e. V.<br />

(DIW Berlin) ein Papier, das davor<br />

warnt, die Kernenergie als Instrument<br />

zur Senkung der CO 2 -Emissionen in<br />

der Energiewirtschaft zu nutzen. „Zu<br />

teuer und gefährlich“ sei der Betrieb<br />

von Kernkraftwerken. [2]<br />

„Die Ergebnisse zeigen, dass Atomkraft<br />

aufgrund radioaktiver Strahlung<br />

für über eine Millionen Jahre mitnichten<br />

als „sauber“ bezeichnet werden<br />

kann, sondern für Mensch und Umwelt<br />

gefährlich ist. Zudem fallen hohe<br />

Risiken bezüglich Proliferation an.<br />

Eine empirische Erhebung aller jemals<br />

gebauten 674 Atomkraftwerke zeigt,<br />

dass priv<strong>atw</strong>irtschaftliche Motive von<br />

Anfang an keine Rolle gespielt haben,<br />

sondern militärische Interessen.“ [3]<br />

Mit diesem Papier reagiert das DIW<br />

nach eigenen Angaben [4] auf die neuerdings<br />

intensiver geführte Diskussion<br />

um die Krise der Energiewende und<br />

um die Rolle der Kernenergie in einer<br />

weltweiten Klimastrategie. Politiker,<br />

Medien und Atomgegner zitieren<br />

die DIW- Publikation nun als abschließendes<br />

wissenschaftliches Verdikt<br />

über die Kernenergie – allerdings<br />

ungeprüft. Besonders die Behauptung<br />

des DIW, es habe „alle Atomkraftwerke“<br />

einer genauen Analyse unterzogen,<br />

wird als innovatives Argument<br />

wahrgenommen. [5]<br />

Gleichwohl erinnert bereits die<br />

apodiktische und alarmistische Titelwahl<br />

der Autoren mehr an die Diktion<br />

der Anti-Atom-Bewegung als an jene<br />

der nüchternen Wissenschaft. Der<br />

hohe Ton der Anti-Atom-Demonstrationen<br />

kennzeichnet auch ein vom<br />

DIW publiziertes Interview mit dem<br />

Studien-Mitautor Christian von<br />

Hirschhausen. [6] Es besteht daher<br />

Grund zu der Annahme, dass das<br />

DIW-Papier keineswegs unvoreingenommen<br />

vorgeht. Taugt es also als<br />

Referenz in einer evidenzbasierten<br />

Diskussion über einen klimafreundlichen<br />

Energiemix? Um diese Frage<br />

zu beantworten, muss das Papier<br />

einer Prüfung nach wissenschaftlichen<br />

Kriterien unterzogen werden.<br />

Im Zentrum des DIW-Textes, der<br />

sich selber mal als „betriebswirtschaftliche<br />

und wirtschaftshistorische<br />

Analyse“, mal als „Studie“ präsentiert<br />

[7], stehen eine Frage, eine Antwort<br />

und drei Argumente. Die Frage lautet:<br />

Sollte die Kernenergienutzung eine<br />

Rolle bei der Dekarbonisierung unserer<br />

Industriegesellschaft spielen, so<br />

wie es auch in den IPCC-Szenarien für<br />

die Erreichung von Klimazielen [8]<br />

beschrieben wird? Die DIW-Experten<br />

beantworten diese Frage, ganz<br />

kon<strong>for</strong>m mit der Politik der Bundesregierung,<br />

mit Nein. Ihre Argumente:<br />

Erstens sei Kernenergienutzung viel<br />

zu teuer. Zweitens sei die Kernenergie<br />

überhaupt nur in der Welt, weil<br />

militärische Motive Staaten dazu<br />

bewogen hätten, Kernkraftwerke<br />

wider jeden ökonomischen Sachverstand<br />

zu betreiben. Und drittens seien<br />

Kernkraftwerke zu gefährlich.<br />

Lediglich für das erste Argument –<br />

das betriebs- und energiewirtschaftliche<br />

Argument zu den Kosten der<br />

Kernenergie – besitzt das DIW Hausexpertise<br />

und wartet mit eigenen<br />

Berechnungen auf. In den Bereichen<br />

Kernenergiegeschichte, Reaktor- und<br />

Proliferationssicherheit sowie Strahlen<br />

biologie, den Gegenstandsbereichen<br />

des zweiten und dritten<br />

Arguments, betreiben die Autoren<br />

ausweislich ihrer Publikationslisten<br />

[9] keine eigene Forschung und<br />

beschränken sich daher auf das<br />

Zitieren von Forschungsliteratur und<br />

anderen Publikationen.<br />

Die Aufgabe einer sachlichkritischen<br />

Überprüfung ist folglich,<br />

die DIW-Berechnungen für das<br />

Argument 1 auf Methodik und<br />

Plausibilität zu prüfen sowie im Falle<br />

der sekundärliteratur-basierten Argumente<br />

2 und 3 zu untersuchen, auf<br />

welchem Wege die Autoren des<br />

Papiers zu ihren Aussagen kommen<br />

und ob diese durch den Forschungsstand<br />

gut begründet sind. Das ist<br />

der Gegenstand der Abschnitte 1 bis 3.<br />

Im Abschnitt 4 folgt eine generelle<br />

Einordnung und Kritik des DIW-<br />

Ansatzes im systemischen Kontext<br />

von Energiewirtschaften. Im fünften<br />

Abschnitt folgt ein Fazit.<br />

1 „Atomkraft ist zu teuer“<br />

In der Einleitung zum Papier behaupten<br />

die DIW-Autoren, sie hätten „eine<br />

469<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 470<br />

empirische Erhebung aller jemals<br />

gebauten 674 Atomkraftwerke“ durchgeführt,<br />

die zeige, „dass priv<strong>atw</strong>irtschaftliche<br />

Motive von Anfang an<br />

keine Rolle gespielt haben, sondern<br />

militärische Interessen.“ [10] Es folgt<br />

eine eigene Berechnung des Nettobarwerts<br />

von KKW-Investitionen, die<br />

man durch Eingabe von Variablen in<br />

ein Monte-Carlo-Analyseprogramm<br />

erzeugt hat. Alle Kombinationen<br />

dieser Variablen ergeben laut DIW<br />

deutlich negative Nettobarwerte<br />

zwischen den Extremwerten 1,5 bis<br />

8,9 Milliarden Euro Verlust. [11] Es ist<br />

diese anspruchsvoll klingende Kombination<br />

von historischer Empirie,<br />

Berechnung von Neuinvestitionen<br />

und stochastischer Methode, die bei<br />

fachlich nicht vorgebildeten Lesern<br />

den Eindruck erzeugt, hier werde<br />

erstmals die globale Kernenergiewirtschaft<br />

in Vergangenheit und Gegenwart<br />

mit wissenschaftlicher Methodik<br />

auf Herz und Nieren geprüft.<br />

Die Autoren stützen sich dabei auf<br />

das empirische Material einer „Data<br />

Documentation“ des DIW von 2018<br />

über Kernkraftwerke weltweit, an der<br />

zwei der jetzigen Autoren mitgearbeitet<br />

haben. [12] Flankiert wird<br />

dieser Argumentationskern von Referenzen<br />

auf Fach- und andere Literatur.<br />

Hier fällt ein hoher Anteil atomkritischer<br />

Quellen auf, darunter auch<br />

nichtwissenschaftliche Publikationen<br />

aus der Anti-Atom-Szene. [13] Die<br />

DIW-Aussage „Weitere Studien haben<br />

in jüngerer Zeit die mangelnde Wettbewerbsfähigkeit<br />

der Atomenergie<br />

bestätigt“ wird jedoch mit zwei<br />

Literaturbelegen versehen, die diesen<br />

Schluss überhaupt nicht zulassen.<br />

[14]<br />

Als empirische Hauptquelle nutzen<br />

die Autoren die DIW-eigene Datensammlung.<br />

Sie ist, abgesehen von<br />

einem Überblick über Diffusionsphasen<br />

und -typen der Kernenergietechnik,<br />

ein unspektakuläres Werk.<br />

Sie gibt, nach Ländern geordnet, Auskunft<br />

über Standorte, Reaktortypen,<br />

Blockleistung, Laufzeiten, die mit<br />

In<strong>for</strong>mationen über die Entwicklung<br />

der einzelnen Atomwirtschaften<br />

ange reichert werden. Diese Daten<br />

beziehen die Autoren nicht aus Primärquellen,<br />

sondern aus Überblicksdarstellungen<br />

anderer Autoren sowie<br />

statistischen Angaben von Organisationen<br />

wie der IAEA. Es wurden<br />

keine einzelnen Anlagen einer tieferen<br />

Analyse unterzogen, etwa auf Grundlage<br />

von Geschäftsberichten. Wir<br />

finden in der Publikation nur für sehr<br />

wenige Anlagen In<strong>for</strong>mationen über<br />

Bau kosten [15], und keine Angaben<br />

über konkret geflossene staatliche<br />

Fördersummen, Stromgestehungskosten<br />

oder Jahresvolllaststunden –<br />

Daten, die man eigentlich bräuchte,<br />

um dem Anspruch einer wie behauptet<br />

umfassenden historischen „empirischen<br />

Analyse“ zu genügen. Lediglich<br />

für heute geplante oder im Bau<br />

befindliche Anlagen nennt das DIW<br />

detailliertere Angaben zu „aktuellen<br />

Kostenschätzungen“ und gibt dazu<br />

auch weiterführende Literatur an.<br />

[16]<br />

Die eigentliche Berechnung, die das<br />

DIW selbst durchführt, beruht daher<br />

gar nicht auf historischen Primärdaten<br />

aus der zitierten Datensammlung,<br />

sondern aus selbst – und teil weise willkürlich<br />

– angesetzten Parametern, die<br />

in das Monte-Carlo- Programm eingegeben<br />

werden. Gleichwohl suggerieren<br />

die Autoren, diese Parameter seien<br />

empirisch und historisch wohl begründet<br />

und hätten etwas mit der<br />

Datensammlung zu tun.<br />

Allerdings lassen die vom DIW<br />

gewählten Verfahren grundsätzliche<br />

Zweifel aufkommen, ob dort die<br />

Methoden der Investitionsrechnung<br />

in der Energiewirtschaft beherrscht<br />

werden, was sich an vielen Einzelheiten<br />

zeigt. Dazu haben wir eine Investitionsrechnung<br />

erstellt, um die Ergebnisse<br />

des DIW zu reproduzieren. Als<br />

Vorlage diente ein Muster, das einer<br />

der Verfasser [17] in der Praxis häufig<br />

eingesetzt hat und das vielfach von<br />

Wirtschaftsprüfern testiert ist. Die<br />

Frage ist nun: Wenn die Regeln der<br />

Berechnung der Wirtschaftlichkeit<br />

(z. B. der IAS [18]) berücksichtigt<br />

werden, welche Annahmen müssen<br />

dann getroffen werden, um die Ergebnisse<br />

des DIW zu reproduzieren?<br />

Dieses Verfahren nennt sich Reverse<br />

Engineering und wird häufig angewandt<br />

bei der Due Diligence von Unternehmen,<br />

also bei dessen sorg fältiger<br />

Überprüfung vor Kauf oder vor der<br />

Gründung von Gemeinschaftsunternehmen.<br />

Wir untersuchen also im<br />

Folgenden die Sinnhaftigkeit der vom<br />

DIW getroffenen Annahmen. Dort, wo<br />

das DIW keine Aussagen über notwendige<br />

Annahmen macht, treffen<br />

wir eigene auf Basis von Industriestandards.<br />

Vorab einige grundlegende Bemerkungen<br />

über die Methodik des DIW.<br />

pp<br />

Als relevanten Parameter zur<br />

Darstellung der Investitionskosten<br />

setzt das DIW den Anlagenpreis an.<br />

Ob ein Kraftwerk als „teuer“ oder<br />

„billig“ anzusehen ist, lässt sich<br />

aber nicht allein am Anlagenpreis<br />

ablesen. Entscheidend ist, wie sich<br />

die getätigte Investition rentiert,<br />

welchen Ertrag in Form von verkaufter<br />

Energie (Strom, Wärme)<br />

sie in Relation zu den Investitionskosten<br />

einbringt. Wenn ein Kraftwerk<br />

also viel Energie verkauft,<br />

rechnet sich auch eine hohe Investition.<br />

Andererseits kann ein Kraftwerk<br />

trotz eines optisch niedrigen<br />

Anlagenpreises unrentabel sein,<br />

nämlich wenn es nur wenig oder<br />

im Extremfall gar keine Energie<br />

verkauft.<br />

Um diesen Wert, die spezifischen<br />

Investitionskosten, zu ermitteln,<br />

dividiert man die Gesamtinvestition<br />

durch die Anzahl der<br />

erwartbar während eines Jahres<br />

abgesetzter Kilowattstunden (die<br />

sogenannte „Jahresarbeits stunde“)<br />

und erhält eine Angabe in EUR/<br />

(kWh·a). Dazu muss man die<br />

Auslastung der Anlage („Volllaststunden“)<br />

kennen, angegeben in<br />

MWh/MW oder kurz in h/a, also<br />

die insgesamt ins Stromnetz<br />

eingespeiste Energie eines Jahres<br />

dividiert durch die Kapazität der<br />

Anlage.<br />

Ausgerechnet dieser für die Investitionsrechnung<br />

jedes Kraftwerks<br />

wesentliche Parameter der Auslastung<br />

fehlt jedoch im DIW-<br />

Papier. Dies lässt befürchten, dass<br />

das DIW über keine hinreichenden<br />

Kenntnisse und Erfahrungen in<br />

Investitionsrechnung für alle Arten<br />

von Erzeugungsanlagen für elektrische<br />

Energie verfügt.<br />

pp<br />

Das DIW ermittelt die Wirtschaftlichkeit<br />

einer Investition in Kernkraftwerke<br />

anhand des Nettobarwerts<br />

(net present value, NPV<br />

[20]). Als wichtigste Erfolgskennzahl<br />

dient in der Investitionsrechnung<br />

indes nicht der Nettobarwert,<br />

sondern die interne Verzinsung des<br />

eingesetzten Kapitals (interner<br />

Zinsfuß, internal rate of return,<br />

IRR [21]). Diese Kennzahl erwähnt<br />

das DIW nicht. Der Nettobarwert<br />

bedarf zur Berechnung der IRR<br />

eines zusätzlichen Zinsparameters,<br />

der willkürlich gewählt werden<br />

muss, und den das DIW ebenfalls<br />

simuliert: die gewichteten Kapitalkosten<br />

oder WACC (Weighted<br />

Average Cost of Capital). In der Tat<br />

treffen Firmen Investitionsentscheidungen<br />

durch den Vergleich<br />

des IRR einer spezifischen Investition<br />

mit ihren Kapitalkosten. Der<br />

NPV ist dabei nur eine untergeordnete<br />

Hilfsgröße.<br />

pp<br />

Mehrere zentrale Berechnungsparameter<br />

werden vom DIW<br />

nicht angegeben. Die fehlende Angabe<br />

über die Anzahl der<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Volllaststunden wurde bereits erwähnt.<br />

Von zentraler Bedeutung<br />

für die Berechnung des Nettobarwerts<br />

oder des IRR einer Investition<br />

sind auch Annahmen über<br />

a. die allgemeine<br />

Preissteigerungsrate,<br />

b. die Bauzeit und<br />

den Bau<strong>for</strong>tschritt,<br />

c. Abschreibungsregeln und<br />

d. die Unternehmensbesteuerung.<br />

pp<br />

Zusätzlich ist betriebswirtschaftlich<br />

relevant, ob und wie ein Kraftwerksbetreiber<br />

neben eigenem<br />

Geld („Eigenkapital“) auch Fremdkapital<br />

in Form von Bankdarlehen<br />

oder Unternehmensanleihen zur<br />

Finanzierung der Investitionen<br />

einsetzt. Dieser Faktor wurde von<br />

den DIW-Autoren ignoriert.<br />

Im Detail wurden die vom DIW angegebenen<br />

und gewählten Parameter in<br />

einigen Fällen sehr willkürlich und<br />

ohne Bezug zur heutigen Investitionspraxis,<br />

aber auch ohne historische<br />

Kontextualisierung gewählt.<br />

1. Der Parameterbereich für die<br />

Simulation des Ertrags je Megawattstunde<br />

des KKW-Betreibers<br />

beginnt bei 20 EUR/MWh und<br />

endet bei 80 EUR/MWh. Dies ist<br />

zwar eine historisch korrekte, aber<br />

praxisferne Angabe. Marktteilnehmer<br />

wissen, dass die Untergrenze,<br />

ab der andere thermische<br />

Kraftwerke profitabel werden, bei<br />

etwa 50 EUR/MWh beginnt. [24]<br />

Dies gilt für Kohlekraftwerke;<br />

Gas- und Ölkraftwerke liegen noch<br />

deutlich teurer, und CO 2 -Preise<br />

sind hierin noch nicht eingerechnet.<br />

Dass Großhandelspreise unter<br />

20 EUR/MWh vor zwanzig Jahren<br />

nicht zur Insolvenz der Energieversorger<br />

führten, liegt daran, dass<br />

die Gestehungskosten damaliger<br />

Kohle- und Kernkraftwerke deutlich<br />

niedriger lagen als heute.<br />

Die obere Ertragsgrenze für Grundlaststrom<br />

wird von den DIW-Autoren<br />

unterschätzt. Gerade in<br />

Deutschland würden bei einem<br />

weiteren Ausbau der Solar- und<br />

Windenergie und nach einem<br />

gelungenen Kohleausstieg als zuverlässige<br />

Stromerzeuger im wesentlichen<br />

nur Gaskraftwerke übrig bleiben,<br />

um den Zusammenbruch der<br />

Stromversorgung zu vermeiden. Da<br />

die sehr effizienten Gas- und Dampfkraftwerke<br />

(GuD, bis zu 60 Prozent<br />

Wirkungsgrad, ca. 60 bis 80 EUR/<br />

MWh Gestehungskosten) nicht<br />

flexibel genug auf Lastän derungen<br />

reagieren können, müssten viel<br />

weniger effiziente Gasmotorenoder<br />

Gasturbinenkraftwerke (ca.<br />

30–35 Prozent Wirkungsgrad, ca.<br />

100–140 EUR/MWh Gestehungskosten)<br />

den Hauptteil der Stromversorgung<br />

übernehmen in allen<br />

Jahresstunden, in denen Solar- und<br />

Windenergie nicht genügend Strom<br />

liefern.<br />

Nach unseren Simulationen betrifft<br />

dies selbst bei rechnerischer Vollversorgung<br />

aus Sonne und Wind<br />

etwa 6.000 der insgesamt 8.760<br />

Jahresstunden. In der weit überwiegenden<br />

Zeit des Jahres wären<br />

damit die Gaskraftwerke preissetzend.<br />

Alle seriösen Schätzungen<br />

für einen Strompreis ab Mitte der<br />

2020er-Jahre gehen daher von<br />

mittleren Strompreisen von 80–<br />

120 EUR/MWh aus. Hierin noch<br />

nicht eingerechnet sind die Kosten<br />

künftiger CO 2 -Besteuerung oder<br />

CO 2 -Emissionshandels, die je nach<br />

politischer Strategie weitere 20–<br />

150 EUR/MWh an Zusatzkosten<br />

verursachen können.<br />

2. Die DIW-Autoren berücksichtigen<br />

weder Rückbau- noch Endlagerungskosten,<br />

was unüblich ist.<br />

Diese sind gesetzlich während der<br />

gesamten Betriebszeit in Form von<br />

Rücklagen aufzubauen und stehen<br />

für keine anderen Zwecke zur<br />

Verfügung.<br />

3. Kein Kernkraftwerk darf ohne eine<br />

ausreichende Vorsorge für die<br />

Erfüllung gesetzlicher Schadensersatzverpflichtungen<br />

(Deckungsvor<br />

sorge) in Schadensverläufen,<br />

die ein Kernkraftwerk durchlaufen<br />

kann, betrieben werden. [25] Die<br />

DIW-Autoren behaupten das<br />

Gegenteil [26], führen dafür jedoch<br />

keine wissenschaftlichen<br />

Quellen an, sondern ein von der<br />

Erneuerbaren-Lobby in Auftrag<br />

gegebenes Gutachten. Dieses verwendet<br />

Schadensszenarien weit<br />

jenseits dessen, was in der seriösen<br />

Literatur angenommen wird, und<br />

kommt dadurch hypothetisch zu<br />

exorbitant hohen Versicherungskosten,<br />

die in der Praxis irrelevant<br />

sind. [27]<br />

Gegen die energietechnische Kompetenz<br />

der DIW-Autoren spricht,<br />

dass sie als Laufzeit eines Lei s-<br />

tungs kernreaktors 40 Jahre zugrunde<br />

legen. [28] Erfahrungsgemäß<br />

lassen sich Kernkraftwerke<br />

jedoch weit länger sicher betreiben.<br />

Ein aus reichendes Niveau an<br />

Wartungs- und Reinvestitionsbudgets<br />

vorausgesetzt, können sie<br />

durch aus 20 – 40 Jahre längere<br />

Betriebs dauern erreichen. Neuere<br />

Reaktormodelle wie beispielsweise<br />

der EPR sind von vornherein für<br />

eine Laufzeit von 60 Jahren ausgelegt,<br />

auch hier mit der Option<br />

auf Verlängerung. [29] Die längere<br />

Laufzeit spielt für die Wirtschaftlichkeit<br />

vor allem dann eine<br />

wesent liche Rolle, wenn Preissteigerungsraten<br />

im Rahmen der<br />

allgemeinen Inflationserwartung<br />

eingerechnet werden, und wenn<br />

niedrige Abzinsungsfaktoren für<br />

künftige Zahlungsströme angenommen<br />

werden.<br />

Die oben genannten Punkte dokumentieren,<br />

dass das DIW Verfahren<br />

verwendet, die fern von der energiewirtschaftlichen<br />

Praxis sind.<br />

Um nun die Methodik des DIW zu<br />

überprüfen, haben wir den einzigen<br />

Fixpunkt in den DIW-Berechnungen<br />

als Vergleich herangezogen. Dies ist<br />

der Nettobarwert (NPV) von minus<br />

1,5 Milliarden Euro als „bestes“ Ergebnis<br />

der DIW-Simulation, das sich<br />

ergibt bei genannten Investitionsparametern<br />

von vier Milliarden Euro<br />

Errichtungskosten für ein Kernkraftwerk<br />

mit 1.000 MW elektrischer<br />

Leistung, 80 Euro je Megawattstunde<br />

Verkaufserlös und 4 Prozent an<br />

gewichteten Kapitalkosten (WACC)<br />

für das Betreiberunternehmen. [30]<br />

Neben den von den DIW-Autoren<br />

genannten Investitionsparametern<br />

sind für die Investitionsrechnung<br />

jedoch weitere Parameter relevant, die<br />

die Autoren nicht nennen. Im Rahmen<br />

von Reverse Engineering haben wir für<br />

diese Parameter An nahmen getroffen,<br />

die so gewählt sind, dass sie mit den<br />

quantitativen Angaben des DIW-<br />

Papiers übereinstimmen. Mit allgemein<br />

gängigen Methoden der Investitionsrechnung<br />

haben wir das DIW-<br />

Ergebnis repro duziert und dazu<br />

diejenigen Para meter errechnet, die<br />

die DIW-Studie nicht explizit nennt,<br />

aber notwen diger weise in die Modellierung<br />

des Nettobarwerts einfließen<br />

müssen. Um zum gleichen Ergebnis<br />

wie die DIW-Autoren zu kommen,<br />

ergaben sich für diese Parameter<br />

jedoch Werte, die in der Investitionspraxis<br />

irrelevant sind.<br />

Im Folgenden nennen wir für<br />

sieben Parameter, für die die DIW-<br />

Studie keine Angaben macht, jeweils<br />

die Werte, die diese Parameter<br />

annehmen müssen, um zum DIW-<br />

Ergebnis zu führen. Die DIW-Autoren<br />

werden bei ihrer Simulation folglich<br />

explizit oder implizit mit diesen von<br />

uns vermuteten Parameterwerten<br />

gearbeitet haben. Dem stellen wir<br />

jeweils die üblichen Parameterwerte<br />

aus der Praxis gegenüber.<br />

pp<br />

Bauzeit: Kernkraftwerke können<br />

zwar in sechs Jahren errichtet<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 471<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 472<br />

werden, zumal wenn die Standardisierung<br />

bei Errichtung und Aufsichtswesen<br />

hoch ist und die Beteiligten<br />

routinisierte Formen der Zusammenarbeit<br />

entwickeln. Wir gehen<br />

aber davon aus, dass das DIW<br />

zehn Jahre angenommen hat und<br />

die Baukosten gleichmäßig auf die<br />

Jahre der Bauphase verteilt hat.<br />

Tatsächlich verteilen sich die Baukosten<br />

in der Praxis ungleich über<br />

die Jahre; die letzten Zahlungen<br />

bei Kraftwerksneu bauten fallen in<br />

der Regel erst einige Zeit nach Betriebsbeginn<br />

an. Wir gehen zudem<br />

davon aus, dass auch das DIW angenommen<br />

hat, dass eventuell anfallende<br />

Bauzeit zinsen (im Fall der<br />

teilweisen Fremdfinanzierung der<br />

Investition) aktiviert werden, d. h.<br />

nach und nach abgeschrieben werden.<br />

pp<br />

Preissteigerungsrate: Wir gehen<br />

davon aus, dass das DIW eine<br />

Preis steigerungsrate von null<br />

modelliert hat. Tatsächlich ist ein<br />

Erwartungswert für die Teuerungsrate<br />

von 1 bis 2 Prozent üblich.<br />

Je höher sie liegt, desto stärker<br />

steigen die Umsatzerlöse aus dem<br />

Stromverkauf, und desto leichter<br />

fällt es, eventuell eingesetztes<br />

Fremdkapital zurückzuzahlen. Aus<br />

der Praxis empfehlen wir, als Preissteigerungsrate<br />

1,5 Prozent anzusetzen.<br />

pp<br />

Volllaststunden: Kernkraftwerke<br />

laufen typischerweise in der<br />

Grund last und erreichen leicht<br />

7.500 und mehr Volllaststunden<br />

pro Jahr (h/a, das Jahr hat 8.760<br />

Stunden). Werden Kernkraftwerke<br />

im Lastfolgebetrieb eingesetzt,<br />

erreichen sie nur ca. 6.000 h/a,<br />

können dann aber ihre elektrische<br />

Energie teurer verkaufen. Demgegenüber<br />

dürfte das DIW die Anzahl<br />

der Volllaststunden mit nur<br />

etwa 3.400 h/a angesetzt haben.<br />

Dies entspricht dem Erwartungswert<br />

des deutschen Kraftwerksparks<br />

als Ganzem, wie wir aus<br />

eigenen Berechnungen wissen.<br />

Dieser niedrige Wert ergibt sich vor<br />

allem aus der Tatsache, dass Windund<br />

Solarkraftwerke tageszeitund<br />

wetterbedingt nur eine vergleichsweise<br />

geringe Anzahl von<br />

Volllaststunden beitragen können<br />

– eine Einschränkung, der Kernkraftwerke<br />

nicht unterworfen sind.<br />

Die Wahl des Parameters Volllaststunden<br />

des DIW steht im<br />

Übrigen im Widerspruch zum vom<br />

DIW selbst<strong>for</strong>mulierten Anspruch,<br />

historische und internationale<br />

Daten verwendet zu haben. In der<br />

globalen Praxis werden Kernkraftwerke<br />

so eingesetzt, dass sie im<br />

Durchschnitt 6.000 bis 7.000 Volllaststunden<br />

erreichen. [31]<br />

pp<br />

Wärmeverkauf: Kernkraftwerke<br />

werden in vielen Ländern dazu<br />

eingesetzt, die lokale Bevölkerung<br />

mit Nah- und Fernwärme zu versorgen.<br />

Wir gehen davon aus, dass<br />

das DIW diese Tatsache nicht<br />

berücksichtigt und das aus dem<br />

Wärmeverkauf resultierende zusätzliche<br />

Einnahmepotential außer<br />

Acht gelassen hat. Wärme kann<br />

typischerweise mit 10–15 EUR/<br />

MWh verkauft werden. Werden industrielle<br />

Wärmekunden bedient,<br />

kann durch den Wärmeverkauf in<br />

der Regel zusätzlich so viel zusätzlich<br />

erlöst werden, wie etwa<br />

der Hälfte des Absatzes an elektrischer<br />

Energie entspricht. Weil<br />

elektrische Energie viel höherwertiger<br />

ist und höher vergütet<br />

wird, spielt Wärmeverkauf aber<br />

nur eine untergeordnete Rolle<br />

beim Umsatz.<br />

pp<br />

Fremdfinanzierung: Üblicherweise<br />

werden Kraftwerke zum größeren<br />

Teil mit Fremdkapital finanziert<br />

(zu ca. 50 bis 70 Prozent). Dies<br />

scheint das DIW außer Acht gelassen<br />

zu haben. Aus volkswirtschaftlicher<br />

Sicht könnte man<br />

das sogar zurecht tun, denn<br />

während die teilweise Fremdfinanzierung<br />

zwar aus betriebswirt<br />

schaftlicher Sicht ein wesentliches<br />

Mittel zur Gewinnsteigerung<br />

ist, verteilt sie volkswirtschaftlich<br />

gesehen doch nur die Gewinne<br />

einer Unternehmung ungleich auf<br />

die verschiedenen Finanzierer. Die<br />

DIW-Studie hat allerdings den<br />

Anspruch, zu ergründen, welchen<br />

Gewinn oder Verlust ein Kernkraftwerksprojekt<br />

für den Auftraggeber<br />

erzielen wird. Ist dieser ein privates<br />

Unternehmen, ist die betriebswirtschaftliche<br />

Perspektive maßgeblich.<br />

Daher modellieren wir mit<br />

60 Prozent Fremdfinanzierung,<br />

lassen die Bauzeitzinsen aber vom<br />

Eigenkapitalgeber finanzieren. Zudem<br />

kalkulieren wir marktüblich<br />

mit einem Zinssatz von 2,5 Pro zent<br />

[32], einer Laufzeit von 35 Jahren,<br />

gerechnet ab Betriebsbeginn, einer<br />

Auszahlung parallel mit dem Eigenkapital<br />

und einer gleichmäßigen<br />

Tilgung über die gesamte Laufzeit.<br />

pp<br />

Steuern und Abschreibungen:<br />

Wir gehen davon aus, dass das DIW<br />

Steuern mit 30 Prozent des steuerlichen<br />

Ergebnisses modelliert<br />

hat, was Umsatzerlösen minus<br />

Betriebs kosten, Abschreibungen<br />

und Zinsen entspricht. Diesen<br />

Steuersatz übernehmen wir, auch<br />

wenn er am oberen Ende in Europa<br />

liegt. Außerdem modellieren wir<br />

mit einer Abschreibungsdauer von<br />

40 Jahren, ohne auf die unterschiedlichen<br />

Abschreibungsdauern<br />

verschiedener Komponenten<br />

wie Bauwerke, technische Anlagen<br />

und Schaltelektronik einzugehen.<br />

Beide Parameter sind notwendig<br />

für die Modellierung, werden im<br />

DIW-Papier aber nicht angegeben.<br />

pp<br />

Technische Lebensdauer: Das<br />

DIW nimmt 40 Jahre als tech nische<br />

Lebensdauer von Kernkraftwerken<br />

an. Wir modellieren sie mit 60<br />

Jahren und haben dies oben begründet.<br />

Bei einigen weiteren Parametern<br />

halten wir die Annahmen des DIW für<br />

realistisch und haben sie in unser<br />

eigenes Modell übernommen:<br />

Für Wartung und Instandhaltung<br />

nimmt das DIW 90 Euro je Kilowatt<br />

und Jahr an, mithin 90 Mio. Euro jährlich,<br />

was wir als zutreffend einschätzen.<br />

Dies entspricht 2,25 Prozent<br />

der Bausumme von mindestens 4 Mrd.<br />

Euro. In der Praxis gilt ein Erfahrungswert<br />

von 2,50 Prozent der Bausumme<br />

als Richtwert, hier hat das DIW den<br />

Wert nicht zu eigenen Gunsten ausgereizt.<br />

Als Betriebs- und Kernbrennstoffkosten<br />

nimmt das DIW etwa<br />

12 Euro je Megawattstunde an. Dies<br />

ist ein Wert, der die hohen Fixkostenanteile<br />

Personal und Versicherung mit<br />

einschließt. Tatsächlich sollte der<br />

Wert bei steigender Anzahl von Volllaststunden<br />

degressiv verlaufen, da<br />

die Brennstoffkosten selbst nur eine<br />

untergeordnete Rolle spielen. Wir<br />

halten den Wert, der sich bei einer<br />

realistisch angesetzten Anzahl von<br />

Volllaststunden (6.000 h/a) mit<br />

72 Mio. Euro jährlich errechnet, für<br />

übertrieben hoch, haben diesen aber<br />

dennoch konservativ übernommen<br />

und begründen das weiter unten.<br />

Die Variation des Nettobarwerts,<br />

des IRR und des LCoE (Levelized Cost<br />

of Electricity) gibt die folgende<br />

Tabelle für den besten Fall, den das<br />

DIW berechnet hat, an (80 EUR/MWh<br />

Verkaufserlös je Megawattstunde, vier<br />

Prozent WACC und 4.000 Euro je kW<br />

Errichtungskosten).<br />

Durch Anpassung der Parameter<br />

der DIW-Investitionsrechnung auf<br />

branchenübliche Werte steigt der<br />

Netto barwert einer Investition in ein<br />

Kernkraftwerk für den berechneten<br />

Fall also um fast fünf Milliarden Euro.<br />

Allerdings werden die Betriebskosten<br />

vom DIW wie oben erwähnt<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Parameter Einheit DIW-Wert Realistischer<br />

