Economie van de splijtstofcyclus: vandaag en morgen

1. Economie van de splijtstofcyclus:vandaag en morgen Luc Van Den Durpel (LISTO bvba) Aliki van Heek (NRG) Ulrike Läüferts (NRG) NNS Lezing 9 November 2007 Den Haag

2. Inhoud • De economie van de splijtstofcyclus vandaag • Aandeel van splijtstofcyclus in kernenergie kost • Trends in splijtstofcyclus kosten • Redenen voor bezorgdheid op korte tot middellange termijn? • De economie van de splijtstofcyclus morgen • Van Generatie-II naar Generatie-III • En wat met Generatie-IV reactoren? • Mogelijke scenarii voor kernenergie • Wat is de kost voor duurzaamheid? • Blijft de splijtstofcyclus nog commercieel rendabel? • Open vragen en besluiten

3. De economie van de splijtstofcyclus Vandaag

4. Competitiviteit van kernenergie? • Economische competitiviteit van kernenergie is goed tot zeer goed, doch nood aan: • risico beheer • aangepaste businessmodellen • gunstig socio-politiek kader

5. Een overzicht van de splijtstofcyclus Back-End Uranium Conversie

6. Splijtstofcyclus kost hangt van vele factoren af • Eenvoudige statische evaluatie levert enkel richtinggevende info op • Typische LCOE berekening • Splijtstofopbrand optimum te vinden tussen 55 – 65 GWd/tHM • Doch rekening dient gehouden met • Trends in prijzen voor U, conversie, aanrijking, … • Contract politiek • Opties m.b.t. flexibiliteit in splijtstofcyclus • … OECD/NEA, Very High Burnup Fuels in LWRs, 2006 • Oplossingen: • Korte termijn: • verhoging splijtstofopbrand • (Middel)Langere termijn: • Opwerking & Recyclage • Th ?

7. Uranium behoeften en beschikbaarheid Uranium • Tevens inventaris aan U3O8 te beschouwen: • ca. 240 kt U3O8 • ca. 15 mnd inventaris voor US-reactoren World Nuclear Association, The World Nuclear Fuel Market – Supply and Demand 2007-2030, September 2007, London

8. Uranium (spot)prijs evolutie Uranium • Sedert zo’n 3 jaar gestage stijging in spotprijzen voor Unat • ‘Are we back to the ‘70s?’ • Prijsstijgingen gevolg van verschillende factoren • Prijsstijging fossiele grondstoffen • Verwachtingen ‘nuclear boom’ • Naijlende gevolgen van tekort aan investeringen nieuwe U-mijn en aanrijkings faciliteiten • Speculatie in een vrije markt

9. Conversie behoeften en beschikbaarheid Conversie • Conversie capaciteit is toereikend tot ca. 2013 • Uitbouw van zowat 15 kt-capaciteit is nodig vanaf ca. 2020

10. Aanrijking behoeften en beschikbaarheid • Aanrijkingscapaciteit kan voldoende zijn in de toekomst gezien de introductie van nieuwe spelers and capaciteitsuitbreiding • Doch, veel hangt af van de daadwerkelijke invulling van nieuwe capaciteit op basis van ‘nuclear boom’ verwachtingen • Aanrijking en Unat zijn tevens concurrerend en de DU-aanrijking is hierbij een bepalende factor Aanrijking

11. Aanrijking prijs evolutie • De prijs voor Unat en aanrijking zijn een dynamisch gekoppeld systeem • Een ‘vrije’ variabele hierin is de DU-aanrijking • Markt gedurende de voorbije 20 jaar voornamelijk gebaseerd op • Lage Unat prijs • Hoge DU-aanrijking (0.3-0.35 %) • Lage aanrijkings-prijs • Gevolg: trage uitbreiding aanrijkingscapaciteit • Heden: • Hogere Unat prijzen • Contracten laten lagere DU-aanrijking toe • Vraag naar meer aanrijking Thomas Neff, WNA Symposium ’07, London

12. Dynamische relatie tussen Unat en aanrijkingsprijs • Hogere Unat prijzen verhogen equivalente aanrijkingsprijzen bij vaste DU-aanrijking • Voorbeeld • Unat 130 $/kgU • Bij 0.30%: 290 $/SWU • Bij 0.20%: 100 $/SWU • Maar SWU + 32% en Unat-vraag -28% • Doch, capaciteit beschikbaarheid ! • Aanrijkingscapaciteit beperkt lagere DU-aanrijking • En stuwt dus naar hogere Unat en aanrijkingsprijzen • Tijdelijke beperking in Unat aanbod versterkt dit effect Thomas Neff, WNA Symposium ’07, London

13. Update van prijzen t.o.v. generieke prijzen gebruikt door OECD/NEA

14. Effect op splijtstofkosten ‘NEA-Prijs’ @ 2007: OTC 6.51 $/MWhe RFC 6.58 $/MWhe 10.8 $/MWhe 11 $/MWhe Resultaten met 0% discounting en zonder cross-correlaties tussen front-end activiteiten DU-aanrijking = 0.25%

