Größe und Anteil des Marktes für den Bau von Kernreaktoren nach Reaktortyp (Druckwasserreaktoren, Siedewasserreaktoren, kleine modulare Reaktoren und fortschrittliche Reaktoren); Anwendung; und Wertschöpfungskette – Globale Angebots- und Nachfrageanalyse, Wachstumsprognosen, Statistikbericht 2025–2037

Kernreaktorbauindustrie – regionaler Geltungsbereich

APAC-Marktprognose

Der Markt für den Bau von Kernreaktoren im asiatisch-pazifischen Raum wird voraussichtlich bis Ende 2037 einen Umsatzanteil von über 33,3 % haben. Die Region entwickelt sich zum globalen Epizentrum des Kernreaktorbaus mit erheblicher Marktdynamik. Das Weltwirtschaftsforum berichtet, dass sich im Jahr 2022 in der Region 35 Kernreaktoren im Bau befinden. China, Japan und Indien sind Vorreiter bei der Kernenergie. Weitere 220 Kernkraftwerke wurden in Asien vorgeschlagen.

China ist eines der dynamischsten und am schnellsten wachsenden Länder im globalen Kernenergiesektor. Als weltweit größter Emittent von Treibhausgasen investiert das Land im Rahmen seiner Strategie zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen, zur Verbesserung der Energiesicherheit und zur Deckung seines wachsenden Strombedarfs stark in die Kernenergie. Dieser aggressive Vorstoß zur Kernenergie wird sowohl durch die Regierungspolitik als auch durch technologische Fortschritte unterstützt und macht China zu einem wichtigen Akteur in der globalen Kernenergieindustrie.

China konzentriert sich auf die Verbesserung seines Kernbrennstoffkreislaufs, einschließlich der Brennstoffanreicherung, der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente und der Abfallentsorgung. China hat ein integriertes Brennstoffkreislaufsystem entwickelt, um seinen schnell wachsenden Kernenergiesektor zu unterstützen, angetrieben durch die Notwendigkeit von Energiesicherheit, Kostenoptimierung und langfristiger Nachhaltigkeit bei der Kernenergieerzeugung.

Kernbrennstoffkreislauf in China

Uranabbau und -verarbeitung

Das Land verfügt über inländische Uranminen, die sich hauptsächlich in Provinzen wie Xinjiang, der Inneren Mongolei, Jiangxi und Guangdong befinden. Um die wachsende Nachfrage zu decken, ist China stark auf importiertes Uran angewiesen und bezieht es aus Kasachstan, Namibia, Kanada und Australien. Das Land gibt an, ein uranreiches Land zu sein, basierend auf geschätzten 2 Millionen Tonnen Uran. Im Januar 2021 beliefen sich die identifizierten förderbaren Ressourcen auf 223.900 tU zu 130 USD/kg, wovon 107.600 hinreichend gesichert waren. Darüber hinaus wird gefördertes Uranerz in inländischen und internationalen Mühlenanlagen zu Yellowcake verarbeitet.

Konvertierung und Anreicherung

Uranerz wird in Uranhexafluorid (UF6) umgewandelt, eine gasförmige Form, die im Anreicherungsprozess verwendet wird. China betreibt Gaszentrifugen-Anreicherungsanlagen, um angereichertes Uran für seine Kernreaktoren herzustellen. Die Hauptanlagen werden von der China Nuclear Fuel Corporation (CNFC) betrieben.

Kraftstoffherstellung

Angereichertes UF6 wird zu einer Brennstofffabrik transportiert, wo es wieder zu einem Gas erhitzt und chemisch zu Urandioxidpulver verarbeitet wird. Das Pulver wird zu Keramikpellets zerkleinert und bei hoher Temperatur (mehr als 2550 F) gesintert (gebacken). Brennstäbe werden hergestellt, indem die Pellets in Metallrohre eingehüllt und in einem Brennelement angeordnet werden, das für die Einführung in den Reaktor vorbereitet wird. Kernbrennelemente werden nach Qualitätssicherungsstandards hergestellt und speziell für bestimmte Reaktortypen wie Druckwasserreaktoren hergestellt.

China betreibt mehrere Brennstofffabriken zur Herstellung von Brennelementen für seine Reaktoren und stellt so eine stetige Versorgung seiner Kernkraftwerke sicher. Die China National Nuclear Corporation (CNNC) ist für die Brennstoffherstellung verantwortlich und nutzt bestimmte Technologien, die von TVEL, Areva und Westinghouse übernommen wurden. Der Bedarf an hergestelltem Brennstoff betrug im Jahr 2013 etwa 1.300 tU und im Jahr 2020 1.800 tU, wobei die genauen Zahlen aufgrund der Notwendigkeit anfänglicher Kernladungen in neuen Reaktoren variieren.

Power Reactor

Der Prozess der Stromerzeugung beginnt mit der Spaltung von Uranatomen (bekannt als Spaltung) durch Neutronen. Nach der Spaltung eines 235U-Atoms kollidieren Neutronen des Uranatoms mit weiteren 235U-Atomen. Es beginnt eine Kettenreaktion, bei der Hitze entsteht. Diese Wärme wird genutzt, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Der Dampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist, der Strom erzeugt. Von 2011 bis 2020 hat China 37 Kernreaktoren ans Netz angeschlossen. Diese Reaktoren hatten eine Kapazität von etwa 36 GW und machten etwa 60 % der in diesem Zeitraum weltweit neu hinzugekommenen Kernkraftkapazität aus.

