GANZHEITLICHE BETRACHTUNG VON ENER- ENER-GIESYSTEMEN GaBE [11]: Das GaBE- Projekt

trägt zum China Energy Technology Program (CETP) bei, das im Rahmen der Alliance for Glo-bal Sustainability durchgeführt und von ABB finanziert wird. In Zusammenarbeit mit den USA (MIT), Japan (Universität Tokio), Schweiz (EPFL, ETHZ) und verschiedenen chinesischen For-schungspartnern untersucht das PSI Optionen für eine nachhaltigere Stromerzeugung. Der Bereich Nukleare Energie und Sicherheit (NES) im PSI ist für einen grösseren Teil des Programms verant-wortlich. Dabei werden Lebenszyklusanalysen durchgeführt. Auswirkungen auf die Umwelt

und externe Kosten werden abgeschätzt, ebenso wie die verschiedenen Risiken. Der Bereich All-gemeine Energie (ENE) modelliert die Zusam-menhänge von Energie und Wirtschaft.

Für die Abschätzung der externen Kosten für Gesundheit und Umwelt, die durch die Luftver-schmutzung aus normalem Betrieb der verschie-denen Energieketten entstehen wurde der sorg.

impact pathway approach verwendet. Zusätzlich wurden Ökosysteme mit dem Modell RAINS-Asia (Regional Air Pollution Information and Simulati-on) studiert. Während sich die detaillierten Ana-lysen im Stromsektor auf die chinesische Provinz Shandong konzentrierten, erstreckte sich das modellierte Gebiet über grosse Teile Asiens.

Einige bedeutungsvolle Resultate konnten für ganz China abgeleitet werden.

Figur 1: Kosten/Nutzen-Analyse von zwei ausgewählten Szenarien für die Stromerzeugung in der Provinz Shan-dong im Jahr 2020; Szenario 1 (oben): konventionelle Kohleverstromung bei Einsatz von Filtern (Coal, FGD);

Szenario 2 (unten): Verbesserungen der bestehenden Stromerzeugungstechnik, saubere fortgeschrittene Kohle-technologie sowie der Einsatz von Kernenergie und Erdgas (Clean Coal Technology + Diversification).

Die Abschätzungen zeigen, dass an jedem ein-zelnen Tag eine Million Menschen vorzeitig we-gen der Luftverschmutzung sterben. Ausserdem sind derzeitig 25% von ganz China einem hohen Risiko durch Übersäuerung von Luft und Boden ausgesetzt. Bei dem vorliegenden starken Wunsch nach Wachstum dürften diese Zahlen noch ansteigen, wenn zu geringe Anstrengun-gen bei der Überwachung der Luftverschmut-zung unternommen werden. Eine verbesserte Luftüberwachung dürfte das Risiko aber im be-troffenen Gebiet um bis zu 15% senken helfen.

Die durch Luftverschmutzung verursachten Aus-wirkungen auf Gesundheit und Umwelt korre-spondieren mit dem chinesischen Bruttosozial-produkt von 6% bis 7%. Die Energieerzeugung in China trägt zu einem Viertel der gesamten

Kosten durch die Luftverschmutzung bei; allein 20% davon werden durch den Energiesektor in der Provinz Shandong verursacht.

Es wurden kosteneffiziente Strategien überlegt, die zu einer Reduktion der Emissionen von Luft-schadstoffen und Treibhausgasen führen kön-nen. Figur 1 zeigt die Ergebnisse einer Ko-sten/Nutzen-Analyse von zwei ausgewählten Szenarien für die Stromerzeugung in der Provinz Shandong im Jahr 2020. Das erste Szenarium beruht auf konventioneller Kohleverstromung bei Einsatz von Filtern (Coal, FGD). Beim zweiten Szenarium (Clean Coal Technology + Diversifica-tion) wurden Verbesserungen der bestehenden Stromerzeugungstechnik unterstellt, wie Ausser-betriebnahme zu umweltfeindlicher Anlagen, Nachbesserungen an Anlagen und Filtern,

Koh-lebehandlung. Im zweiten Szenarium wurde ausserdem eine saubere fortgeschrittene Kohle-technologie sowie der Einsatz von Kernenergie und Erdgas angenommen. Beiden Szenarien ist eine moderate Zunahme an elektrischer Energie um den Faktor 3 in den kommenden 20 Jahren unterlegt. Eines der Ergebnisse, die man aus der

Abbildung ablesen kann ist die Tatsache, dass die Gesamtkosten (interne und externe Kosten) einer viel umweltfreundlicheren Strategie niedri-ger sind als die Kosten einer vermeintlichen schmutzigen, nicht nachhaltigen Energiestrate-gie.

