[논문 리뷰] The Future of Nuclear Energy: Facts and Fiction: An update using 2009/2010 Data

Michael S. Dittmar|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 21.

Graphite, nuclear technology, radiation studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 2009년의 핵에너지 미래에 대한 분석을 2009–2010년 데이터로 업데이트하여, 특히 중국과 러시아에서의 신규 원전 건설에도 불구하고 전 세계 핵발전량이 지속적으로 감소하고 있음을 드러냈다. 핵심적으로는 우라늄 공급 부족 문제가 존재하며, 카자흐스탄의 채광 붐은 2020년에 정점에 이르러 2035년에는 붕괴될 것으로 예측되며, 이는 장기적 핵확장을 위한 계획에 도전하고 있으며 자원 보고서와 비용 가정의 결함을 드러낸다.

ABSTRACT

An update of our 2009 study, "The Future of Nuclear Energy, Facts and Fiction" using the 2009 and the available 2010 data, including a critical look at the just published 2009 edition of the Red Book, is presented. Since January 2009, eight reactors with a capacity of 4.9 GWe have been connected to the electric grid and four older reactors, with a combined capacity of 2.64 GWe have been terminated. Furthermore, 27 reactor constructions, dominated by China (18) and Russia (4), have been initiated. The nuclear fission produced electric energy in 2009 followed the slow decline, observed since 2007, with a total production of 2560 TWhe, 41 TWhe (1.6%) less than in 2008 and roughly 100 TWhe less than in the record year 2006. The preliminary data from the first 10 months of 2010 in the OECD countries indicate that nuclear power production in North-America remained at the 2009 levels, while one observes a recovery in Europe with an increase of 2.5% and a strong rise of 5% in the OECD Asia-Pacific area compared to the same period in 2009. Worldwide uranium mining has increased during 2009 by about 7000 tons to almost 51000 tons. Still roughly 18000 tons of the 2010 world uranium requirements need to be provided from the civilian and military reserves. Perhaps the most remarkable new data from the just published 2009 edition of the Red Book, are that (1) the best understood RAR (reasonable assured) and IR (inferred) resources, with a price tag of less than 40 US dollars/Kg, have been inconsistently absorbed in the two to three times higher price categories and (2) uranium mining in Kazakhstan is presented with a short lifetime. The presented mining capacity numbers indicate an uranium extraction peak of 28000 tons during the years 2015-2020, from which it will decline quickly to 14000 tons by 2025 and to only 5000-6000 tons by 2035.

연구 동기 및 목표

• 2009–2010년 원전 운영, 우라늄 채광 및 자원 추정치에 대한 업데이트된 데이터를 바탕으로 핵에너지의 미래를 재평가하기 위해.
• 우라늄 자원 보고서와 공급 전망의 일관성 문제를 드러내어 핵에너지 확장을 낙관적으로 전망하는 데 도전하기 위해.
• 노후화된 원전과 중국, 인도, 러시아의 증가하는 수요를 고려할 때, 전 세계 핵발전 증가의 지속 가능성 평가하기 위해.
• 특히 저비용 자원을 고비용 카테고리로 재분류한 점을 중심으로, 레드 북의 우라늄 자원 데이터의 신뢰성에 대한 비판을 위해.
• 카자흐스탄의 우라늄 채광이 장기적으로 전 세계 핵에너지 확장을 뒷받침할 수 있는지 평가하기 위해, 특히 2020년 이후 급격히 감소할 것으로 예측되는 점을 고려하여.

제안 방법

• 국제원자력기구(IAEA)와 세계원자력협회(WNA)의 공식 자료를 바탕으로 2009년과 2010년 초의 전 세계 핵발전, 원전 건설 및 우라늄 채광 생산량을 분석하였다.
• 실제 우라늄 채광 결과(2009년 51,000톤, 2010년 예측 55,000톤)를 연간 수요 예측치(연간 68,000톤)와 비교하여 공급 격차를 규명하였다.
• 2009년 레드 북의 우라늄 자원 카테고리 평가를 수행하였으며, 특히 40달러/kg 이하의 저비용 RAR 및 IR 자원이 고비용 등급으로 재분류된 점에 초점을 맞추었다.
• 카자흐스탄의 우라늄 채광 궤적을 레드 북의 용량 예측치를 바탕으로 평가하였으며, 2015–2020년 사이에 28,000톤의 정점에 이르러 이후 2035년까지 5,000~6,000톤으로 급격히 감소할 것으로 예측하였다.
• 핵에너지 계획에서의 비용 가정에 대한 비판적 검토를 수행하였으며, 탐사, 채굴, 환경 복구를 포함한 전 생애주기 비용 평가의 필요성을 주장하였다.
• 예측치와 실제 데이터를 비교 분석하여, 현재의 공급 제약 조건 하에서 대규모 핵에너지 확장을 현실적으로 기대할 수 있는지 도전하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실제 2009–2010년 핵발전 데이터가 핵에너지 확장 전망을 지지하는가 아니면 도전하는가?
• RQ2 특히 저비용 자원이 고비용 카테고리로 재분류된 점을 고려할 때, 2009년 레드 북의 우라늄 자원 추정치는 얼마나 신뢰할 수 있는가?
• RQ3 2020년 이후 급격히 감소할 것으로 예측되는 카자흐스탄의 우라늄 채광 수요가 장기적인 전 세계 핵에너지 확장을 뒷받침할 수 있는가?
• RQ4 전 세계 우라늄 수요(연간 68,000톤)와 실제 채광 생산량(2009년 51,000톤) 사이의 격차는 얼마이며, 현재는 어떻게 메꾸고 있는가?
• RQ5 현재의 우라늄 채광 및 핵에너지 비용 모델은 환경 비용과 전 생애주기 비용을 얼마나 간과하고 있으며, 이는 장기적 계획에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 2009년 전 세계 핵발전량은 2,560 TWh로 2008년 대비 1.6% 감소하였으며, 2005년 이후 가장 낮은 수준이었으며, 신규 원전 건설에도 불구하고 지속적인 감소 추세를 보였다.
• OECD의 초도 2010년 데이터는 핵발전량이 회복세를 보였음을 시사하며, 유럽은 2009년 동기 대비 2.5% 증가했고, OECD 아시아태평양 지역은 5% 증가하였다.
• 2009년 우라늄 채광량은 51,000톤으로 증가하였으며, 이는 카자흐스탄의 기여로 거의 완전히 이루어졌으며, 카자흐스탄은 14,000톤을 생산하여 2008년 대비 63% 증가했고, '우라늄 사우디아라비아'로 불리우기도 하였다.
• 2009년 레드 북는 심각한 일관성 문제를 드러내었으며, 저비용(40달러/kg 이하) RAR 및 IR 우라늄 자원이 고비용 카테고리로 일관되지 않게 재분류되어 투명성을 해쳤다.
• 카자흐스탄의 우라늄 채광은 2015–2020년 사이에 28,000톤의 정점에 이르러 이후 급격히 감소할 것으로 예측되며, 2025년까지 14,000톤으로 줄어들고 2035년에는 5,000~6,000톤으로 감소할 것으로 전망된다. 이는 일시적인 번영을 의미한다.
• 전 세계 우라늄 수요는 연간 68,000톤으로 추정되나, 2009년 기준 주요 채광 생산량은 51,000톤에 머물렀으며, 이는 보조 자원에 의존해야 함을 시사하며, 향후 핵에너지 확장에 대한 공급 리스크가 커지고 있음을 드러냈다.