Wert<br />

vermutlich zu hoch angesetzt.<br />

Anderer seits hat das DIW die verpflichtende<br />

Bildung von Rücklagen<br />

für den Rückbau nicht berücksichtigt,<br />

was die zu hoch angenommenen<br />

Betriebskosten teilkompensiert. Insgesamt<br />

wollen wir den Betriebskostenansatz<br />

daher nicht in Frage stellen,<br />

sind uns aber sicher, dass mit diesen<br />

Kostenansätzen der Rückbau so geleistet<br />

werden kann, dass keine<br />

weiteren Kosten auf die Allgemeinheit<br />

zukommen. Über Investitionen wird<br />

in der Praxis schließlich unter Berücksichtigung<br />

aller Chancen und Risiken<br />

entschieden. Das bedeutet, auch andere<br />

Strompreisszenarien ins Kalkül<br />

zu ziehen, beispielsweise solche mit<br />

hoher CO 2 -Bepreisung.<br />

2 „Atomkraft war nie<br />

auf die kommerzielle<br />

Stromerzeugung<br />

ausgelegt, sondern auf<br />

Atomwaffen“ [33]<br />

Die DIW-Autoren behaupten, ihre<br />

empirische Untersuchung zeige, dass<br />

„militärische Interessen“ das Hauptmotiv<br />

zur Errichtung der „aller<br />

jemals gebauten 674 Atomkraftwerke“<br />

gewesen seien. Später sprechen sie<br />

jedoch nur noch vage von „politischen<br />

und institutionellen Rahmenbedingungen<br />

… militärischer Natur“,<br />

was aber für die Qualifizierung von<br />

674 Reaktoranlagen als militärisch<br />

motiviert unzureichend ist. [34] Auch<br />

für diese Aussage stützen sie sich auf<br />

die bereits erwähnte „Data Documentation“<br />

von 2018. [35] Diese liefert<br />

aber außer allgemeinen Angaben zur<br />

ursprünglich militärischen Herkunft<br />

bestimmter Leistungsreaktorkonzepte<br />

[36] nur sehr sporadische In<strong>for</strong>mationen<br />

über die militärische Nutzung<br />

oder Kontextualisierung einzelner ziviler<br />

Anlagen und erst recht nicht für<br />

„alle 674“. [37] Und zwar nicht, weil<br />

man diese In<strong>for</strong>mationen ignoriert<br />

hätte, sondern weil es sie in der Mehrheit<br />

der Fälle nicht gibt, weil diese<br />

kon kreten Anlagen eben für die<br />

Strom produktion geplant wurden und<br />

Beitrag<br />

zum NPV<br />

(in Mio. EUR)<br />

nicht für militärische Zwecke, wie das<br />

DIW durch eine unklare Wortwahl<br />

sug geriert.<br />

In<strong>for</strong>mationen über die Kernenergie-<br />

Diskussionen innerhalb der<br />

jeweiligen Länder, die Aufschluss über<br />

militärische und andere Motive hätten<br />

geben können, gibt es weder in der<br />

DIW-Publikation selbst noch in der<br />

„Data Documentation“. Dafür finden<br />

sich aber in der „Data Documentation“<br />

physikalisch-technikhistorische<br />

Eigentore wie die Behauptung, in<br />

grafitmoderierten Reaktoren werde<br />

aus Grafit durch Neutronenbeschuss<br />

Plutonium [38], die Verwechslung<br />

von Containment (Sicherheitsbehälter)<br />

mit Reaktordruckbehälter<br />

[39] oder die visuelle Darstellung der<br />

Implemen tierung der Kernenergie<br />

in der west lichen Sowjetunion als<br />

Technologietransfer von der Sowjetunion<br />

in die Ukraine. [40]<br />

Die einzig valide In<strong>for</strong>mation über<br />

den Zusammenhang von ziviler und<br />

militärischer Kerntechnik, welche die<br />

DIW-Datensammlung gibt, ist keine<br />

neue Erkenntnis: Insbesondere in der<br />

frühen Kerntechnikgeschichte dominierten<br />

die militärischen Atomprogramme<br />

weniger Staaten und die<br />

daraus erwachsenen Reaktorkonzepte.<br />

In der Kerntechnik der Atomwaffenstaaten<br />

berühren sich militärische<br />

und zivile Nutzungen an bestimmten<br />

Schnittstellen wie der<br />

Wieder aufarbeitung, seltener in Zweizweck-Reaktoranlagen.<br />

Aber es gibt<br />

auch viele Beispiele für Kernenergiewirtschaften,<br />

die nicht aus<br />

einer militärischen Vorgeschichte erwuchsen,<br />

z. B. die kanadische, die<br />

japanische, die südkoreanische, die<br />

finnische und die schweizerische,<br />

oder solche, in denen mit der militärischen<br />

Option geliebäugelt wurde, sie<br />

aber fallengelassen wurde, bevor sie<br />

sich in stabilen nationalen Reaktorlinien<br />

hätte manifestieren können –<br />

Beispiele sind die Bundesrepublik<br />

Deutschland und Schweden. [41]<br />

Insgesamt kann man also bereits aus<br />

der DIW-eigenen Datensammlung<br />

Neu berechneter<br />

NPV<br />

IRR<br />

(in Prozent)<br />

von 2018 ein differenziertes Bild ableiten<br />

– keineswegs das einer ausschließlich<br />

militärisch motivierten<br />

globalen Kernenergiewirtschaft.<br />

Betrachtet man darüber hinaus<br />

einzelne Beispielfälle im Detail – d. h.<br />

mit Kenntnis der nationalen Diskussionen<br />

und Entscheidungsprozesse<br />

über die Kerntechnik –, so stellt sich<br />

rasch heraus, dass die Darstellung des<br />

DIW-Papiers auf einer sehr oberflächlichen<br />

und selektiven Rezeption von<br />

Quellen und Fachliteratur beruht.<br />

Grundlegende Arbeiten und Fachaufsätze,<br />

die reiche Auskunft über<br />

außermilitärische Faktoren in der<br />

Kerntechnikgeschichte geben könnten,<br />

wurden erst gar nicht wahrgenommen.<br />

[42] Das Ergebnis ist eine<br />

schablonenhafte, pauschale Darstellung.<br />

Nehmen wir das Beispiel der<br />

Sowjet union und ihrer Nachfolgestaaten.<br />

Deren Kernenergiewirtschaften<br />

sind – aufgrund ihrer Genealogie<br />

im sowjetischen Atomwaffenprogramm<br />

– für das DIW ein klarer<br />

Fall; es ordnet diese Fälle in sein<br />

Schema militärischer Motivierung<br />

ein. Das heutige Russland wird als<br />

Paradebeispiel für die These angeführt,<br />

nur in staatsdominierten, „nicht<br />

marktbestimmten“ Atomwirtschaften<br />

werde heute noch in Kernenergie<br />

investiert. [43]<br />

Doch der historische Befund sieht<br />

anders aus. Selbst in der Sowjetunion<br />

stand nicht in erster Linie die militärische<br />

Option an der Wiege der Leistungskernkraftwerke,<br />

denn für die<br />

Produktion von Waffenplutonium<br />

hatte man spezielle Anlagen. Einige<br />

davon waren Zweizweck-Reaktoren<br />

und lieferten Strom für den Eigenbedarf<br />

der Militärbetriebe und der<br />

zugehörigen geheimgehaltenen, von<br />

der Außenwelt isolierten Werkssiedlungen.<br />

[44] Doch Leistungsreaktoren<br />

für das öffentliche Netz<br />

wurden völlig neu konzipiert, und die<br />

sowjetische Atomlobby aus Wissenschaftlern<br />

und Reaktorkonstrukteuren<br />

hatte in den 1960er Jahren<br />

anf. LCOE<br />

in EUR/MWh<br />

Nettobarwert DIW Mio. EUR Ausgangswert -1.503 1,30 86,91<br />

Bauzeit Jahre 10 6 57 -1.446 1,42 86,91<br />

Preissteigerungsrate Prozent 0 1,5 460 -986 2,45 86,91<br />

Anzahl Volllaststunden h/a 3600 6000 2.319 1.333 5,72 65,11<br />

Abverkauf Wärme<br />

Nein<br />

ja, 2000 h/a<br />

zu 10 EUR/MWh<br />

287 1.620 6,05 62,78<br />

Laufzeit Jahre 40 60 1.140 2.760 6,61 62,78<br />

Eigenkapitalquote* Prozent 100 40 498 3.258 8,94 61,29<br />

*) Fremdkapital für 35 Jahre Laufzeit, gleichmäßige Tilgung und zu 2,5 % Zinssatz<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 473<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 474<br />

erhebliche Probleme, der knauserigen<br />

Staatsplanbehörde die Kernenergie<br />

schmackhaft zu machen. Daher<br />

suchte man nach Möglichkeiten ökonomischer<br />

Optimierung. [45]<br />

Die Entwicklung der zivilen sowjetischen<br />

Kernenergie gründete vor<br />

allem auf strategischen energiewirtschaftsgeografischen<br />

Erwägungen.<br />

Die enormen Wasserkraftressourcen<br />

im asiatischen Teil des Landes hätten<br />

nur unter großen Leitungsverlusten an<br />

die Industriezentren der west lichen<br />

Sowjetunion angebunden werden<br />

können. Die harten osteuropäischen<br />

Winter sorgten immer wieder für<br />

Transportprobleme in der traditionellen,<br />

kohlebasierten Energie wirtschaft.<br />

Schließlich spielten auch Umwelterwägungen<br />

wie die enorme Luftverschmutzung<br />

durch Kohleverstromung<br />

eine Rolle. Das bewog die sowjetische<br />

Führung, die Elektrizitätswirtschaft<br />

insbesondere in der westlichen Sowjetunion<br />

auf Kernenergie umzustellen.<br />

[46] Ideologische Begründungen von<br />

der Kernenergie als <strong>for</strong>tschrittlichster<br />

Produktivkraft im Kommunismus traten<br />

hinzu, außerdem zeichnete sich ab<br />

den 1970er Jahren eine neue Arbeitsteilung<br />

ab, in der Kernenergie für<br />

heimische Zwecke genutzt werden<br />

sollte, Öl und Gas jedoch vor allem<br />

für den Export gefördert wurden, um<br />

Devisen zu erwirtschaften.<br />

Selbst im Falle des sowjetischen<br />

Nationalreaktors, des grafitmoderierten<br />

Druckröhren-Siedewasserreaktors<br />

RBMK, den selbst Fachleute<br />

gerne als Zweizweck-Reaktor bezeichnen<br />

[47], dominierten in der<br />

sowjetischen Diskussion ökonomische<br />

Motive und Begründungen für die<br />

Wahl und Auslegung eben dieses<br />

Reaktortyps. Seine Komponenten<br />

konnte der herkömm liche Energieanlagenbau<br />

leicht fertigen und war dazu<br />

nicht auf eine aufwendige Druckbehälterproduktion<br />

angewiesen. Obwohl<br />

der RBMK konzeptuell tatsächlich<br />

von den Plutoniumreaktoren der<br />

1940er Jahre abstammte, wurde er<br />

explizit als Leistungsreaktor geplant<br />

und genutzt; sein technologisches<br />

Potenzial als Plutoniumreaktor wurde<br />

beiseite geschoben. [48] Denn die An<strong>for</strong>derungen<br />

einer ökonomischen<br />

Stromproduktion vertragen sich nicht<br />

mit den geringen Abbrandtiefen für<br />

die Extraktion von waffengrädigem<br />

Plutonium. Zudem bringen Kernauslegung<br />

und -abmessungen des<br />

RBMK eine für militärische Zwecke<br />

ungünstige Neutronenflussverteilung<br />

mit sich, die sich im Plutoniumvektor<br />

des abgebrannten RBMK-Kernbrennstoffs<br />

abbildet. [49] Das bedeutet,<br />

dass in dem in ihm enthaltenen Plutonium<br />

die An teile unerwünschter<br />

Plutonium- Isotope, vor allem Pu-240,<br />

zu hoch sind, um RBMK-Brennstoff<br />

attraktiv für militärische Zwecke zu<br />

machen. [50]<br />

Ähnliche Nuancen und Interessenkonflikte<br />

kann man für viele Kernenergiewirtschaften<br />

darstellen –<br />

wenn man sich mit den Einzelheiten<br />

beschäftigt, statt sich aufgrund eines<br />

prinzipiellen Vorbehaltes von vornherein<br />

für eine bestimmte Interpretationslinie<br />

zu entscheiden. Das betrifft<br />

auch das deutsche Beispiel: Gerade<br />

dieses zeigt die Brechungen und<br />

Wendungen in der Geschichte einer<br />

zivilen Kernenergiewirtschaft, die<br />

sich nicht auf das DIW-Narrativ von<br />

der Atombombe als Mutter aller Kernkraftwerke<br />

reduzieren lässt. In<br />

Deutschland übernahm die Elektrizitätswirtschaft<br />

früh die Diskurshegemonie<br />

in der Kerntechnik, was zuerst<br />

zu einer ökonomisch motivierten<br />

Pfadentscheidung für Druckwasserreaktoranlagen<br />

mit hoher Einzelblockleistung<br />

führte, später zu einer<br />

reservierten Haltung gegenüber der<br />

teuren Wiederaufbereitung. Gerade<br />

das belegt das Desinteresse an militärischen<br />

Nutzungs<strong>for</strong>men. [51] Der<br />

Technikhistoriker Joachim Radkau<br />

sieht in den früh „verdrängten Alternativen<br />

der Kerntechnik“ einen Grund<br />

für die nukleare Kontroverse in<br />

Deutschland, doch das DIW zitiert ihn<br />

nur selektiv als Gewährsmann für die<br />

eigene Aussage, es sei „bereits Ende<br />

der 1950er Jahre klar“ gewesen, dass<br />

„Atomkraft keine Chancen auf ökonomische<br />

Wettbewerbsfähigkeit hatte“.<br />

[52] Tatsächlich sicherte der Staat aus<br />

diesem Grunde die frühe Entwicklung<br />

der Kernkraftwerke mit Risikobürgschaften<br />

und Forschungsförderung<br />

ab. Doch gleichzeitig gab es in dieser<br />

Zeit in Deutschland und anderen<br />

Ländern gar keine freien Strommärkte,<br />

auf denen die KKW (aber<br />

auch ihre fossile Konkurrenz) sich<br />

hätten beweisen müssen, sondern nur<br />

die Gebietsmonopole staatlicher oder<br />

quasi-staatlicher Elektrizitätsversorger.<br />

Nach der Liberalisierung des<br />

europäischen Strommarktes konnten<br />

die Energieunternehmen, schon bevor<br />

die Anlagen abgeschrieben waren, mit<br />

KKW hohe Gewinne einfahren. [53]<br />

3 „Atomkraft<br />

ist gefährlich“<br />

In der Klimadebatte geht es vor allem<br />

um die Frage, wie eine möglichst<br />

effiziente Dekarbonisierung der<br />

Energiewirtschaft zu erreichen ist,<br />

ist diese doch für knapp die Hälfte<br />

der gesamten anthropogenen Treibhausgas-Emissionen<br />

verantwortlich.<br />

Das DIW möchte die CO 2 -arme Kernstromproduktion<br />

aus dem Portfolio<br />

der weltweiten Klimamaßnahmen<br />

ausschließen und stellt sich damit<br />

auch gegen die Sachstandsberichte<br />

und Szenarien des IPCC, die sich zur<br />

Kernenergie zwar nicht euphorisch<br />

äußern, ihr aber eine wichtige Rolle in<br />

einer erfolgreichen Klimastrategie<br />

zuweisen. [54] Das DIW begründet<br />

seine Position mit der Behauptung,<br />

Kernenergie sei „gefährlich“ bzw.<br />

„nicht sauber“ [55], womit es drei<br />

Sachverhalte umschreibt: Erstens sei<br />

die Kernenergie gar nicht so CO 2 -arm<br />

wie behauptet. Zweitens seien radioaktive<br />

Immissionen von KKW – insbesondere<br />

Niedrigdosis-Expositionen<br />

aus Normalbetrieb und Unfällen – gesundheitsschädlich<br />

oder gar tödlich.<br />

Drittens fördere die zivile Kernenergienutzung<br />

die Proliferation.<br />

Anders als in den anderen Abschnitten<br />

bemüht sich die Autorengruppe<br />

hier gar nicht mehr, eine<br />

seriöse Forschungsdiskussion zu<br />

führen. Ihre Ausführungen sind<br />

plakativ, ihre Literaturauswahl spärlich;<br />

größtenteils beruht sie auf<br />

Werken dezidierter Atomkritiker und<br />

NGO-Vertreter. Der Uranabbau in<br />

Afrika und in der DDR wird als<br />

Beispiel für die Gesundheitsschädlichkeit<br />

des Uranbergbaus erwähnt<br />

– doch Literatur zur DDR oder generelle<br />

Fachliteratur zur Gefahrenbewertung<br />

fehlt. [56] Als Beleg für relativ<br />

hohe CO 2 - Emissionen der Kernenergie<br />

in ihrer gesamten Wertschöpfungskette<br />

wird eine einzige Publikation<br />

zitiert [57], die einen sehr<br />

hohen Wert angibt. Die Autoren ignorieren<br />

sämtliche Literatur, welche<br />

diese Aussagen widerlegt, auch die<br />

des IPCC. [58]<br />

Als Beleg für die angeblich ge sundheitsschädliche<br />

Wirkung von KKW-<br />

Emissionen zitiert das DIW eine<br />

Kinderkrebsstudie, die eine Kausalbeziehung<br />

nach Aussage ihrer Autoren<br />

eben gerade nicht belegt, weil die<br />

Dosis der Zivilbevölkerung aus KKW-<br />

Emissionen nur einen Bruchteil der<br />

Effektivdosis aus natürlichen Strahlenquellen<br />

beträgt [59]; die Ergebnisse<br />

beruhten vermutlich auf statistischem<br />

Zufall. [60] Im Falle der<br />

drei großen kerntechnischen Unfälle<br />

Three Mile Island-2 (Harrisburg),<br />

Tschernobyl-4 und Fukushima-<br />

Daiichi-1-4, welchen das DIW allesamt<br />

„katastrophale“ Folgen bescheinigt<br />

[61], sind die Auswirkungen in<br />

zwei von drei Fällen nicht katastrophal;<br />

in TMI kam niemand zu<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Schaden, in Fukushima gibt es lediglich<br />

einen Fall einer tödlich verlaufenen<br />

Lungenkrebserkrankung, die behördlich<br />

als Folge der aufgenommenen<br />

Dosis anerkannt wurde. [62] Für<br />

Tschernobyl liegen die Opferzahlen<br />

nach den Befunden seriöser Forschung<br />

weit niedriger, als von<br />

den Anti-Atom-Narrativen behauptet.<br />

[63] Auch die Forschungsdiskussion<br />

zum Paradigmenwechsel bei der<br />

Bewertung der Auswirkungen von<br />

Niedrigstrahlung [64] wird unterschlagen,<br />

vergleichende Aussagen<br />

über die Gesundheitsrisiken und<br />

Opfer der unterschiedlichen Stromerzeugungstechnologien<br />

fehlen. [65]<br />

Die Aussagen der DIW-Autoren zur<br />

Reaktorsicherheit sind oberflächlich<br />

und alarmistisch, teilweise unrichtig.<br />

Ihre Einlassungen über sogenannte<br />

Precursor-Ereignisse in Kernkraftwerken<br />

zeugen von mangelnder Kenntnis<br />

der Definition und Rolle solcher<br />

Ereignisse in der Reaktorsicherheits<strong>for</strong>schung<br />

und -praxis. Es wird fälschlich<br />

der Eindruck erzeugt, ein Percursor-<br />

Ereignis sei ein „Beinahe-<br />

Unfall“ [66]. In Wirklichkeit sind<br />

Precursor-Ereignis-Bewertungen eine<br />

Sonder<strong>for</strong>m probabilistischer Sicherheitsanalysen,<br />

bei denen ein tatsächlich<br />

geschehenes Ereignis den Ausgangspunkt<br />

der Betrachtung bildet.<br />

Die Bewertung eines Ereignisses als<br />

Vorläuferereignis eines schweren<br />

Kernschadensunfalls ist an viele<br />

Voraussetzungen gebunden und dient<br />

der Auffindung von Systemschwachstellen;<br />

sie ist nicht gleichbedeutend<br />

mit einem Beinahe-Unfall. [67]<br />

Des Weiteren bemängelt das DIW<br />

„fehlende Sicherheitsbehälter“ einiger<br />

Anlagen sowjetischer Bauart in den<br />

ostmitteleuropäischen EU-Ländern,<br />

fragt sich aber gar nicht, warum diese<br />

Anlagen unter den strengen EU-<br />

An<strong>for</strong>derungen trotzdem betrieben<br />

werden dürfen. Richtig ist, dass die<br />

VVER- 440-Druckwasserreaktoren des<br />

Typs V-213 in Ost- und Ostmitteleuropa,<br />

auf die die Autoren anspielen,<br />

keine Volldruckcontainments besitzen.<br />

Doch sie verfügen über hermetische<br />

Primärkreislauf-Druckräume<br />

und Nasskondensationssysteme sowie<br />

ein Sprühsystem zum kontrollierten<br />

Druckabbau im Falle eines Kühlmittelverlustunfalls,<br />

die für einen vollständigen<br />

Abriss einer Hauptkühl mittelleitung<br />

ausgelegt sind. Diese Einrichtungen<br />

übernehmen jene Funktionen<br />

zur Aktivitätsrück haltung,<br />

welche bei uns ein Containment erfüllt.<br />

[68] Die Laufzeitverlängerungen<br />

dieser Anlagen werden, anders als<br />

vom DIW angenommen, nicht einfach<br />

verfügt, sondern sind von umfangreichen<br />

Modernisierungsprogrammen<br />

begleitet. Dazu gehört auch das<br />

in Osteuropa praktizierte Wiederholungsglühen<br />

der Reaktordruckbehälter,<br />

das die Versprödung reduziert.<br />

[69]<br />

In der Proliferationsfrage schließlich<br />

ist zutreffend, dass sich etliche<br />

heutige Atommächte unter dem Vorwand<br />

ziviler Atomprogramme die<br />

Atomwaffe verschafft haben – aber<br />

um Atombomben, gar die für Terroristen<br />

attraktiven „schmutzigen“ Bomben<br />

zu bauen, ist das Betreiben ziviler<br />

KKW keine notwendige Voraussetzung.<br />

Die Antwort auf diese Heraus<strong>for</strong>derung<br />

kann daher nur eine<br />

gute Nonproliferationspolitik durch<br />

Herstellung politischer Sicherheit<br />

sein, nicht aber die Abwicklung der<br />

Kernenergie. Staaten, die sich nicht<br />

bedroht fühlen, bauen auch keine<br />

Atomwaffen – doch Staaten, die sich<br />

bedroht fühlen, werden, wie es Nordkorea<br />

und Israel taten, auch ohne<br />

zivile Kernkraftwerke alles tun, um<br />

sich die Nuklearwaffe zu beschaffen.<br />

Im Lichte dieser Auswertung der<br />

Forschungsliteratur zu den vom DIW<br />

angesprochenen Fragen sehen wir die<br />

Behauptung der Autoren von der<br />

„ gefährlichen“ Kernenergie als widerlegt<br />

an. In Wirklichkeit ist sie auf<br />

Basis wissenschaftlicher Evidenz als<br />

Niedrigrisikotechnologie einzustufen.<br />

Auch die wenigen Industrieunfälle,<br />

die es im Zusammenhang mit Uranbergbau<br />

und Kernkraftwerksbetrieb<br />

gab, ändern nichts an diesem Befund.<br />

Im Verhältnis zu anderen Technologien<br />

wie Luftfahrt, Individualmobilität,<br />

Wasserkraft und Kohleverstromung<br />

hat sie ausweislich des<br />

aktuellen Forschungsstands zu viel<br />

weniger Todesopfern und Umweltschäden<br />

beigetragen.<br />

4 Der isolierte und systemblinde<br />

Ansatz des DIW<br />

Das DIW behauptet, es habe eine<br />

gründliche „wirtschaftshistorische<br />

Betrachtung“ durchgeführt. Zu einer<br />

historischen Betrachtung gleich<br />

welcher Subdisziplin der Geschichtswissenschaften,<br />

ob Wirtschafts-, ob<br />

Technikgeschichte, gehört jedoch die<br />

historische und systemische Kontextualisierung.<br />

Technosoziale Systeme<br />

wie die Kernenergie lassen sich daher<br />

nie rein ökonomisch oder rein technisch<br />

beschreiben. Sie müssen als<br />

Systeme aus menschlichen Akteuren,<br />

Wissens<strong>for</strong>men, Maschinen, Normen<br />

und Wertvorstellungen verstanden<br />

werden. Damit wären wir bei der<br />

Frage, ob in den Energiewirtschaften<br />

moderner Nationalstaaten und insbesondere<br />

in ihren Kernenergiewirtschaften<br />

ein „rein betriebswirtschaftliches“<br />

[70] Handeln in einem freien<br />

Markt, der vom Staat nicht beeinflusst<br />

wurde, überhaupt je möglich war und<br />

ist. Oder anders ausgedrückt, ob das<br />

DIW hier nicht absichtlich eine<br />

im spezifischen Kontext unerfüllbare<br />

Forderung <strong>for</strong>muliert hat, um sodann<br />

die Kernkraft für inakzeptabel erklären<br />

zu können.<br />

Die Antwort ist: In jeder nationalen<br />

Energiewirtschaft sowie bei der Entstehung<br />

und Wahrnehmung jeden<br />

energietechnischen Artefakts, ganz<br />

gleich, ob Kernreaktor oder Windkraftanlage,<br />

spielten immer auch<br />

außertechnische und außerökonomische<br />

Festlegungen ihre Rolle. Das<br />

kann in Form eines Strebens nach<br />

Konsolidierung innenpolitischer<br />

Macht, Technologieführerschaft, nationalem<br />

Prestige oder geopolitischen<br />

Machtpositionen geschehen: „Artifacts<br />

have politics“ [71]. In diesen<br />

Kontext gehören auch die deutschen<br />

Imagebildungen rund um technische<br />

Artefakte der Energiewirtschaft, die<br />

in Diskursen um politische Partizipation<br />

eingesetzt wurden: etwa die<br />

Propagierung „erneuerbarer“ Umgebungsenergie-Anlagen<br />

als qua Technologie<br />

(und nicht qua Besitzverhältnis)<br />

demokratisch, bürgerfreundlich<br />

und dezentral, oder der Kernenergie<br />

als Bedrohung für Bürgerrechte<br />

und Demokratie. [72]<br />

Die Kerntechnik ist ohne Zweifel<br />

eine Polittechnik und somit nicht nur<br />

ökonomisch erklärbar. Doch das DIW<br />

verengt seine Sicht auf eine rein priv<strong>atw</strong>irtschaftliche<br />

Perspektive [73]<br />

und behauptet, die Kernenergienutzung<br />

sei gar nicht ökonomisch,<br />

sondern nur militärisch erklärbar. Die<br />

DIW-Autoren verkennen außerdem,<br />

dass die Kernenergie nicht die einzige<br />

Technologie ist, die sich zur politischen<br />

Integration oder als Identitätsanker<br />

eignet, und die daher auch<br />

aus außerökonomischen Erwägungen<br />

von Staaten gefördert und subventioniert<br />

und von Gesellschaften<br />

akzeptiert wird. Russland zieht aus<br />

seiner fossilen Staats-Rohstoffwirtschaft<br />

nicht nur Exporterlöse, sondern<br />

auch das symbolische Kapital einer<br />

Selbstbeschreibung als „hydrocarbon<br />

superpower“ [74]. Die Raumfahrt ist<br />

neben der Kerntechnik ein weiteres<br />

globales Beispiel für eine Polittechnologie.<br />

[75]<br />

Doch ein besonders augenfälliges<br />

Beispiel außerökonomischer Treiber<br />

für Technologie-Diffusion ist Deutschlands<br />

„Energiewende“. Diese ist<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 475<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 476<br />

keinesfalls primär ökonomisch und<br />

schon gar nicht priv<strong>atw</strong>irtschaftlich<br />

begründbar: Sie erzeugt durch den<br />

brachialen Umbau unserer Energiewirtschaft<br />

derzeit mehr strukturelle<br />

Probleme und Kosten als ökonomische<br />

Erfolgserlebnisse. Die Umgebungsenergie-Technologien<br />

Windkraft<br />

und Photovoltaik hätten sich<br />

ohne massive staatliche Unterstützung<br />

in Form von Einspeiseprivilegien<br />

und EEG-Umlage in Deutschland nie<br />

am Markt durchsetzen können. [76]<br />

Die Energiewende vereint ein<br />

ganzes Bündel außerökonomischer<br />

Motive auf sich. Sie wurde ganz<br />

wesentlich moralisch begründet,<br />

worauf bereits die Umkehr-Metaphorik<br />

des Wende- Begriffs verweist.<br />

Das manifestiert sich nicht nur an der<br />

Engführung der Atom-Ausstiegs-<br />

Begründung von 2011 auf eine<br />

„ ethische“ Frage, die folglich zum<br />

Gegenstand einer „Ethik-Kommission“<br />

gemacht wurde. Das zeigt sich<br />

auch an der Begründungslogik der<br />

Energiewende selber in den Berichten<br />

der „Ethikkommission“ [77] zum<br />

Atomausstieg und der „Kohlekommission“<br />

[78] zum Kohleausstieg. Diese<br />

Begründungslogik beruht vor allem<br />

auf dem internationalen Vorbildcharakter<br />

Deutschlands für den ökologischen<br />

Umbau von Industrie gesellschaften<br />

auf der ganzen Welt, d. h.<br />

einem weichen Faktor deutscher<br />

nationaler Grandeur. Darüber hinaus<br />

soll die Energiewende auch nach<br />

innen eine Art national-ökologischen<br />

Kitt für eine zunehmend auseinanderdriftende<br />

Gesellschaft produzieren,<br />

was sich in der Bezeichnung der Energiewende<br />

als „Gemeinschaftswerk“<br />

[79] niederschlägt. Vermutlich spielte<br />

gerade in dieser Gemeinschaftswerks-Motivierung<br />

auch der Wunsch<br />

eine Rolle, die langjährige gesellschaftliche<br />

Kontroverse um die Kernenergie<br />

zu befrieden, indem man die<br />

angebliche Konfliktursache aus dem<br />

Spiel nahm. Das mag eine ehrenwerte<br />

Begründung sein – eine wirtschaftliche<br />

ist es nicht.<br />

Erst in zweiter Linie wurde das<br />

Jahrhundert- und Gemeinschaftswerks-<br />

Argument in ein ökonomisch<br />

anschlussfähiges Standortargument<br />

umgemünzt, das mit der Erwartung<br />

künftiger Profite und Arbeitsplätze<br />

durch deutsche Marktführerschaft im<br />

Umgebungsenergie-Sektor hantierte.<br />

Gleichzeitig wird die Umstellung auf<br />

„erneuerbare“ Energien von den<br />

wissenschaftlichen und politischen<br />

Apologeten der Postwachstumsgesellschaft<br />

keinesfalls als ökonomisches<br />

oder technologisches Projekt<br />

wahrgenommen, sondern als energetisches<br />

Instrumentarium eines<br />

„neuen Gesellschaftsvertrags“, was<br />

im Grunde eine Paraphrase der „Gemeinschaftswerk“-Interpretation<br />

der<br />

Bundesregierung ist. [80] Die deutsche<br />

Industrie war in diesem Projekt<br />

nie die treibende Kraft – das haben die<br />

Erneuerbaren also mit der Frühphase<br />

der Kernenergie-Einführung in<br />

Deutschland gemeinsam. Rein betriebswirtschaftlich<br />

ist die politisch<br />

beschlossene und staatlich geförderte<br />

Implementierung der Erneuerbaren<br />

auf deutschem Boden bis heute nicht<br />

begründbar. Selbst die erhoffte Marktführerschaft<br />

wurde den Deutschen<br />

auf dem Gebiet von Solar- und Windkraft<br />

von asiatischen Anbietern sehr<br />

schnell wieder abgenommen. [81]<br />

Doch auch aus einem explizit energiewirtschaftlichen<br />

Grunde kann man<br />

den Ansatz des DIW als kontextblind<br />

zurückweisen. In der Verabsolutierung<br />

ihres Urteils über die Kernenergie<br />

als „zu teuer“ unterschlagen<br />

die Autoren der Studie, dass nukleare<br />

Stromerzeuger nicht isoliert in einem<br />

idealtypischen System arbeiten, sondern<br />

zusammengespannt mit anderen<br />

Erzeugern und unter den Bedingungen<br />

gesetzlicher Regulierungen und<br />

öffentlicher Diskurse. Die deutsche<br />

Leistungsreaktortechnik – und somit<br />

auch ihre „steigenden Kosten“ – ist<br />

nicht nur von Technikern und Ingenieuren<br />

geschaffen worden, sondern<br />

auch von Aufsichtsbehörden, Gerichten,<br />

gesetzlichen Auflagen, Brennelementsteuern,<br />

der Atomkontroverse,<br />

der Expertenkommunikation. [82]<br />

Es fällt auf, dass das DIW nur<br />

in einem einzigen Fall von einer<br />

„ gesamtwirtschaftlichen“ Rechnung<br />

spricht, nachdem es vorher rein<br />

„ priv<strong>atw</strong>irtschaftlich“ die Kernenergie<br />

teuer gerechnet hat. Das ist der<br />

Fall bei der Erwähnung der – seiner<br />

Auffassung nach – mangelhaften<br />

Haftung der KKW-Betreiber für potenzielle<br />

Atomunfälle, die im Abschnitt<br />

1 thematisiert wurde. [83]<br />

Auch bei dieser Gedankenoperation<br />

schlagen sich die DIW-Autoren vorbehaltlos<br />

auf die Seite der Atomkritik,<br />

verkennen aber, dass „gesamtwirtschaftliche“<br />

Rechnungen und Forderungen<br />

nach der Internalisierung<br />

externer Kosten keine Einbahnstraße<br />

sind. Die Kernenergie stellt im real<br />

existierenden Energiemix und Verbundnetz<br />

nicht nur CO 2 -freie, sondern<br />

auch gesicherte und steuerbare<br />

Leistung bereit, d. h. wertvolle Systemleistungen.<br />

Entsprechend wird die<br />

Bereitstellung von Regelenergie durch<br />

den Lastfolgebetrieb von KKW sehr<br />

gut entgolten. [84] Die Erneuerbaren-<br />

Betreiber wiederum verdanken ihren<br />

hohen Anteil am deutschen Energiemix<br />

– und ihre derzeitigen Gewinne –<br />

nicht nur dem bereits erwähnten<br />

staatlich etablierten System aus Einspeiseprivilegien<br />

und Strompreissubventionierung.<br />

Sie verdanken ihn<br />

auch der Tatsache, dass planbare<br />

Erzeuger, unter anderem Kernkraftwerke,<br />

jenes stabile Verbundnetz erst<br />

herstellen, in das wetterabhängige<br />

Stromproduzenten jederzeit einspeisen<br />

können. Allerdings werden<br />

die Umgebungsenergie-Betreiber an<br />

den Kosten teurer Systemleistungen<br />

nicht beteiligt – und auch nicht an den<br />

Risiken der fossilen und nuklearen<br />

Erzeuger. [85]<br />

Folgt man nun konsequent der<br />

Kritik des DIW an der angeblich<br />

mangelnden Versicherung von Kernkraftwerken,<br />

und <strong>for</strong>dert man für alle<br />

Stromerzeuger eine volle Internalisierung<br />

externer Kosten, so müssten<br />

wetter abhängige Umgebungsenergien,<br />

die keine gesicherte Leistung liefern,<br />

folglich auch an künftigen<br />

CO 2 -Abgaben von fossilen Kraftwerken,<br />

an hypothetischen Entschädigungssummen<br />

für die Opfer von<br />

Luftverschmutzung oder eben an den<br />

erhöhten Versicherungsprämien für<br />

Kernkraftwerke beteiligt werden –<br />

oder eine Netzsystemabgabe leisten,<br />

aus der die Erzeuger gesicherter Leistung<br />

Kompensationen erhalten. Umgekehrt<br />

könnten KKW von einer<br />

CO 2 -Bepreisung genauso profitieren<br />

wie Umgebungsenergien, was wiederum<br />

ihre Marktposition verbessern<br />

könnte. In einer OECD-Studie wurden<br />

verschiedene Szenarien einer CO 2 -<br />

armen Energiewirtschaft mit unterschiedlichen<br />

Anteilen von Kernenergie<br />

und intermittierend einspeisenden<br />

Umgebungsenergien betrachtet; sie<br />

kommt zu dem Schluss, dass die<br />

Systemkosten solcher gemischten<br />

Systeme steigen, je mehr wetterabhängige<br />

Erzeuger einspeisen, und<br />

fallen, je höher der Kernenergieanteil<br />

ist. Aufgabe einer guten Energie- und<br />

Klimastrategie sei es, die bislang<br />

externalisierten und ungerecht verteilten<br />

Systemkosten strukturell in das<br />

System einer funktionierenden Energiewirtschaft<br />

zu integrieren. [86]<br />

5 Fazit<br />

Betrachtet man moderne Energiewirtschaften<br />

integriert als soziotechnische<br />

Systeme, dann erkennt man, dass<br />

Entscheidungen in solchen Systemen<br />

nie nur von ökonomischen oder technischen,<br />

sondern immer auch von<br />

politischen oder gar ethischen<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Motiven getrieben werden. Das gilt<br />