Internationale Zusammenarbeit

• HRA: OECD/NEA/CSNI, GRS (DE).

• STARS: 5th EU-FP, Purdue Univ. (US), Univ.

of Illinois (US), EPRI (US), GRS (DE).

• LWR-PROTEUS: 5th EU-FP, CEA (FR), Westinghouse-Atom (SE), Studsvik (SE), Fra-matome-ANP (FR/DE), Scandpower (NO).

• LWR-Kontamination: IAEA, VGB (DE).

• EDEN: 5th EU-FP, Westinghouse-Atom (SE), EPRI/NFIR (US), Framatome-ANP (FR/DE), CO-GEMA (FR), CEA (FR), IPSN (FR).

• Bauteilsicherheit: 5th EU-FP, FZK (DE), MPA (DE), Framatome-ANP (FR/DE), IAEA, VTT (FI), CEA (FR).

• Forschung zu schweren Unfällen: 5th EU-FP, USNRC (US), Framatome-ANP (FR/DE), CEA (FR), AEA Technology (GB), FZK (DE),

GRS (DE).

• Entsorgung radioaktiver Abfälle: 5th EU-FP, FZK (DE), FZR (DE), CEA (FR), CRIEPI (JP), JNC JP), SKB (SE), NIREX (GB).

• Fortgeschrittene Brennstoffzyklen: 5th EU-FP, CEA (FR), JAERI (JP), JNC (JP), OECD/

NSC und OECD/Halden (NO), NRG (NL).

• ALPHA: 5th EU-FP, USNRC (US), EPRI (US), GE (US), Framatome-ANP (FR/DE), OECD/

NEA/CSNI.

• GaBE: 5th EU-FP, OECD/NEA und -/IEA, IAEA, ABB-CETP (CH), MIT (US); Univ. of Tokio (JP).

Bewertung 2001 und Ausblick 2002

Unter den internationalen Entwicklungen, die das vergangene Jahr ausgezeichnet haben, ist eine von besonderer Wichtigkeit für die Kern-energie allgemein und für die KernKern-energiefor- Kernenergiefor-schung in der Schweiz insbesondere, nämlich die Implementierung des Generation IV International Forum (GIF) als wichtiges Element der Generati-on IV NPP Initiative (s. Überblicksprogramm 2000). GIF soll die bilaterale und multilaterale Kollaboration zur Entwicklung nuklearer Energie-systeme unterstützen. Eine formale Charta wur-de von wur-den Regierungen von Argentinien, Brasi-lien, Kanada, Frankreich, Japan, der Republik Korea, Grossbritannien und den USA unter-zeichnet, die den Mitgliedsländern den Rahmen für Zusammenarbeit in Forschung und Entwick-lung öffnet. Um sicherzustellen, dass GIF auch die Meinungen von Ländern zur Kenntnis nimmt, welche die Charta nicht unterzeichnet haben, nehmen Beobachter von Euratom, der IAEA und der OECD/NEA an allen Besprechungen teil.

Jedes Mitgliedsland hat Experten nominiert, die

in den Technischen Arbeitsgruppen an der Er-stellung zukünftiger F&E-Programme (R&D Roadmaps) mitwirken. Die Schweiz wurde von den USA eingeladen, GIF beizutreten. Nach reif-licher Abwägung kam die Schweizer Regierung zum Schluss, dass die Schweiz an den Zielen von GIF interessiert ist und dass sie die Forderungen der Charta erfüllen wird. Die Schweiz will aktiv über die am PSI laufenden Forschungsarbeiten im Rahmen von GIF kooperieren. Nach einer Vernehmlassung bei den bisherigen Mitglieds-ländern wurde der Mitgliedschaft der Schweiz zugestimmt. Die GIF Charter kann Anfang 2002 von der Schweiz unterschrieben werden. For-schungsbeiträge des PSI könnten auf dem Gebiet der Reaktorphysik (PROTEUS), der Thermohy-draulik (PANDA/LINX) und des Material- und Brennstoffverhaltens (Hot-Zellen) liegen.

