Uran



Ergänzungen
Mitte 2022:
Daten update

Vergleich zwischen Preisentwicklung und Abbau
Uran ist, nach den Prognosen in Energie2, der fossile Energieträger mit der kürzesten Reichweite. Dies ergibt sich aus den bekannten Uranreserven, die im Jahr 2000 noch etwa 2.73 · 109 kg betrugen. Diese Mächtigkeiten haben die Lagerstätten mit einer Urankonzentration, die einen Uranabbau zu einem Preis von weniger als 100 USD(2011) kg-1 gestatten. Werden höhere Preise toleriert, vergrößert sich die Mächtigkeit der Uranreserven, da dann auch noch Lagerstätten mit einer geringeren Urankonzentration abgebaut werden könnten. Diese Vergrößerung der Uranreserven ist jedoch nur von hypothetischem Wert und nicht real. In Energie2 wurde dies am Beispiel der Urankonzentration im Meerwasser verdeutlicht, dem ein theoretisch unbegrenzter Uranvorrat entspricht, der aber praktisch nicht abgebaut werden kann.
Trotzdem ist die Diskrepanz zwischen der 2010 erstellten Prognose (auf der Basis dieser Informationen) und der tatsächlichen Entwicklung nicht zu übersehen:
 Die weltweit von KKWs gelieferte elektrische Leistung ist weniger stark angestiegen als prognostiziert.

Dabei ergibt sich ein augenfälliger Unterschied zwischen verschiedenen Länderkategorien (siehe Abbildung rechts): Während in Ländern wie China, Indien und Russland die Kernenergienutzung seit dem Jahr 2000 stark zugenommen hat, ist sie in anderen Ländern entweder gleich geblieben (USA) oder hat abgenommen (BRD, Japan). In diesen beiden ve-Ländern spielen KKWs z.Z. (2021) entweder fast keine Rolle mehr, oder werden nach 2022 keine Rolle mehr spielen. Die Gründe sind politischer Natur: Nach dem Unglück in Fukushima haben die damaligen Regierungen unter dem Einfluss der öffentlichen Meinung den Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen, wobei Japan von diesem Beschluss immer mehr abweicht..

Anders sieht es im Fall der USA aus: Aus ökonomischen Gründen wird erwartet, dass ab 2016 mehr und mehr KKWs vom Netz genommen und durch Gaskraftwerke ersetzt werden. Dies ist eine Folge der Schiefergasförderung in den USA und der dadurch verursachten günstigen Erdgaspreise.
Die auf das Jahr 2000 bezogene Entwicklung der Kernenergie in 6 verschiedenen Ländern. Ab dem Jahr 2014 betrug die Steigerungsrate in China über 1000% und sprengte damit den Rahmen der Abbildung.
Haben diese Entwicklungen eine Auswirkung auf den Uranpreis? Eigentlich nicht, denn seit 2014 liegt der Preis bei etwa 0.05 USD/kWh, nachdem er in den Zeiten davor stark geschwankt hatte (siehe Abbildung unten).
 
Die Entwicklung der Uranpreise seit 1980 bis zum Jahr 2021 wurden zwei verschiedenen Quellen entnommen, Veröffentlichungen der Börse online und der World Nuclear Assciation. Für die Umrechnung wurde folgende Formel benutzt:

1 kg natürlichem U3O8 entsprechen 1.35 · 105 kWh.

Vergleicht man dies mit der entsprechenden Formel für z.B. die Kohle, dann wird die extrem hohe Energiedichte der Kernenergie deutlich, auf die in Energie2 wiederholt hingewiesen wurde. Der Uranabbau1) wurde in Energie2 mithilfe der Wachstumsfunktion parametrisiert, die dafür benutzten Parameter sind:

= 10 a , R = 0.05.

Nach der Entdeckung der Kernspaltung wurde diese fossile Energiequelle zu Beginn ausschließlich militärisch, d.h. zur Kernwaffenherstellung, genutzt. Am Anfang der zivilen Nutzung betrug der Uranpreis ca. 22 USD kg-1.  In den Jahren 1979/80, während der Ölkrise, erfolgte ein drastischer Preisanstieg auf bis zu 180 USD kg-1 (Dollarwert von 2021), da die gestiegene Nachfrage nach Uran zunächst nicht von der abgebauten Menge befriedigt werden konnte, zumal auch weiterhin ein hoher Bedarf nach Uran vom Militär ausging. Die Folge war eine Vergrößerung des Abbaus auf eine jährliche Menge von bis zu 70000 t Uran. Darauf sank der Uranpreis bis zum Jahr 1992 wieder auf einen Wert von ca. 15 US$ kg-1 und der Abbau verringerte sich auf einen Wert von ca. 30000 t Uran. Die Gründe für diese Reduktionen liegen sicherlich auch in den Kernwaffenabkommen zwischen Russland und den USA, wodurch
Entwicklung des Uranabbaus (rote Kurve, rechte Skala) und der Uranpreise (olivgrüne Punkte, linke Skala). Man  beachte die geänderte Preiseinheit der linken Skala. Die gestrichelte Gerade zeigt die Preistendenz für die letzten 42 Jahre
  • die militärische Nachfrage nach Uran praktisch verschwand,
  • die Uranbestände aus den abgerüsteten Kernwaffen auf den zivilen Markt drängten.