prinzipiell für alle Arten der Energiewandlung.<br />

Mit Blick auf Deutschland<br />

gilt es sowohl für die Kernenergienutzung<br />

als auch für die Nutzung<br />

„ erneuerbarer“ Umgebungsenergie –<br />

für Letztere womöglich in noch größerem<br />

Maße.<br />

Das DIW hat jedoch die Kernenergie<br />

isoliert vom soziotechnischen<br />

System der deutschen und globalen<br />

Energiewirtschaft betrachtet. Seine<br />

Begründungen und Methoden wurden<br />

im vorliegenden Beitrag bewertet.<br />

Festzustellen ist, dass bei der Berechnung<br />

von Kernkraftwerkskosten willkürlich<br />

ungünstig gewählte Eingangsparameter<br />

das Resultat vorherbestimmten<br />

und die Methoden der<br />

Investitionsrechnung nicht vollumfänglich<br />

beherrscht werden. Flankiert<br />

wird dieses Vorgehen durch eine hoch<br />

selektive Quellen- und Literaturauswahl,<br />

welche die Botschaft der Kernenergie<br />

als Hochrisikoindustrie transportieren<br />

soll. Quellen aus der<br />

Anti-Atom-Bewegung werden unkritisch<br />

zitiert, Aussagen neutraler<br />

Quellen aus ihrem Kontext gerissen<br />

oder in ihrer Aussage falsch dargestellt,<br />

weite Bereiche der Forschungsliteratur<br />

ignoriert. Der Befund des<br />

DIW, es handle sich bei der Kernenergie<br />

um eine gefährliche Polit- und<br />

Militärtechnik ohne ökonomischen<br />

Nutzen, entspringt einer verzerrenden<br />

Darstellung historischer Sachverhalte,<br />

die durch die Quellen und<br />

den internationalen Forschungsstand<br />

nicht gedeckt ist. Etliche Behauptungen<br />

des DIW zu kerntechnischen<br />

Sachverhalten sind zudem sachlich<br />

unrichtig. Ein solches Vorgehen verstößt<br />

gegen die Regeln guter wissenschaftlicher<br />

Praxis.<br />

Das Motiv der Autorengruppe ist<br />

ausweislich ihrer eigenen Aussage,<br />

die seit einiger Zeit aufkommende<br />

Diskussion, um den Nutzen der Kernenergie<br />

in einer guten Klimastrategie<br />

zu beeinflussen. Es ist prinzipiell ein<br />

legitimes Motiv von Expertinnen und<br />

Experten, Diskurse und politische<br />

Entscheidungen in Umbruchsituationen<br />

mit Handlungsdruck und<br />

unsicherem Zukunftshorizont beeinflussen<br />

zu wollen. [89] Doch es steht<br />

zu vermuten, dass das DIW die Diskussion<br />

um den besten Energiemix für<br />

eine nachhaltige und saubere Stromversorgung<br />

nicht einfach nur beeinflussen,<br />

sondern mit einer „Basta“-<br />

Aussage beenden will. [90]<br />

Die Studie zielt vor allem auf politische<br />

Entscheider und mediale Multiplikatoren<br />

in Deutschland, die durch<br />

die Krise der Energiewende und die<br />

Klimadebatte verunsichert sind. Das<br />

DIW, das die Regierung in energieund<br />

klimapolitischen Fragen berät<br />

und sich vor allem durch eine Affirmation<br />

des deutschen Energie-Sonderwegs<br />

profiliert hat, fürchtet in der<br />

gegenwärtigen Diskussion offensichtlich<br />

um seine Diskurshoheit und<br />

möchte ein Nachdenken über die<br />

Kernenergie als Teil eines klimafreundlichen<br />

Energiemixes in<br />

Deutschland und jenseits seiner<br />

Grenzen verhindern. Es nimmt dabei<br />

auch eine Positionierung gegen die<br />

Szenarien des IPCC und gegen die<br />

Energiepolitiken vieler europäischer<br />

Partner in Kauf, in deren Klimastrategie<br />

die Kernenergie eine Rolle spielt.<br />

Doch gute Forschung verschließt<br />

nicht die Augen vor Daten und Literatur,<br />

welche die eigene Hypothese<br />

falsifizieren könnten. Und gute<br />

Beratung schließt eine kritische<br />

Begleitung der Entscheider und eine<br />

frühzeitige Warnung vor Fehlsteuerungen<br />

ein. Eine solche Fehlsteuerung<br />

ist die Fixierung der deutschen Energiewende<br />

auf den Atomausstieg und<br />

das nur unter hohen Risiken für den<br />

Industriestandort erreichbare Ziel,<br />

die Stromversorgung der Zukunft<br />

alleine auf den Niedrigenergieflüssen<br />

von Umgebungsenergien aufzubauen.<br />

Eine gute Klimastrategie jedoch sollte<br />

alle Instrumente einbeziehen, welche<br />

geeignet sind, unsere industrielle Welt<br />

effizient zu dekarbonisieren, ohne sie<br />

zu demontieren. Dazu gehört auch die<br />

Kernenergienutzung. Auf der Tagesordnung<br />

steht folglich, diese Diskussion<br />

zu führen, statt sie zu verweigern.<br />

Danksagungen<br />

Die Autoren danken Rainer Klute,<br />

Rainer Reelfs sowie Martin Knipfer<br />

für wertvolle Anregungen und die<br />

kritische Durchsicht des Manuskripts.<br />

Referenzen<br />

[1] Ben Wealer, Simon Bauer, Leonard Göke, Christian von<br />

Hirschhausen, Claudia Kemfert: Zu teuer und gefährlich:<br />

Atomkraft ist keine Option für eine klimafreundliche Energieversorgung,<br />

in: DIW Wochenbericht Nr. 30 (2019), DOI:<br />

https://doi.org/10.18723/diw_wb:2019-30-1, 511-520,<br />

im Folgenden zitiert als DIW 2019.<br />

[2] DIW 2019, Titel.<br />

[3] DIW 2019, 512.<br />

[4] DIW 2019, 512.<br />

[5] Bayerischer Rundfunk: „Studie: Atomkraft zu teuer für den<br />

Klimaschutz“, mit dem Lob „So genau hat das noch niemand<br />

nachgerechnet“, https://www.br.de/nachrichten/wirtschaft/<br />

studie-atomkraft-zu-teuer-fuer-den-klimaschutz,RYBrK6s;<br />

Die Anti-Atom-NGO „Ausgestrahlt“ behauptet mit thermodynamisch<br />

bizarrer Diktion: „Eine aktuelle Berechnung des<br />

Deutschen Instituts für Wirtschafts<strong>for</strong>schung (DIW) ist die<br />

absolute Bankrott-Erklärung für alle Atomkraftwerke. Die<br />

Meiler dienen weder dem Klimaschutz, noch laufen sie, um<br />

Energie herzustellen“: Jan Becker, „Eine irre kostspielige<br />

Technologie“, Ausgestrahlt-blog, 08.08. 2019, https://www.<br />

ausgestrahlt.de/blog/2019/08/08/5-milliarden-euroverlust-pro-reaktor/.<br />

[6] „Atomkraft ist gefährlich, unwirtschaftlich und für Klimaschutz<br />

ungeeignet“, Interview mit dem DIW-Forschungsdirektor<br />

und Mitautor Christian von Hirschhausen,<br />

DIW- Wochenbericht 30 (2019), 521: „Die Atomkraft ist eindeutig<br />

keine saubere Energie, sondern die schmutzigste aller<br />

verfügbaren Energiequellen. Sie emittiert lebensgefährliche<br />

radioaktive Strahlen, sie führt zu erheblichen gesundheitlichen<br />

Problemen“. Diese Aussagen sind pauschalisierend,<br />

ungenau und teilweise auch sachlich falsch. So steht an der<br />

Spitze der „schmutzigen“ und opferreichen Energieträger<br />

eindeutig die Braun- und Steinkohle, und „radioaktive<br />

Strahlung“ aus den Emissionen von Kernkraftwerken ist<br />

keinesfalls „tödlich“ – sie machen nur einen Bruchteil des<br />

natürlichen Strahlungshintergrundes aus. Anschaulich<br />

präsentiert in: Randall Munroe, Radiation Dose Chart<br />

https://xkcd.com/radiation/, sowie James Conca, How<br />

Deadly Is Your Kilowatt? We Rank The Killer Energy Sources,<br />

in: Forbes, 10. 06. 2012, https://www.<strong>for</strong>bes.com/sites/<br />

jamesconca/2012/06/10/energys-deathprint-a-pricealways-paid/#47de9ab0709b.<br />

Forschungsliteratur s.u.<br />

Abschnitt 3.<br />

[7] DIW 2019, 5-Punkte-Zusammenfassung, und Zitat-Kasten<br />

Christian von Hirschhausen, S. 511; 518.<br />

[8] IPCC – The Intergovernmental Panel on Climate Change:<br />

„Special Report: Global Warming of 1.5 °C“, Oktober 2018,<br />

https://www.ipcc.ch/sr15/.<br />

−−<br />

Section C.2.2:<br />

− − “In electricity generation, shares of nuclear and fossil<br />

fuels with carbon dioxide capture and storage (CCS) are<br />

modelled to increase in most 1.5°C pathways with no<br />

or limited overshoot.”<br />

−−<br />

Section 2.4.2.1:<br />

− − “By mid-century, the majority of primary energy comes<br />

from non-fossil-fuels (i.e., renewables and nuclear<br />

energy) in most 1.5°C pathways (Table 2.6).”<br />

− − “<strong>Nuclear</strong> power increases its share in most 1.5°C<br />

pathways with no or limited overshoot by 2050, but in<br />

some pathways both the absolute capacity and share of<br />

power from nuclear generators decrease (Table 2.15).<br />

There are large differences in nuclear power between<br />

models and across pathways (Kim et al., 2014; Rogelj<br />

et al., 2018). One of the reasons <strong>for</strong> this variation is that<br />

the future deployment of nuclear can be constrained by<br />

societal preferences assumed in narratives underlying<br />

the pathways (O’Neill et al., 2017; van Vuuren et al.,<br />

2017b). Some 1.5°C pathways with no or limited<br />

overshoot no longer see a role <strong>for</strong> nuclear fission by the<br />

end of the century, while others project about 95 EJ<br />

yr−1 of nuclear power in 2100 (Figure 2.15).”<br />

− − “There are also analyses that result in a large role <strong>for</strong><br />

nuclear energy in mitigation of GHGs (Hong et al.,<br />

2015; Berger et al., 2017a, b; Xiao and Jiang, 2018).”<br />

−−<br />

Section 4.3.1.3:<br />

− − “The current deployment pace of nuclear energy is constrained<br />

by social acceptability in many countries due to<br />

concerns over risks of accidents and radioactive waste<br />

management (Bruckner et al., 2014). Though comparative<br />

risk assessment shows health risks are low per unit<br />

of electricity production (Hirschberg et al., 2016), and<br />

land requirement is lower than that of other power<br />

sources (Cheng and Hammond, 2017), the political<br />

processes triggered by societal concerns depend on the<br />

country-specific means of managing the political<br />

debates around technological choices and their environmental<br />

impacts (Gregory et al., 1993). Such differences<br />

in perception explain why the 2011 Fukushima incident<br />

resulted in a confirmation or acceleration of phasing out<br />

nuclear energy in five countries (Roh, 2017) while 30<br />

other countries have continued using nuclear energy,<br />

amongst which 13 are building new nuclear capacity,<br />

including China, India and the United Kingdom (IAEA,<br />

2017; Yuan et al., 2017).”<br />

[9] Die Autorengruppe ist fachlich in den Gebieten Wirtschaftsingenieurwesen<br />

und Energieökonomie sowie institutionell<br />

am DIW und an der TU Berlin verortet und arbeitet vorwiegend<br />

zu Gegenwartsproblemen der Energiewende und der<br />

Klima- und Energiepolitik. Wirtschafts- und Technikhistoriker<br />

oder Experten für Reaktorsicherheit sind nicht unter den<br />

Autoren. Simon Bauer, https://www.linkedin.com/in/simonbauer-2a5a03179/;<br />

Leonard Göke, https://www.wip.tuberlin.de/menue/kontakt_mitarbeiterinnen/leonard_<br />

goeke/; Christian von Hirschhausen: https://www.diw.de/<br />

de/diw_01.c.87779.de/ueber_uns/menschen_am_diw_<br />

berlin/hirschhausen_christian_von.html; Claudia Kemfert:<br />

https://www.diw.de/de/diw_01.c.10839.de/ueber_uns/<br />

menschen_am_diw_berlin/kemfert_claudia.html, Ben<br />

Wealer: https://www.wip.tu-berlin.de/menue/kontakt_<br />

mitarbeiterinnen/ben_wealer/;<br />

[10] Abstract, DIW 2019, 512.<br />

[11] Eine Monte-Carlo-Simulation ist ein stochastisches Verfahren<br />

auf der Grundlage einer großen Anzahl gleichartiger Zufallsexperimente.<br />

Es dient der Ermittlung von Ergebnisgrößen in<br />

Ursache-Wirkungs-Beziehungen mit mehreren Zufallsvariablen.<br />

In der Betriebswirtschaft nutzt man MC-Verfahren zur<br />

Wertermittlung von Sachen und zur Risikoermittlung für Investitionen.<br />

Das Vorgehen ist im Wesentlichen zweischrittig:<br />

Erst werden als Eingangsparameter Zufallsgrößen in bestimmten<br />

Grenzen mit einer bestimmten Zufallsverteilung<br />

produziert, dann in einem Wiederholungsverfahren die<br />

Ergebnisse aller möglichen Kombinationen dieser Zufallsgrößen<br />

berechnet, in diesem Fall der Nettobarwert einer<br />

Investition abhängig von Zufallsvariablen wie Strompreis<br />

oder Zinssatz. DIW 2019, Abb. 2. Das Verfahren selbst wurde<br />

– im Zusammenhang der DIW-Aussagen durchaus ironisch –<br />

erstmals im Manhattan Project von Stanislaw Ulam und John<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 477<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 478<br />

von Neumann zur Berechnung von Neutronenflüssen eingesetzt,<br />

die Bezeichnung war ein Deckname. Nicholas Metropolis,<br />

Stanislaw Ulam, The Monte Carlo Method, in: <strong>Journal</strong><br />

of the American Statistical Association, vol. 44 (1949), Nr.<br />

247, 335-341.<br />

[12] Ben Wealer, Simon Bauer, Nicolas Landry, Hannah Seiß, Christian<br />

von Hirschhausen, <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong> Reactors Worldwide –<br />

Technology Developments, Diffusion Patterns, and Country-by-Country<br />

Analysis of Implementation (1951–2017), DIW<br />

Data Documentation 93 (April 2018), Berlin 2018.<br />

[13] So die jährlichen „World <strong>Nuclear</strong> Status Reports“ des Aktivisten<br />

Mycle Schneider oder der Newsletter der Anti-Atom-<br />

NGOs WISE / NIRS, DIW 2019, Fn. 3, 12, 21, 22, 30; explizit<br />

atomkritische Autoren sind auch Lutz Mez oder die Greenpeace-<br />

und Ex-Greenpeace-Aktivisten Jan Haverkamp und<br />

Andy Stirling, die auf S. 518, 519 zitiert werden. Selbstdarstellung<br />

des World In<strong>for</strong>mation Service on Energy /<br />

<strong>Nuclear</strong> In<strong>for</strong>mation and Resource Service (NIRS): https://<br />

www.wiseinternational.org/node/6.<br />

[14] Das DIW nimmt in beiden Fällen offenbar nur sehr selektiv<br />

In<strong>for</strong>mationen aus den Studien auf. Paul L. Joskow und John<br />

E. Parsons, The Future of <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong> After Fukushima.<br />

Economics of Energy and Environmental Policy, betonen auch<br />

die Rolle von immer aufwendigeren Genehmigungsverfahren<br />

und Erneuerbaren-Subventionen, und kommen zu folgendem<br />

Schluss: “Of course, the economic situation confronting<br />

investment in nuclear power could change. Experience with<br />

the few new plants that are still expected to be built in the<br />

U.S. and Europe may demonstrate that current construction<br />

cost estimates are too high (so far France and Finland’s<br />

experience has been just the opposite) and that optimistic<br />

break-in periods allowing these plants to achieve high<br />

capacity factors quickly are realistic despite the more<br />

pessimistic history (…). Natural gas prices could increase<br />

again. Countries could back off of lavish subsidies and goals<br />

<strong>for</strong> renewable energy and energy efficiency programs.” Sie<br />

konstatieren “that the accident at Fukushima will contribute<br />

to a reduction in future trends in the expansion of nuclear<br />

energy, but at this time these effects appear to be quite<br />

modest at the global level”, ebd., 23, 1, 3. Vgl. dazu auch<br />

Jakub Wiech, Germany misin<strong>for</strong>ms about nuclear energy.<br />

DIW’s report under criticism, in: Energetyka 24, 07.08. 2019,<br />

https://www.energetyka24.com/germany-misin<strong>for</strong>msabout-the-nuclear-energy-diws-report-under-criticismanalysis.<br />

In der zweiten zitierten Studie, William D. D’haeseleer,<br />

Synthesis of the Economics of <strong>Nuclear</strong> Energy. Study <strong>for</strong><br />

the European Commission, Leuven 2013, wird im Fazit eine<br />

positive Bilanz für die Kernenergie gezogen, welche die<br />

DIW-Aussage nicht deckt (S. 3, 183):<br />

“1. <strong>Nuclear</strong> new build is highly capital intensive and currently<br />

not cheap, but it may be anticipated that the capital cost will<br />

come down in the future (in particular compared to ongoing<br />

new build construction in the EU, depending on return of<br />

experience and learning effects, ‘fleet effects’, standardization,<br />

strict construction schedules, competition in the supply<br />

chain,…). Analysis of past cost escalation and opportunities<br />

<strong>for</strong> learning and ‘fleet effects’, suggests that negative<br />

learning is not necessarily an ‘intrinsic property’ of nuclearreactor<br />

construction. Nevertheless, it is up to the nuclear<br />

sector itself to demonstrate on the ground that cost-effective<br />

construction is possible.<br />

2. Long Term Operation (LTO) is an interesting intermediate<br />

cost-effective route if safety standards can be guaranteed.<br />

3. The back-end fuel-cycle costs are low; the full fuel-cycle is<br />

quite cheap.<br />

4. External costs of nuclear are small, including accidents<br />

(and much smaller than the external costs of fossil-fuel generation).<br />

5. Systems costs of nuclear plants are small, comparable to<br />

dispatchable fossil-fired plants, and according to two independent<br />

recent calculations (subject to given modeling assumptions),<br />

much lower than systems costs of intermittent<br />

non-dispatchable renewables.<br />

Ref: NEA/OECD, “<strong>Nuclear</strong> Energy and Renewables – System<br />

Effects in Low-Carbon Electricity Systems” [NEA, 2012a]<br />

If supported politically at national level and authorized by<br />

the national <strong>Nuclear</strong> Regulatory Authorities (the first being<br />

related to public acceptance, and the second subject to<br />

adequate safety characteristics), upgrades <strong>for</strong> long-term<br />

operation of existing nuclear plants may continue to provide<br />

a very competitive low-carbon, secure, stable and reliable<br />

source of electricity <strong>for</strong> the next decades. <strong>Nuclear</strong> new build<br />

may come along, inter alia to replace existing plants at time<br />

of shutdown (brownfield), to be part of national energy mix<br />

on the longer run. This will be much dependent on the<br />

investment decisions which will be linked to the effective<br />

control of the construction costs.<br />

All other costs beyond extensive upgrades of existing plants<br />

and construction of new build, be it O&M, fuel-cycle costs,<br />

waste and decommissioning, liability costs, systems costs,<br />

and other external costs are marginal and position nuclear<br />

generation economically favorably versus other generation<br />

sources, certainly if all externalities of other generation<br />

sources as well would be internalized.”<br />

[15] So über die Kostenschätzungen für Olkiluoto-3, 145-6, oder<br />

Hinkley Point C, 69-70.<br />

[16] DIW 2019, Abb. 1 „Aktuelle Kostenschätzungen für Atomkraftwerke<br />

der dritten Generation in Europa und den USA<br />

sowie für laufende Bauprojekte“, S. 514.<br />

[17] Björn Peters.<br />

[18] <strong>International</strong> Accounting Standard mit Bilanzierungsvorschriften<br />

für grenzüberschreitende Konzerne, 3.3.1.6<br />

[19] DIW 2019, S. 514.<br />

[20] Beispielsweise J. Giesecke, E. Mosnyi, Wasserkraftanlagen –<br />

Planung, Bau und Betrieb, Springer, 5. Auflage, 2009.<br />

[21] DIW 2019, S. 515. Der Nettobarwert berücksichtigt alle<br />

Investitionen und Rückflüsse über die Lebensdauer einer<br />

Investition, summiert diese auf, bewertet aber künftige<br />

Zahlungsflüsse desto weniger, je ferner diese in der Zukunft<br />

liegen.<br />

[22] Der interne Zinsfuß beschreibt die Rendite eines Investments,<br />

aus dem für eine Anzahl von Jahreen Rückflüsse zu<br />

erwarten sind und am Ende der volle Betrag des Investments<br />

zurückgezahlt wird. Der interne Zinsfuß gibt dabei die durchschnittliche<br />

Verzinsung des eingesetzten Kapitals an, gerade<br />

bei Schuldtiteln, Aktien und vielen Eigenkapitalinvestments.<br />

Insbesondere bei Private-Equity-Transaktionen hat sich die<br />

Angabe des internen Zinsfußes (IRR) in Verbindung mit dem<br />

„Multiple“ (d.i. der Quotient aus allen Erlösen während der<br />

Lebenszeit der Investition und der Investitionshöhe) durchgesetzt.<br />

[23] Ausgaben für Maschinen und Anlagen können nicht im Jahr<br />

der Investition vom Unternehmensgewinn abgezogen<br />

werden. Stattdessen erlässt der Gesetzgeber bzw. die Finanzver<br />

waltung Regeln, auf wie lange Zeit (die Abschreibungsdauer)<br />

und in welcher Höhe (konstant oder degressiv) die<br />

Investitionen vom Bruttogewinn abgezogen werden können.<br />

Die Abschreibungsdauern unterschiedlicher Anlagen orientieren<br />

sich in der Regel an deren technischer Lebensdauer.<br />

[24] Bloomberg New Energy Finance, Levelized Cost of Energy<br />

Analysis, H2 2018. Implizit kann dies auch abgeleitet werden<br />

aus den Auktionsrunden für Offshore-Windenergie vom April<br />

2017, als sowohl DONG Energy als auch die ENBV Angebote<br />

für null Cents abgegeben haben für Windparks, die bis 2025<br />

errichtet werden sollen. Die Anbieter rechnen also damit,<br />

dass an der Börse mindestens 50-60 EUR/MWh erzielt werden<br />

können, die laut BNEF für Offshore-Windkraft perspektivisch<br />

zu bezahlen sind. Selbst die Marktteilnehmer der EEX,<br />

die langfristige Preistrends i.d.R. erst spät erkennen, handeln<br />

die Grundlast-Jahresfutures der kommenden Jahre um<br />

50 EUR/MWh.<br />

Kernkraftwerke können Systemdienstleistungen zur Stabilisierung<br />

des Stromnetzes erbringen, die höher vergütet werden<br />

als Grundlaststrom. Insofern sind Simulationsparameter<br />

unter 50 EUR/MWh, die das DIW verwendet, praxisfern.<br />

[25] §§ 13 – 15 Atomgesetz (AtG) in der Fassung der Bekanntmachung<br />

vom 15. Juli 1985 (BGBl. I S. 1565), das zuletzt<br />

durch Artikel 1 des Gesetzes vom 10. Juli 2018 (BGBl. I S.<br />

1122, 1124) geändert worden ist.<br />

[26] DIW 2019, 515-516.<br />

[27] Versicherungs<strong>for</strong>en Leipzig GmbH, Berechnung einer risikoadäquaten<br />

Versicherungsprämie zur Deckung der Haftpflichtrisiken,<br />

die aus dem Betrieb von Kernkraftwerken resultieren.<br />

Eine Studie im Auftrag des Bundesverbands Erneuerbare<br />

Energien, Leipzig 2011. Das DIW argumentiert auf Grund lage<br />

dieses Gutachtens, das jedoch ohne nachvollziehbare Plausibilitätsbetrachtungen<br />

von sehr häufig vorkommenden Großschadensfällen<br />

ausgeht, z. B. durch Terroranschläge. Zu den<br />

üblichen Verfahren der Risikoabschätzung und KKW-<br />

Betreiberhaftung und realistischen Annahmen internali sierter<br />

Unfallkosten vgl. dagegen d’Haeseleer, Synthesis of the Economics<br />

of <strong>Nuclear</strong> Energy, 141-160; „Insurers can help improve<br />

the image of nuclear", in: World <strong>Nuclear</strong> News, 2014-09-<br />

16, http://www.world-nuclear-news.org/RS-Insurers-canhelp-improve-the-image-of-nuclear-1609201401.html.<br />

[28] DIW 2019, 515.<br />

[29] D’haeseleer, Synthesis of the Economics of <strong>Nuclear</strong> Energy,<br />

72; IAEA, Status report 78 - The Evolutionary <strong>Power</strong> Reactor<br />

(EPR), Vienna o.D., https://aris.iaea.org/PDF/EPR.pdf, 31, 37,<br />

42.<br />

[30] DIW 2019, S. 515<br />

[31] Vgl. dazu auch die Arbeitsverfügbarkeits-Statistik aller<br />

KKW-Blöcke weltwelt, IAEA PRIS Load Factor Trend,<br />

https://pris.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/<br />

WorldTrendinAverageLoadFactor.aspx.<br />

[32] E.ON bezahlt derzeit beispielsweise für eine Anleihe mit<br />

12-jähriger Laufzeit nur 1,625% Zinsen, vgl. https://www.<br />

eon.com/en/investor-relations/bonds/bond-overview.html.<br />

Der EuroStoxx Utilities (ISIN EU0009658582), ein Bond-Index<br />

für große europäische Energieversorger, zeigt historisch Zinssätze<br />

zwischen 1,5 und 3,5 Prozent an, in Ausnahmefällen<br />

darüber. Angesichts der anhaltenden Niedrigzinspolitik<br />

gerade der EZB wählen wir einen mittleren Wert. Außerdem<br />

gehen wir davon aus, dass Kernenergie bei unideologischer<br />

Befassung eine Niedrigrisikotechnologie ist (s.u.) und Zinsen<br />

hierfür eher am unteren Ende liegen werden.<br />

[33] So Zitat des DIW-Autors Christian von Hirschhausen in DIW<br />

2019, S. 511.<br />

[34] Abstract, DIW 2019, 512, 513. Offensichtlich verwechselt das<br />

DIW bei dieser pauschalen Qualifizierung schon bei der Wahl<br />

der Nomenklatur ein „Atomkraftwerk“ (d.h. ein mit einem<br />

oder mehreren Leistungsreaktoren bestücktes thermisches<br />

Kraftwerk) mit einem Plutonium-Produktionsreaktor, der als<br />

Zweizweckanlage auch Strom produzieren kann, aber nicht<br />

muss.<br />

[35] Wealer et al., <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong> Reactors Worldwide.<br />

[36] Beispiele: Schwerwasser- oder grafitmoderierte Reaktoren<br />

wurden und werden militärisch zur Waffenplutonium-Produktion<br />

eingesetzt, und Druckwasserreaktoren dienen als<br />

Schiffsantriebe für U-Boote und Flugzeugträger.<br />

[37] Einzelne Beispiele: die Zweizweck-Reaktoren Agesta<br />

(Schweden), S. 16; Calder Hall (Großbritannien), 65.<br />

[38] “The reaction of the graphite with the uranium neutrons<br />

rapidly produces—among other things—a large quantity of<br />

plutonium-239.”, in: Wealer, Bauer, Landry et al., 6. Grafit ist<br />

reiner Kohlenstoff und dient als Moderator, d.h. er verlangsamt<br />

durch elastische Stöße energiereiche Neutronen. Plutonium<br />

entsteht nicht aus Grafit, sondern durch Neutroneneinfang aus<br />

dem im Kernbrennstoff enthaltenen Uran-238.<br />

[39] So über den sowjetischen grafitmoderierten AMB in<br />

Belojarsk: “The reactor was designed without a containment<br />

vessel; instead it sat in an ordinary, massive concrete box<br />

with walls only 100 to 150 millimetres thick. The peculiar<br />

“housing” construction was chosen to avoid the problems<br />

associated with manufacturing heavy steel <strong>for</strong> reactor pressure<br />

vessels.” Tatsächlich bedeutete ein Druckröhrendesign,<br />

dass man einen Reaktordruckbehälter gar nicht benötigte.<br />

Auf ein Volldruckcontainment verzichtete man, weil die<br />

Kosten eines Volldruckcontainments der er<strong>for</strong>derlichen Größe<br />

zu hoch waren. Grund dafür wiederum waren die ausladenden<br />

Abmessungen der grafitmoderierten Druckröhrenanlagen,<br />

die sehr große Reaktorkerne und voluminöse Wasser-<br />

Dampf-Rohrleitungssysteme besitzen: A. Ja. Kramerov, Ob<br />

ėvolucii kanal’nyx vodo-grafitnyx reaktorov v Kurčatovskom<br />

Institute, in: Istorija Atomnoj Ėnergetiki v SSSR i Rossii, vyp. 3,<br />

Moskva 2003, 5-60 (14, 24-25).<br />

[40] So stellt es Figure 7: <strong>Nuclear</strong> technology in 1973: The effect<br />

of “Atoms <strong>for</strong> Peace” als Diffusionsmodell dar, in: Wealer,<br />

