Jeju Peace Institute

[Editor’s note] In this article, Sharon Squassoni, senior fellow at the Center for Strategic and International Studies, argues “Enthusiasm for nuclear growth may outpace efforts to shape the fuel cycle to minimize the risks for nuclear safety, security, and proliferation.” To mitigate the risks associated with the current nuclear energy enthusiasm, reactor vendors and supplier states should pay special attention to ways of “cultivating a nuclear safety culture,” “eliminating highly enriched uranium and separated plutonium in the fuel cycle,” and “multilateralization of sensitive fuel cycle facilities,” she emphasizes.

Please note that the views expressed in this article are those of the author and do not necessarily reflect the position of the Jeju Peace Institute.

If you would like to respond to Ms. Squassoni’s article, please send your responses to bjko@jpi.or.kr.

Enthusiasm for nuclear energy has surged in the last few years, motivated largely by concerns about energy security and climate change. More than 27 nations since 2005 have declared they will install nuclear power for the first time. Half of these are developing countries. Some such as Turkey, Philippines and Egypt had abandoned programs in the past, while others, like Jordan and the United Arab Emirates, are considering nuclear power for the first time. If all these states follow through on their plans, the number of states with nuclear reactors could double.

In addition to more reactors spread more widely around the globe, this renewed interest in nuclear energy may prompt further innovations, like development of small reactors that some call “nuclear batteries,” of fast reactors by advanced nuclear states and of new spent fuel recycling techniques. Several additional countries may also pursue uranium enrichment. Some of these developments could place serious pressure on the nuclear nonproliferation regime.

Thirty years ago, when an expansion in nuclear energy was similarly envisioned, the international community explored technical and institutional approaches to a more proliferation-resistant fuel cycle. As uranium prices first dropped and then interest in nuclear energy waned, so too did the urgency of reducing the proliferation risks of expanding nuclear energy. This time, efforts to manage the nuclear fuel cycle are more urgent in light of Pakistani scientist AQ Khan’s nuclear black market network, which sold uranium enrichment equipment to Iran, North Korea, and Libya, among other states, and the threat of terrorist access to nuclear material and facilities.

Nuclear Power: How Much Growth?

Thirty countries plus Taiwan operate nuclear power reactors (with a total capacity of about 371 Gigawatts electric, or GWe). Worldwide, nuclear energy accounts for about 15% of global electricity demand. More than half of power reactor capacity is found in the United States (25%), France, and Japan. Seven developing nations have nuclear power Argentina, Brazil, China, India, Pakistan, South Africa, and Taiwan. Uranium ores are even more tightly concentrated, with Australia, Canada and Kazakhstan accounting for about 80% of known resources. Uranium enrichment capabilities (to make low-enriched uranium for reactor fuel) are found in 11 countries, although most of the capacity is concentrated in Russia, France, the United States, and the URENCO host states of the United Kingdom, Netherlands, and Germany. Six countries reprocess spent nuclear fuel and no country yet has opened a geologic waste repository for permanent disposal of nuclear waste.

According to the International Energy Agency, without significant policy support, nuclear energy capacity will grow less than 1% annually (or to 415 GW) to 2030, but nuclear energy’s market share would decline to 10% of electricity demand because high demand growth is anticipated overall.1) If we assume fewer retirements of older reactors, as does the U.S. Energy Information Administration (EIA), a modest growth scenario could mean 482 GWe capacity by 2030. This would mean a stable market share for nuclear energy. A modest growth scenario sees few reactors in new nuclear states.

However, if we assume that all the states interested in nuclear power for the first time will be able to implement their optimistic plans, nuclear capacity could double by 2030. And if global climate change concerns were to drive nuclear expansion, the capacity would reach 1 Terawatt (or almost triple the current capacity). Figure 1 (purple map) shows these countries according to how far they have proceeded in their planning.

Figure I: Proposed “New Nuclear” States (2009)

It is unlikely that all or even many of these countries will follow through in their stated timeframes for installing nuclear capacity. According to the U.S. State Department, a dozen countries are “giving serious consideration to nuclear power in the next ten years.”2)  Of this dozen, several have plans to build nuclear reactors that do not now have nuclear power, including Azerbaijan, Belarus, Egypt, Indonesia, Kazakhstan, Turkey and Vietnam. Turkey is the furthest along in its plans, according to the International Atomic Energy Agency (IAEA). Nineteen countries with longer term plans, according to the State Department, include Algeria, Chile, Georgia, Ghana, Jordan, Libya, Malaysia, Morocco, Namibia, Nigeria, Bahrain, Kuwait, Oman, Saudi Arabia, Qatar, United Arab Emirates, Syria, Venezuela, and Yemen.3)

The IAEA is providing guidance, review and support to help them build the infrastructure for nuclear energy, stressing that nuclear energy is a 100-year commitment from development to decommissioning.4) Most developing countries would need to import reactors and, possibly, the staff to operate them. By 2020, the IAEA estimates that power plant construction could begin in eight countries, and possibly in fifteen more by 2030.5) Although there is growing recognition that many of these developing countries would be better served by small and medium-sized reactors (from 300 MWe to 700 MWe) because of the capacities of their electrical grids, there will be few available options for states to purchase smaller reactors in that timeframe. Both India and China have built smaller reactors (150MWe to 500 MWE) and could become significant suppliers in the future. For now, most states will likely choose the reactors currently being marketed (between 1000 MWe and 1600 MWe).

