5.3 Wirtschaftlicher Überblick über den Lebenszyklus eines Kernkraftwerks (KKW)

Kernkraftwerke werden so konzipiert und betrieben, dass sie sicher und zuverlässig elektrische Energie mit Gewinn produzieren. Sie eignen sich besonders für die Aufgabe, das Netz konstant mit Grundlaststrom zu versorgen. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn die Kernenergie nur einen Teil (z. B. bis zu 20-30 %) des gesamten Energieerzeugungsmixes eines Landes ausmacht und alternative Energiequellen zur Verfügung stehen, die sich leicht an die Spitzen- und Tiefstwerte der Nachfrage anpassen lassen. In einigen Ländern, in denen der größte Teil der elektrischen Energie (z. B. etwa 75 %) durch Kernenergie erzeugt wird, wie z. B. in Frankreich, muss die Leistung der KKWs an die Nachfrage angepasst werden, da es weniger Spielraum für Flexibilität gibt. Zum Vergleich: Im Vereinigten Königreich (mit etwa 19 % nuklear erzeugtem Strom) wurden die KKW der ersten und zweiten Generation nie so konzipiert, genehmigt oder betrieben, dass sie der schwankenden Stromnachfrage folgen können, so dass ihre Rolle weiterhin darin besteht, die Grundlast für das Netz zu liefern.

Je länger ein KKW mit seiner vollen zulässigen Nennleistung betrieben wird, frei von erzwungenen Ausfällen oder sicherheitsbedingten Betriebsbeschränkungen, desto mehr Geld wird damit verdient. Kernkraftwerke sind teuer im Bau, aber relativ billig im Betrieb; erst in den letzten Jahren ihrer ursprünglichen Lebensdauer amortisieren sie sich in der Regel. Daher ist es wirtschaftlich sinnvoll, zunächst die Auslegungslebensdauer eines KKW zu erreichen und unter Berücksichtigung der Fähigkeit des betreffenden KKW, seine Genehmigungsbedingungen (Sicherheitsaspekte) zu erfüllen, den Betrieb fortzusetzen. Die „Auslegungslebensdauer“ eines KKW kann als relativer Begriff betrachtet werden, da sie im Großen und Ganzen auf gewöhnlich sehr konservativen technischen Bewertungen von SSCs und der Frage beruht, wie ausreichende Sicherheitsmargen so lange wie möglich aufrechterhalten werden können. Darüber hinaus gibt es nur wenige Elemente in einem KKW, die wirklich lebensbestimmend sind, nämlich die großen, passiven SSC, die praktisch, technisch oder wirtschaftlich unmöglich zu ersetzen sind. Ein wesentlicher Schwerpunkt der OP-, AM-, ASP- und PLiM-Programme zur Bekämpfung oder Abschwächung der Alterungsdegradation (und zur Aufrechterhaltung ausreichender Sicherheitsmargen) liegt natürlich auf diesen SSC, denn je länger sie betriebsbereit gehalten werden, desto länger ist die tatsächliche Betriebsdauer des KKW. Dies führt zu einer besseren Chance, die Gesamtinvestition der Anlage zu schützen. Darüber hinaus profitieren SSC, die routinemäßig ausgetauscht werden können, auch von Standard-OPs, Überwachung oder Wartung, da sie über ihre nominale Auslegungslebensdauer hinaus in Betrieb bleiben können, wenn ihr tatsächlicher Zustand bekannt ist. Die Austauschkosten können dann auf einen späteren Zeitpunkt verschoben oder sogar ganz vermieden werden. Die Sicherheit muss jedoch Vorrang vor wirtschaftlichen Aspekten haben; sicherheitsrelevante Ereignisse können potenziell teurer werden als die kurzfristigen Einsparungen, die durch das Hinauszögern von Reparaturen oder den Austausch von SSCs erzielt werden. Bemühungen, AD zu minimieren, sind mit Kosten verbunden, aber die Minimierung der Beiträge, die zu einem vorzeitigen oder unnötigen Austausch von SSCs führen, stellt vermiedene Kosten dar.

Die Gesamtkosten für den Bau und Betrieb eines KKW hängen von vielen komplexen Faktoren ab. Umweltverträglichkeitsprüfung, Standortwahl, Zufahrtsstraßen, Bau von Stromleitungen, Grundstücksbeschaffung, Bau, Inbetriebnahme, Betrieb, Strahlenmüllbehandlung, Strahlenmüllentsorgung und schließlich Stilllegung sind nur einige davon. Weitere Kostenfaktoren sind neben der Sicherstellung einer ausreichenden Anzahl von qualifiziertem Personal für alle Aspekte des Betriebs auch Treibstoff, Lizenzgebühren, zusätzliche Ausgaben im Zusammenhang mit Reparaturen und dem Ersatz von SSCs sowie die inhärenten Betriebskosten der Anlage (z. B. Kosten für die OPs, ASPs, AM- und PLiM-Programme). Ungewöhnliche oder unvorhergesehene Kosten können jederzeit während des Betriebs entstehen, wie z. B. der Austausch von Dampferzeugern (SG) und Kernmänteln und sogar das Glühen von Reaktordruckbehältern (RDB). Es handelt sich dabei nicht nur um teure Posten an sich, sondern ihr Austausch führt auch zu längeren Stillständen und damit zu einer geringeren Verfügbarkeit der Anlage und folglich zu einem geringeren Stromabsatz. So ist beispielsweise der Austausch von DMS aufgrund von Problemen mit der Integrität von Alloy 600-Rohren bei vielen älteren Druckwasserreaktoren (DWR) notwendig geworden. Dies ist eine große Aufgabe und kostet je nach Bauart des betreffenden KKW rund 150 Millionen US-Dollar. Diese hohen Investitionskosten werden wahrscheinlich nur dann wieder hereingeholt, wenn das betreffende KKW weiter betrieben wird und in die LTO-Phase seiner Lebensdauer eintritt. Eine Neuzulassung/Lizenzerneuerung (LR) (z. B. in den USA) oder ein Weiterbetrieb mit regelmäßiger Sicherheitsüberprüfung (PSÜ) alle 10 Jahre (z. B. in Europa) bedeutet, dass solche Investitionen über einen längeren Zeitraum (z. B. 20 Jahre) amortisiert werden können. Die Kosten für ein LR-Verfahren in den Vereinigten Staaten belaufen sich in der Regel auf etwa 10-20 Millionen US-Dollar. Wenn alle in Betrieb befindlichen KKW in den Vereinigten Staaten 60 Jahre lang betrieben werden, beläuft sich der gegenwärtige Nettowert von LR auf etwa 25 Milliarden US-Dollar. Das LR-Verfahren in den Vereinigten Staaten dauert bis zu 5 Jahre, wird aber durch die kontinuierliche Anwendung bewährter Praktiken und Erfahrungen immer mehr rationalisiert. Es wird anerkannt, dass LR ein relativ kosteneffizienter Weg ist, um die Versorgung mit sicherer, sauberer Energie aufrechtzuerhalten, und bis April 2009 hatte die US-Regulierungsbehörde (US-NRC) bereits 52 KKWs (etwa die Hälfte der US-Flotte) neu lizenziert, und schließlich könnten bis zu 85 (von 104) KKWs von LR profitieren.