Bauer, Landry et al., 25. In Wirklichkeit war die sowjetische<br />

Kerntechnik ein russisch-ukrainisches Gemeinschaftsprojekt<br />

mit einem hohen Anteil ukrainischer Akteure, und die<br />

Ukraine war bis 1991 genauso wie die Russische Föderation<br />

Teil der Sowjetunion. Demnächst dazu Anna Veronika<br />

Wendland, <strong>Nuclear</strong>izing Ukraine – Ukrainizing the Atom.<br />

Soviet nuclear technopolitics, crisis, and resilience at the<br />

imperial periphery (im Erscheinen), Cahiers du monde russe<br />

et soviétique 60 (2019), Nr. 2-3 [in Druck] (Manuskript kann<br />

auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden).<br />

[41] Dazu auch Radkau, Aufstieg und Krise; Tilman Hanel /<br />

Mikael Hård, Inventing traditions: Interests, parables and<br />

nostalgia in the history of nuclear energy, in: History and<br />

Technology 31:2 (2015), 84-107.<br />

[42] Nur einige Beispiele für Frankreich, die Sowjetunion,<br />

Deutschland, Skandinavien, Indien und Pakistan: Gabrielle<br />

Hecht, The Radiance of France. <strong>Nuclear</strong> power and national<br />

identity after World War II, Cambridge 2009; Sonja D.<br />

Schmid, Producing <strong>Power</strong>. The Pre-Chernobyl History of the<br />

Soviet <strong>Nuclear</strong> Industry, Cambridge 2015; Tilman Hanel /<br />

Mikael Hård, Inventing traditions: Interests, parables and<br />

nostalgia in the history of nuclear energy, in: History and<br />

Technology 31:2 (2015), 84-107; Henry Nielsen / Henrik<br />

Knudsen, The troublesome life of peaceful atoms in<br />

Denmark, in: History and Technology 26:2 (2010),<br />

91-118.Stuart W. Leslie, Atomic structures: the architecture<br />

of nuclear nationalism in India and Pakistan, in: History<br />

and Technology 31:3 (2015), 220-242.<br />

[43] DIW 2019, 514.<br />

[44] V.M. Fedulenko, K istorii promyšlennyx uran-grafitovyx<br />

reaktorov, in: Istorija Atomnoj Ėnergetiki v SSSR I Rossii,<br />

vyp. 1, Moskva 2001, 102-116.<br />

[45] Sonja D. Schmid, Of Plans and Plants. How <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong><br />

Gained a Foothold in Soviet Energy Policy, in: Jahrbücher für<br />

Geschichte Osteuropas, Volume 66, Number 1, April 2018,<br />

124-141.<br />

[46] Gončarov, V. V. Pervyj period razvitija atomnoj ėnergetiki v<br />

SSSR, in: Istorija Atomnoj Ėnergetiki v SSSR i Rossii, Bd. 1,<br />

Moskva 2001, 16-70; Charles K. Dodd, Industrial Decision<br />

Making and High-Risk Technology: Siting <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong><br />

Facilities in the USSR, Lanham / Boulder / New York 1993.<br />

[47] Manfred Haferburg, Aus heiterem Himmel. Von der<br />

Hinterhältigkeit der Katastrophen, BOD Paris 2017, S. 23;<br />

RBMK reactors, in: World <strong>Nuclear</strong> Association, http://<br />

www.world-nuclear.org/in<strong>for</strong>mation-library/nuclear-fuelcycle/nuclear-power-reactors/appendices/rbmk-reactors.<br />

aspx.<br />

[48] V.P. Vasilevskij / A. A. Petrov / K. K. Poluškin / Ju. M.<br />

Čerkašov, Razrabotka proekta i sozdanie pervogo<br />

ėnergobloka s reaktorom RBMK-1000, in Istorija Atomnoj<br />

Ėnergetiki v SSSR i Rossii vyp. 3, Moskva 2003, 61-100 (67).<br />

[49] Der Isotopen-Vektor ist die in Vektor<strong>for</strong>m notierte Charakterisierung<br />

der Isotopenverhältnisse eines Nuklids im<br />

Reaktorinventar bei einem bestimmten Abbrand, z.B. für<br />

Plutonium in einer RBMK-Entladecharge: „0,7 % Pu-238/51,8<br />

% Pu-239/28,7 % Pu-240/13,6% Pu-241/5,2 % Pu-242“.<br />

Benjamin Volmert, Plutoniumfingerabdrücke und Brennstoffzyklusstudien<br />

für thermische Reaktorkonzepte, Rer. Nat. Diss.<br />

RTWH Aachen 2003, S. 76, Abb. 25.<br />

[50] Volmert, Plutoniumfingerabdrücke, 9-12, 18-45, 57-59, 76; J.<br />

Carson Mark, Frank von Hippel, Edward Lyman, Explosive<br />

Properties of Reactor-Grade Plutonium, in: Science and<br />

Global Security, 17 (2009), 170–185 (insbes. 171-172, 180).<br />

Der mittlere Abbrand einer RBMK-Entladecharge betrug in<br />

den 1980er Jahren rund 20 MWd/kgU-235, nach 1986 bei<br />

höherer Anreicherung bis zu 30 MWd/kg U-235, während<br />

Plutonium-Produktionsreaktoren Abbrände im niedrigen einstelligen<br />

MWd-Bereich aufweisen. Im Vergleich mehrerer<br />

Reaktorkonzepte ähnelt der Plutoniumvektor eines RBMK am<br />

ehesten dem eines Leichtwasserreaktors. Pu-240, das mit<br />

rund 29% im RBMK-Plutonium enthalten ist, hat einen hohen<br />

Absorptionsquerschnitt für Neutronen – gleichzeitig neigt es<br />

aber auch zu Spontanzerfall mit Neutronenaussendung. Sein<br />

relativ hoher Anteil im Reaktorplutonium ist auch der Grund,<br />

warum dieses anfällig für Frühzündungen und reduzierte<br />

Explosionskraft („Verpuffung“) ist, was es für die militärischen<br />

Zwecke von Atomwaffenstaaten unattraktiv macht. Da aber<br />

eine Kernwaffe geringerer Zerstörungskraft prinzipiell mit<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Reaktorplutonium gebaut werden kann, unterliegt auch<br />

dieses strengen Non-Proliferationsregeln.<br />

[51] Joachim Radkau, Aufstieg und Krise der deutschen Atomwirtschaft<br />

1945-1975. Verdrängte Alternativen in der Kerntechnik<br />

und der Ursprung der nuklearen Kontroverse,<br />

Reinbek 1983, 302-306, 419; Joachim Radkau / Lothar<br />

Hahn, Aufstieg und Fall der deutschen Atomwirtschaft,<br />

München 2013.<br />

[52] DIW 2019, 513.<br />

[53] Atomkritische Autoren geben (abgesehen von Perioden des<br />

Strompreis-Zusammenbruchs infolge Windkraftüberproduktion)<br />

einen Gewinn von rund einer Million Euro pro Tag und<br />

Block an. Michael Kröger: Was E.on und Co mit ihren Atommeilern<br />

verdient haben, in: Spiegel online, 12.05. 2014,<br />

https://www.spiegel.de/wirtschaft/unternehmen/atomkraftwas-eon-und-co-mit-ihren-atomeilern-verdienten-a-968941.<br />

html.<br />

[54] IPCC Sachstandsberichte, siehe Fn. 10.<br />

[55] DIW 2019, Info-Kasten 2, 518-519.<br />

[56] Zu Uranabbau-Altlasten und Gesundheitsbelastungen auf<br />

dem Gebiet der ehemaligen DDR gibt es reichhaltige Literatur,<br />

aber womöglich liefert sie nicht jene alarmistischen<br />

Aussagen, die das DIW bevorzugt: Rudolf Boch, Rainer<br />

Karlsch (Hg.): Uranbergbau im Kalten Krieg. Die Wismut im<br />

sowjetischen Atomkomplex, Band 1: Studien, Band 2:<br />

Dokumente, Berlin 2011; gute In<strong>for</strong>mationen bieten auch die<br />

Jahresberichte des Bundesamts für Strahlenschutz: Umweltradioaktivität<br />

und Strahlenbelastung, Jahresbericht 2016,<br />

Bonn / Salzgitter 2018, hier 2.1 Hinterlassenschaften und<br />

Rückstände aus Bergbau und Industrie, 25-26.<br />

[57] Benjamin K. Sovacool, Valuing the greenhouse gas emissions<br />

from nuclear power: A critical survey. Energy Policy 36<br />

(2008). 2950–2963, zitiert in DIW 2019, S. 519.<br />

[58] Zur CO 2 -Bilanz der Kernenergie gibt es auch andere Befunde,<br />

die weit unter den 66 g CO 2 -Äquivalenten/kWh der als<br />

einziger Literatur zitierten Sovacool-Studie liegen, z.B. die<br />

Berechnungen des IPCC mit 12 g/kWh Median: Schlömer S.,<br />

T. Bruckner, L. Fulton, E. Hertwich, A. McKinnon, D. Perczyk, J.<br />

Roy, R. Schaeffer, R. Sims, P. Smith, and R. Wiser, Annex III:<br />

Technology-specific cost and per<strong>for</strong>mance parameters. In:<br />

Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change.<br />

Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment<br />

Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change<br />

[Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani,<br />

S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner,<br />

P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von<br />

Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)], Cambridge / New<br />

York 2014, https://archive.ipcc.ch/pdf/assessment-report/<br />

ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_annex-iii.pdf. 1335, Table A.III.2<br />

Emissions of selected electricity supply technologies (gCO 2 eq<br />

/ kWh). Dieser geringere Wert findet sich auch in der Auswertung<br />

von: Paul-Scherrer-Institut, Die Vermessung des<br />

ökologischen Fussbadrucks, https://www.psi.ch/de/media/<br />

<strong>for</strong>schung/die-vermessung-des-oekologischen-fussbadrucks,<br />

Abb. „Treibhausgas-Emissionen aus der Stromproduktion mit<br />

Erneuerbaren und Kernenergie“.<br />

[59] Die durchschnittliche Effektivdosis der deutschen Bevölkerung<br />

durch natürliche Quellen ionisierender Strahlung lag<br />

2016 bei 2,1 mSv/a (=2100 μSv/a) , die effektive Dosis durch<br />

Abluft und Abwasser der deutschen KKW lag bei maximal 1<br />

μSv/a bzw. 0,5 μSv/a (Angaben pro einzelne Anlage). Bundesamt<br />

für Strahlenschutz, Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung:<br />

Jahresbericht 2016, http://nbn-resolving.de/<br />

urn:nbn:de:0221-2018112017017, S. 156 Tabelle T II.6<br />

Strahlenexposition in der Umgebung von Kernkraftwerken<br />

durch die Aktivitätsableitung radioaktiver Stoffe mit der Fortluft,<br />

S. 231. Tabelle T II.7 Strahlenexposition in der Umgebung<br />

von Kernkraftwerken durch die Ableitung radioaktiver<br />

Stoffe mit dem Abwasser, S. 232.<br />

[60] Peter Kaatsch et al., Epidemiologische Studie zu Kinderkrebs<br />

in der Umgebung von Kernkraftwerken (KiKK-Studie). Mainz,<br />

Salzgitter 2007; Bundesamt für Strahlenschutz, Epidemiologische<br />

Studie zu Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken<br />

– KiKK-Studie, https://www.bfs.de/DE/bfs/<br />

wissenschaft-<strong>for</strong>schung/ergebnisse/kikk/kikk-studie.html;<br />

Eva Richter-Kuhlmann: Kinderkrebs und Atomkraft – Keine<br />

Erklärung für erhöhte Krebsraten, in: Deutsches Ärzteblatt<br />

105, H. 43, 24. Oktober 2008, A2258-2260; Munroe, Radiation<br />

Dose Chart.<br />

[61] So in der Formulierung „Obwohl schwere Reaktorunfälle<br />

selten sind, sind ihre Folgen katastrophal“ (518) und der<br />

Nennung der drei großen Reaktorunfälle (519).<br />

[62] Ministry of Health, Labour and Welfare: Responses and<br />

Actions Taken by the Ministry of Health, Labour and Welfare<br />

of Japan on Radiation Protection at Works Relating to the<br />

Accident at TEPCO’s Fukushima Daiichi <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong> Plant –<br />

6th Edition (Fiscal Year of 2018), https://www.mhlw.go.jp/<br />

english/topics/2011eq/workers/ri/gr/gr_190131.pdf, S. 13;<br />

Reuters: Japan acknowledges first radiation death among<br />

Fukushima workers, 2018-09-05, https://www.reuters.com/<br />

article/us-japan-fukushima-radiation/japan-acknowledgesfirst-radiation-death-among-fukushima-workersidUSKCN1LL0OA;<br />

The Guardian: Japan admits that<br />

Fukushima worker died from radiation, 2018-09-05, https://<br />

www.theguardian.com/world/2018/sep/05/japan-admitsthat-fukushima-worker-died-from-radiation;<br />

Time: Japan<br />

Acknowledges the First Radiation-Linked Death From the<br />

Fukushima <strong>Nuclear</strong> Disaster, 2018-09-06, https://time.<br />

com/5388178/japan-first-fukushima-radiation-death/<br />

[63] World Health Organization: Health effects of the Chernobyl<br />

accident: an overview, April 2006, https://www.who.int/<br />

ionizing_radiation/chernobyl/backgrounder/en/; UNSCEAR<br />

2008 Report to the General Assembly with Scientific<br />

Annexes, VOLUME II, Scientific Annex D, Health Effects Due<br />

to Radiation From The Chernobyl Accident, https://www.<br />

unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_<br />

Annex_D.pdf; UNSCEAR 2013 Report to the General Assembly<br />

with Scientific Annexes, VOLUME I, Scientific Annex A,<br />

Levels and effects of radiation exposure due to the nuclear<br />

accident after the 2011 great east-Japan earthquake and<br />

tsunami, https://www.unscear.org/docs/publications/2013/<br />

UNSCEAR_2013_Report_Vol.I.pdf; UNSCEAR: Developments<br />

since the 2013 UNSCEAR Report on the levels and effects of<br />

radiation exposure due to the nuclear accident following the<br />

great east-Japan earthquake and tsunami, 2015, https://<br />

www.unscear.org/docs/reports/2015/Fukushima_WP2015_<br />

web_en.pdf<br />

[64] Bill Sacks, Gregory Meyerson, Jeffry A. Siegel, Epidemiology<br />

Without Biology: False Paradigms, Unfounded Assumptions,<br />

and Specious Statistics in Radiation Science (with Commentaries<br />

by Inge Schmitz-Feuerhake and Christopher Busby and<br />

a Reply by the Authors), in: Biological Theory 11 (2016): 69–<br />

101. doi: 10.1007/s13752-016-0244-4.<br />

[65] Anil Markandya, Paul Wilkinson, Electricity generation and<br />

health, in: The Lancet, Bd. 370, Nr. 9591, S. 979–990, Sep.<br />

2007, http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/<br />

PIIS0140-6736(07)61253-7/; Pushker A. Kharecha, James E.<br />

Hansen, Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions<br />

from Historical and Projected <strong>Nuclear</strong> <strong>Power</strong>, in: Environmental<br />

Science and Technology, 15.03. 2013, https://doi.org/<br />

10.1021/es3051197; T. Wang, Mortality rate worldwide in<br />

2018, by energy source (in deaths per terawatt hour),<br />

Statista, 09. 08. 2019, https://www.statista.com/statistics/<br />

494425/death-rate-worldwide-by-energy-source/. Die Kernenergie<br />

liegt dabei mit 90 Todesfällen pro Terawattstunde<br />

weit hinter der Kohle (100.000) und den meisten regenerativen<br />

Energien. Hauptursache der Todesfälle durch Energiewandlungssysteme<br />

ist die Luftverschmutzung, gefolgt von<br />

den Opfern des Abbaus der Energieressourcen.<br />

[66] DIW 2019, 519.<br />

[67] Adolf Birkhofer, Was leisten Risikostudien?, in: atomwirtschaft,<br />

August / September 1986, 440-445, insbes. 444.<br />

Gesellschaft für Reaktorsicherheit, Glossar Precursor-<br />

Analysen, https://www.grs.de/glossar/precursor-analysen.<br />

Wenn beispielsweise bei einer Wiederkehrenden Prüfung ein<br />

Strang eines Notkühlsystems nicht verfügbar ist, etwa die<br />

Hochdruck-Einspeisung infolge Defekts einer Sicherheitseinspeisepumpe,<br />

wird ausgehend von diesem konkreten<br />

Ereignis unter Einbeziehung des möglichen Versagens<br />

anderer Systeme, die man für die Gewährleistung der Unterkritikalität<br />

des Reaktors und die sichere Nachzerfallswärme-<br />

Abfuhr benötigt, eine Wahrscheinlichkeit für eine Kerngefährdung<br />

errechnet. Nur wenn diese höher oder gleich 10 -6<br />

ist (das heißt die Wahrscheinlichkeit einer Kerngefährdung<br />

bei eins zu einer Million oder häufiger liegt), spricht man von<br />

einem Precursor, einem Vorläufer-Ereignis. Vgl. auch die<br />

Antwort des Bundesumweltministeriums zu einem Precursor-<br />

Ereignis im belgischen KKW Tihange-1, 01.02. 2018: »In der<br />

aktuellen Berichterstattung entsteht der Eindruck, dass man<br />

auf Grundlage der Anzahl von sogenannten Precursor-Ereignissen<br />

auf die Sicherheit einer Anlage schließen könne. Das<br />

ist aber nicht der Fall. Sie sind vielmehr probabilistisch durchgerechnete<br />

Anlässe, die dabei helfen, sich ein bestimmtes<br />

Szenario genauer anzusehen. Diese sehr komplexen Precursor-Berechnungen<br />

sind ein Element einer umfassenden<br />

Sicherheitsarchitektur. Die Wahrscheinlichkeitsberechnungen<br />

können helfen, weitere Optimierungen an einem lernenden<br />

Sicherheitssystem dieser oder anderer Anlagen vorzunehmen.«<br />

https://www.bmu.de/meldung/stellungnahmezum-belgischen-atomkraftwerk-tihange-1/<br />

[68] H. Wolff, S. Arndt, Der WWER 440-Nasskondensator unter<br />

Störfallbedingungen, in: <strong>atw</strong> 46 (2001), H. 7, 487-492; H.<br />

Wolff, S. Arndt, Analyse des G02 Tests an der EREC-Versuchsanlage<br />

zum WWER-440-Nasskondensator, in: <strong>atw</strong> 49 (2004)<br />

H. 6, 426-431; V. P. Denisov, Ėvoljucija vodo-vodjanyx<br />

ėnergetičeskix reaktorov dlja AĖS, in: Istorija Atomnoj<br />

Ėnergetiki v SSSR i Rossii vyp. 2, Moskva 2002, 218-302<br />

(VVĖR-440V-213: 264-273).<br />

[69] Exemplarische Quelle über die Modernisierung zur Laufzeitverlängerung<br />

für eine VVĖR-440-Anlage (Rivne [Rovno]-1<br />

und -2, Ukraine): Povyšenie bezopasnosti i prodlenie sroka<br />

ėkspluatacii ėnergoblokov 1 i 2 OP „Rivnenskaja AĖS“.<br />

Itogovyj otčet, Kuznecovsk 2011; Paul Voosen, How Long Can<br />

a <strong>Nuclear</strong> Reactor Last?, Scientific American, 2009-11-20,<br />

https://www.scientificamerican.com/article/nuclear-powerplant-aging-reactor-replacement-/.<br />

[70] DIW 2019, 514.<br />

[71] Langdon Winner, Do artifacts have politics? Daedalus 109<br />

(1980), 1, 121-136.<br />

[72] Robert Jungk, Der Atom-Staat: Vom Fortschritt in die Unmenschlichkeit,<br />

München 1977; Alexander Rossnagel,<br />

(1984a), Radioaktiver Zerfall der Grundrechte? Zur Verfassungsverträglichkeit<br />

der Kernenergie. Mit Kommentaren von<br />

P. Saladin u. P. C. Mayer-Tasch, München 1984.<br />

[73] Allerdings, wie die wechselnde Wortwahl zeigt, unter Gleichsetzung<br />

von “Wirtschaftlichkeit” mit „betriebswirtschaftlich“,<br />

„priv<strong>atw</strong>irtschaftlich“, z.B. S. 511, 513, 514, 518.<br />

[74] Stefan Bouzarovski / Mark Bassin, Energy and Identity:<br />

Imagining Russia as a Hydrocarbon Superpower, in: Annals<br />

of the Association of American Geographers, 101:4, 783-<br />

794, https://doi.org/10.1080/00045608.2011.567942<br />

[75] Asif A. Siddiqi, Competing Technologies, National(ist)<br />

Narratives, and Universal Claims: Toward a Global History of<br />

Space Exploration, in: Technology and Culture, Vol. 51, No. 2<br />

(April 2010), pp. 425-443.<br />

[76] Bundesrechnungshof: Bericht an den Haushaltsausschuss des<br />

Deutschen Bundestages nach § 88 Abs. 2 BHO über Maßnahmen<br />

zur Umsetzung der Energiewende durch das Bundesministerium<br />

für Wirtschaft und Energie, 21.12. 2016, https://<br />

www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/<br />

produkte/beratungsberichte/bis-2016/2016-berichtmassnahmen-zur-umsetzung-der-energiewende-durch-dasbundesministerium-fuer-wirtschaft-und-energieschwerpunkt-kapitel-0903-energie-und-klimafonds;<br />

Bundesrechnungshof:<br />

Bericht an das Bundesministerium für Wirtschaft<br />

und Energie nach § 88 Abs. 2 BHO zur Prüfung von<br />

Maßnahmen zum Netzausbau für die Energiewende, 16.05.<br />

2019, https://www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/produkte/beratungsberichte/2019/netzausbauenergiewende/2019-bericht-massnahmen-zum-netzausbaufuer-die-energiewende;<br />

siehe auch Dagmar Röhrlich, Rüsten<br />

gegen den Blackout. Unsichere Stromversorgung in Zeiten der<br />

Energiewende, DLF, 14.08. 2019 https://www.deutschlandfunk.de/ruesten-gegen-den-blackout-unsichere-stromversorgung-in.724.de.html?dram:article_id=456306<br />

[77] Deutschlands Energiewende – Ein Gemeinschaftswerk für<br />

die Zukunft. Abschlussbericht der Ethik-Kommission Sichere<br />

Energieversorgung, 4. April bis 28. Mai 2011, im Auftrag der<br />

Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel, in: https://archiv.<br />

bundesregierung.de/archiv-de/kommissionsbericht-zurenergiewende-ein-gemeinschaftswerk-fuer-die-zukunft-<br />

394388, 11-13.<br />

[78] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi),<br />

Abschlussbericht Kommission „Wachstum, Strukturwandel<br />

und Beschäftigung“, Stand Januar 2019, https://www.bmu.<br />

de/themen/klima-energie/klimaschutz/kommissionwachstum-strukturwandel-und-beschaeftigung/<br />

[79] So der Titel des Berichts der Ethik-Kommission.<br />

[80] Hauptgutachten des Wissenschaftlichen Beirats globale<br />

Umweltveränderungen der Bundesregierung (WBGU) 2011<br />

„Gesellschaftsvertrag für eine große Trans<strong>for</strong>mation“, https://<br />

www.wbgu.de/de/publikationen/publikation/welt-imwandel-gesellschaftsvertrag-fuer-eine-grosse-trans<strong>for</strong>mation<br />

[81] Uwe Marx, Eine neue Chance für die deutsche Solarindustrie,<br />

FAZ 14.08. 2019, https://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/<br />

unternehmen/studie-eine-neue-chance-fuer-die-deutschesolarindustrie-16331776.html;<br />

Daniel Wetzel: Windindustrie<br />

verliert in einem Jahr Zehntausende Arbeitsplätze, in: Die<br />

Welt, 2019-08-13, https://www.welt.de/wirtschaft/<br />

article198299117/Windindustrie-In-einem-Jahr-26-000-<br />

Arbeitsplaetze-abgebaut.html<br />

[82] Paul Laufs, Reaktorsicherheit für Leistungskernkraftwerke.<br />

Die Entwicklung im politischen und technischen Umfeld der<br />

Bundesrepublik Deutschland, Heidelberg 2013; Anna Veronika<br />

Wendland, Reaktorsicherheit als Zukunftskommunikation.<br />

Nuklearpolitik, Atomdebatten und kerntechnische Entwicklungen<br />

in Westdeutschland und Osteuropa 1970-2015, in:<br />

Christoph Kampmann / Angela Marciniak / Wencke<br />

Meteling, „Security turns its eye exclusively to the future“.<br />

Zum Verhältnis von Sicherheit und Zukunft in der Geschichte,<br />

Nomos: Baden-Baden 2018 , 305-352.<br />

[83] DIW 2019, 515-516, vgl. Fußnote 26.<br />

[84] Holger Ludwig, Tatiana Salnikova und Ulrich Waas, Lastwechselfähigkeiten<br />

deutscher KKW, in: Sonderdruck aus<br />

Jahrgang 55 (2010), Heft 8/9 August/September <strong>International</strong>e<br />

Zeitschrift für Kernenergie, 2-9; Improving automated<br />

load flexibility of NPP with ALFC, in: VGB <strong>Power</strong>Tech 5 (2016),<br />

48-52; Aliki van Heek, Hybrid systems: mixing things up, in:<br />

<strong>Nuclear</strong> Engineering <strong>International</strong>, 20. 06. 2019, https://<br />

www.neimagazine.com/features/featurehybrid-systemsmixing-things-up-7267616/<br />

[85] Organisation <strong>for</strong> Economic Co-Operation and Development /<br />

OECD <strong>Nuclear</strong> Energy Agency, The Costs of Decarbonization:<br />

System Costs with High Shares of <strong>Nuclear</strong> and Renewables,<br />

Boulogne-Billancourt 2019.<br />

[86] OECD / NEA 2019, 167-168; “Policy options to internalise<br />

system costs”, 173-210; 212-213.<br />

[87] Verena Brinks, Oliver Ibert, Anna Veronika Wendland,<br />

Beratung unter Stress: Experten in und für Krisen. Working<br />

Paper No. 2 des Leibniz-Forschungsverbundes „Krisen einer<br />

Globalisierten Welt“, Berlin 2017.<br />

[88] DIW 2019, 511: “Die Politik sollte Atomkraft als Option für<br />

eine nachhaltige Energieversorgung verwerfen.”<br />

Autoren<br />

Dr. Anna Veronika Wendland<br />

Herder-Institut für historische<br />

Ostmitteleuropa<strong>for</strong>schung<br />

Institut der Leibniz-Gemeinschaft<br />

Sonder<strong>for</strong>schungsbereich SFB-TR<br />

138 „Dynamiken der Sicherheit“<br />

Marburg/Gießen, Deutschland<br />

Dr. Björn Peters<br />

Forschungs- und Beratungsinstitut<br />

für Energiewirtschaft Peters Coll.<br />

Kelkheim, Deutschland<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 479<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Das DIW-Papier über die „teure und gefährliche“ Kernenergie auf dem Prüfstand ı Anna Veronika Wendland und Björn Peters


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 480<br />

The interview was<br />

made with MCA Chief<br />

Executive Officer<br />

Tania Constable<br />

in August 2019.<br />

For further in<strong>for</strong>mation<br />

please refer to<br />

www.minerals.org<br />

Fact Box<br />

Time to End Australian Prohibition<br />

on <strong>Nuclear</strong> Energy?<br />

Australia is a global mining powerhouse with a huge range of most of the world’s key minerals commodities.<br />

Australia is the world’s leading producer of bauxite, ilmenite, iron ore, rutile and zircon; the second largest producer of<br />

gold, lead, lithium, manganese ore and zinc; the third largest producer of uranium; the fourth largest producer of black<br />

coal (also the second largest exporter), nickel and silver; and the fifth largest producer of cobalt, copper and diamond.<br />

The Minerals Council of Australia<br />

(MCA) represents Australia’s explo ration,<br />

mining and minerals processing<br />

industry, nationally and inter nationally,<br />

in its contribution to sustainable<br />

development and society and plays a<br />

key role in the ongoing Australian<br />

nuclear debate.<br />

<strong>atw</strong>: The country with the largest<br />

uranium deposits worldwide and the<br />

third largest uranium producer has<br />

been banned from nuclear <strong>for</strong> more<br />

than 20 years. What is the background<br />

to this decision?<br />

MCA: The Federal ban was introduced<br />

as part of a deal to get the Environment<br />

Protection & Biodiversity<br />

Conservation Act through Parliament<br />

in 1999. It was done because there<br />

was, at that time, little prospect that<br />

Australia would need nuclear power<br />

because of its coal and gas resources.<br />

This has now changed with an increasing<br />

recognition that nuclear can<br />

Radiation facilities in Australia regulated by the<br />

Australian Radiation Protection and <strong>Nuclear</strong> Safety Agency<br />

(ARPANSA):<br />

• Little Forest legacy site<br />

The Little Forest legacy site (LFLS) is a site that was used<br />

<strong>for</strong> the near surface burial of low level radioactive waste.<br />

The facility was operational between 1960 and 1968.<br />

• The Open Pool Australian Lightwater (OPAL) Reactor<br />

The OPAL (Open Pool Australian Lightwater) reactor<br />

is a 20 Mega watt water cooled research reactor. OPAL<br />

is Australia’s only operating research reactor and is<br />

located at the ANSTO Lucas Heights site in Sydney.<br />

• Interim Waste Store<br />

The Interim waste store (IWS) at ANSTO’s Lucas Height<br />

site in Sydney is a purpose-built temporary storage<br />

facility to house intermediate level solid radioactive<br />

waste returning from France, following reprocessing<br />

of spent fuel from HIFAR.<br />

• Australian Synchrotron<br />

The Australian Synchrotron facility is used <strong>for</strong> research<br />

and development in the areas of advanced materials,<br />

biomedical science, defence, agriculture, food technology,<br />

environmental science, minerals, nano- technology,<br />

oil and gas, pharmaceuticals and scientific instruments.<br />

• Australian nuclear medicine molybdenum-99 facility<br />

The Australian <strong>Nuclear</strong> Medicine Molydenum-99 Facility<br />

(ANM Mo99) will be a purpose built radiopharmaceuticals<br />

production facility at the ANSTO Lucas Heights<br />

site in Sydney. This facility will ensure supplies of Mo-99<br />

<strong>for</strong> the Australian market and will also have the capacity<br />

to export Mo-99 to help secure the future global supply.<br />

provide zero emission af<strong>for</strong>dable and<br />

reliable power 24/7.<br />

<strong>atw</strong>: In times of Greta Thunberg<br />

and a growing “Fridays <strong>for</strong> Future”<br />

movement, Australia is not just yet<br />

facing a major challenge looking at<br />

the current energy mix. What is<br />

being done to achieve the goals of the<br />

international climate agreement?<br />

MCA: The Australian minerals industry<br />

supports participation in global<br />

agreements such as the Paris Agreement,<br />

which would hold the increase<br />

in the global average temperature to<br />

well below 2°C above pre-industrial<br />

levels.<br />

Australian mining businesses are<br />

working together to make our contribution<br />

to lowering emissions. This<br />

includes reducing the emissions from<br />

minerals extraction and processing,<br />

energy efficiency initiatives and increasing<br />

the use of renewable energy<br />

in operations.<br />

Investment in renewables is<br />

amongst the highest in the world.<br />

Unlike many other developed countries,<br />

Australia has met its Kyoto 1 commitments.<br />

It will also meet and beat its<br />

Kyoto 2 commitment. The Government<br />

has said Australia is on track to meet its<br />

2030 Paris commitment.<br />

<strong>atw</strong>: During the election campaign<br />

in April this year, the Prime Minister<br />

was asked about the potential <strong>for</strong><br />

nuclear power in Australia, which<br />

triggered a heated debate. What<br />

happened since then?<br />

MCA: The Federal government has<br />

initiated an inquiry into the prerequisites<br />

<strong>for</strong> nuclear power in Australia.<br />

This is being conducted by the House<br />

of Representative Standing Committee<br />

on Environment and Energy. Other<br />

inquiries looking at the repeal of bans<br />

on uranium mining and exploration<br />

are being undertaken by the New<br />

South Wales and Victorian Parliaments.<br />

There are currently three Parliamentary<br />

inquiries underway.<br />

By initiating an inquiry into nuclear<br />

power, the Federal Government is<br />

allowing the Australian community to<br />

have an honest discussion regarding<br />

the role existing and new nuclear<br />

technologies like Small Modular<br />

Reactors could play in addressing Australia’s<br />

medium and long term energy<br />

challenges.<br />

With 30 per cent of the world’s<br />

known uranium reserves and as the<br />

third largest uranium producer, Australia<br />

will be critical to helping the<br />

world meet its need <strong>for</strong> electricity<br />

while also reducing emissions.<br />

Australia has some of the highest<br />

energy costs in the developed world,<br />

an ageing baseload power generator<br />

fleet and real challenges with integrating<br />

large amounts of intermittent<br />

energy sources into the grid without<br />

appropriate back-up supplies.<br />

<strong>atw</strong>: Assuming the positive trend<br />

continues, how do you assess the<br />

business opportunities / perspectives<br />

<strong>for</strong> Australia’s mineral industry?<br />

MCA: With global population growth<br />

and rapidly escalating demand <strong>for</strong><br />

energy and infrastructure the world is<br />

using more minerals and metals than<br />

ever. With a production boom now<br />

underway to meet this demand, the<br />

appetite <strong>for</strong> our world-class Australian<br />

resources is expected to remain strong.<br />

Mining will also support our<br />

future, including sustainable power,<br />

renewable energy, electric vehicles,<br />

advanced engineering, and even commercial<br />

space travel.<br />

<strong>atw</strong>: Australia has one of the best<br />

radiation protection regulations in<br />

the world. Besides that, is there any<br />

regulatory environment <strong>for</strong> the<br />

operation of a nuclear facility <strong>for</strong><br />

example in place? What else would<br />

be needed to start appropriate new<br />

build considerations?<br />

MCA: For Australia to develop and<br />

support the operation of a nuclear<br />

facility, the Federal ban needs to be<br />

lifted. ARPANSA already regulates the<br />

existing nuclear reactor at Lucas<br />

Heights. This would provide the basis<br />

<strong>for</strong> regulating new nuclear facilities.<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Time to End Australian Prohibition on <strong>Nuclear</strong> Energy?