Are these countries really ready for nuclear power? Part of the challenge for many states will be adhering to international standards and conventions that have evolved over time. The table below shows the status of states that have declared an interest in nuclear power and certain nuclear safety, security, and nonproliferation commitments.

Table I: States Interested in Nuclear Power: Status on Safeguards, Safety, Security and Other Conventions
(as of October 2009)

Although signing conventions is an important step toward preparing for nuclear power, the real tests of responsibility may offer less tangible evidence of compliance. For example, how will vendors, regulatory agencies and international institutions assess the maturity of nuclear safety cultures? How will states develop safety and security cultures that complement each other? Is the regulatory authority truly independent? Many of the critical requirements will take years to develop fully.

Implications for Nuclear Safety, Security, and Proliferation

A global resurgence of nuclear energy could mean more than just higher numbers of reactors. Doubling the number of countries that operate nuclear power reactors, particularly if those states are developing countries, could pose risks for nuclear safety, security, and proliferation. In particular, doubling reactor capacity could require more uranium enrichment. As advanced states move toward developing the next generation of reactors, which are likely to be fast reactors that require reprocessing of spent fuel, “new” nuclear states may opt to keep their options open. Enthusiasm for nuclear growth may outpace efforts to shape the fuel cycle to minimize the risks for nuclear safety, security, and proliferation.

To mitigate risks of nuclear accidents, considerable care will be required in new construction particularly where rapid build is envisioned (e.g., in China and India) the reactor-year frequency of core damage accidents should be lowered and reactor vendors, suppliers, and regulators should pay special attention to cultivating a nuclear safety culture, rather than just insisting that recipient states sign relevant nuclear safety agreements.

To mitigate the risk of a major expansion to nuclear security, vendors and exporting countries should consider domestic terrorism threats in recipient states and eliminating highly enriched uranium and separated plutonium in the fuel cycle. This implies an open fuel cycle, where most new reactors would be light water?moderated, low-enriched-uranium-fuelled reactors. Fuel leasing arrangements, agreements to foreswear enrichment and reprocessing, or cradle-to-grave nuclear fuel supply complete the picture.

These steps would also help mitigate nuclear proliferation risks but additional measures would be needed to reduce the potential for state diversions of weapons-usable material. Supplier states should make the strengthened safeguards protocol the so-called Additional Protocol the new threshold for nuclear supply and seriously explore multilateralization of sensitive fuel cycle facilities. It would not be enough to advocate that new enrichment or reprocessing facilities have multilateral ownership or operation the approach would have to apply to all existing and future facilities in order to be nondiscriminatory. Using a future treaty, such as the Fissile Material Production Cutoff Treaty, to make such restrictions legally binding could be useful. If no country is producing fissile material for nuclear weapons, do there need to be national facilities? Finally, nuclear electricity needs to be promoted as just another way to boil water, not as a prestigious endeavor that requires high-level diplomacy and accords advanced industrial level status. Stripping away the prestige attached to nuclear energy could help mitigate states’ pursuit of nuclear energy to develop latent military capabilities. Advanced states should broaden their efforts to help developing states assess all options to reduce carbon emissions, across all sectors of society, not just in electricity generation.

_____

Notes

1) International Energy Agency, World Energy Outlook 2008 (Paris: OECD), p. 92.

2) U.S. State Department International Security Advisory Board, “Proliferation Implications of Global Expansion of Civilian Nuclear Power,” April 2008, available at www.state.gov/documents/organization/105587.pdf

3) The State Department report also included Australia in this category, but the list was prepared in 2007, before Australian elections put a Labor government in power that currently has no plans for nuclear power.

4) See IAEA, Milestones in the Development of a National Infrastructure for Nuclear Power, available at http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1305_web.pdf

5) Akira Omoto, Direction, Division of Nuclear Power, IAEA, briefing on “IAEA support to infrastructure building in countries considering introduction of nuclear power,” 2008.

이 글에 포함된 의견은 저자 개인의 견해로 제주평화연구원의 공식입장과는 무관합니다.

* Sharon Squassoni
Senior Fellow
Center for Strategic and International Studies