15. Front-End splijtstofcyclus business • Ontwikkelingen aan de aanbodzijde: • Meer exploratie na lange ‘malaise’ in de branche • Verschuiving in de komende jaren van diffusie naar centrifuge verrijking • Hogere opbrand (met hogere verrijking) mogelijk door nieuwe cladding ontwikkelingen • Mogelijke toenemende economische interesse voor recyclage • Ontwikkelingen aan de vraagzijde: • Hogere druk op spent fuel kosten • Meer vraag door levensduurverlenging centrales en nieuwbouw

16. De economie van de splijtstofcyclus Morgen

17. Evolutie kernenergie

18. Evolutie kernenergie: drie voorname richtingen Hoge temperatuur-reactor: WKK, proceswarmte, Waterstof Lichtwaterreactor: Bestaande technologie Economie HTR LWR FR • Snelle reactor: • Duurzaamheid • grondstoffengebruik • afvalproduktie 18

19. Enkele (partieel) gesloten splijtstofcycli OECD/NEA Comparative Assessment of FR and ADS in Advanced Nuclear Fuel Cycles, 2001

20. Evolutie kernenergiekost op weg naar duurzaamheid 45 40 ADS TRU 35 30 MOX ADS TRU 25 RCOST (%) 20 ADS MA 15 FR TRU Pu Burning 10 5 OTC 0 0.01 0.1 1 10 100 TRU-loss (kgTRU/TWhe)

21. Front-end versus Back-end kostenbalans OECD/NEA Impact of Advanced Nuclear Fuel Cycles on Waste Management, 2006

22. Opties om splijtstofcyclus kosten te mitigeren LWR - once through cycle cheap Uranium scenario Option 1 LWR - monorecyclinghigh Uranium prices Option 2 today's LWR Greenfield Option 3-1 Option 3-2 LWR + FR - high U price + availability of SFR or LFR LWR- MOX Option 4 LWR phase out Collapse of fuel cycle advantage LWR+FR high front-and back-end cost Option 5 LWR + VHTR Penetration of H2-economy and process heat application GEN III+ GEN IV GEN II

23. Belang van splijtstofcyclus zal toenemen in meer duurzame kernenergie opties Energy Market Drivers Government 100% / 0% Regulation Taxes Fees Subsidies … OTC LWR Mono-MOX OTC LWR Mono-MOX Multi-MOX HTGR TRU-burning FR Pu-breeding Fuel Cycle Market Drivers 0% / 100% 2020 2050

24. Open vragen &Besluiten

25. Besluiten • De splijtstofcyclus is een dynamisch gegeven • Alle generieke kostprijsberekeningen gebaseerd op NPV/DCF/LCOE zijn slechts benaderend • Correlatie en markteffecten tussen splijtstofcyclus stappen niet tenvolle geanalyseerd • Nood om reële opties in berekeningen te beschouwen • Doch, als generieke conclusies: • De dubbele tijdelijke schaarste aan Unat en aanrijkingscapaciteit duwt de huidige splijtstofkosten omhoog. • Reeds heden brengt dit mogelijk een kentering in de economische interesse voor opwerkings scenarios temeer de back-end kosten, i.e. afval, mogelijks kunnen toenemen. • Doch, de competitiviteit van kernenergie is op korte termijn niet in gevaar maar de splijtstofcyclus kan toenemend een bepalende factor worden • Van zowat 20% van totale kost naar +30% • Evenwel hebben alle utilities hedging-maatregelen welke deze kortere termijn effecten mitigeren

26. Open vragen • Welke splijtstofcycli opties worden geleidelijk aan aantrekkelijk bij verderzetting van deze front-end & back-end trends? • Antwoord vergt een geïntegreerde studie omtrent zowel energie-markt als splijtstofmarkt en de mogelijke synergiëen • Studie ondernomen door NRG / LISTO / ANL • De evolutie van kernenergie gebruik wereldwijd zal een nieuw dynamisch evenwicht vragen doch kan dit mogelijk zowat 10 jaar in beslag nemen • Evenwicht hangt af van snelheid in balanceren van vraag en aanbod alsook met de inherente speculatieve overdrijvingen • Ontwikkeling van nieuwe installaties vergt zowat 5 à 10 jr • Bovendien bepalen lopende contracten momenteel de prijsevolutie gedurende deze periode van ‘schaarste’

27. Synergy betweenLocal Competitiveness and Global Sustainabity Energy Market Fuel Cycle Market COE • Investment Risk Mitigation • Delivery contracts • Liability limitations • NPP Size • Fuel Cost reduction • Reduced Front-end needs • Reduced waste generation • Flexibility of options Fuel O&M • Capital cost reduction • Government subsidies NOAK • Tax reductions • Economies of scale • Economies of numbers • R&D Government support Capital Key questions How to optimize this locally and globally? What business models are viable? …

28. Met dank