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Operating mines<br />

at February 2016<br />

Ranger, NT<br />

Olympic Dam, SA<br />

Heathgate, SA<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

92<br />

U ntapped<br />

potential<br />

238.03<br />

Australia’s rich endowment<br />

Australia has the largest known uranium<br />

resources in the world...<br />

World Reasonably Assured Resources (RAR) 2014<br />

32 %<br />

AUSTRALIA<br />

(1,174,000 t)<br />

10 %<br />

CANADA<br />

(357,500 t)<br />

Source: Uranium 2014: Resources, Production and Demand, OECD and IAEA.<br />

9%<br />

NIGER<br />

(325,000 t)<br />

Uranium production<br />

Australia’s output is down 40 per cent<br />

10,311 t<br />

2008-09<br />

8%<br />

KAZAKHSTAN<br />

(285,600 t)<br />

6196 t<br />

2014-15<br />

Source: Department of Industry, Innovation and Science<br />

...but is the third<br />

biggest producer<br />

Uranium oxide concentrate (U308 )<br />

1. KAZAKHSTAN<br />

(23,127 t)<br />

2. CANADA<br />

(9134 t)<br />

3. AUSTRALIA<br />

(5001 t)<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

OLYMPIC DAM<br />

OLYMPIC DAM is the largest<br />

uranium deposit in the world,<br />

with more than a million<br />

tonnes of uranium<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

Australia’s uranium opportunity<br />

80%<br />

of Australia’s uranium<br />

is in South Australia<br />

10% Northern Territory<br />

6% Western Australia<br />

3% Queensland<br />

1% New South Wales<br />

Source: Geoscience Australia<br />

100% of Australian<br />

uranium is exported<br />

Uranium oxide concentrate (U308 )<br />

5515 t<br />

Exported in<br />

2014-15<br />

Source: Department of Industry, Innovation and Science<br />

If Australia made<br />

the most of its<br />

rich endowment...<br />

$ 9 b<br />

Potential exports by 2040<br />

20,000<br />

Potential jobs by 2040<br />

Source: Davidson and De Silva, Realising Australia’s<br />

uranium potential, 2015<br />

The economic opportunity<br />

...but Australia’s market share has fallen<br />

Export earnings have dropped by 38 per cent since 2008-09<br />

$1 b<br />

2008-09<br />

$622 m<br />

2013-14<br />

Source: Department of Foreign Affairs and Trade<br />

Side by side:<br />

Australian vs Canadian nuclear industries<br />

Australia<br />

3000<br />

Jobs<br />

A$600 m<br />

contribution<br />

Canada<br />

60,000<br />

Jobs<br />

C$5 b<br />

contribution<br />

For every Australian nuclear industry job, Canada has 20<br />

www.minerals.org.au<br />

11%<br />

GLOBAL ELECTRICITY<br />

comes from uranium<br />

Source: BP Statistical Review 2015<br />

3X<br />

GLOBAL ELECTRICITY<br />

generated by nuclear power<br />

compared to solar and wind<br />

power generation in 2014<br />

Source: BP Statistical Review 2015<br />

100%<br />

AUSTRALIAN uranium<br />

is only sold <strong>for</strong> peaceful<br />

purposes, such as electricity<br />

generation and nuclear<br />

medicine, in line with<br />

bilateral safeguards<br />

ENERGY POLICY, ECONOMY AND LAW 481<br />

Energy demand<br />

is predicted to grow<br />

from 13.6 to 17.9 Btoe<br />

between 2013 and 2040<br />

Global energy demand<br />

32% 1.2b<br />

86%<br />

<strong>Nuclear</strong> demand<br />

is predicted to grow<br />

from 2478 to 4606 TWh<br />

between 2013 and 2040<br />

People in the world<br />

without electricity – a<br />

further 2.7 billion have<br />

only limited access<br />

Source: IEA World Energy Outlook 2015 Source: IEA World Energy Outlook 2015 Source: IEA World Energy Outlook 2015<br />

Countries with<br />

nuclear power plants<br />

at January 2016<br />

Countries with nuclear power<br />

generation reactors (31)<br />

77%<br />

FRANCE derives more<br />

than 77 per cent of its<br />

electricity generation<br />

from nuclear energy<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

Where the growth <strong>for</strong><br />

nuclear is coming from<br />

China 47%<br />

India 11%<br />

OECD 22%<br />

Other non-OECD 20%<br />

Source: IEA World Energy Outlook 2015<br />

<strong>Nuclear</strong> medicine and other uses<br />

Radiopharmaceuticals are widely used in<br />

hospitals across Australia<br />

DIAGNOSIS<br />

Heart, kidney,<br />

lung diseases;<br />

tumors, sports<br />

injuries<br />

Source: Australian <strong>Nuclear</strong> Science and Technology Organisation<br />

560,000<br />

NUCLEAR MEDICINE<br />

procedures conducted<br />

every year in Australia<br />

– 470,000 use nuclear<br />

isotopes generated<br />

from uranium<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

TREATMENT<br />

Radiation <strong>for</strong><br />

certain cancers<br />

i.e. breast, lung,<br />

prostrate<br />

PAIN RELIEF<br />

Some types of<br />

arthritis; bone<br />

and prostrate<br />

cancers<br />

STERILISATION<br />

Medical devices<br />

i.e. knee implants,<br />

bandages, cotton<br />

tips, eye pads<br />

1 in 2<br />

AUSTRALIANS in their<br />

lifetime will benefit<br />

from nuclear medicines<br />

produced by ANSTO<br />

Source: Australian <strong>Nuclear</strong> Science and<br />

Technology Organisation<br />

ANSTO<br />

Lucas Heights<br />

Sydney<br />

AUSTRALIAN NUCLEAR<br />

SCIENCE & TECHNOLOGY<br />

ORGANISATION (ANSTO)<br />

200<br />

SPECIAL PURPOSE<br />

nuclear reactors in<br />

56 countries – including<br />

ANSTO in Australia –<br />

develop medical isotopes<br />

and conduct research<br />

ANSTO’s OPAL reactor<br />

in Lucas Heights is<br />

the centrepiece of<br />

Australia’s nuclear<br />

medicine and research<br />

development program<br />

10,000<br />

PATIENT DOSES of<br />

nuclear medicines are<br />

delivered every week by<br />

ANSTO to hospitals in<br />

Australia, New Zealand<br />

and South East Asia<br />

Planned, proposed or under construction<br />

Reactors under<br />

+66 construction<br />

<strong>Nuclear</strong> power is helping countries tackle<br />

energy challenges, such as:<br />

ENERGY PRICE<br />

STABILITY<br />

ENERGY<br />

SECURITY<br />

Reactors on order<br />

New reactors<br />

+158 +330<br />

or planned<br />

proposed<br />

CARBON<br />

REDUCTIONS<br />

ENERGY<br />

RELIABILITY<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

CHINA will be the largest<br />

nuclear power generating<br />

country by 2035<br />

1 in 5 households and businesses<br />

in the United States are electrically<br />

powered by nuclear energy<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

<strong>Nuclear</strong> technology is also used in:<br />

Agriculture Heavy industry Windfarms River health<br />

Airports Smoke detectors Computers Microwaves<br />

NASA’S MARS ROVERS<br />

are nuclear powered.<br />

Missions now last at least<br />

a full Martian year (687<br />

Earth days) or longer.<br />

Source: National Aeronautics and Space Administration<br />

30%<br />

Australia will supply<br />

25-30 per cent of<br />

global nuclear medicine<br />

(Mo-99) when ANSTO’s<br />

expanded production<br />

facility opens in 2016<br />

Source: Australian <strong>Nuclear</strong> Science and<br />

Technology Organisation<br />

Low emissions, high energy density<br />

Safe production of uranium<br />

Uranium is used in<br />

reactors to generate<br />

heat and create steam<br />

that drives turbines and<br />

electricity generators.<br />

drum of<br />

1uranium oxide<br />

Australia exported enough<br />

uranium in 2012-13 to generate<br />

all of Australia’s electricity<br />

8391 t<br />

Uranium oxide concentrate<br />

exported in 2012-13<br />

250 TWh<br />

Australia’s entire electricity<br />

production in 2012-13<br />

Source: Department of Industry, Innovation<br />

and Science<br />

<strong>Nuclear</strong> energy generates 11 per cent of<br />

global electricity consumption with almost<br />

NO GREENHOUSE GAS EMISSIONS<br />

1,835<br />

Uranium’s high energy content<br />

Energy content from 1kg<br />

1kWh<br />

FIREWOOD<br />

3 kWh<br />

COAL<br />

4 kWh<br />

OIL<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

av Australian households<br />

<strong>for</strong> one year<br />

(3,500,000 kWh if reprocessed)<br />

50,000 kWh<br />

URANIUM<br />

Source: <strong>International</strong> Atomic Energy Agency<br />

A GOLF BALL SIZED<br />

amount of nuclear<br />

material provides a<br />

lifetime’s amount<br />

of energy <strong>for</strong> one<br />

person in the USA<br />

Source: US Department of Energy<br />

A LIFETIME’S use<br />

of electricity from<br />

nuclear power plants<br />

produces the spent<br />

fuel equivalent of<br />

one soft drink can<br />

Source: US Department of Energy<br />

Radiation safety in Australian uranium mines<br />

Source: Australian Radiation Protection<br />

and <strong>Nuclear</strong> Safety Agency<br />

95<br />

of workers record an<br />

%<br />

In comparison...<br />

Source: Australian<br />

<strong>Nuclear</strong> Science and<br />

Technology Organisation<br />

The management of spent fuel is evolving with technology<br />

REPROCESSING<br />

Used fuel contains about<br />

96 per cent of its original<br />

uranium. Reprocessing<br />

seperates uranium and<br />

plutonium <strong>for</strong> reuse.<br />

10 mSv<br />

CT Scan<br />

average annual dose<br />

less than 3.5 mSv<br />

Prescribed limit: Not more than 50 mSv in any year. 20 mSv per annum average over five years.<br />

7.8 mSv<br />

Cornwall, UK<br />

Background<br />

SPENT FUEL<br />

RADIOACTIVITY<br />

Spent fuel radiation reduces<br />

rapidly. After 40-50 years,<br />

heat and radioactivity have<br />

fallen by 99.9 per cent.<br />

73<br />

of workers record an<br />

%<br />

2.4 mSv<br />

Natural background<br />

Global average<br />

SPENT FUEL STORAGE<br />

Spent fuel can be safely<br />

isolated and stored long<br />

term in deep geological<br />

depositories within a stable<br />

geologic environment.<br />

Source: World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

average annual dose<br />

less than 0.5 mSv<br />

.05mSv<br />

Chest x-ray<br />

STORAGE AND<br />

TRANSPORTATION<br />

Every 200-litre drum of<br />

uranium oxide concentrate<br />

mined in Australia is<br />

packed, sealed and locked<br />

in shipping containers<br />

be<strong>for</strong>e leaving the mine<br />

Source: Department of Industry, Innovation and Science<br />

500<br />

Around 50 shipments of<br />

500 containers of uranium<br />

are transported every year<br />

by road and rail to ports in<br />

Adelaide and Darwin. They<br />

are not opened until they<br />

reach their destination<br />

Source: Department of Industry, Innovation and Science<br />

In<strong>for</strong>mation accurate as of January 2016.<br />

| | Source: Minerals Council of Australia<br />

MINERALS COUNCIL OF AUSTRALIA 44 Sydney Ave, Forrest ACT 2603 • P. + 61 2 6233 0600 • www.minerals.org.au<br />

Energy Policy, Economy and Law<br />

Time to End Australian Prohibition on <strong>Nuclear</strong> Energy?


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

482<br />

ENVIRONMENT AND SAFETY<br />

Leakage Assessment in<br />

Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis<br />

Klaus Heckmann and Jürgen Sievers<br />

Introduction In the design phase of the reactor coolant pressure boundaries of German NPP different leak and<br />

break postulates have been considered to determine the effectiveness of the emergency core cooling system, the impacts<br />

from jet and reaction <strong>for</strong>ces on components and building parts as well as the load assumptions <strong>for</strong> the internals of the<br />

reactor pressure vessel and the reactor core. This concerns also the rupture of connection pipes. Many defensive<br />

measures have been implemented to prevent such large ruptures, or to render them as extremely improbable. For events<br />

with loss of coolant, a distinction is made between leak or break and leakage. Leaks and breaks are events in which the<br />

flow rate is so high that the safety system is activated automatically. In contrast a leakage is generally an event in which<br />

the flow rate is so low that a safety system is not activated. For piping systems and components of the reactor coolant<br />

pressure boundary <strong>for</strong> which catastrophic failure during plant operation needs not be postulated, restricted leak and<br />

break postulates may be used [BMU 15].<br />

In the German break preclusion concept<br />

[KTA 16] subsequent measures<br />

are implemented to prevent pipe ruptures.<br />

Special care is taken concerning<br />

the plant design and the material<br />

fabrication. In principle, this concept<br />

prevents the existence of defects due<br />

to manufacturing or ageing. However,<br />

in the next level, requirements are<br />

also imposed to operational practices<br />

and in-service inspection, to prevent<br />

that any defect can <strong>for</strong>m under operation.<br />

On top of that, flaws in the pipe<br />

are postulated regardless the previous<br />

ef<strong>for</strong>ts, and a fracture mechanical<br />

analysis is required that it cannot<br />

become large enough to cause any<br />

wall penetration. At the very last step<br />

leakages are postulated despite the<br />

preceded postulated crack assessment<br />

and it has to be shown that any leakage<br />

can be found by the leak monitoring<br />

system be<strong>for</strong>e they become so large<br />

that a rupture can occur.<br />

Despite the ef<strong>for</strong>ts in regulation,<br />

safety standards, material science and<br />

operation practices <strong>for</strong> prevention of<br />

damages in coolant pipes of nuclear<br />

power plants, leakage events are<br />

observed often with very low leakage<br />

rates. The operational experience<br />

shows that leakage events are typically<br />

caused by ageing-related degradation<br />

mechanisms (fatigue and<br />

corrosion) and to a lower extent by<br />

event-like causes (e.g. manufacturing,<br />

overload) [HEC 18c]. In this context<br />

crack-like leakages play an important<br />

role because they may become critical<br />

due to the stress concentrations at<br />

the crack tips, i.e. ruptures may be<br />

expected consequences.<br />

Beside cracks, there could be<br />

material loss damage types like: small<br />

pinholes, larger holes, and wall thinning.<br />

A special case is the seal leakage,<br />

which is caused due to defects of<br />

dynamical or static seals. Pinhole-like<br />

defects, however, are more localized,<br />

and hence there is a lower concern<br />

about ruptures. Wall thinning due to<br />

erosion-corrosion can be spread along<br />

a larger area, which makes it more<br />

likely to cause a rupture failure if<br />

undetected.<br />

For all these diverse issues, computational<br />

analyses are necessary, allowing<br />

to understand the behavior of a<br />

nuclear installation in undesirable<br />

and unlikely situations. These analyses<br />

involve postulated leakages, which<br />

are not related to a real finding. For a<br />

realistic postulate of an unexpected<br />

penetration of a high reliable pressure<br />

boundary, several influences on such<br />

a leakage have to be considered. The<br />

leakage size, the morphology and the<br />

leakage flow rate are affected by the<br />

structure and its material, by the<br />

medium and the operational conditions,<br />

and by the anticipated damage<br />

mechanisms (see Figure 1).<br />

Because of the structural and<br />

release effects caused by leakages the<br />

identification and localization have<br />

high priority. Leakages can be found<br />

during on-site-inspections and by the<br />

help of leakage monitoring systems in<br />

power plants. Thus, a small but detectable<br />

leakage could warn the operators<br />

of the plant, allowing shut-down and<br />

repair actions to be taken. If such a<br />

leakage releases enough coolant to<br />

allow a detection while allowing still a<br />

safe operation and is sufficiently<br />

smaller than a leakage that could<br />

lead to a break, an additional safety<br />

attribute is verified: Leak-be<strong>for</strong>ebreak<br />

(LBB) behavior. LBB means the<br />

property of a pressure-retaining system<br />

area which ensures that a leakage<br />

arising from a through-thickness<br />

crack is detected in time under the<br />

operational loadings of steady-state<br />

operation and that such a throughthickness<br />

crack is sub-critical to<br />

instability under all operational and<br />

accident loadings so that shut-down<br />

of the plant is ensured be<strong>for</strong>e global<br />

component failure occurs [KTA 16].<br />

LBB is characterized mainly by the<br />

comparison of the size of a detectable<br />

leakage 2cdet and the size of a critical<br />

leakage 2ccrit, which could lead to an<br />

immediate rupture of the whole pipe.<br />

| | Fig. 1.<br />

Material, medium and damage mechanisms influence a postulated leakage, which results in risks <strong>for</strong><br />

the structure and risks associated with the release.<br />

Environment and Safety<br />

Leakage Assessment in Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis ı Klaus Heckmann and Jürgen Sievers


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

A recently proposed quantity <strong>for</strong> the<br />

LBB characterization is the LBB factor<br />

[GIL 18].<br />

f LBB = 2c crit / 2c det<br />

Thus, an LBB factor larger than unity<br />

means that the LBB criterion could be<br />

met, i.e. a leakage can be detected<br />

early enough to prevent a rupture.<br />

LBB is not expected <strong>for</strong> LBB factors<br />

smaller than unity. Figure 2 shows a<br />

schematic LBB diagram with two<br />

exemplary cases,<br />

The LBB case in the figure has a detectable<br />

leakage length smaller than<br />

the critical leakage length. The exemplary<br />

path of a crack evolution<br />

through the diagram begins with a<br />

surface crack. After growth of this<br />

crack, a leakage is <strong>for</strong>med, which can<br />

be detected if it is large enough. At this<br />

point, the shut-down of the plant, the<br />

localization of the leak and a repair<br />

measure are assumed. For the counter<br />

example, the growing crack leads to<br />

an undetected leakage, which reaches<br />

the critical size be<strong>for</strong>e detection.<br />

Hence, a rupture under operation<br />

would be assumed.<br />

The nuclear safety standard KTA<br />

3206 [KTA 16] includes an assessment<br />

strategy <strong>for</strong> an appropriate computation<br />

of a postulated leakage. With<br />

respect to the LBB factor, it is conservative<br />

to underestimate the critical<br />

crack length and to overestimate the<br />

detectable crack length. In this context<br />

it is conservative to under estimate<br />

the actual flow rate of a postulated<br />

leakage. The special feature of the<br />

KTA 3206 assessment method is<br />

the circumvention of overall safety<br />

factors, and instead the conservative<br />

computation of leakage size, morphology,<br />

and flow rate. The key element of<br />

this conservative computation scheme<br />

is the enveloping curve <strong>for</strong> the friction<br />

factor, conservatively overestimating<br />

the fluid-wall friction in a leakage (see<br />

Figure 3).<br />

This approach of conservative<br />

assessment of postulated leakages is<br />

different from alternative procedures,<br />

where a best estimate computation<br />

and an additional (large) safety factor<br />

is usual [NRC 07]. Moreover, a<br />

sufficient modeling of the leakage<br />

flow rate is possible by different<br />

approaches, while other established<br />

leakage assessment tools rely on one<br />

single flow model [PAU 94b][WIL 17].<br />

Due to these circumstances, the validation<br />

of the assessment strategy in<br />

KTA 3206 involved massive analysis of<br />

test data from the literature. These<br />

investigations required the processing<br />

of a large amount of data and the<br />

consistent application of different<br />

leakage rate models [HEC 15]. The<br />

development of a computation aid <strong>for</strong><br />

this task resulted in the adaption and<br />

extension of a computer code, which<br />

enables leakage assessment <strong>for</strong><br />

different fields of application.<br />

Leakage assessment tool<br />

The need <strong>for</strong> an efficient computation<br />

tool motivated the improvement<br />

of the pre-existing computer code<br />

WinLeck [HEC 16]. This computer<br />

code provides a graphical interface <strong>for</strong><br />

the application of models <strong>for</strong> leakage<br />

opening area computation, morphology<br />

and flow resistance, and the flow<br />

rate. Figure 4 shows a typical scenario<br />

<strong>for</strong> leakage rate calculation.<br />

Due to the background of test data<br />

analysis <strong>for</strong> the validation of the KTA<br />

3206 assessment method, data series<br />

from tests can be read and processed.<br />

As described in the introduction,<br />

the safety standard KTA 3206 is not<br />

stipulating a particular simulation<br />

model <strong>for</strong> the computation of the flow<br />

rate but imposes side conditions <strong>for</strong><br />

their accuracy or trend. This motivated<br />

the implementation of several<br />

models <strong>for</strong> the assessment: Several<br />

models are available <strong>for</strong> the leakage<br />

opening, <strong>for</strong> the modeling of the flow<br />

resistance, and <strong>for</strong> the leakage flow<br />

itself, and they can be selected individually,<br />

combined and compared.<br />

Furthermore, uncertainties in the<br />

leakage assessment can be derived<br />

from the scatter of the results. A more<br />

technical overview of the individual<br />

models and the corresponding references<br />

is given in [HEC 16].<br />

This availability of multiple models<br />

is a key advantage of the code. The<br />

user interface aligns the different<br />

inputs expected by individual<br />

approaches and provides a consistent<br />

input. In the analysis of test data, the<br />

application of multiple models<br />

enables supplementary understanding<br />

of leakage flow phenomena.<br />

During the analysis of experiments,<br />

deviations of model prediction<br />

and tests and a quantification of these<br />

deviations are crucial. However, while<br />

deviations of one single model would<br />

be puzzling, a systematic deviation of<br />

multiple different models yield an additional<br />

in<strong>for</strong>mation: It indicates that<br />

the assignment of the experimental<br />

conditions to the model input parameter<br />

is possibly flawed. Thus, the<br />

multi-model approach realized in the<br />

leakage assessment tool of GRS allows<br />

to distinguish what is model uncertainty,<br />

and what is test uncertainty. As<br />

| | Fig. 2.<br />

Schematic LBB diagram: The stability and detectability of surface cracks<br />

and leakages are shown as a function of crack depth and crack length.<br />

Two cases <strong>for</strong> the leakage detection length are shown: confirmed LBB<br />

(blue), and no LBB (red).<br />

| | Fig. 3.<br />

The enveloping KTA 3206 friction curve compared with best estimate<br />

curves from [PAU 94a] [JOH 88].<br />

| | Fig. 4.<br />

Schematic illustration of two-phase discharge flow of undercooled water<br />

through a crack-like leakage in a pressurized tube.<br />

an example, two test series per<strong>for</strong>med<br />

at <strong>for</strong>mer KWU [KEF 88] and at JAERI<br />

[ISO 90] are selected (see Figure 5<br />

and 6). The pressure and temperature<br />

(and <strong>for</strong> the JAERI experiment, the<br />

applied bending moment) is varied,<br />

and the leakage flow is measured.<br />

In the KWU test series, all models<br />

follow qualitatively the measured<br />

curve, with accuracies dependent on<br />

the model. In the JAERI tests, there is<br />

a finding <strong>for</strong> the third point, where all<br />

ENVIRONMENT AND SAFETY 483<br />

Environment and Safety<br />

Leakage Assessment in Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis ı Klaus Heckmann and Jürgen Sievers


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

ENVIRONMENT AND SAFETY 484<br />

| | Fig. 5.<br />

Analysis of a test series [KEF 88] with different models (see legend in<br />

Figure 6) and comparison with measured leakage rate (red).<br />

| | Fig. 6.<br />

Analysis of a test series [ISO 90] with different models and comparison with<br />

measured leakage rate (red).<br />

model predictions indicate a small<br />

increase of leakage rate, while the<br />

actual leakage rate is slightly decreasing.<br />

Such a coincidence is less<br />

likely a failure of flow modeling, it<br />

could be related to the accuracy of the<br />

measured values or the stability of test<br />

conditions. Such a conclusion would<br />

be far less convincing if only one<br />

single model would be applied to<br />

simulate the test series.<br />

Figure 7 shows the current status<br />

concerning validation of the WinLeck<br />

code, which is of course an ongoing<br />

activity. In this figure leakage rates<br />

calculated by best estimate simulations<br />

are compared with experimental<br />

data. Short descriptions of the experiments<br />

are given in [HEC 18b].<br />

While the previous paragraphs<br />

concentrate on the computation of<br />

leakage rates, i.e. the denominator of<br />

the LBB factor, the calculation of<br />

critical crack lengths, i.e. the nominator<br />

of f LBB is only discussed in short<br />

here. For the computation of the<br />

critical size of a leakage, a fracture<br />

mechanical assessment is necessary,<br />

considering the effects of a crack in a<br />

structure under the relevant loads and<br />

the strength of the material. In this<br />

analysis, this is done with the<br />

| | Fig. 7.<br />

Measured leakage rate vs. calculated leakage rate: The origin of each point is indicated by the symbol, while the color indicates the<br />

applied leakage rate model. For selected points estimated uncertainties in measured/calculated values are attached (from [HEC 18b]).<br />

com puter code PROST, which completes<br />

the abilities of the computer<br />

programs <strong>for</strong> a complete LBB assessment.<br />

This program has been developed<br />

<strong>for</strong> the assessment of cracked<br />

components and has also applications<br />

<strong>for</strong> the computation of failure rates.<br />

More details are given in [HEC 17].<br />

Results<br />

In practice, the LBB assessment is done<br />

<strong>for</strong> individual components or locations<br />

within the piping system. The aim in<br />

this section is to identify trends: Which<br />

components show LBB behavior, and<br />

in which situations is the LBB factor<br />

larger or smaller than unity?<br />

For such a generic assessment, a<br />

systematics <strong>for</strong> piping parts has to be<br />

proposed, and certain assumptions<br />

have to be made. A sensitivity study<br />

with the focus on pipe sizes is given in<br />

[HEC 18a], while the authors in<br />

[GIL 18] revealed the influence of<br />

fracture toughness. In the following,<br />

the investigation [HEC 16] of pipes<br />

under PWR conditions with a common<br />

generic design criterion is taken<br />

as a starting point. The inner diameter<br />

of the pipe is varied from 25 mm to<br />

800 mm. The assumed operating<br />

temperature is 320 °C, while the<br />

operating pressure is 15.6 MPa. A<br />

generic material with elastic modulus<br />

of 180 GPa, a yield strength of<br />

150 MPa, and ultimate strength of<br />

triple yield strength, and a fracture<br />

toughness 190 MPa m 1/2 is assumed.<br />

As the design rule <strong>for</strong> the pipe wall<br />

thickness, the membrane stress<br />

matches 50 % of the yield stress – thus<br />

this example considers also material<br />

properties in the design rules. The<br />

leakage detection threshold is set to<br />

the typical value of 63 g/s mass flow<br />

rate <strong>for</strong> PWR [RAH 96]. For the computation<br />

of the critical crack length,<br />

an additional bending load of 40 % of<br />

the maximal plastic limit bending is<br />

assumed.<br />

The LBB factor <strong>for</strong> these pipes is<br />

shown in Figure 8. It shows that the<br />

turning point <strong>for</strong> LBB behavior is close<br />

to the 100 mm diameters pipe. The<br />

pipes of 200 mm diameter and more<br />

have LBB factors larger than unity, i.e.<br />

the larger pipes are LBB con<strong>for</strong>mal.<br />

The pipes of 50 mm diameter and less<br />

have LBB factors smaller than unity,<br />

and LBB is not expected. The finding<br />

that LBB is pipe size dependent is discussed<br />

in more detail in [HEC 18a].<br />

The reason of this finding is that the<br />

critical crack size scales differently<br />

than the detectable leakage size –<br />

especially <strong>for</strong> this basic example, the<br />

critical leakage angle is a constant.<br />

Environment and Safety<br />

Leakage Assessment in Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis ı Klaus Heckmann and Jürgen Sievers


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

The concept of the LBB factor gives<br />

the opportunity to study (and<br />

quantify) relevant influence factors<br />

beyond the pure geometry of piping<br />

sizes. The example shown in Figure 8<br />

is the base case <strong>for</strong> this sensitivity<br />

analysis. Based on [HEC 16], four<br />

parameters are selected:<br />

pp<br />

The yield stress level which<br />

influences the wall thickness by<br />

the design rule,<br />

pp<br />

the fracture toughness which<br />

influences the critical crack size,<br />

pp<br />

the leakage detection threshold<br />

which influences the detectable<br />

crack size, and<br />

pp<br />

the safety factor on wall thickness<br />

(i.e. a scaling factor resulting in<br />

thicker walls).<br />

The results of this sensitivity study<br />

and the comparison with the initial<br />

data set (as shown in Figure 8) is<br />

shown in Figure 9. The LBB factor is<br />

color-coded: yellow indicates a factor<br />

close to the acceptance criterion<br />

f LBB = 1, while red indicates a failed<br />

LBB verification. Blue and green<br />

values correspond to cases, in which<br />

the LBB criterion is met.<br />

This sensitivity study can be read<br />

from the LBB factor landscape. A larger<br />

fracture toughness leads to larger<br />

allowable through-thickness cracks<br />

and there<strong>for</strong>e larger LBB factors. A<br />

change of the yield stress has effects on<br />

both the critical as well as the detectable<br />

crack size. In this context it must<br />

be considered that a component with a<br />

higher yield stress has a thinner wall<br />

due to the design rule. There<strong>for</strong>e, an<br />

increase in yield stress effects a<br />

decrease of the critical crack size and<br />

the detectable crack size too, due to the<br />

increase in flow rate. As a result, the<br />

LBB area is slightly reduced <strong>for</strong> larger<br />

pipes. The influence <strong>for</strong> the detections<br />

threshold is also very pronounced, a<br />

better sensibility of the leakage monitoring<br />

system eases the LBB verification,<br />

i.e. the LBB area is increased <strong>for</strong><br />

lower leakage detection thresholds.<br />

Remark ably, the wall thickness safety<br />

factor has a much less significant effect<br />

on the LBB behavior. The use of a<br />

thicker boundary in component design<br />

is intuitively a good approach <strong>for</strong> increased<br />

safety, because this increases<br />

the resilience of a structure with respect<br />

to peak loads or even ageing. However,<br />

the LBB effect relies on released mass<br />

flow coming through leakages, but the<br />

leakage flow is diminished by the<br />

thicker structure. Thus, the increase of<br />

structural stability (increased critical<br />

crack size) is compensated by the more<br />

challenging of leakage detection<br />

( increased detectable leakage size).<br />

Summary<br />

In this paper, the challenges of leakage<br />

assessment and the treatment of<br />

postulated leakages are summarized.<br />

A key application field is the LBB<br />

verification, which can be analyzed in<br />

terms of the LBB factor (ratio of the<br />

critical crack length to the detectable<br />

crack length). Assessment strategies<br />

based on the KTA 3206 procedure are<br />

compared to other international procedures<br />

as well as the experience from<br />

measurement evaluation is discussed.<br />

The two computer codes WinLeck <strong>for</strong><br />

leakage rate calculation and PROST<br />

<strong>for</strong> integrity assessment of pres surized<br />

cracked components include the<br />

evaluation scheme of KTA 3206.<br />

Furthermore, results of a sensitivity<br />

study are summarized, which underlines<br />

that the pipe size, the yield<br />

stress, the fracture toughness and<br />

the detection threshold are relevant<br />

influence factors on the LBB behavior<br />

of a component.<br />

Acknowledgment<br />

This work has been per<strong>for</strong>med in the<br />

framework of the German Reactor<br />

Safety Research and was funded by<br />

the German Federal Ministry of<br />

Economic Affairs and Energy (BMWi,<br />

project no. RS1516 and RS1551).<br />

Several preparative works have been<br />

per<strong>for</strong>med in the project 3613R01332<br />

funded by the German Federal<br />

Ministry <strong>for</strong> the Environment, Nature<br />

Conservation and <strong>Nuclear</strong> Safety<br />

(BMU).<br />

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January 1990.<br />

| | Fig. 8.<br />

LBB Factor <strong>for</strong> different generic PWR pipes and selected boundary<br />

conditions.<br />

| | Fig. 9.<br />

LBB factor (color-coded) <strong>for</strong> different nominal pipe diameters and variated<br />

influence parameters. The boxes indicate the base case.<br />

[JOH 88] John, H., Reimann, J., Westphal, F., Friedel, L.: Critical<br />

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Pressure Vessels and Piping Conference, 2017, PVP2017-65263.<br />

Authors<br />

Dr. rer. nat. Klaus Heckmann<br />

GRS gGmbH, Technical Expert<br />

Cologne, Germany<br />

Dr. rer. nat. habil. Jürgen Sievers<br />

GRS gGmbH, Chief Expert Structure<br />

Mechanics Group<br />

Cologne, Germany<br />

ENVIRONMENT AND SAFETY 485<br />

Environment and Safety<br />

Leakage Assessment in Leak-Be<strong>for</strong>e-Break Analysis ı Klaus Heckmann and Jürgen Sievers


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

486<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT<br />

| | Fig. 1.<br />

Material flow and MBAs in the PRIDE.<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End<br />

Process in the Pyroprocessing<br />

Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae<br />

1 Introduction Pyroprocessing technology, currently being developed in the Republic of Korea, trans<strong>for</strong>ms<br />

the spent fuels of a light water reactor into fresh MOX fuels <strong>for</strong> a sodium cooled fast reactor. It is important to manage<br />

nuclear material control in a pyroprocessing facility that treats nuclear materials such as U and Pu in view of safeguard.<br />

