Transporting and Storing High-Level Nuclear Waste in the U.S.—Insights from a Mathematical Model

The nuclear industry in the United States of America has accumulated about 70,000 metric tons of high-level nuclear waste over the past decades; at present, this waste is temporarily stored close to the nuclear power plants. The industry and the Department of Energy are now facing two related challenges: (i) will a permanent geological repository, e.g., Yucca Mountain, become available in the future, and if yes, when?; (ii) should the high-level waste be transported to interim storage facilities in the meantime, which may be safer and more cost economic? This paper presents a mathematical transportation model that evaluates the economic challenges and costs associated with different scenarios regarding the opening of a long-term geological repository. The model results suggest that any further delay in opening a long-term storage increases cost and consolidated interim storage facilities should be built now. We show that Yucca Mountain’s capacity is insufficient and additional storage is necessary. A sensitivity analysis for the reprocessing of high-level waste finds this uneconomic in all cases. This paper thus emphasizes the urgency of dealing with the high-level nuclear waste and informs the debate between the nuclear industry and policymakers on the basis of objective data and quantitative analysis.DFG, 414044773, Open Access Publizieren 2019 - 2020 / Technische Universität BerlinBMBF, 01LN1704A, Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: CoalExit - Die Ökonomie des Kohleausstiegs - Identifikation von Bausteinen für Rahmenpläne zukünftiger regionaler Strukturwande

Cross-Country Survey on the Decommissioning of Commercial Nuclear Reactors: Status, Insights and Knowledge Gaps

In this survey paper, we bring together the insights from six country case studies on decommissioning commercial nuclear power plants (NPPs). Nuclear decommissioning has often been overlooked in past literature but will gain relevance in future research as more and more NPPs reach the ends of their respective lifetimes. The six countries we selected for our research have commercial nuclear industries that span a wide spectrum in terms of organization, regulation, financial provisions, and production of decommissioning services. Based on the cross comparison of countries and their approaches to decommissioning, we highlight a series of gaps in the existing research that we and other researchers should fill in order to derive best practices for the commercial decommissioning industry

Die politische Ökonomie der Kernkraft : Dual-Use, Stromproduktion, Rückbau von Kraftwerken und langfristige Lagerung von radioaktiven Abfällen