Diese Entwicklungen liefern vielleicht auch die Erklärung für ein überraschendes Phänomen: Seit mindestens 1990 übersteigt der Uranbedarf die Uranförderung. Erst seit 2012 näher sich beide an, nach 2016 divergieren sie aber wieder (siehe Abbildung rechts). Dieses Verhalten widerspricht dem physikalischen Gesetz der Energieerhaltung, es sei denn, es gäbe irgendwo ausreichende Lagerbestände, um die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage zu füllen. Die publizierten Daten der USA zeigen aber, dass die Lagerbestände seit 2003 nicht abnehmen, sondern wieder zunehmen!

Oder aber es bestehen Zweifel an der Gültigkeit der publizierten Daten, was nicht so abwegig ist, da das Uran immer noch ein Basiselement für das Militär ist. Denn aus welchen Quellen stammt z.B. das Uran, das für den rasanten Anstieg der chinesichen Energieversorgung aus KKWs (siehe Abbildung oben) vorhanden gewesen sein muss?
Der jährliche Abbau von natürlichem Uran (blaue Balken) und der jährliche Bedarf für die zivile Nutzung in KKWs(rote Balken).

Eine ähnliche Zusammenstellung findet man auch bei der World Nuclear Association.

Ohne Zweifel besteht jedoch die Tatsache, dass sich die westliche Nuklearindustrie in einer tiefen Krise befindet. Das hat mehrere Gründe:
  • Die Weltbank gewährt seit 2013 keine Kredite mehr für den Bau neuer KKWs.
  • Die sich im Bau befindlichen KKWs in europäische Ländern habe große finanzielle Probleme, weil sie den zugesicherten Kostenrahmen nicht einhalten können. Das betrifft insbesondere den europäischen KKW-Typ der 3. Generation (EPR) in
    Flamanville (Frankreich),
    Olkiluoto (Finnland),
    Hinkley Point C (England).
  • Die Folge war, dass die französische Firma AREVA Konkurs anmelden und von dem Staatsunternehmen EDF übernommen werden musste.
Aber auch in den USA sieht es nicht besser aus: Wegen Kostenüberschreitungen musste das USamerikanische Tochterunternehmen Westinghouse der Toshiba AG Konkurs anmelden und Toshiba hat angekündigt, dass sie sich am Auslandsgeschäft mit KKWs nicht mehr beteiligen wird.

Das bedeutet, dass zukünftig nur noch Russland (ROSATOM2)) und China in der Lage sein werden, auf dem Weltmarkt KKWs anzubieten, zu finanzieren und zu errichten. Wenigstens teilweise sieht die Planung vor, dass das KKW im Eigentum des Errichters verbleibt und dieser dann die Energie eigenständig an das Land verkauft, u.U. zu garantierten Preisen.
Ich halte dies für eine gefährliche Entwicklung, denn sie verringert die Bedeutung von Sicherheitsstandards und erhöht die Bedeutung der Kostenkalkulation. Es ist eine Folge des Niedergangs der westlichen Nuklearindustrie, verursacht nicht durch technische oder Sicherheitsprobleme, sondern durch sozio-politische Schwierigkeiten: Energie aus KKWs ist unpopulär, besonders in Deutschland! Und selbst wenn sich an dieser Einstellung in Zukunft etwas ändern sollte, weil die Energieversorgung gefährdet ist, wird es Jahrzehnte dauern, bis eine Nuklearindustrie neu aufgebaut ist und ihren alten technologischen Stand wieder erreicht hat. Immerhin besteht Hoffnung, dass es vielleicht gelingen kann.

Denn die Ablehnung der Kernenergie ist kein wirklich globales Phänomen: Zur Zeit (September 2022) sind 41 neue KKWs weltweit im Bau, 2 davon z.B. in den Vereinigten Arabischen Emiraten, die eigentlich mehr für ihre Erdgasförderung bekannt sind und die aufgrund ihrer geografischen Lage ideal geeignet wären für die Nutzung erneuerbarer Energien. Gibt es da etwa jemanden, der schlauer ist als deutsche Politiker?
1) Die prognostizierten, jährlichen Uranabbaumengen ergeben sich aus dem Differentialquotienten  der  Wachstumsfunktion nach der Zeit. Dabei entspricht das Abbaumaximum einem Wert von 7.6 · 1012 kWh a-1.
2) Die Firma ROSATOM war 2021 an folgenden nicht-russischen Projekten beteiligt:
Akkuyu(Türkei), El Dabaa(Ägypten), Ostrovets(Weißrussland,  Kudamkulan(Indien), Paks-2(Ungarn), Ruppur(Bangladesch), Tianwan(China), Hanhikivi(Finnland).