Until spent fuel assemblies transported from nuclear power plants are disassembled, and quantitative management of<br />

nuclear materials is carried out using a bulk item unit. However, quantitative management of nuclear materials is<br />

carried out in a unit of weight after the spent fuel assemblies are disassembled. Since the uncertainty that occurs when<br />

the quantitative management of nuclear materials is carried out in a unit of weight rather than by bulk item is relatively<br />

large, various methods are being developed <strong>for</strong> accurate quantitative management of nuclear materials to reduce the<br />

uncertainty of nuclear materials <strong>for</strong> safeguard measures.<br />

Since fission products in spent fuel<br />

assemblies have a very high level of<br />

radioactivity, it is difficult to measure<br />

the amount of Pu or U by the gamma<br />

ray detection method, and the uncertainty<br />

is also large. There<strong>for</strong>e, a method<br />

of estimating the amount of Pu as<br />

in Eq. (1), called the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio method, can be used as an alternative<br />

method by detecting the<br />

amount of 244 Cm that decays by spontaneous<br />

fission [1, 2].<br />

(1)<br />

The amount of Pu is estimated by<br />

multiplying the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio by the amount of 244 Cm after the<br />

amount of 244 Cm is measured by detecting<br />

the neutrons emitted through<br />

spontaneous fission of 244 Cm. In<br />

Eq. (1), the (Pu/ 244 Cm) mass ratio<br />

can be obtained by the burnup calculations<br />

of computer simulations as<br />

well as by a destructive analysis.<br />

In addition, the amount of Pu and<br />

244 Cm produced by the height of the<br />

nuclear fuel assemblies is different<br />

when burned. As a result, the heterogeneous<br />

property of the (Pu/ 244 Cm)<br />

mass ratio are <strong>for</strong>med according to the<br />

height of the spent fuel assemblies<br />

[3]. If the amount of Pu is estimated<br />

by the (Pu/ 244 Cm) mass ratio method,<br />

there is a high probability that uncertainty<br />

is yielded due to the heterogeneous<br />

property of the (Pu/ 244 Cm)<br />

mass ratio.<br />

There<strong>for</strong>e, the scale and characteristics<br />

of the pyroprocessing facility<br />

under development in the Republic<br />

of Korea were researched, and the<br />

main steps in which uncertainty could<br />

be yielded were investigated in a head<br />

end process. The burnup calculations<br />

based on the computer codes were<br />

simulated to identify the heterogeneous<br />

properties of the (Pu/ 244 Cm)<br />

mass ratio, and the main steps were<br />

simulated to yield the uncertainty of<br />

the (Pu/ 244 Cm) mass ratio [4].<br />

2 Scale and Characteristics<br />

of the Pyroprocessing<br />

Facility in Korea<br />

In 2011, the conceptual design of<br />

the KAPF+ (Korea Advanced Pyroprocess<br />

Facility Plus), which is a commercial<br />

pyroprocessing facility with a<br />

400 tHM/yr process capability, was<br />

completed in the Republic of Korea<br />

[5, 6]. The design characteristics of<br />

the PRIDE (Pyroprocess Integrated<br />

Inactive Demonstration Facility),<br />

which is currently in operation as<br />

an engineering-scale pyroprocessing<br />

facility, were used because there were<br />

few published data on the KAPF+<br />

design characteristics.<br />

Considering the quantitative management<br />

of nuclear materials, the<br />

PRIDE is divided into three MBAs<br />

(Material Balance Areas) depending<br />

on the type of nuclear material and<br />

each process environment. MBA-1<br />

includes spent fuel assembly temporary<br />

storage and air cells where the<br />

head end process is per<strong>for</strong>med. MBA-<br />

2 includes a major process that<br />

recovers the U/TRU (Uranium/Transuranic<br />

element) and U metal from<br />

the spent fuels. All the nuclear materials<br />

in MBA-2 are made of metal ingots<br />

and are transferred to MBA-3, which<br />

includes metal ingot storage and<br />

waste storage.<br />

The process flow of the PRIDE<br />

consisting of three MBAs is shown in<br />

Figure 1. When the spent fuel assemblies<br />

are carried into the PRIDE from<br />

the nuclear power plants, the amount<br />

of Pu should be measured initially in<br />

the spent fuel assembly temporary<br />

storage in MBA-1, including the head<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

end process. However, it is difficult to<br />

measure the amount of Pu in the spent<br />

fuel rods independently, so the total<br />

weight declared in the nuclear power<br />

plants is used as it is. There<strong>for</strong>e, the<br />

amount of Pu should be measured in<br />

the head end process to verify the total<br />

weight of Pu declared in the nuclear<br />

power plants [7].<br />

The head end process of interest in<br />

this study consists of four steps. The<br />

first step is the disassembling step to<br />

remove the attachments of a spent<br />

fuel assembly and to extract the fuel<br />

rods. The second step is the rod chopping<br />

step to cut the extracted fuel rods<br />

to a short length. The third step is the<br />

oxidative decladding step to oxidize<br />

UO 2 to U 3 O 8 at high temperature and<br />

air conditions. The fourth step is the<br />

homogenization step to homogenize<br />

the TRU composition of the oxidized<br />

U 3 O 8 powder using a mixer. It is<br />

assumed that the capacity of the oxidative<br />

decladding and homogenization<br />

step is 50 kg/batch [7], and the<br />

total amount of Pu should be estimated<br />

by measuring the amount of Pu<br />

in the oxidized U 3 O 8 powder made in<br />

the homogenization step <strong>for</strong> each<br />

batch. If the (Pu/ 244 Cm) mass ratio<br />

method is used, the detected amount<br />

of 244 Cm should be multiplied by the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio. There<strong>for</strong>e, the<br />

uncertainty of the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio should be analyzed <strong>for</strong> reliable<br />

quantitative management of nuclear<br />

materials [8, 9].<br />

3 Application Methodology<br />

The burnup calculations were simulated<br />

using MCNP6 and CINDER’90 to<br />

determine the element composition<br />

ratio in a spent fuel assembly. For this<br />

calculation, a reference reactor was<br />

selected and the nuclear fuel design<br />

characteristics were analyzed. The<br />

burnup periods and the cooling periods<br />

were variously set to analyze<br />

whether the uncertainty of the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio was affected.<br />

To calculate the uncertainty of the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio that occurs<br />

during the head end process, random<br />

samplings were per<strong>for</strong>med considering<br />

the capacity of the head end<br />

process.<br />

assembly in<strong>for</strong>mation were obtained<br />

through analysis of the nuclear design<br />

report [10]. The core design characteristics<br />

of OPR1000 are shown in Table<br />

1, and the in<strong>for</strong>mation of each nuclear<br />

fuel assembly of OPR1000 is shown in<br />

Table 2. The design specifications of<br />

the fuel rods inside the nuclear fuel<br />

assemblies are shown in Figure 2 [11].<br />

To calculate the burnup distribution<br />

in a nuclear fuel assembly and to<br />

reduce the time required <strong>for</strong> calculation<br />

of the entire core, the calculation<br />

scale was reduced to a unit of nuclear<br />

fuel assembly. Since reactor operators<br />

will load nuclear fuel assemblies so<br />

that they are uni<strong>for</strong>mly burned, their<br />

loading pattern is assumed to be radially<br />

symmetric.<br />

<strong>Nuclear</strong> fuel assemblies are characterized<br />

by initial enrichment, fuel rod<br />

Fuel<br />

assembly<br />

Enrichment<br />

(w% 235 U)<br />

| | Tab. 2.<br />

OPR1000 fuel assembly in<strong>for</strong>mation.<br />

Burnup<br />

(MWd/kgU)<br />

Characteristic factor<br />

arrangement, and presence of a gadolinium<br />

poison rod. The A0, B0, B2,<br />

and C0 fuel assemblies with different<br />

characteristics were selected, and the<br />

burnup calculations were simulated.<br />

The modeling of each nuclear fuel<br />

Value<br />

Thermal power (MW th ) 2815<br />

Inlet/Outlet temperature (°C) 295.8/327.3<br />

Pellet/Clad material<br />

UO 2 /ZIRLO<br />

Pellet density (g/cm 3 ) 10.44<br />

Pellet diameter (cm) 0.826<br />

Clad inner/outer diameter (cm) 0.843/0.970<br />

Active length (cm) 381<br />

Fuel pitch (cm) 1.285<br />

Assembly array<br />

| | Tab. 1.<br />

OPR1000 core design characteristics.<br />

Number of<br />

fuel rods<br />

Number of Gd<br />

poison rods<br />

A0 1.42 11.6 – 14.2 236 -<br />

B0 2.92/2.42 37.1 – 39.7 184 /52 -<br />

B1 2.92/2.43 30.2 – 31.7 176 /52 8<br />

B2 2.92/2.43 24.0 – 30.8 128/100 8<br />

C0 3.43/2.93 33.8 – 44.1 184 /52 -<br />

C1 3.43/2.93 30.3 – 41.7 124/100 12<br />

D0 4.42/3.93 40.0 – 51.2 184 /52 -<br />

D2 4.42/3.93 47.0 – 51.2 172 /52 12<br />

E0 4.50/4.00 26.4 – 34.5 184 /52 -<br />

E1 4.50/4.00 29.6 – 37.5 176 /52 8<br />

E2 4.50/4.01 29.9 – 39.2 172 /52 12<br />

F0 4.50/4.01 15.2 – 16.6 184 /52 -<br />

F1 4.50/4.01 18.4 – 22.4 176 /52 8<br />

F2 4.50/4.01 20.1 – 22.0 172 /52 12<br />

16x16<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 487<br />

3.1 Reference reactor<br />

To accurately evaluate the characteristics<br />

of the nuclear fuel assemblies, the<br />

inside of the nuclear reactor core<br />

should be designed in the same<br />

manner as the actual nuclear reactor.<br />

In this study, OPR1000 was selected as<br />

a reference reactor, and the core<br />

design characteristics and nuclear fuel<br />

| | Fig. 2.<br />

Cross-sectional diagram of the fuel rod, control rod, Gd poison rod, and guide tube.<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 488<br />

| | Fig. 3.<br />

Axial and radial MCNP6 modelling of the A0, B0, B2, and C0<br />

nuclear fuel assemblies.<br />

assembly is shown in Figure 3, where<br />

Mat is the control parameter in the<br />

computer code. This will be explained<br />

in Section 3.3.1.<br />

3.2 Computer codes<br />

3.2.1 MCNP6<br />

MCNP6, developed at the Los Alamos<br />

national laboratory, is the representative<br />

Monte Carlo-based particle transport<br />

analysis code. MCNP6 provides<br />

transport models <strong>for</strong> neutrons, photons,<br />

and electrons as well as various<br />

heavy particles. It provides physics<br />

models and various nuclear data options<br />

to simulate physical phenomena<br />

such as spallation reactions in the<br />

high-energy region. MCNP6 generates<br />

random numbers to stochastically<br />

simulate the behavior of the particles<br />

and estimate the solution of the<br />

Boltzman transport equation. The<br />

| | Fig. 4.<br />

Linkage system between MCNP6 and CINDER’90.<br />

transport calculations are simulated<br />

assuming the location of a nuclear<br />

fission source. Then the transport<br />

calculations are repeatedly simulated<br />

to converge the location of the nuclear<br />

fission. Particle in<strong>for</strong>mation such as<br />

the neutron flux, reaction rate, and Q<br />

value is recorded from the point of<br />

time when convergence is completed.<br />

In other words, the moving distance,<br />

the reaction probability, and the<br />

energy of the particle are represented<br />

stochastically through random<br />

number generation, and the eigenvalue<br />

and eigenvector are obtained<br />

through the power iteration method<br />

[12].<br />

When a deterministic method is<br />

used, the matrix of the transportation<br />

operator becomes larger in the discretization<br />

process. There<strong>for</strong>e, the<br />

efficiency of the burnup calculations<br />

becomes low, and the interpretation<br />

value may be distorted. In this study,<br />

the neutron transport calculations<br />

were simulated by MCNP6, which has<br />

been verified <strong>for</strong> various problems<br />

[13].<br />

3.2.2 CINDER’90<br />

CINDER’90 was developed in the<br />

Bettis atomic power laboratory to simulate<br />

the reactor irradiation calculations.<br />

Later, the Los Alamos National<br />

Laboratory extended the use of<br />

CINDER’90 to accelerator-driven systems<br />

and high-energy applications.<br />

CINDER’90 can be used to calculate<br />

the nuclide inventory, activity concentration,<br />

delayed neutron and gamma<br />

ray production rate, and decay heat<br />

from 3,400 nuclides. CINDER’90<br />

provides users with the solution of<br />

the Bateman equation, a differential<br />

equation describing the time-dependent<br />

ratio of the nuclides in terms of<br />

generation and extinction in order to<br />

describe changes in the nuclides of the<br />

materials. CINDER’90 contains the<br />

neutron nuclear reaction cross section<br />

of 63 groups. It is comprised of the<br />

ENDF/B, JEF, JENDL nuclear data,<br />

and the GNASH nuclear data to obtain<br />

a multi-domain nuclear reaction cross<br />

section. The neutron flux used to<br />

determine the nuclear reaction cross<br />

section of the groups is the spectrum<br />

of a typical reactor system, which is<br />

used to construct its own multi-group<br />

nuclear reaction cross section [14].<br />

CINDER’90 has been verified in the<br />

burnup calculation, and the linkage<br />

system provided by MCNP6 can be<br />

used [15, 16]. There<strong>for</strong>e, in this study,<br />

the behavior of fission products was<br />

tracked using CINDER’90 <strong>for</strong> the<br />

burnup calculations.<br />

3.2.3 Linkage system between<br />

MCNP6 and CINDER’90<br />

The burnup calculations are simu lated<br />

by repeating the neutron transport calculations<br />

and the nuclide inventory<br />

calculations. In other words, the neutron<br />

flux, reaction rate, and Q value at<br />

a specific point are obtained through<br />

neutron transport calculations of<br />

MCNP6, and then CINDER’90 uses this<br />

in<strong>for</strong>mation to calculate the nuclide<br />

inventory over time. This result is<br />

again reflected in the input file of<br />

MCNP6 and used <strong>for</strong> the neutron<br />

transport calculations [17, 18].<br />

In the linkage system between<br />

MCNP6 and CINDER’90, each timestage<br />

is assumed to be a static state.<br />

There<strong>for</strong>e, it is assumed that there is<br />

no change in the neutron flux within<br />

the specified time-step. However, the<br />

neutron flux is affected by the changes<br />

in the nuclides. For example, 135 Xe<br />

has a large neutron absorption cross<br />

section, causing it to have a large effect<br />

on the criticality and neutron flux.<br />

The errors are caused by assuming<br />

that the static state can be solved by<br />

constructing the time-step densely.<br />

However, the dense time-step increases<br />

the calculation time. There<strong>for</strong>e,<br />

the predictor-corrector method is<br />

applied to the linkage system between<br />

MCNP6 and CINDER’90 to improve<br />

the efficiency of the burnup calculations.<br />

This method uses the composition<br />

ratio of the materials at the<br />

middle point of the time-step when<br />

obtaining the neutron flux within the<br />

time-step [19]. Figure 4 shows the<br />

burnup calculation procedure of the<br />

predictor-corrector method in the<br />

linkage system, and the following procedures<br />

are repeatedly per<strong>for</strong>med.<br />

1 Calculate the degree of burnup at<br />

the middle point of the time-step<br />

using CINDER’90<br />

3 [t(i) → t(i + 0.5)]<br />

(Predictor step)<br />

2 Recalculate the neutron flux and<br />

reaction rate at the middle point of<br />

the time-step<br />

3 Calculate the degree of burnup at<br />

the desired point using the neutron<br />

flux and reaction rate recalculated<br />

3 [t(i) → t(i + 0.5)]<br />

(Corrector step)<br />

3.3 Input files <strong>for</strong> computer<br />

codes<br />

3.3.1 Control factors of the<br />

linkage system<br />

MCNP6 can simulate the linkage<br />

calculation with the CINDER’90 code<br />

using the BURN CARD option in the<br />

input files. The BURN CARD includes<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

eight parameters: TIME, POWER,<br />

PFRAC, MAT, MATVOL, OMIT, AF-<br />

MIN, and BOPT. The characteristics of<br />

each parameter used in this study are<br />

as follows.<br />

The parameter TIME is used to set<br />

the time-step. If the time-step is too<br />

long <strong>for</strong> the burnup calculations<br />

assuming a constant neutron flux, an<br />

error may occur in the result. For 135 Xe<br />

with a very large neutron absorption<br />

cross section, it should be divided at a<br />

sufficient time-step until the oscillation<br />

of the neutron flux reaches equilibrium.<br />

There<strong>for</strong>e, in this study, the length<br />

of the time-step at the beginning of the<br />

burnup calculations is short.<br />

The parameter POWER controls<br />

the reactor power with a unit of MW th .<br />

Generally, the maximum power is<br />

used, and in this study, it was assumed<br />

that the power of each nuclear fuel assembly<br />

is 16 MW th during the burnup<br />

period. This value is derived by dividing<br />

the total core power of 2,815 MW th<br />

by the total number of the nuclear fuel<br />

assemblies. It was assumed that the<br />

power of each nuclear fuel assembly<br />

was the same in the entire core.<br />

The parameter PFRAC is used to<br />

define the power ratio at each timestep<br />

in CINDER’90. For the cooling<br />

calculations, specific nuclides can be<br />

tracked using the PFRAC value of<br />

zero. That is, the burnup history can<br />

be simulated using the PFRAC.<br />

In the linkage system, the burnup<br />

calculations are simulated on a material<br />

basis. The parameter MAT defines<br />

what materials are burned by the user.<br />

Then, the materials defined in the<br />

material card of the MCNP6 input file<br />

are selected. In this study, only the<br />

materials of the nuclear fuel assemblies<br />

were burned and tracked.<br />

MCNP6 is not suitable <strong>for</strong> calculating<br />

the volume of complex geometric<br />

shapes. For the burnup calculations,<br />

the burnup target volume must be<br />

accurately designed. The parameter<br />

MATVOL sets the total volume of the<br />

burnup material that has a unit of<br />

cm 3 .<br />

The parameter OMIT is used to<br />

exclude the nuclides that do not have<br />

nuclear data from the transport calculations.<br />

The nuclides omitted in the<br />

transport calculations do not affect<br />

the burnup calculations.<br />

The parameter AFMIN defines<br />

the minimum atom fraction of the<br />

nuclides tracked. If it is less than the<br />

specified value, the nuclide is excluded<br />

from the transport calculation.<br />

The default value is 10 -10 , which can<br />

be assigned a higher value to improve<br />

the calculation time but reduces the<br />

Burnup<br />

region<br />

Burnup region<br />

length (cm)<br />

accuracy of tracking the nuclides.<br />

In this study, the AFMIN is set to 10 -15<br />

<strong>for</strong> the accuracy of tracking the<br />

nuclides.<br />

The parameter BOPT controls<br />

the burnup calculations and output<br />

<strong>for</strong>mat. The parameter BOPT has B1,<br />

B2, and B3 input factors, and the<br />

contents controlled by each factor are<br />

as follows.<br />

1 Factor B1 defines the Q value. In<br />

this study, the default value is<br />

used.<br />

2 Factor B2 controls the output<br />

<strong>for</strong>mat. In this study, we set the B2<br />

value to 24 to track all the nuclides<br />

in the fission product array.<br />

3 Factor B3 is a model option that<br />

determines whether to replace<br />

the reaction of nuclides without<br />

nuclear data with a physical model.<br />

Cumulative<br />

height (cm)<br />

Coolant<br />

temperature (°C)<br />

In this study, the default values are<br />

used.<br />

To obtain the axial burnup distribution,<br />

each fuel rod is divided into 38<br />

burnup regions, as shown in Table 3.<br />

For efficient calculation, the middle<br />

region of each fuel rod is divided into<br />

long length burnup regions, and both<br />

the ends of each fuel rod are divided<br />

into short length burnup regions [20].<br />

3.3.2 Temperature and density<br />

distribution of the coolant<br />

Coolant flows up from the bottom of a<br />

nuclear fuel assembly to remove the<br />

heat generated from the fuel in the<br />

reactor. At this time, as the temperature<br />

of the coolant rises, the nuclear<br />

reaction cross section and density of<br />

the nuclear reaction are changed,<br />

affecting the neutron flux in the core.<br />

Coolant density<br />

(kg/m 3 )<br />

1 1.00 1 295.80 735.00<br />

2 1.00 2 295.80 735.00<br />

3 1.00 3 295.80 735.00<br />

4 1.00 4 295.81 734.99<br />

5 1.00 5 295.81 734.98<br />

6 5.00 10 295.83 734.94<br />

7 5.00 15 295.88 734.83<br />

8 5.00 20 295.96 734.68<br />

9 5.00 25 296.07 734.46<br />

10 5.00 30 296.20 734.20<br />

11 10.00 40 296.46 733.70<br />

12 10.00 50 296.88 732.86<br />

13 10.00 60 297.40 731.82<br />

14 15.00 75 298.19 730.22<br />

15 15.00 90 299.31 727.92<br />

16 20.00 110 300.87 724.71<br />

17 20.00 130 302.91 720.42<br />

18 30.25 160.25 305.81 714.17<br />

19 30.25 190.50 309.60 705.69<br />

20 30.25 220.75 313.50 696.52<br />

21 30.25 251 317.29 687.19<br />

22 20.00 271 320.19 679.70<br />

23 20.00 291 322.23 674.22<br />

24 15.00 306 323.79 669.92<br />

25 15.00 321 324.91 666.74<br />

26 10.00 331 325.70 664.47<br />

27 10.00 341 326.22 662.96<br />

28 10.00 351 326.64 661.73<br />

29 5.00 356 326.90 660.98<br />

30 5.00 361 327.03 660.59<br />

31 5.00 366 327.14 660.28<br />

32 5.00 371 327.22 660.04<br />

33 5.00 376 327.27 659.88<br />

34 1.00 377 327.29 659.82<br />

35 1.00 378 327.29 659.80<br />

36 1.00 379 237.30 659.79<br />

37 1.00 380 237.30 659.79<br />

38 1.00 381 327.30 659.79<br />

| | Tab. 3.<br />

Coolant temperature and density distribution <strong>for</strong> each burnup region of the nuclear fuel assembly height.<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 489<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

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<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 490<br />

Time<br />

step<br />

Cumulative<br />

days<br />

There<strong>for</strong>e, the temperature distribution<br />

of the coolant must be simulated<br />

to calculate the burnup distribution<br />

accurately.<br />

In this study, since the burnup<br />

calculations are simulated in a unit of<br />

the nuclear fuel assembly, the radial<br />

distribution is not considered. The<br />

coolant temperature by height of the<br />

nuclear fuel assembly is expressed by<br />

the trigonometric function as shown<br />

in Eq. (2). The inlet and outlet temperature<br />

of the coolant are set at 295.8 °C<br />

and 327.3 °C, respectively, as shown in<br />

Table 1. Also, since MCNP6 cannot<br />

define a continuous temperature<br />

profile, Eq. (3) is used to set the average<br />

temperature to the representative<br />

temperature in each burnup region.<br />

The pressure of the coolant is assumed<br />

to be 15.5 MPa, and the densities<br />

corresponding to the temperature<br />

of each burnup region are set using<br />

the NIST database. The temperatures<br />

and densities <strong>for</strong> each burnup region<br />

are shown in Table 3.<br />

<br />

<br />

(2)<br />

(3)<br />

3.3.3 Burnup history<br />

The distribution of the nuclides in the<br />

nuclear fuel assemblies differ depending<br />

on the burnup history. To simulate<br />

the burnup calculations of the nuclear<br />

fuel assemblies in a similar manner,<br />

the burnup history of each nuclear<br />

fuel assembly must be accurately<br />

determined. There<strong>for</strong>e, in this study,<br />

Durative<br />

days<br />

<strong>Power</strong><br />

fraction<br />

1 1 1 1<br />

2 3 2 1<br />

3 5 2 1<br />

4 10 5 1<br />

5 25 15 1<br />

6 50 25 1<br />

7 100 50 1<br />

8 200 100 1<br />

9 300 100 1<br />

10 400 100 1<br />

11 500 100 1<br />

12 600 100 1<br />

13 700 100 1<br />

14 800 100 1<br />

15 4450 3650 0 (10 years cooling)<br />

16 8100 3650 0 (20 years cooling)<br />

17 11750 3650 0 (30 years cooling)<br />

18 15400 3650 0 (40 years cooling)<br />

the burnup history is defined as shown<br />

in Table 4.<br />

As mentioned in Section 3.2.3,<br />

Because the neutron absorption<br />

cross section of 135 Xe is very large,<br />

it is necessary to define the short<br />

time-step until the concentration of<br />

135 Xe reaches equilibrium at the<br />

beginning of the burnup calculations.<br />

3.4 Random sampling method<br />

<strong>for</strong> the head end process<br />

It is assumed that the extracted fuel<br />

rods are cut into lengths of 1 cm<br />

during the rod chopping step. In this<br />

study, a 1 cm piece is denoted as a<br />

pellet <strong>for</strong> convenience, and a total of<br />

381 pellets are produced when one fuel<br />

rod is chopped. The number of<br />

spent fuel rods corresponding to the<br />

capacity of the oxidative decladding<br />

and homogenization step is approximately<br />

24, as shown in Table 1. There<strong>for</strong>e,<br />

a total of 9,144 pellets per batch<br />

are oxidized and pulverized. The<br />

homogenization of the oxidized<br />

powder is then carried out in the<br />

homogenization step, and the amount<br />

of 244 Cm is detected to estimate the<br />

amount of Pu. The (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio is used here. There<strong>for</strong>e, 236<br />

spent fuel rods are cut into 89,914<br />

pellets through the rod chopping step,<br />

and a random sampling of the 9,144<br />

selected pellets is repeated 1,000<br />

times to calculate the uncertainty. At<br />

this time, the random samplings are<br />

per<strong>for</strong>med without a replacement.<br />

This process is shown in Figure 5<br />

[21].<br />

To per<strong>for</strong>m random sampling, the<br />

burnup calculation results of the<br />

MCNP6 and CINDER’90 code were<br />

used. It is assumed that the fuel rods<br />

of each spent fuel assembly have the<br />

same element composition in the<br />

radial direction. It is also assumed<br />

that when cutting with 1 cm long<br />

pellets, the pellets in the same burnup<br />

region have the same element composition<br />

in the axial direction. There<strong>for</strong>e,<br />

the input matrices (89,916 by 2)<br />

with Pu and 244 Cm mass in<strong>for</strong>mation<br />

are made <strong>for</strong> the four spent fuel assemblies.<br />

These input matrices are<br />

pro vided into the algorithm written<br />

in C++ language, and the random<br />

samplings are repeated 1,000 times.<br />

When 9,144 pellets are selected,<br />

the probability that each pellet is<br />

selected is assumed to be a uni<strong>for</strong>m<br />

probability mass function, and the<br />

random samplings are per<strong>for</strong>med by<br />

generating random numbers in the<br />

C++ algorithm. This process is shown<br />

in Figure 6.<br />

4 Results and Discussions<br />

Based on the results of the burnup<br />

calculations according to various<br />

burnup and cooling periods, it was<br />

confirmed that the mass distribution<br />

of Pu and 244 Cm in each spent fuel<br />

assembly was heterogeneous in the<br />

axial direction. In addition, the trends<br />

of the uncertainty of the (Pu/ 244 Cm)<br />

mass ratio according to the burnup<br />

and cooling periods was analysed by<br />

the results of the random samplings<br />

using the input matrices.<br />

4.1 Heterogeneous property<br />

of the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio by height of the<br />

spent fuel assemblies<br />

Considering the burnup calculations,<br />

the mass distribution of Pu and 244 Cm<br />

was heterogeneous by the height of<br />

the spent fuel assemblies. Accordingly,<br />

the (Pu/ 244 Cm) mass ratio also<br />

showed the heterogeneous property<br />

by the height of the spent fuel assemblies.<br />

The mass distributions of Pu and<br />

244 Cm were larger in the middle of the<br />

spent fuel rod, fewer at both ends, and<br />

the (Pu/ 244 Cm) mass ratio showed the<br />

opposite trend. Also, it was confirmed<br />

that a spent fuel assembly with low<br />

initial enrichment had a smaller<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio. The reason<br />

why the mass distributions of Pu and<br />

244 Cm are higher in the middle of the<br />

spent fuel assemblies is that the higher<br />

the neutron flux, the more neutrons<br />

are absorbed in U, and the more Pu is<br />

generated. In addition, 244 Cm generated<br />

from nuclear decay of Pu had a<br />

similar mass distribution trend. The<br />

results of dividing the maximum<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio by the minimum<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio are<br />

shown in Table 5, and the distributions<br />

of the (Pu/ 244 Cm) mass ratio are<br />

shown in Figure 7. There<strong>for</strong>e, it is<br />

confirmed that the uncertainty of the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio can occur<br />

when the capacity of the oxidative<br />

decladding and homogenization step<br />

is considered in the head end process.<br />

4.2 Uncertainty analysis of the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio in<br />

the head end process<br />

The results of the random samplings<br />

<strong>for</strong> each spent fuel assembly are<br />

shown in Table 6. The uncertainties<br />

were calculated by Eq. (4) based on<br />

the results of the random samplings.<br />

| | Tab. 4.<br />

Burnup history in the burnup calculations (400 to 800 days).<br />

<br />

(4)<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

| | Fig. 5.<br />

Process of the rod chopping step and the random sampling.<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 491<br />

| | Fig. 6.<br />

Process of obtaining input matrices <strong>for</strong> random sampling.<br />

where σ R : Standard deviation of the<br />

(Pu/ 244 Cm) mass ratio<br />

σ Pu , σ 244Cm : Standard deviation of the<br />

Pu and 244 Cm mass from the random<br />

samplings<br />

E(Pu), E( 244 Cm): Expected value of<br />

the Pu and 244 Cm mass from the random<br />

samplings<br />

σ Pu,244Cm : Covariance of the Pu and<br />

244 Cm mass from the random samplings<br />

E(Pu× 244 Cm): Expected value of the<br />

product of the Pu and 244 Cm mass<br />

from the random samplings<br />

R=E(Pu)/E( 244 Cm)<br />

The parameter σ R decreased with a<br />

longer burnup period and increased<br />

with a longer cooling period in all the<br />

spent fuel assemblies. To analyze the<br />

reason <strong>for</strong> this trend, the changes of<br />

R, E(Pu), E( 244 Cm), σ Pu , and σ 244Cm<br />

were analyzed according to the<br />

burnup periods and cooling periods.<br />

4.2.1 Uncertainty analysis<br />

by burnup period<br />

The variations of R, E(Pu), E( 244 Cm),<br />

σ Pu , and σ 244Cm according to the<br />

burnup periods are shown in Table 7.<br />

Fuel<br />

assembly<br />

A0<br />

B0<br />

B2<br />

C0<br />

Cooling<br />

period (yr)<br />

Burnup period (day)<br />

400 500 600 700 800<br />

0 64,371 21,031 8,604 4,931 2,943<br />

10 67,084 21,847 8,940 5,104 3,027<br />

20 69,049 22,513 9,221 5,250 3,108<br />

30 70,444 22,957 9,406 5,350 3,164<br />

40 71,292 23,260 9,525 5,416 3,199<br />

0 7,999 3,715 2,398 1,205 899<br />

10 8,244 3,843 2,483 1,250 931<br />

20 8,433 3,942 2,551 1,284 956<br />

30 8,552 4,007 2,595 1,308 973<br />

40 8,630 4,047 2,625 1,323 984<br />

0 76,333 15,032 4,536 2,562 1,225<br />

10 79,503 15,621 4,723 2,657 1,270<br />

20 81,465 16,054 4,860 2,735 1,306<br />

30 82,786 16,337 4,952 2,786 1,330<br />

40 83,621 16,519 5,012 2,819 1,347<br />

0 7,667 3,733 2,339 1,320 1,004<br />

10 7,887 3,860 2,418 1,368 1,040<br />

20 8,050 3,952 2,483 1,405 1,069<br />

30 8,156 4,012 2,525 1,430 1,088<br />

40 8,225 4,052 2,553 1,446 1,101<br />

| | Tab. 5.<br />

[(Pu/ 244 Cm) mass ratio]max / [(Pu/ 244 Cm) mass ratio]min according to the burnup and cooling periods.<br />

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DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 492<br />

Fuel<br />

assembly<br />

A0<br />

B0<br />

B2<br />

C0<br />

Cooling<br />

period<br />

(yr)<br />

Burnup period (day)<br />

400 500 600 700 800<br />

R σ R R σ R R σ R R σ R R σ R<br />

0 1,212 7.8 560 3.4 310 1.7 190 1.0 128 0.6<br />

10 1,723 11.4 793 4.6 438 2.4 267 1.4 180 0.9<br />

20 2,454 17.1 1,128 6.8 621 3.2 379 1.9 256 1.2<br />

30 3,538 22.8 1,621 9.9 890 4.9 544 2.8 367 1.9<br />

40 5,126 31.9 2,345 13.9 1,288 7.0 787 4.1 530 2.7<br />

0 5,922 33.2 2,296 11.6 1,092 5.2 599 2.7 363 1.5<br />

10 8,467 47.1 3,262 16.2 1,544 7.4 844 3.6 510 2.2<br />

20 12,137 66.0 4,659 23.6 2,199 10.5 1,199 5.5 724 3.0<br />

30 17,553 90.3 6,718 33.7 3,164 14.9 1,722 7.7 1,037 4.3<br />

40 25,503 137.3 9,747 48.7 4,581 21.4 2,491 11.5 1,500 6.5<br />

0 4,248 28.2 1,803 9.9 909 4.5 509 2.3 317 1.3<br />

10 6,068 40.2 2,558 14.1 1,284 6.3 718 3.2 446 1.9<br />

20 8,693 52.4 3,652 19.9 1,826 8.8 1,018 4.7 632 2.6<br />

30 12,553 80.5 5,262 30.2 2,626 12.5 1,462 6.9 907 3.8<br />

40 18,235 117.8 7,639 41.9 3,804 19.0 2,115 10.1 1,311 5.6<br />

0 8,743 46.7 3,351 16.6 1,564 7.6 846 3.7 501 2.1<br />

10 12,528 67.4 4,772 23.4 2,213 10.6 1,193 5.4 705 3.1<br />

20 18,009 96.2 6,829 33.6 3,156 15.0 1,697 7.4 999 4.3<br />

30 26,049 140.4 9,852 49.1 4,545 21.8 2,439 10.8 1,434 6.1<br />

40 37,894 202.8 14,297 73.9 6,590 31.6 3,530 15.7 2,074 8.9<br />

| | Tab. 6.<br />

R and σ R according to the burnup and cooling periods <strong>for</strong> each fuel assembly.<br />