Ein grosser Teil der Arbeiten des Jahres 2001 war dem Umbau und der Umrüstung des Hot-Labors gewidmet. Die Arbeit wird im Frühjahr 2002

beendet sein, so dass alle Laboratorien wieder in Betrieb genommen werden können. Der Zustand wird voll den gegenwärtigen Sicherheitsbe-stimmungen gerecht werden, so dass die Labors für die nächsten 5 bis 10 Jahre allen Anforde-rungen genügen können sollten.

Es war entschieden worden, das Forschungspro-jekt Fortgeschrittene Brennstoffzyklen, insbeson-dere die Herstellung actinidenhaltiger Brenn-stoffproben, abzuschliessen. Wegen der Sanie-rung des Hot-Labors konnten die Arbeiten nicht im geplanten Umfang weitergeführt werden. Da aber vertragliche Verpflichtungen (EU, JNC) vom PSI in jedem Fall eingehalten werden, wird sich der Abschluss der Arbeiten zu Fortgeschrittene Brennstoffzyklen auf Mitte 2003 verschieben.

Der NES trägt auch in den kommenden Jahren substantiell zur Entwicklung eines

Flüssigmetall-targets für Spallationsquellen bei (Projekt ME-GAPIE). Es soll in die PSI-SINQ eingebaut und dort getestet werden; es stellt aber auch ein wesentliches Element dar für sog. Accelerator Driven Systems (ADS), etwa zur Actinidentrans-mutation, in der ferneren Zukunft.

Nach dem positiven Entscheid über Bau und Betrieb der 5. SLS-Strahllinie als EXAFS-Anlage, wurde das entsprechende Design der Strahllinie inzwischen fertiggestellt. Auch die benötigten Komponenten wurden ausgewählt. Anstrengun-gen waren erforderlich, um die erwartete Wär-mebelastung auf den optischen Elementen zu minimieren. Mit der Inbetriebnahme von EXAFS wird im Jahr 2004 gerechnet. Wichtig für den NES ist es, dass es möglich sein wird, in der Strahllinie auch geschlossene radioaktive Proben zu untersuchen.

Liste der F+E-Projekte

(JB) Jahresbericht 2001 vorhanden (SB) Schlussbericht vorhanden

Unter den angegebenen Internet-Adressen können die Berichte heruntergeladen werden:

Die Jahresberichte werden auch im Scientific Report 2001/Volume IV des PSI erscheinen (zu bestellen bei: PSI, CH-5332 Villigen, oder http://nes.web.psi.ch).

[1] M. A. Zimmermann (martin.zimmermann@psi.ch),PSI, Villigen, Sicherheitsforschung be-züglich Transientenanalyse der Reaktoren in der Schweiz, http://stars.web.psi.ch (JB) [2] V. N. Dang (vinh.dang@psi.ch),PSI, Villigen, Human Reliability Analysis (HRA)

applica-tions and methods development, http://systemsa.web.psi.ch/hra (JB)

[3] F. Jatuff (fabian.jatuff@psi.ch), PSI, Villigen, LWR-PROTHEUS, http://proteus.web.psi.ch (JB) [4] A. Hiltpold: (werner.hiltpold@psi.ch), PSI, Villigen, LWR-Kontamination, (SB)

[5] W. Hoffelner (wolfgang.hoffelner@psi.ch), PSI, Villigen, EDEN, http://lwv.web.psi.ch/eden0.htm (JB)

[6] D. Kalkhof, M. Grosse, M. Niffenegger, B. Tirbonod (dietmar.kalkhof@psi.ch),PSI, Villigen, Früherkennung von Ermüdungsschädigung an Kernkraftwerkskomponenten, http://lwv.web.psi.ch/lwi0.htm (JB)

[7] S. Güntay (salih.suentay@psi.ch), PSI, Villigen, Forschung zu schweren Unfällen, http://sacre.web.psi.ch (JB)

[8] J. Hadermann (joerg.hadermann@psi.ch), PSI, Villigen, Entsorgung radioaktiver Abfälle, http://les.web.psi.ch/groups/index.html (JB)

[9] Ch. Hellwig (christian.hellwig@psi.ch), PSI, Villigen, Fortgeschrittene Brennstoffzyklen, http://lwv.web.psi.ch/afcproj.htm (JB)

[10] M. Huggenberger, J. Dreier, F. de Cachard (max.huggenberger@psi.ch), PSI, Villigen, ALPHA, http://lth.web.psi.ch/LTH.htm (JB)

[11] St. Hirschberg (stefan.hirschberg@psi.ch), PSI, Villigen, GaBE, http://gabe.web.psi.ch (JB)