This thesis assesses from a political economic point of view the role of nuclear power in a (low-carbon) energy transition in the 21st century. To answer this question a more holistic analysis is needed that considers both the entire nuclear value-added chain (including decommissioning and waste management), political interests, corporate strategies, as well as the underlying institutions. In this dissertation, I address these issues in three parts. The first part gives an introduction into the nuclear power debate of the 21st century and presents the “system good” methodology in the stream of new institutional economics. The system good analysis helps identifying ideal-typical organizational models for the value-added stages of the so-called nuclear front-end (mining, conversion, enrichment, fuel fabrication), constructing nuclear power plants, decommissioning and long-term storage as well as the respective interfaces between these stages. The second part of the dissertation looks at the nuclear industry from different perspectives. An economic historical revision of nuclear power plants deployment since World War 2 links the development and diffusion of reactor technology to political structures and institutional characteristics. An economic and technical analysis of reactor investments coupled with a Monte-Carlo Simulation of investments into current reactor technologies underscores the findings of traditional economic analysis that nuclear power is not profitable. A quantitative assessment of the decommissioning and waste management programs includes the assessment of the status quo of worldwide reactor decommissioning as well as the generated quantities of nuclear waste in Europe including their disposal solutions. A qualitative analysis of costs and financing schemes for decommissioning and waste management sheds more light on the (sometimes) complicated liabilities, both are hardly addressed in traditional economic analysis and if they are included, they are often largely underestimated. The third part is dedicated to Germany. Three studies on the German case provide some lessons-learned from a country, where the nuclear phase-out is in full swing. A modelling exercise on decommissioning and waste management shows that the interface between the two is crucial for cost efficient and timely decommissioning. The modelling on the effects of the closure of nuclear power plants gives insights into electricity markets in respect to prices and energy security. The last chapter describes the German governance of the nuclear sector and lays out the catalytic effects of the Fukushima disaster on German nuclear policy.Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich aus politik-ökonomischer Perspektive mit der Fragestellung, welche Rolle die Kernenergie in einem dekarbonisierten Stromsektor im 21. Jahrhundert noch spielen kann. Zur Beantwortung dieser Frage ist eine umfängliche Analyse erforderlich, die sowohl die gesamte nukleare Wertschöpfungskette (einschließlich Stilllegung und Abfallentsorgung), politische Interessen, Unternehmensstrategien als auch die zugrundeliegenden institutionellen Gegebenheiten berücksichtigen muss. Dieser Aufgabe habe ich mich in meiner Dissertation gestellt und beantworte die die genannte Forschungsfrage in drei Teilen. Im ersten Teil wird die Entwicklung der Kernkraft im 20. und 21. Jahrhundert nachgezeichnet und methodisch als „Systemgut" im Rahmen der Neuen Institutionenökonomie eingeführt. Die Systemgut Analyse zielt darauf ab, idealtypische Organisationsmodelle zu entwickeln, welche die verschiedenen Wertschöpfungsstufen (Uranabbau, Konversion, Anreicherung, Brennstoffherstellung, Bau von Kernkraftwerken sowie deren Stilllegung und Langzeitlagerung von Atommüll) sowie die jeweiligen Schnittstellen zwischen diesen Stufen umfassen. Im zweiten Teil der Dissertation wird die Atomindustrie aus wirtschaftlicher, technischer sowie politischer Perspektive analysiert. Eine wirtschaftshistorische Erhebung der weltweit existierenden Kernkraftwerke seit dem Zweiten Weltkrieg verknüpft die Entwicklung und Verbreitung der Reaktortechnologie mit politischen Strukturen und institutionellen Gegebenheiten. Eine techno-ökonomische Analyse mittels einer Monte-Carlo-Simulation von Investitionen in aktuelle Reaktortechnologien der dritten Generation, bestätigt die Erkenntnis traditioneller Wirtschaftsanalysen, dass Atomkraft nicht wettbewerbsfähig ist. Eine quantitative Bewertung von Stilllegungs- und Entsorgungsprogrammen umfasst den Status quo der weltweiten Reaktorstilllegung sowie der in Europa anfallenden Mengen an radioaktiven Abfällen einschließlich ihrer Lagerung. Eine qualitative Analyse der Kosten sowie der Finanzierungsmodelle für die Stilllegung und die Abfallentsorgung beleuchtet die (manchmal) komplizierten Handlungs- und Finanzierungsverantwortungen, die in traditionellen Wirtschaftsanalysen kaum berücksichtigt oder oft unterschätzt werden. Der dritte Teil der Dissertation besteht aus drei Fallstudien zum deutschen Atomausstieg. Eine Modellierung der Stilllegung von Kraftwerken und des Abfallmanagements zeigt, dass die Schnittstelle zwischen den beiden Prozessen für eine kosteneffiziente und rechtzeitige Stilllegung von entscheidender Bedeutung ist. Die Modellierung der Auswirkungen von Kernkraftwerksstillegungen gibt Einblicke in Strommärkte in Bezug auf Preise und Versorgungssicherheit. Das letzte Kapitel beschreibt den deutschen Atomsektor und legt die Auswirkungen der Fukushima-Katastrophe auf die deutsche Atompolitik dar

The World Nuclear Industry Status Report 2018

Paris, London, 4 September 2018. Nuclear power plants added a total of 7-gigawatt (GW) capacity to the world’s electricity grids in 2017 and the first half of 2018, a tiny fraction of the total from all sources, which is estimated at some 257 GW (net) in 2017, including 157 GW of renewable capacity (the largest increase ever). Over that 18-month period, six reactors started up in China, two in Russia and one in Pakistan. For the third year in a row, excluding China, global nuclear power generation has declined, finds the World Nuclear Industry Status Report 2018 (WNISR2018)