Fuel<br />

assembly<br />

A0<br />

B0<br />

B2<br />

C0<br />

E, σ, (σ/E) Burnup period (day)<br />

400 500 600 700 800<br />

E(Pu) 280.1520 315.3811 345.1305 370.8495 393.9594<br />

E( 244 Cm) 0.1141 0.2795 0.5554 0.9761 1.5388<br />

σ Pu 0.6754 0.6783 0.7155 0.7649 0.7085<br />

σ 244Cm 0.0008 0.0016 0.0029 0.0050 0.0077<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0024 0.0022 0.0021 0.0021 0.0018<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0070 0.0057 0.0052 0.0051 0.0050<br />

E(Pu) 251.6012 289.2429 321.0706 349.5939 374.4729<br />

E( 244 Cm) 0.0207 0.0621 0.1460 0.2916 0.5172<br />

σ Pu 0.5577 0.5897 0.6220 0.6598 0.6475<br />

σ 244Cm 0.0001 0.0003 0.0007 0.0013 0.0023<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0022 0.0020 0.0019 0.0019 0.0017<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0053 0.0050 0.0047 0.0045 0.0044<br />

E(Pu) 255.9669 293.3882 325.3019 353.3708 377.8758<br />

E( 244 Cm) 0.0294 0.0803 0.1781 0.3468 0.5973<br />

σ Pu 0.6529 0.6799 0.6488 0.645 0.7338<br />

σ 244Cm 0.0002 0.0004 0.0008 0.0016 0.0025<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0026 0.0023 0.0020 0.0018 0.0019<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0068 0.0050 0.0045 0.0046 0.0042<br />

E(Pu) 243.4722 281.3747 314.5411 343.4869 368.7115<br />

E( 244 Cm) 0.0135 0.0412 0.0996 0.2024 0.3688<br />

σ Pu 0.5182 0.5789 0.6251 0.6033 0.6856<br />

σ 244Cm 0.0001 0.0002 0.0005 0.0009 0.0016<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0021 0.0021 0.0020 0.0018 0.0019<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0074 0.0049 0.0050 0.0044 0.0043<br />

| | Tab. 7.<br />

Expected values, standard deviation, and fractional uncertainty according to the burnup periods <strong>for</strong> each spent fuel assembly<br />

(cooling period: 20 years).<br />

Only the variations of the parameters<br />

above <strong>for</strong> the 20 years cooling period<br />

are shown in Table 7 because they<br />

had the same trend <strong>for</strong> the various<br />

cooling periods when the burnup<br />

period became longer.<br />

The parameters E(Pu) and<br />

E( 244 Cm) tended to increase as the<br />

burnup period became longer. This is<br />

because more and more 238 U absorbs<br />

neutrons and changes to 239 Pu as<br />

the burnup period becomes longer.<br />

During the burnup, the amount of<br />

244 Cm from nuclear decay of Pu also<br />

increased. However, parameter R<br />

tended to decrease as the burnup<br />

period became longer because the<br />

change rate of E( 244 Cm) was much<br />

larger than that of E(Pu).<br />

The parameters σ Pu and σ 244Cm<br />

tended to increase as the burnup<br />

period became longer, and the trend<br />

of increase was more apparent in the<br />

variation of σ 244Cm . The reason <strong>for</strong><br />

this is that as the burnup period<br />

becomes longer, the mass distribution<br />

of 244 Cm becomes more and more<br />

heterogeneous, and the results are<br />

shown in Figure 8. Since the same<br />

trend was found in all the spent fuel<br />

assemblies, only the results of the A0<br />

spent fuel assembly are shown.<br />

The fractional uncertainties, σ Pu /<br />

E(Pu) and σ 244Cm /E( 244 Cm), that<br />

dominantly affect σ R had a decreasing<br />

trend as the burnup period became<br />

longer. During this time, σ R decreased<br />

because R and σ Pu /E(Pu) decreased.<br />

The term including the covariance in<br />

Eq. (2) did not have a significant effect<br />

on σ R because it was about 1,000<br />

times smaller than the fractional<br />

uncertainty of Pu and 244 Cm.<br />

4.2.2 Uncertainty analysis by<br />

cooling period<br />

The variations of R, E(Pu), E( 244 Cm),<br />

σ Pu , and σ 244Cm according to the cooling<br />

periods are shown in Table 8. As<br />

in Section 4.2.1, only the variations of<br />

the above parameters <strong>for</strong> the 600 days<br />

burnup period are shown in Table 7<br />

because they had the same trend <strong>for</strong><br />

the various burnup periods when the<br />

cooling period became longer.<br />

The parameters E(Pu) and<br />

E( 244 Cm) tended to decrease as the<br />

cooling period became longer. The<br />

reason <strong>for</strong> the decrease in E(Pu) is<br />

because no further burnup reactions<br />

occurred, and the Pu mass is reduced<br />

by nuclear decay. On the other hand,<br />

in the case of 244 Cm, the mass loss by<br />

nuclear decay of 244 Cm, and the mass<br />

gain by nuclear decay of Pu occurred<br />

together. The amount of mass loss is<br />

much larger than the mass gain of<br />

244 Cm because the half-lives of the<br />

major Pu nuclides are much longer<br />

than the half-life of 244 Cm as is clear in<br />

Table 9. There<strong>for</strong>e, parameter R<br />

tended to increase as the cooling<br />

period became longer because the<br />

change rate of E( 244 Cm) was much<br />

larger than that of E(Pu).<br />

The parameters σ Pu and σ 244Cm<br />

tended to decrease as the cooling<br />

period became longer. This is because<br />

the mass change of Pu and 244 Cm is<br />

larger at the middle region of the<br />

spent fuel assemblies than at both<br />

their end regions. There<strong>for</strong>e, parameters<br />

σ Pu and σ 244Cm decrease as the<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

| | Fig. 7.<br />

Distributions of the Pu mass (upper left), 244 Cm mass (upper right), and (Pu/ 244 Cm) mass ratio (bottom) <strong>for</strong> each spent fuel assembly (burnup period: 600 days, cooling period: 20 years).<br />

mass distributions of Pu and 244 Cm<br />

become flat in the axial direction of<br />

the spent fuel assemblies, as shown in<br />

Figure 9. Since the same trend was<br />

found in all the spent fuel assemblies,<br />

only the results of the A0 spent fuel<br />

assembly are shown.<br />

The fractional uncertainties, σ Pu /<br />

E(Pu) and σ 244Cm /E( 244 Cm), did not<br />

tend to increase or decrease as the<br />

cooling period becomes longer. There<strong>for</strong>e,<br />

the variation of R had a greater<br />

influence on σ R than that of the<br />

fractional uncertainties as the cooling<br />

period became longer. As in Section<br />

4.2.1, the covariance term had almost<br />

no effect on the variation of σ R because<br />

the covariance term was 1,000<br />

times smaller than the fractional uncertainties.<br />

| | Fig. 8.<br />

Mass distributions of Pu and 244 Cm according to the burnup periods in the axial direction <strong>for</strong> the A0 spent fuel assembly<br />

(cooling period: 20 years).<br />

Fuel<br />

assembly<br />

E, σ, (σ/E) Cooling period (yr)<br />

0 10 20 30 40<br />

E(Pu) 369.6862 356.6974 345.1305 337.7151 333.1888<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 493<br />

5 Conclusions<br />

This study analyzed the uncertainty of<br />

the (Pu/ 244 Cm) mass ratio that can<br />

occur in the head end process during<br />

pyroprocessing. From the burnup<br />

calculations of MCNP6 and CINDER’90,<br />

it was found that the axial mass distributions<br />

of Pu and 244 Cm are heterogeneous<br />

in spent fuel assemblies and that<br />

the axial (Pu/ 244 Cm) mass ratio distribution<br />

is also heterogeneous. Based on<br />

the results of the random samplings<br />

using the uni<strong>for</strong>m probability mass<br />

function, it was determined that the<br />

uncertainty of the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio decreases as the burnup period<br />

becomes longer and increases as the<br />

cooling period becomes longer.<br />

More accurate analysis would be<br />

possible if the burnup calculations that<br />

reflect the location of the nuclear fuel<br />

assemblies in the core are carried out<br />

by reflecting the latest KAPF+ design<br />

data. More accurate analysis would<br />

also be possible if the radial material<br />

composition were used by considering<br />

the distribution of the reactor power instead<br />

of the same radial material composition<br />

in the random samplings using<br />

the uni<strong>for</strong>m probability mass function.<br />

A0<br />

B0<br />

B2<br />

C0<br />

E( 244 Cm) 1.1910 0.8143 0.5554 0.3790 0.2585<br />

σ Pu 0.7713 0.7165 0.7155 0.7137 0.6989<br />

σ 244Cm 0.0064 0.0046 0.0029 0.0020 0.0014<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0021 0.0020 0.0021 0.0021 0.0021<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0054 0.0057 0.0053 0.0054 0.0054<br />

E(Pu) 341.8210 330.7587 321.0706 315.0521 311.1833<br />

E( 244 Cm) 0.3128 0.2141 0.1460 0.0996 0.0679<br />

σ Pu 0.6830 0.6646 0.6220 0.6363 0.5958<br />

σ 244Cm 0.0015 0.0010 0.0007 0.0005 0.0003<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0020 0.0020 0.0019 0.0020 0.0019<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0048 0.0048 0.0047 0.0047 0.0046<br />

E(Pu) 346.9656 335.2351 325.3019 319.0523 315.0506<br />

E( 244 Cm) 0.3815 0.2610 0.1781 0.1215 0.0828<br />

σ Pu 0.6906 0.6663 0.6488 0.6367 0.6394<br />

σ 244Cm 0.0019 0.0013 0.0008 0.0006 0.0004<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0049 0.0048 0.0047 0.0047 0.0048<br />

E(Pu) 333.7767 323.5486 314.5411 308.9040 305.4194<br />

E( 244 Cm) 0.2134 0.1462 0.0996 0.0680 0.0463<br />

σ Pu 0.7098 0.6141 0.6251 0.6084 0.6017<br />

σ 244Cm 0.0010 0.0007 0.0005 0.0003 0.0002<br />

σ Pu /E(Pu) 0.0021 0.0019 0.0020 0.0020 0.0020<br />

σ 244Cm /E( 244 Cm) 0.0049 0.0048 0.0047 0.0047 0.0048<br />

| | Tab. 8.<br />

Expected value, standard deviation, and fractional uncertainty according to the cooling periods <strong>for</strong> each spent fuel assembly<br />

(burnup period: 600 days).<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

DECOMMISSIONING AND WASTE MANAGEMENT 494<br />

| | Fig. 9.<br />

Mass distributions of Pu and 244 Cm according to the cooling periods in the axial direction <strong>for</strong> the A0 spent fuel assembly<br />

(burnup period: 600 days).<br />

Nuclide<br />

This study confirms that the<br />

uncertainty of the (Pu/ 244 Cm) mass<br />

ratio can lead to uncertainty of the<br />

quantitative management of nuclear<br />

materials in the head end process. The<br />

results can be used to derive a more<br />

precise and reliable nuclear material<br />

management plan in view of safeguard<br />

measures.<br />

Acknowledgements<br />

This work was supported by the Korea<br />

Institute of <strong>Nuclear</strong> Non-proliferation<br />

and Control (KINAC) and partly<br />

supported by the <strong>Nuclear</strong> Safety<br />

Research Center through the Korea<br />

Radiation Safety Foundation, and<br />

granted financial resources from the<br />

<strong>Nuclear</strong> Safety and Security Commission<br />

(Grant number 1305008).<br />

References<br />

Half-life (yr)<br />

238 Pu 87.7<br />

239 Pu 24,110<br />

240 Pu 6,651<br />

241 Pu 14.325<br />

242 Pu 375,000<br />

244 Cm 18.1<br />

| | Tab. 9.<br />

Half-lives of the major Pu nuclides and 244 Cm.<br />

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Authors<br />

Wonjong Song<br />

Hoyoung Shin<br />

Myeonghyeon Woo<br />

Department of <strong>Nuclear</strong><br />

Engineering<br />

Hanyang University<br />

Seoul, Korea, 04763<br />

Moosung Jae<br />

Min Baek<br />

Korea Institute of <strong>Nuclear</strong> Nonproliferation<br />

and Control (KINAC)<br />

Daejeon, Korea, 34054<br />

Decommissioning and Waste Management<br />

An Uncertainty Analysis <strong>for</strong> a Head End Process in the Pyroprocessing ı Wonjong Song, Hoyoung Shin, Myeonghyeon Woo, Min Baek and Moosung Jae


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

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

495<br />

An<strong>for</strong>derungen von Industrie<br />

und Wirtschaft an die Energiepolitik<br />

J. R. Thumann, Berlin<br />

Der BDI meldet sich zu Fragen der Kernenergie immer wieder mit klaren Aussagen zu Wort. Das hat Tradition:<br />

Der BDI-Arbeitskreis Kernenergie ist das älteste Gremium der Wirtschaft, das sich seit seiner Gründung im Jahre 1955<br />

für die friedliche Nutzung der Kernenergie in Deutschland engagiert. Seit 1959 wird dieser Arbeitskreis gemeinsam mit<br />

dem Deutschen Atom<strong>for</strong>um geführt.<br />

| | Jahrestagung Kerntechnik 2007 in der Stadthalle Karlsruhe.<br />

Jürgen R. Thumann vor dem Plenum.<br />

„Die Nutzung der Kernenergie zu friedlichen Zwecken“ ist<br />

ein zentrales energiepolitisches Anliegen, an dem sich in<br />

Deutschland die Geister scheiden; und an dem sich die<br />

Politik der Großen Koalition gern vorbeimogelt. Der BDI<br />

wirbt für einen vernünftigen Umgang mit diesem Energieträger.<br />

Insofern ist mein Auftritt auf der Jahrestagung<br />

Kerntechnik auch ein Zeichen der politischen Solidarität.<br />

Kernenergie für eine zukunftsfähige Klimaund<br />

Energiepolitik<br />

Kernenergie ist für die Industrie unabdingbarer Bestandteil<br />

einer zukunftsfähigen Klima- und Energiepolitik.<br />

Die Industrie hat konkrete An<strong>for</strong>derungen an die<br />

Energie politik. Sie orientieren sich an den Fakten.<br />

1. Strom und Gas sind die wichtigsten Energien für die<br />

Industrie. Knapp 90 % der gesamten Energiekosten der<br />

deutschen Industrie entfallen auf Strom und Gas.<br />

2. Die deutsche Industrie benötigt insgesamt 250 Mrd.<br />

kWh Strom pro Jahr. Das ist fast die Hälfte der<br />

deutschen Stromerzeugung. In Industrieproduktionen<br />

wie der Aluminium- und Chlorherstellung sind die<br />

Stromkosten höher als die Lohnkosten. Die stromintensiven<br />

Branchen Chemie, Glas, Nichteisenmetalle,<br />

Papier, Stahl und Zement sind industrielle Kerne mit<br />

650.000 Beschäftigten und stehen im internationalen<br />

Wettbewerb.<br />

3. Fakt ist auch: Die Strom- und Gaspreise in Deutschland<br />

zählen in Europa zu den höchsten.<br />

Ein jüngst vorgestelltes wissenschaftliches Gutachten<br />

unter Mitwirkung des Hamburgischen Weltwirtschaftsinstituts<br />

und der Gesellschaft für Wirtschaftliche Struktur<strong>for</strong>schung<br />

aus Osnabrück hat die Zusammenhänge von<br />

Strompreis und Wirtschaftswachstum modellhaft herausgearbeitet:<br />

Wären 2006 die Strompreise in Deutschland<br />

um 30 % niedriger gewesen, hätte das Wirtschaftswachstum<br />

um rund 0,4 %-Punkte höher ausfallen können.<br />

Ein solches Plus an Wachstum hätte mindestens 80.000<br />

Menschen zusätzlich in Lohn und Arbeit gebracht! Der<br />

Preisindex der Lebenshaltung hätte um 0,5 % niedriger<br />

liegen können.<br />

Klar ist: Die deutsche Industrie braucht Energie zu<br />

bezahlbaren Preisen. Kernenergie bietet neben der Braunkohle<br />

die kostengünstigste Stromerzeugung. Ein Ausstieg<br />

aus der Kernenergie würde die Strompreise weiter spürbar<br />

steigen lassen.<br />

Die weitere Nutzung der Kernenergie gewährleistet<br />

die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie;<br />

und nur eine wettbewerbsfähige Industrie sichert<br />

Deutschlands Wohlstand.<br />

Wir brauchen die Kernenergie auch für den Klimaschutz.<br />

Bekannt ist der Beschluss der europäischen<br />

Staats- und Regierungschefs von Anfang März 2007 beim<br />

Frühjahrsgipfel. Bis 2020 wollen wir:<br />

pp<br />

Den CO 2 -Ausstoß um 20 % verringern.<br />

pp<br />

Den Anteil der erneuerbaren Energien auf 20 %<br />

steigern.<br />

pp<br />

Die Energieeffizienz um 20 % verbessern.<br />

Bundesumweltminister Gabriel hat für Deutschland draufgesattelt.<br />

Bis 2020 soll in Deutschland der CO 2 -Ausstoß im<br />

Vergleich zu 1990 um 40 % verringert werden. Ein wahrlich<br />

ehrgeiziges Ziel! Aber wer den Wettlauf gegen den<br />

Klimawandel gewinnen will, darf nicht sein schnellstes<br />

Pferd aus dem Rennen nehmen.<br />

Strom aus Kernenergie ist grundsätzlich CO 2 -frei. Auch<br />

wenn dies gelegentlich Parteivorsitzende anders sehen.<br />

Die Kraftwerke, die die Kernenergie ersetzen könnten,<br />

sind Kraftwerke auf Basis von Kohle und Erdgas. Denn<br />

nur diese können, technisch gesehen, in der Grundlast<br />

gefahren werden.<br />

Unterstellt man, dass diese Ersatz-Kraftwerke mit<br />

dem besten Wirkungsgrad ausgestattet sind, würden sie<br />

dennoch zusätzlich Kohlendioxid produzieren. Die<br />

Schätzungen gehen von bis zu 120 Mio. t pro Jahr aus.<br />

Zusätzlich!<br />

Energie und wirtschaftliche Entwicklung<br />

Wir stehen vor der Heraus<strong>for</strong>derung, wirtschaftliche<br />

Entwicklung und Wohlstand zu sichern und zugleich den<br />

CO 2 -Ausstoß zurückzuführen. Die in Europa seit Langem<br />

Am 7. und 8. Mai<br />

2019 begingen wir<br />

das 50. Jubiläum<br />

unserer Jahrestagung<br />

Kerntechnik. Aus<br />

diesem Anlass öffnen<br />

wir unser <strong>atw</strong>-Archiv<br />

für Sie und präsentieren<br />

Ihnen in jeder<br />

Ausgabe einen<br />

historischen Beitrag.<br />

Rede zur Jahrestagung<br />

Kerntechnik<br />

2007 des Präsidenten<br />

des Bundesverbandes<br />

der Deutschen<br />

Industrie e.V., Jürgen<br />

R. Thumann am<br />

22. Mai 2007<br />

in Karlsruhe.<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

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

An<strong>for</strong>derungen von Industrie und Wirtschaft an die Energiepolitik ı J. R. Thumann, Berlin


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

496<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

erreichte Entkopplung von wirtschaftlichem Wachstum<br />

und Primärenergieverbrauch zeigt, dass dies grundsätzlich<br />

möglich ist. Aber Wirtschaftswachstum, das wir alle<br />

wollen und dringend benötigen, bedeutet immer noch<br />

mehr Energieeinsatz.<br />

Hier müssen wir eine tragfähige Brücke in eine<br />

CO 2 -ärmere Zukunft schlagen.<br />

Eine gemeinsame Energiepolitik<br />

Wir wollen die Brücke in eine CO 2 -ärmere Zukunft mit der<br />

Politik gemeinsam bauen.<br />

Vier Pfeiler stützen diese Brücke:<br />

pp<br />

Eine globale CO 2 -Minderungs-Strategie<br />

pp<br />

Energieeffizienz<br />

pp<br />

Ein breiter Energiemix<br />

pp<br />

Energie<strong>for</strong>schung und -entwicklung<br />

Eine globale CO 2 -Minderungs-Strategie<br />

Zum ersten Pfeiler, der globalen CO 2 -Minderungs-<br />

Strategie.<br />

Die deutsche Industrie nimmt ihre Verantwortung sehr<br />

ernst. Sie arbeitet an langfristigen Strategien, um den<br />

Klimawandel wirksam zu begrenzen.<br />

Unter dem Dach des BDI haben sich bis heute 45<br />

führende Unternehmerpersönlichkeiten zur Initiative<br />

„Wirtschaft für Klimaschutz“ zusammengeschlossen.<br />

Denn die Industrie will innovative Lösungen für<br />

den Klimaschutz entwickeln und diesem zum Durchbruch<br />

verhelfen; weltweit!<br />

Deutschland ist Weltmarkt- und Innovationsführer in<br />

Umwelttechnologien. Aber weder wir Deutschen noch wir<br />

Europäer können das Problem alleine lösen. Der EU-Anteil<br />

am weltweiten CO 2 -Ausstoß beträgt rund 15 %. Angesichts<br />

des rasanten Wachstums in anderen Volkswirtschaften<br />

wird sich der Anteil Europas weiter verringern. Klimaschutz<br />

ist eine globale Heraus<strong>for</strong>derung und braucht<br />

globale Antworten.<br />

Deshalb müssen wir die USA, China, Indien und andere<br />

große Emittenten in den Klimaschutz politisch einbinden.<br />

Darüber hinaus müssen Entwicklungen gestoppt werden,<br />

die unser Bemühen, CO 2 -Emissionen zu senken, konterkarieren.<br />

Vor allem die Rodung gigantischer Flächen von<br />

Regenwäldern; zum Beispiel in Brasilien, Malaysia oder<br />

Indonesien. Die Politik muss in diesem Bereich ihre<br />

Bemühungen verstärken und gemeinsam mit den Entwicklungs-<br />

und Schwellenländern die Suche nach pragmatischen<br />

Lösungen intensivieren. Globale Konzepte für<br />

den Klimaschutz – darum bemüht sich der BDI. So hat der<br />

BDI im Vorfeld des G8-Gipfels in Heiligendamm erstmalig<br />

die Industriepräsidenten der G8-Staaten zusammengeführt.<br />

Die internationale Wirtschaft hat der Politik<br />

geschlossen ihre Empfehlungen auch für den Klimaschutz<br />

mit auf den Weg gegeben.<br />

Effiziente Technologien<br />

Zweiter Pfeiler der Brücke in eine CO 2 -ärmere Zukunft<br />

sind effiziente Technologien.<br />

Hier schlummern große Potenziale. Wenn wir beispielsweise<br />

die Kohlekraftwerke weltweit auf den neuesten<br />

Stand brächten, könnten wir auf einen Schlag über<br />

1,6 Mrd. t CO 2 einsparen. Eine Ersparnis von 6 % der<br />

heutigen weltweiten CO 2 -Emissionen!<br />

Unsere Unternehmen bieten heute Kraftwerke an,<br />

deren Wirkungsgrad deutlich über 50 % liegt. Angestrebt<br />

werden Kraftwerke mit 60 %. Auch das CO 2 -arme<br />

Kohlekraftwerk ist in der Entwicklung.<br />

Mit einer ausgefeilten Kraft-Wärme-Kopplungstechnologie<br />

können sogar bis zu 90 % Wirkungsgrad erzielt werden.<br />

Imprint<br />

| | Editorial Advisory Board<br />

Frank Apel<br />

Erik Baumann<br />

Dr. Erwin Fischer<br />

Carsten George<br />

Eckehard Göring<br />

Dr. Florian Gremme<br />

Dr. Ralf Güldner<br />

Carsten Haferkamp<br />

Christian Jurianz<br />

Dr. Anton Kastenmüller<br />

Prof. Dr. Marco K. Koch<br />

Ulf Kutscher<br />

Herbert Lenz<br />

Jan-Christan Lewitz<br />

Andreas Loeb<br />

Dr. Thomas Mull<br />

Dr. Joachim Ohnemus<br />

Olaf Oldiges<br />

Dr. Tatiana Salnikova<br />

Dr. Andreas Schaffrath<br />

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Norbert Schröder<br />

Prof. Dr. Jörg Starflinger<br />

Dr. Brigitte Trolldenier<br />

Dr. Walter Tromm<br />

Dr. Hans-Georg Willschütz<br />

Dr. Hannes Wimmer<br />

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Christopher Weßelmann (Editor in Chief)<br />

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Nicole Koch (Editor)<br />

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| | Official <strong>Journal</strong> of<br />

Kerntechnische Gesellschaft e. V. (KTG)<br />

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ISSN 1431-5254<br />

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

An<strong>for</strong>derungen von Industrie und Wirtschaft an die Energiepolitik ı J. R. Thumann, Berlin


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Voraussetzung ist, dass Strom- und Wärmebedarf<br />

möglichst ganzjährig anfallen. Dies ist in vielen Industriebereichen<br />

der Fall. Sie nutzen die Kraft-Wärme-Kopplung<br />

in großer Intensität. Der Ausbau der Kraft-Wärme-<br />

Kopplung in der öffentlichen Versorgung macht aber<br />

nur dann Sinn, wenn zusätzliche Wärmesenken durch<br />

Nah- und Fernwärmenetze erschlossen werden.<br />

Auch bei der Nutzung der erneuerbaren Energien ist<br />

Deutschland technologisch führend. Das werden wir<br />

weiter ausbauen. Nur so können wir die Wirtschaftlichkeit<br />

der erneuerbaren Energien steigern.<br />

Effiziente Technologie brauchen wir auch bei der<br />

Herstellung von Produkten. Bei vielen Investitions- und<br />

Konsumgütern hat die deutsche Industrie den Energieverbrauch<br />

stark gesenkt. Wir haben die Verfahrenstechniken<br />

in der Herstellung von Gütern verbessert. Gleichzeitig<br />

haben wir bei den Verbrauchsgeräten wie Herden, Kühlschränken<br />

oder Kommunikationsgeräten die Energieeffizienz<br />

deutlich verbessert. Auch die in letzter Zeit zu<br />

Unrecht gescholtene deutsche Automobilindustrie hat<br />

große Fortschritte erreicht. Für unsere Autohersteller ist<br />

Klimaschutz seit Jahren ein zentrales Thema. Das zeigt<br />

zum Beispiel eine innovative Technologie wie der<br />

Clean-Diesel.<br />

Die wichtigste Voraussetzung für Fortschritte bei<br />

der Energieeffizienz waren und bleiben Investitionen.<br />

Investitionen in den Strukturwandel und in die verfahrenstechnische<br />

Modernisierung. Triebfeder ist auch hier der<br />

Wettbewerb. Er zwingt die Unternehmen, in die Entwicklung<br />

und Anwendung energieeffizienter Technik<br />

zu investieren. Unternehmen werden auch kleinste<br />

Potenziale zur Senkung der Kosten ausschöpfen. Immer,<br />

egal wie hoch oder niedrig die Energiepreise sind. Sie<br />

brauchen dafür keine politisch verteuerten Energiepreise.<br />

Politische Lasten auf den Strom- und Gaspreisen begrenzen<br />

nur die Spielräume für Investitionen – auch in<br />

die Energieeffizienz.<br />

Wettbewerb fördern und ein günstiges Investitionsklima<br />

schaffen sind die entscheidenden Weichen für mehr<br />

Energieeffizienz in der Wirtschaft. Sind diese Weichen<br />

gestellt, kann auf den Marktmechanismus und auf die<br />

Eigenverantwortung der Unternehmer vertraut werden.<br />

Auch was die privaten Endverbraucher betrifft, sollte<br />

die Politik nicht auf Zwänge und Verbote setzen, sondern<br />

besser auf die richtige In<strong>for</strong>mationspolitik. Ein Beispiel:<br />

Die Energiesparlampe. Sie hält 15-mal länger als eine<br />

Glühbirne. Sie verbraucht weniger Strom, schont die<br />

Umwelt und spart über ihre Lebensdauer rund 180 Euro.<br />

Dass es sich hier auch für den Privatmann lohnt, zu<br />

investieren, das leuchtet jedem ein. Ganz ohne staatliche<br />

Vorschriften. Man muss es nur klar kommunizieren. Hier<br />

hat auch die Politik eine Aufgabe.<br />

Ein breiter Energiemix<br />

Zum dritten Pfeiler: Wir brauchen einen breiten Energiemix!<br />

Die global wachsende Energienachfrage ist eine<br />

Tatsache. Dafür benötigen wir alle Energieträger und<br />

Technologien. Auch in Deutschland muss der Energiemix<br />

alle Optionen umfassen: fossile, regenerative und eben<br />

auch nukleare. Hierzulande wird oft argumentiert, nur<br />

mit dem Kernenergie-Ausstieg hätten die erneuerbaren<br />

Energien eine echte Chance. Die Realität sieht anders aus.<br />

Im vergangenen Jahrzehnt haben wir in Deutschland<br />

Jahr für Jahr zwischen 160 und 170 Mrd. kWh Strom<br />

aus Kernenergie gewonnen. Das sind fast 27 % unserer<br />

Stromerzeugung.<br />

Parallel dazu sind die erneuerbaren Energien zu einem<br />

wichtigen Faktor herangewachsen. Im letzten Jahr haben<br />

wir rund 73 Mrd. kWh aus Wasser, Wind, Biomasse und<br />

Photovoltaik erzeugt. Erneuerbare Energien liefern damit<br />

knapp 12 % der Gesamtstromerzeugung. Ein Ziel, das wir<br />

erst für Ende 2010 anvisiert hatten!<br />

Übrigens, die industriepolitischen Gründe, die für die<br />

Nutzung der Erneuerbaren heute ins Feld geführt werden,<br />

gelten in gleichem Maße auch noch immer für die Kernenergie:<br />

Politische Erpressbarkeiten vermeiden und eine<br />

unabhängigere Energieversorgung sicherstellen. Das sind<br />

richtige Argumente. Sie haben uns Anfang der 1970er<br />

Jahre maßgeblich motiviert, die Kernenergie überhaupt<br />

erst aufzubauen.<br />

Keine Frage also, erneuerbare Energien gilt es weiter<br />

auszubauen. Gleichzeitig muss die Bundesregierung bei der<br />

anstehenden Re<strong>for</strong>m des „Erneuerbare Energien- Gesetz“<br />

stärker auf den richtigen Zuschnitt der Finanzierung achten.<br />

Die Fördermittel werden derzeit durch eine Umlage<br />

auf den Strompreis aufgebracht.<br />

In diesem Jahr erwarten wir eine Gesamtvergütung<br />

von 6,3 Mrd. Euro für die Einspeisung von regenerativ<br />

erzeugtem Strom in das öffentliche Stromnetz. Diese<br />

Umlage wird die industriellen Strompreise um bis zu 10 %<br />

verteuern! Auf die Wirkung von Strompreisverteuerungen<br />

ist eingangs hingewiesen worden.<br />

Deshalb lautet unsere Devise: Förderung ja. Aber nach<br />

strengen Kriterien und ohne Nachteile für die Industrie.<br />

Eines dieser Förderkriterien muss die Verfügbarkeit<br />

der Energiequellen, von Wind, Sonne oder Biomasse, sein.<br />

In Deutschland scheint die Sonne 700 bis 800 Stunden.<br />

In den Mittelmeerländern 2.000 Stunden und mehr pro<br />

Jahr! Erneuerbare Energien müssen dort ausgebaut werden,<br />

wo die Anlagen am effizientesten sind. Alles andere ist<br />

ökologisch und volkswirtschaftlich nicht optimal.<br />

In einem breiten Energiemix ergänzen sich erneuerbare<br />

Energie und Kernenergie.<br />

Um der Nutzung der Kernenergie ihren Platz zu sichern,<br />

müssen wir in Deutschland die Laufzeiten unserer Kernkraftwerke<br />

verlängern.<br />

Der BDI hat die Auswirkungen längerer Laufzeiten<br />

wissenschaftlich untersuchen lassen. Wir wollten wissen,<br />

welche Auswirkungen zu erwarten sind auf<br />

pp<br />

den Kraftwerkspark,<br />

pp<br />

die Stromerzeugung,<br />

pp<br />

den Brennstoffeinsatz,<br />

pp<br />

die Strompreise,<br />

pp<br />

die Beschäftigung und auf<br />

pp<br />

die CO 2 -Emissionen.<br />

Die Studie liefert überzeugende Gründe, jedes unserer<br />

sicheren Kernkraftwerke um bis zu 20 Jahre länger laufen<br />

zu lassen, als dies derzeit das Atomgesetz vorsieht.<br />

Warum auch nicht? Weltweit zählen unsere Anlagen zu<br />

den sichersten und leistungsfähigsten.<br />

pp<br />

Längere Laufzeiten helfen uns, die Strompreisentwicklung<br />

zu dämpfen. Das fördert unser wirtschaftliches<br />

Wachstum und schafft Arbeitsplätze.<br />

pp<br />

Längere Laufzeiten helfen uns, Zeit zu gewinnen. Damit<br />

Kraftwerke auf regenerativer Basis wirtschaftlich<br />

werden und wir Clean-Coal-Kraftwerke zur Serienreife<br />

bringen.<br />

pp<br />

Längere Laufzeiten sichern uns unseren reichen Schatz<br />

an nuklearer Kompetenz und Know-how.<br />

Es liegt in unserem nationalen Interesse, diese industrielle<br />

Kompetenz für die Zukunft zu erhalten und für die weltweiten<br />

Entwicklungen zu nutzen. Das ist mir als Präsident<br />

der Deutschen Industrie natürlich besonders wichtig.<br />

497<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

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

An<strong>for</strong>derungen von Industrie und Wirtschaft an die Energiepolitik ı J. R. Thumann, Berlin


