RGN N° 6 Novembre-Décembre 2009 p. 109–119

Multi-Regional Nuclear Energy Deployment Scenarios for a Sustainable Energy Future

Scénarios de déploiement multirégional de l'énergie nucléaire pour un avenir énergétique durable

¹ Argonne National Laboratory (USA)
² LISTO (Belgium)
³ Korea Atomic Energy Research Institute (Korea)

Abstract

While the potential role of nuclear energy to serve future energy needs is increasingly recognized, the worldwide deployment of nuclear energy will need to address various challenges to secure a sustainable nuclear energy future. Regional or local energy markets pose various requirements on the kind of nuclear power plants to be deployed, e.g. unit size of plants as well as serving various energy product markets, whereas natural resources and environmental sustainability criteria need to be achieved via the global nuclear fuel cycle. One challenge for nuclear energy deployment worldwide will be to find the necessary synergies between this local economic competitiveness for nuclear power plants and the global sustainability via the nuclear fuel cycle with due consideration for nonproliferation and safety throughout the whole nuclear energy system.

Various studies have investigated such worldwide nuclear energy deployment scenarios indicating that such scenarios will need to include the deployment of advanced technologies (e.g., Generation-IV systems) within the current nuclear developed countries and the deployment of an international framework where the transfer or trade of fissile materials can be securely organized benefitting all world-regions needing nuclear energy.

This paper discusses the multi-regional nuclear energy deployment scenario analysis aimed at investigating the synergy between local competitiveness and global sustainability for nuclear energy. By use of the DANESS model, various nuclear energy deployment scenarios for multiple world regions were investigated utilizing the projected energy demand for each region as reported by international authoritative studies. Three international nuclear energy policy strategies were considered. These strategies are not representative of a specific policy that is promoted by a country or an organization, but rather a set of hypothetical strategies that serves the discussion in this area. The considered scenarios are, as follows:

- No trade of fissile material between the regions, i.e. each region has a rather independent nuclear energy deployment with only fuel cycle services bought on the international or, in most cases, domestic market;

- Limited trade of fissile material between the regions consisting of an international fuel bank concept where countries are assured of nuclear fuel delivery without needing to deploy a domestic nuclear fuel cycle capability. Though, such strategy does not directly influence the decision on nuclear power plant investment as such;

- An international nuclear energy service strategy based on an inter-governmental 'Sustainable Nuclear Energy framework' where international trade of fissile materials is inherently part of secured service agreements for nuclear power plants which become fueled via such international fuel trade framework.

Résumé

Bien que le rôle potentiel de l'énergie nucléaire en vue de satisfaire les besoins futurs en matière d'énergie soit de plus en plus reconnu, le déploiement de l'énergie nucléaire à travers le monde devra relever différents défis afin d'assurer un avenir énergétique durable. Les marchés énergétiques locaux et régionaux présentent plusieurs conditions spécifiques concernant le type de centrales nucléaires à déployer, comme par exemple la taille des unités des centrales ou encore l'approvisionnement de plusieurs marchés énergétiques, tandis que les critères de gestion des ressources naturelles et de protection de l'environnement ne peuvent être atteints qu'au niveau mondial à travers un cycle du combustible nucléaire global. L'un des enjeux majeurs du déploiement de l'énergie nucléaire au niveau mondial consistera à développer les synergies nécessaires entre cette compétitivité économique en matière de centrales nucléaires à l'échelle locale et la durabilité de l'approvisionnement énergétique à l'échelle mondiale à travers le cycle du combustible, tout en prenant en compte les impératifs de non-prolifération et de sécurité dans la configuration de l'ensemble du système énergétique nucléaire.

Plusieurs études ont examiné de tels scénarios de déploiement mondial de l'énergie nucléaire, lesquels requièrent le déploiement de technologies avancées (des systèmes de 4^ème génération, par exemple) dans les pays ayant développé l'énergie nucléaire, et le déploiement d'un plan international qui organiserait de manière sécurisée le transfert et le commerce de matières fissiles, au bénéfice de toutes les régions du monde ayant des besoins en énergie nucléaire.

Le présent article examine des scénarios de déploiement multirégional de l'énergie nucléaire, laquelle vise à étudier les synergies entre la compétitivité à l'échelle locale et la durabilité de l'approvisionnement en énergie nucléaire à l'échelle mondiale. Au moyen du modèle DANESS, plusieurs scénarios de déploiement de l'énergie nucléaire dans de nombreuses régions du monde ont été examinés sur la base d'études prospectives officielles internationales relatives à la demande en énergie pour chaque région. Trois stratégies en matière d'énergie nucléaire internationale ont été étudiées. Ces stratégies ne sont pas représentatives d'une politique spécifique promue par un pays ou une organisation, mais constituent plutôt une série de scénarios stratégiques servant de support au débat dans ce domaine. Les scénarios étudiés sont les suivants :

- Pas de commerce de matières fissiles entre les régions. Chaque pays est doté d'un processus de déploiement indépendant en matière d'énergie nucléaire et les services du cycle du combustible sont achetés à l'international ou, dans la plupart des cas, sur le marché national ;

- Commerce limité de matières fissiles entre les régions avec la mise en place d'un concept de banque internationale du combustible garantissant aux pays la livraison du combustible nucléaire sans recourir au déploiement d'un cycle du combustible nucléaire national. Une telle stratégie ne doit cependant pas influencer directement les décisions portant sur l'investissement dans des centrales nucléaires ;

- Une stratégie de services d'énergie nucléaire intergouvernementaux, basée sur un plan d'énergie nucléaire durable, selon lequel le commerce international de matières fissiles ferait partie inhérente des accords offrant un service sécurisé aux centrales nucléaires approvisionnées par un tel système de commerce international du combustible nucléaire.