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

498<br />

SPECIAL TOPIC | A JOURNEY THROUGH 50 YEARS AMNT<br />

Umso weniger ist für mich nachzuvollziehen, dass der<br />

Bundesumweltminister den im Atomgesetz vorgesehenen<br />

Strommengen-Übertragungen nicht zustimmen will,<br />

damit Doppelanlagen wie die Kernkraftwerke Biblis A<br />

und Biblis B gleich lang betrieben werden können.<br />

Die Nutzung der Kernenergie auf der Welt wird mit<br />

oder ohne Deutschland weitergehen. Die Weichen haben<br />

die USA gestellt. Die in den USA auf 40 Jahre befristeten<br />

Betriebsgenehmigungen für Kernkraftwerke werden<br />

reihenweise auf 60 Jahre verlängert.<br />

Damit Kernenergie ihren Platz auch im deutschen<br />

Energiemix beibehält, ist die Akzeptanz der Kernenergie<br />

in unserer Gesellschaft entscheidend. Nach einer Untersuchung<br />

der EU-Kommission kann sich die Akzeptanz um<br />

40 % verbessern, wenn die Entsorgungsfrage als gelöst gilt.<br />

Technisch haben wir die Entsorgung gelöst. Wir<br />

brauchen nun politisch überzeugende Schritte, die der<br />

Bevölkerung klar machen, dass sie auch praktisch gelöst<br />

ist. Aber: Seit 1998 treten wir bei der Entsorgung und<br />

Endlagerung radioaktiver Abfälle auf der Stelle.<br />

Der Koalitionsvertrag sieht vor, diesen Stillstand zu überwinden.<br />

Wir <strong>for</strong>dern deshalb, mit dem Bau des End lagers<br />

Konrad ohne Verzug zu beginnen. Das Bundes verwaltungsgericht<br />

hat die dazu erteilte Genehmigung bestätigt.<br />

Für Gorleben gilt: Der Salzstock muss abschließend<br />

erkundet werden. Die Gründe für das bestehende Moratorium<br />

sind bereits seit anderthalb Jahren entfallen. Einer<br />

weiteren Erkundung des Salzstockes Gorleben kann nicht<br />

entgegengehalten werden, es habe kein ordnungsgemäßes<br />

Standorterkundungsverfahren stattgefunden. Minister präsi<br />

dent Wulff hat mir mitgeteilt, dass Niedersachsen bereits<br />

1976 – geradezu wegweisend – multiple Auswahlkriterien<br />

aufgestellt und bei der Standortentscheidung berücksichtigt<br />

hat. Betrachtet wurden:<br />

pp<br />

soziale<br />

pp<br />

demografische<br />

pp<br />

wirtschaftgeografische<br />

pp<br />

rechtliche und<br />

pp<br />

umweltrelevante Aspekte<br />

Man muss feststellen: Jede weitere Verzögerung untergräbt<br />

die politische Glaubwürdigkeit der Bundesregierung<br />

und verhindert eine größere Akzeptanz der Kernenergie in<br />

unserer Gesellschaft.<br />

Energie<strong>for</strong>schung und -entwicklung<br />

Für den vierten und letzten Pfeiler gilt: Wir müssen mehr<br />

investieren in Energie<strong>for</strong>schung und -entwicklung.<br />

Energie<strong>for</strong>schung sollte existierende Techniken weiterentwickeln<br />

und neue Optionen erschließen. Energie<strong>for</strong>schung<br />

leistet damit einen Beitrag zu Hochtechnologien<br />

in Deutschland. Gleichzeitig ist der Beitrag Deutschlands<br />

zur Energieversorgung einer wachsenden Weltbevölkerung<br />

ge<strong>for</strong>dert.<br />

Energie<strong>for</strong>schung sollte den ausgewogenen Energiemix<br />

mit allen Optionen zum Ziel haben und aus öffentlichen<br />

und privaten Mitteln gemeinsam realisiert werden.<br />

Energie<strong>for</strong>schung ist mit Langfrist- und Risikoaspekten<br />

verbunden und bedarf daher der unterstützenden<br />

Begleitung durch den Staat. Wenn diese Unterstützung<br />

deutlich hinter dem zurückbliebe, was in konkurrierenden<br />

Wirtschaftsräumen staatlicherseits aufgewandt wird, wäre<br />

das eine gefährliche Wettbewerbsverzerrung zulasten<br />

deutscher Unternehmen und Forschungseinrichtungen.<br />

Energie<strong>for</strong>schung stellt uns vor große Heraus<strong>for</strong>derungen:<br />

pp<br />

Die Weiterentwicklung moderner Kraftwerkstechnik<br />

einschließlich nuklearer Reaktoren.<br />

pp<br />

Die Weiterentwicklung von Brennstoffzellen und erneuerbaren<br />

Energien.<br />

Genauso wichtig sind<br />

pp<br />

Technologieoptionen zur Produktion von Kraftstoffen<br />

für Mobilität und Transport.<br />

pp<br />

Forschung für eine „intelligente“ Netzinfrastruktur, so<br />

genannte Smart Grids, um den wachsenden Transportaufgaben<br />

im europäischen Binnenmarkt gerecht<br />

werden zu können, und<br />

pp<br />

für energieeffizienteres Wohnen; hier ist das Smart-<br />

Energy-Home-Konzept als Pilotmarkt für nachhaltiges<br />

gesundes Wohnen zu nennen.<br />

Daneben muss sich Energie<strong>for</strong>schung und -entwicklung der<br />

Querschnittstechniken annehmen, wie elektrische Antriebe,<br />

Pumpen oder Kompressoren, und ihre Ver netzung zu<br />

leistungsfähigen Systemen in der Wärme-, Kälte-, Lüftungsund<br />

Klimatechnik. Also: Ein weites Forschungsfeld, für das<br />

sich staatliche Investitionen lohnen.<br />

Das gilt auch für die Kernfusions<strong>for</strong>schung. Sie wird in<br />

einer beispiellos globalen Kooperation vorangetrieben, wie<br />

wir sie uns bei der CO 2 -Reduktionsstrategie wünschen.<br />

Noch ist ungeklärt, ob Kernfusion zu einer technischwirtschaftlich<br />

einsetzbaren Energiequelle wird. Aber die<br />

Erfahrungen der letzten 20 Jahre ermutigen, den begonnenen<br />

Weg <strong>for</strong>tzusetzen. Denn bei aller energiepolitischen<br />

Tagesarbeit brauchen wir eine Vision weit in die<br />

Zukunft. Der Traum von einer unendlichen, nicht versiegenden<br />

Energiequelle. Mit dem Fusionsprojekt könnte<br />

er ein Stück Realität werden. Deutsche Wissenschaftler<br />

und Unternehmen sollten dabei sein.<br />

Besondere Aufmerksamkeit widmen wir hier dem global<br />

abgestimmten Projekt einer Testanlage, die in Frankreich<br />

gebaut wird. Dem <strong>International</strong> Thermo nuclear Experimental<br />

Reactor, kurz ITER. Vor wenigen Tagen ist der Verein<br />

„Deutsches ITER – Industrie Forum“ gegründet worden.<br />

DIIF, auch eine schöne Abkürzung. Das Ziel: Deutschland<br />

bei diesem Projekt optimal positionieren. Der BDI gehört zu<br />

den Gründern und ist bereit, die Geschäftsführung zu übernehmen.<br />

Das Bundes<strong>for</strong>schungsministerium unterstützt<br />

dieses neue Instrument durch Anschubfinanzierungen.<br />

Aber das DIIF muss sich bald selbst tragen. Deshalb werbe<br />

ich bei dieser Gelegenheit gern für diesen Verein. DIIF<br />

soll für deutsche Unternehmen den Weg freimachen in<br />

einen Technologiebereich der Zukunft, dem eine Schlüsselrolle<br />

für die künftige Energieversorgung zukommen kann.<br />

Fazit: Vier Pfeiler für die Brücke<br />

der zukünftigen Energie versorgung<br />

Eine Brücke zu errichten, die uns den Weg in eine Zukunft<br />

ermöglicht, in der wir wirtschaftliche Entwicklung und<br />

Wohlstand sichern und gleichzeitig den Klimawandel<br />

wirksam begrenzen.<br />

Darum geht es.<br />

Aber die Brücke kann nur halten, wenn wir sie auf die<br />

4 Pfeiler zugleich bauen:<br />

pp<br />

Eine globale CO 2 -Minderungs-Strategie<br />

pp<br />

Eine höhere Energieeffizienz<br />

pp<br />

Ein breiter Energiemix<br />

pp<br />

Eine intensivere Energie<strong>for</strong>schung und -entwicklung<br />

Jede andere Konstruktion käme nicht dem Bau einer<br />

tragfähigen Brücke gleich, sondern dem Bau eines Luftschlosses.<br />

Die deutsche Industrie setzt auf die Brücke.<br />

Bauen können wir sie nur gemeinsam mit der Politik.<br />

Für unser aller Zukunft.<br />

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

An<strong>for</strong>derungen von Industrie und Wirtschaft an die Energiepolitik ı J. R. Thumann, Berlin


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

Inside<br />

499<br />

Herzlichen Glückwunsch!<br />

Die KTG gratuliert ihren Mitgliedern sehr herzlich zum Geburtstag<br />

und wünscht ihnen weiterhin alles Gute!<br />

November 2019<br />

55 Jahre | 1964<br />

8. Dr. Hannes Wimmer<br />

11. Dr. Andreas Schaffrath, Neufahrn<br />

65 Jahre | 1954<br />

23. Dr. Jürgen Haag, Worms<br />

70 Jahre | 1949<br />

13. Dr. Christian Schönfelder, Köln<br />

76 Jahre | 1943<br />

25. Dr. Holger Teichel, Hemmingen<br />

29. Kurt Frischengruber,<br />

Langensendelbach<br />

77 Jahre | 1942<br />

10. Dipl.-Ing. Harald Klinkert, Ründeroth<br />

79 Jahre | 1940<br />

14. Ing. Uwe Siekmann, Bergisch Gladbach<br />

80 Jahre | 1939<br />

22. Dr. Heinz Koinig, Enzersdorf<br />

28. Dr. Karl-Heinz Blank, Mannheim<br />

81 Jahre | 1938<br />

19. Dr. Friedrich Reiss, Ketsch<br />

82 Jahre | 1937<br />

8. Dr. Hartmut Bilger, Ettlingen<br />

19. Dr. Ulrich Tillessen, Waldshut-Tiengen<br />

26. Dr. Armin Hermann, Brugg/Schweiz<br />

83 Jahre | 1936<br />

10. Dipl.-Ing. Stefan Beliczey,<br />

Bergisch Gladbach<br />

20. Dipl.-Ing. Dieter Scholz, Glashütten<br />

84 Jahre | 1935<br />

13. Dr. Aleksandar Stojadinovic, Köln<br />

85 Jahre | 1934<br />

3. Dipl.-Phys. Hans-Christoph Breest,<br />

St. Augustin<br />

21. Dr. Werner Rudloff, Uttenreuth<br />

26. Dipl.-Ing. Peter Ruße, Dortmund<br />

89 Jahre | 1930<br />

24. Dr. Urban Cleve, Dortmund<br />

90 Jahre | 1929<br />

9. Dipl.-Ing. Amandus Brandstetter, Köln<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 />

10115 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 />

KTG INSIDE<br />

KTG Inside


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

500<br />

NEWS<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 2016<br />

9)<br />

Data <strong>for</strong> 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 />

Top<br />

World energy scenarios 2019<br />

The future of nuclear:<br />

Diverse harmonies in<br />

the energy transition<br />

(wec) There is increasing and widespread<br />

recognition that nuclear energy<br />

will feature in the future global energy<br />

mix and make its contribution to sustainable<br />

development. The growth of<br />

nuclear energy and its role in the global<br />

energy transition will be influenced<br />

by a number of factors.<br />

The pace and direction of the<br />

global energy transition is part of a<br />

much wider set of global developments.<br />

The Grand Transition is under<br />

way and implies a fundamental socioeconomic<br />

transition in response to<br />

the promise of a coming era of digital<br />

and ecological productivity. Within<br />

this broader context, the outlook <strong>for</strong><br />

nuclear and other <strong>for</strong>ms of energy is<br />

being shaped by a complex and unpredictable<br />

interplay of global drivers<br />

of change – including decentralisation,<br />

decarbonisation, digitalisation<br />

and evolving geopolitics. Multiple<br />

possible pathways are emerging <strong>for</strong><br />

managing a successful global energy<br />

transition from hydrocarbon molecules<br />

to low-carbon energy.<br />

Recognising the diversity of perspectives<br />

on nuclear energy, the World<br />

Energy Council, with contributions<br />

from the World <strong>Nuclear</strong> Association,<br />

has gathered insights from senior<br />

energy leaders on the future of the<br />

industry. This work has contributed<br />

to the Council’s new global nuclear<br />

perspectives, which have been fed<br />

into an update of the Council’s World<br />

Energy Scenarios.<br />

In this report, the future of nuclear<br />

is described through the lens of the<br />

Council’s World Energy Scenarios<br />

archetype framework – Modern Jazz,<br />

Unfinished Symphony and Hard Rock<br />

– in three plausible, alternative pathways<br />

<strong>for</strong> the future development of<br />

the sector. This report also describes<br />

implications <strong>for</strong> the role of nuclear<br />

energy in the global energy transition.<br />

This report aims at facilitating strategic<br />

sharing of knowledge between<br />

experts and promoting a better quality<br />

of strategic conversation among the<br />

Council’s members, energy stakeholders<br />

and policy shapers.<br />

Download: https://bit.ly/2kF58Oi<br />

| | www.worldenergy.org<br />

General Conference reaffirms<br />

key IAEA role in promoting<br />

peaceful use of nuclear<br />

science and technology<br />

(iaea) The 63rd annual IAEA General<br />

Conference concluded with resolutions<br />

adopted affirming the importance<br />

of the Agency’s role in facilitating<br />

the development and use of<br />

nuclear science and technology <strong>for</strong><br />

peace, health and prosperity throughout<br />

the world.<br />

The General Conference, held in<br />

Vienna annually, is an opportunity<br />

<strong>for</strong> all IAEA Member States to jointly<br />

Operating Results September 2018<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 1) BWR FI 910 880 720 655 892 5 001 089 259 655 276 100.00 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 1,4) 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 1,2,7) PWR CH 380 365 720 270 625 1 741 017 126 487 104 100.00 71.56 100.00 70.92 98.88 69.83<br />

KKB 2 Beznau 6,7) PWR CH 380 365 720 269 372 2 342 824 133 507 697 100.00 95.19 100.00 95.02 98.39 94.01<br />

KKG Gösgen 1,2,7) PWR CH 1060 1010 720 755 426 6 330 589 311 525 176 100.00 92.12 100.00 95.72 10.33 46.91<br />

KKM Mühleberg 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 1) 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 500 473 720 353 015 2 579 238 111 209 721 100.00 80.13 100.00 79.58 98.06 78.74<br />

Dukovany B2 2) 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 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 1,2) 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 PWR BE 454 433 0 0 1 229 715 135 444 462 0 41.22 0 41.20 0 41.33<br />

Doel 2 PWR BE 454 433 0 0 1 549 672 133 801 939 0 51.91 0 51.75 0 52.01<br />

Doel 3 2) 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 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 PWR BE 1089 1038 0 0 2 332 443 271 227 273 0 32.63 0 32.59 0 32.67<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 Energy utilisation<br />

[%] *) [%] *)<br />

Month Year Since Month Year Month Year Month Year<br />

commissioning<br />

KBR Brokdorf 2) 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 1,2) 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 />

KWG Grohnde 1,2) 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 />

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 />

KKI-2 Isar 4) 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 />

GKN-II Neckarwestheim 4) DWR 1400 1310 743 1 025 800 3 029 450 301 220 014 100.00 100.00 98.48 99.27 98.93 99.46<br />

KKP-2 Philippsburg DWR 1468 1402 720 1 019 883 7 912 669 363 080 185 100.00 87.47 100.00 87.28 94.98 80.89<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

consider matters related to the IAEA’s<br />

ongoing work, budget and priorities.<br />

This year over 3000 participants<br />

attended the event, including delegates<br />

from 152 of the IAEA’s 171<br />

Member States, and from international<br />

organizations, non-governmental<br />

organizations and the media.<br />

Conference delegates adopted<br />

resolutions on strengthening the<br />

Agency's activities related to nuclear<br />

science, technology and applications;<br />

strengthening its technical cooperation<br />

activities, and strengthening the<br />

effectiveness and improving the<br />

efficiency of IAEA safeguards.<br />

| | www.iaea.org<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 />

1980<br />

Yearly average prices in real USD, base: US prices (1982 to1984) *<br />

1985<br />

Year<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2019<br />

Separative work: Spot market price range [USD*/kg UTA]<br />

180.00<br />

160.00<br />

140.00<br />

1990<br />

1995<br />

2000<br />

2005<br />

) 1<br />

2010<br />

2015<br />

2019<br />

Uranium prize range: Spot market [USD*/lb(US) U 3O 8]<br />

140.00<br />

) 1<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Year<br />

| | Uranium spot market prices from 1980 to 2019 and from 2008 to 2019. 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. 2008<br />

18.00<br />

16.00<br />

Jan. 2009<br />

Jan. 2010<br />

Jan. 2011<br />

Jan. 2012<br />

Jan. 2013<br />

Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2019<br />

Conversion: Spot conversion price range [USD*/kgU]<br />

20.00<br />

) 1<br />

Jan. 2014<br />

Jan. 2015<br />

Jan. 2016<br />

Jan. 2017<br />

Jan. 2018<br />

Jan. 2019<br />

Jan. 2020<br />

501<br />

NEWS<br />

) 1 Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2019<br />

Europe<br />

93 European associations call<br />

on EU to give top priority to<br />

research and innovation<br />

(<strong>for</strong>atom) 93 European associations,<br />

including FORATOM, have issued a<br />

joint statement urging EU institutions<br />

to create an ambitious Horizon Europe<br />

Programme and treat research<br />

and innovation (R&I) as a priority under<br />

the next Multiannual Financial<br />

Framework 2021-2027. To this end,<br />

the signatories call <strong>for</strong> the allocation<br />

of at least €120 billion to the Horizon<br />

Europe programme to help Europe address<br />

many of the current challenges.<br />

In the statement, the signatories<br />

underline that Europe needs to build on<br />

the success of the Horizon 2020 programme,<br />

scale up the investments<br />

made so far and agree on a budget that<br />

paves the way <strong>for</strong> Europe to deliver on<br />

the key societal challenges of today and<br />

tomorrow. Such an approach would<br />

allow the European Union to maintain<br />

its global inno vation leadership.<br />

“This statement, signed by almost<br />

100 European associations, rightly<br />

notes that we need to work together<br />

within the European Union to<br />

address the current challenges facing<br />

Europe and deliver on the agreed<br />

Sustainable Development Goals”, says<br />

FORATOM Director General Yves<br />

Desbazeille. “We are honoured to<br />

participate in this initiative as we<br />

share the view that Europe needs to<br />

invest significantly more in pan-<br />

European R&I collaboration, part of<br />

which should support the development<br />

of low- carbon technologies<br />

such as nuclear”.<br />

The signatories of the joint statement<br />

call <strong>for</strong> Horizon Europe to focus<br />

on delivering the following:<br />

pp<br />

boost Europe’s future growth,<br />

employment and competitiveness,<br />

pp<br />

secure Europe’s seat amongst the<br />

frontrunners of the technological<br />

revolution,<br />

120.00<br />

100.00<br />

80.00<br />

60.00<br />

40.00<br />

20.00<br />

0.00<br />

Jan. 2008<br />

Jan. 2009<br />

Jan. 2010<br />

Jan. 2011<br />

Jan. 2012<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Year<br />

pp<br />

develop and scale up the technologies<br />

that will power the continent<br />

in the 21st century.<br />

In order to achieve these goals, the<br />

associations encourage the EU Institutions<br />

to allocate at least a 60% Horizon<br />

Europe’s total budget to pillar II “ Global<br />

Challenges and European Industrial<br />

Competitiveness”. This will enable the<br />

building of long-term partnerships<br />

among the various European R&I actors,<br />

reduce uncertainty and stimulate<br />

business investment in Europe.<br />

These objectives are in line with<br />

FORATOM’s recommendations towards<br />

EU R&I projects. In its recent<br />

position paper, the association underlines<br />

the importance of receiving a<br />

higher level of financial support from<br />

the EU and allocating these funds to<br />

those areas which provide the most<br />

added value, ensuring long-term partnerships<br />

<strong>for</strong> cross-sectoral innovation.<br />

“It makes absolute sense that the<br />

Horizon Europe implementation<br />

strategy and other EU investments<br />

should be designed to support all<br />

industries that can help meet EU goals<br />

such as energy security and decarbonisation.<br />

Sector coupling will be a<br />

key element in the EU’s R&I strategy,<br />

and it is here, <strong>for</strong> example, where the<br />

nuclear industry should be included<br />

in EU R&I partnerships and projects<br />

which can benefit from existing<br />

nuclear reactors and advanced designs”,<br />

adds Yves Desbazeille.<br />

In FORATOM’s view, ensuring that<br />

the Horizon Europe and Euratom<br />

2021-2025 programmes complement<br />

each other by linking common<br />

themes and cross-cutting aspects is<br />

Jan. 2013<br />

Jan. 2014<br />

Jan. 2015<br />

Jan. 2016<br />

Jan. 2017<br />

Jan. 2018<br />

Jan. 2019<br />

Jan. 2020<br />

Sources: Energy Intelligence, Nukem; Bild/Figure: <strong>atw</strong> 2019<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. 2008<br />

Jan. 2009<br />

paramount <strong>for</strong> successful EU partnerships.<br />

| | www.<strong>for</strong>atom.org<br />

Did you watch Chernobyl?<br />

(world-nuclear) HBO aired a miniseries<br />

this year. The in<strong>for</strong>mation paper<br />

by the World <strong>Nuclear</strong> Association<br />

provides facts and lessons learned.<br />

Weblink: https://bit.ly/2mqX2JJ<br />

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

Market data<br />

* Actual nominal USD prices, not real prices referring to a base year. Year<br />

| | Separative work and conversion market price ranges from 2008 to 2019. The price range is shown.<br />

)1<br />

In December 2009 Energy Intelligence changed the method of calculation <strong>for</strong> spot market prices. The change results in virtual price leaps.<br />

(All in<strong>for</strong>mation is supplied without<br />

guarantee.)<br />

<strong>Nuclear</strong> Fuel Supply<br />

Market Data<br />

In<strong>for</strong>mation in current (nominal)<br />

U.S.-$. No inflation adjustment of<br />

prices on a base year. Separative work<br />

data <strong>for</strong> the <strong>for</strong>merly “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 />

Jan. 2010<br />

Jan. 2011<br />

Jan. 2012<br />

Jan. 2013<br />

2019<br />

January 2019<br />

pp<br />

Uranium: 28.70–29.10<br />

pp<br />

Conversion: 13.50–14.50<br />

pp<br />

Separative work: 41.00–44.00<br />

July 2019<br />

pp<br />

Uranium: 24.50–25.60<br />

pp<br />

Conversion: 18.00–19.00<br />

pp<br />

Separative work: 47.00–49.00<br />

| | Source: Energy Intelligence<br />

www.energyintel.com<br />

Jan. 2014<br />

Jan. 2015<br />

Jan. 2016<br />

Jan. 2017<br />

Jan. 2018<br />

Jan. 2019<br />

Jan. 2020<br />

News


<strong>atw</strong> Vol. 64 (2019) | Issue 10 ı October<br />

502<br />

NUCLEAR TODAY<br />

John Shepherd is a<br />

journalist who has<br />

covered the nuclear<br />

industry <strong>for</strong> the past<br />

20 years and is<br />

currently editor-in-chief<br />

of UK-based Energy<br />

Storage Publishing.<br />

Sources:<br />

‘The Week’ profile<br />

on Senators Sanders<br />

and Warren<br />

https://bit.ly/2km7S3f<br />

Bernie Sanders<br />

website<br />

https://bit.ly/2HM4V6e<br />

<strong>Nuclear</strong> Energy<br />

Institute on air quality<br />

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

2020 Climate Vision or is<br />

<strong>Nuclear</strong> Obscured by the Fog?<br />

John Shepherd<br />

Has it now become endemic in public discourse that what is said with total disregard of the facts is allowed to masquerade<br />

as truth?<br />

This is a question I have pondered a lot of late and it has<br />

been at the <strong>for</strong>efront of my thoughts as I watched political<br />

momentum picking up in the US, in the run-up to the 2020<br />

elections.<br />

The US will go to the polls in just over a year from now<br />

and Democratic hopefuls seeking to succeed Republican<br />

Donald Trump are busy jousting among themselves <strong>for</strong> the<br />

right to be crowned as their party’s nominee, allowing<br />

them to go head-to-head with the president (assuming of<br />

course Trump will be the Republicans’ standard bearer).<br />

However, let’s not get bogged down in political process.<br />

It is the policies relating to climate change, espoused by a<br />

couple of the Democratic challengers, that has taken me<br />

aback.<br />

Senators Bernie Sanders and Elizabeth Warren, considered<br />

to be credible frontrunners by analysts of the US<br />

political scene – and touted by some to be a potential<br />

winning ‘dream ticket’ if they partner up – have made what<br />

even some in the media regard as a “serious policy error”. In<br />

recent campaign speeches, both “disavowed” the use of nuclear<br />

energy.<br />

Sanders’ climate plan would reportedly put a<br />

“ moratorium“ on existing nuclear power licence renewals.<br />

Meanwhile, Warren told a public meeting that “we won‘t<br />

be building new nuclear plants”. She was quoted as saying:<br />

“We will start weaning ourselves off nuclear and replace it<br />

with renewables.”<br />

These two political figures are clearly competent, able,<br />

articulate and respected members of the Senate. What<br />

appears to make them both nuclear ‘deniers’ is hard to<br />

fathom. Warren’s online policy statement says: “Climate<br />

change is an existential threat. It’s real, it’s man-made, and<br />

we’re running out of time to address it. Our government<br />

needs to take bold action and use all the tools available<br />

(my italics, not the senator’s) to combat climate change<br />

be<strong>for</strong>e it’s too late.”<br />

Sanders’ campaign policy brief says: “Overwhelming<br />

scientific consensus (my italics) indicates that climate<br />

change is already exacerbating extreme weather events like<br />

heat waves, wildfires, droughts, floods, and hurricanes.”<br />

But it appears Sanders is prepared to kiss scientific fact<br />

goodbye, because he also claims: “Climate change disproportionately<br />

affects the most vulnerable communities.<br />

These are often communities of colour. Liquefied natural<br />

gas compressors, coal plants, nuclear power plants, and<br />

other fossil fuel industries are often located in minority<br />

communities and tremendously impact air and water<br />

quality <strong>for</strong> the people living there.”<br />

The senator is right that nuclear impacts air and water<br />

quality – but <strong>for</strong> the good and not as he implies.<br />

Some readers might respond by saying that ‘politicians<br />

can be expected to speak mistruths and indulge in<br />

fake news if it suits them’. And therein lies the problem.<br />

Why should the nuclear industry allow falsehoods to<br />

seep into a nation’s consciousness and embed themselves<br />

as fact? That, I would suggest, is far more dangerous<br />

than any cocktail of noxious substances released into<br />

the air.<br />

The facts are, of course, that in the US and elsewhere,<br />

nuclear power is a major contributor to clean air. In fact,<br />

from 1990 to 1995, US states that increased nuclear<br />

electricity generation by just 16 % reduced their emissions<br />

by 37 %. Meanwhile, independent federal and state<br />

regulators provide oversight of nuclear plant environmental<br />

programmes – something which Senator Sanders<br />

appears to ignore.<br />

My objective here is not to become embroiled in a political<br />

campaign, simply to air the facts. And, <strong>for</strong> balance, I should<br />

draw attention to President Trump’s disdain <strong>for</strong> the science<br />

around the causes of global warming – but at least his<br />

administration is supportive of expanding nuclear energy.<br />

No longer does nuclear have to be a shrinking violet,<br />

modest and introverted. Gone are the days when the<br />

general public could easily be fooled into equating atomic<br />

energy with nuclear weapons and all the negative connotations<br />

that might engender. The world has grown up,<br />

thanks largely to a greater acceptance of scientific fact that<br />

has allowed nuclear to bloom and grow.<br />

True, not every country has a harmonious relationship<br />

with nuclear power. Other politicians with personal axes to<br />

grind have largely seen to that! But hope springs eternal.<br />

There are plenty of independent institutions out there<br />

whose raw, honest data speaks truth to power.<br />

Just a few months ago, the <strong>International</strong> Energy Agency<br />

(IEA) said that “nuclear power had avoided about 55 gigatonnes,<br />

of CO 2 emissions over the past 50 years, nearly<br />

equal to two years of global energy-related CO 2 emissions”.<br />

In the US, a significant number of nuclear power plants<br />

could already be at risk of closing in the next five to 10<br />

years as a result of a distorted electricity market. Globally,<br />

the IEA has warned against the perils of allowing a ‘nuclear<br />

fade’. “The absence of further lifetime extensions and new<br />

projects worldwide could result in an additional four<br />

billion tonnes of CO 2 emissions, underlining the importance<br />

of the nuclear fleet to low-carbon energy transitions<br />

around the globe.”<br />

The IEA has also noted that, in emerging and developing<br />

economies, particularly China, the nuclear fleet will<br />

provide low-carbon electricity <strong>for</strong> decades to come.<br />

We all need to be on our guard. If we hear a politician,<br />

indeed anyone, talking about an ‘existential threat’ in<br />

relation to climate change – and nuclear is not referenced<br />

as being part of the solution – that should be a wake-up<br />

call. Don’t let them get away with it.<br />

It’s been more than a century since the American<br />

historian, Henry Adams, noted that “practical politics<br />

consists in ignoring facts”. One way to counter that is to<br />

recall a quotation from the English writer and philosopher<br />

Aldous Huxley: “Facts do not cease to exist because they<br />

are ignored.”<br />

<strong>Nuclear</strong> Today<br />

2020 Climate Vision or is <strong>Nuclear</strong> Obscured by the Fog? ı John Shepherd


Kommunikation und<br />

Training für Kerntechnik<br />

Strahlenschutz – Aktuell<br />

In Kooperation mit<br />

TÜV SÜD Energietechnik GmbH<br />

Baden-Württemberg<br />

Seminar:<br />

Das neue Strahlenschutzgesetz –<br />

Folgen für Recht und Praxis<br />

Seminarinhalte<br />

1. Teil | Das neue Strahlenschutzgesetz (StrlSchG)<br />

ı Das neue StrlSchG: Historie<br />

ı Inkrafttreten des StrlSchG<br />

ı Überblick über grundlegende Änderungen<br />

ı Die Entwürfe der neuen Strahlenschutzverordnung(en) (soweit zum Seminarzeitpunkt vorliegend)<br />

2. Teil | Auswirkungen auf die betriebliche Praxis<br />

ı Genehmigungen, Zuständigkeiten<br />

ı Begriff der Expositionssituation (geplant, bestehend, Notfall), NORM<br />

ı Aufsichtsprogramm, § 180 StrlSchG, Rechtfertigung<br />

ı Notfallpläne<br />

ı Änderungen für SSV/SSB<br />

ı Dosisgrenzwerte<br />

ı Strahlenschutzregister<br />

3. Teil | Strahlenschutz im Back End<br />

ı Freigabe und Entsorgung<br />

ı Altlasten<br />

ı Baustoffe<br />

Zielgruppe<br />

Die 2-tägige Schulung wendet sich an Fach- und Führungskräfte, an Projekt- und Abteilungsleiter und<br />

Experten aus den Bereichen Betrieb, Abfälle, Genehmigung, Strategie und Unternehmens kommunikation<br />

sowie an Juristen.<br />

Referenten<br />

Dr. Maria Poetsch<br />

Dr. Christian Raetzke<br />

ı Strahlenschutzexpertin bei der TÜV SÜD Energietechnik GmbH<br />

Baden-Württemberg<br />

ı Rechtsanwalt, Leipzig<br />

Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!<br />

Bei Fragen zur Anmeldung rufen Sie uns bitte an oder senden uns eine E-Mail.<br />

Termine<br />

2 Tage<br />

13. bis 14. November 2019<br />

28. bis 29. Januar 2020<br />

17. bis 18. März 2020<br />

16. bis 17. Juni 2020<br />

Tag 1: 10:30 bis 17:30 Uhr<br />

Tag 2: 09:00 bis 16:30 Uhr<br />

Berlin<br />

Teilnahmegebühr<br />

1.598,– € 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 />

10115 Berlin<br />

Petra Dinter-Tumtzak<br />

Fon +49 30 498555-30<br />

Fax +49 30 498555-18<br />

Seminare@KernD.de


VPC - EXPANDING INTO NUCLEAR TECHNOLOGY<br />

Repository Documentation Rethought – A comprehensive approach<br />

from untreated waste to packages <strong>for</strong> final disposal<br />

You can find out more about VPC‘s <strong>Nuclear</strong> Services if you scan this QR code:<br />

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