Wiederaufbereitung, Recycling

Abgebrannter Kernbrennstoff kann zu frischem Brennstoff und Nebenprodukten wiederverarbeitet werden. Nach fünf Jahren Reaktorbetrieb behält der Brennstoff fast 90 % seiner potenziellen Energie. Die im März 2015 gegründete CNNC Longrui Technology Company baut im Gansu Nuclear Technology Industrial Park in der Nähe von Jinta in der Provinz Gansu eine Demonstrationsanlage zur Wiederaufbereitung von Brennstoffen, die jährlich 200 Tonnen abgebrannter Brennelemente verarbeiten kann. Der Betrieb soll etwa im Jahr 2025 beginnen.

Lagerung abgebrannter Brennelemente

Abgebrannter Brennstoff ist der Kernbrennstoff, der in einem Reaktor verwendet wurde. Im Lanzhou Nuclear Fuel Complex, 25 Kilometer nordöstlich von Lanzhou in der zentralen Provinz Gansu, wurde eine zentrale Lageranlage für gebrauchte Brennstoffe entwickelt. In der Anfangsphase des Projekts beträgt die Lagerkapazität 550 Tonnen, die auf 1.300 Tonnen erhöht werden kann.

Abfallmanagement

Im Rahmen des 14. Fünfjahresplans begannen die Arbeiten am unterirdischen Labor zur Trennung hochaktiver Abfälle im Juni 2021 mit einer Bauzeit von sieben Jahren und einem Betriebsziel von 50 Jahren. Es wird 13,4 Kilometer Tunnel und eine Bruttogrundfläche von 2,39 Millionen Quadratmetern umfassen. Die geschätzten Kosten belaufen sich auf 420 Millionen US-Dollar. Das Projekt wird vom Beijing Research Institute of Uranium Geology (BRIUG) geleitet. Chinas konsequenter Ansatz bei der Entsorgung nuklearer Abfälle spiegelt sein Engagement für die nachhaltige Entwicklung der Kernenergie unter Berücksichtigung von Umwelt- und Sicherheitsbedenken wider.

Die Regierung von Indien macht durch mehrere Initiativen erhebliche Fortschritte bei Investitionen in Kernreaktoren. Der Unionshaushalt für 2024–25 ist ein wichtiger Meilenstein für den indischen Kernenergiesektor. Die Regierung hat 270 Millionen US-Dollar für Atomkraftprojekte bereitgestellt, was auf eine erhebliche Investition in die Entwicklung der nuklearen Infrastruktur des Landes hinweist. Darüber hinaus sind im Budget 14 Mio. US-Dollar insbesondere für das Atomic Energy Regulatory Board (AERB) vorgesehen, was zeigt, dass ein erheblicher Schwerpunkt auf die Verbesserung der regulatorischen Kontrolle und Sicherheitsmaßnahmen im Nuklearsektor gelegt wird.

Darüber hinaus hat die Regierung private Unternehmen eingeladen, in Kernenergieprojekte zu investieren. Indien hofft, insgesamt 26 Milliarden US-Dollar an privaten Investitionen für seinen Kernenergiesektor aufzubringen. Diese Bemühungen bieten privaten Investoren eine bedeutende Gelegenheit, sich an einem Markt für den Bau von Kernreaktoren zu beteiligen, der zuvor von staatlichen Unternehmen kontrolliert wurde, und so zum Ausbau der Kernkraftwerkskapazität beizutragen.

Nordamerikanische Marktanalyse

Der nordamerikanische Markt für den Bau von Kernreaktoren wird im prognostizierten Zeitraum einen erheblichen Marktanteil gewinnen. Der Markt ist durch eine relativ fragmentierte Landschaft gekennzeichnet. Global Player dominieren diesen Markt, aber auch einige regionale Unternehmen. Diese Konzentration verschiedener Unternehmen weist ein breites Spektrum an Fachwissen und Technologie auf und ermöglicht es ihnen, verschiedene Bereiche der Nuklearbauindustrie zu bedienen. Während sich die Branche weiterentwickelt, bleibt der Wettbewerb zwischen diesen spezialisierten Unternehmen hart, da jedes Unternehmen um Aufträge und Projekte konkurriert. Die Fragmentierung des Marktes weist auf Potenzial für Zusammenarbeit und Integration hin, da Unternehmen versuchen, ihre Position zu stärken und ihre Reichweite zu vergrößern.

In den USA wird der Markt für den Bau von Kernreaktoren von einer Mischung aus etablierten Energieunternehmen, innovativen Start-ups und auf fortschrittliche Reaktortechnologien spezialisierten Ingenieurbüros angetrieben. Das Vogtle Electric Generating Plant ist die zweite Kernkraftanlage von Georgia Power und eine von drei im System der Southern Company. Georgia Power, Oglethorpe Power Corporation, die Municipal Electric Authority of Georgia und Dalton Utilities sind gemeinsame Eigentümer von Plant Vogtle. Block 1 nahm 1987 den kommerziellen Betrieb auf, Block 2 1989. Das Unternehmen hat kürzlich den kommerziellen Betrieb der Vogtle-Blöcke 3 und 4 abgeschlossen und macht Plant Vogtle damit zum größten Erzeuger sauberer Energie in den USA. Block 3 nahm am 31. Juli 2023 den kommerziellen Betrieb auf, während Block 4 am 29. April 2024 den kommerziellen Betrieb aufnahm.

Das US-Energieministerium (DOE) stellt durch Initiativen wie das Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP) auch Finanzierung und politische Unterstützung für fortschrittliche Nukleartechnologien bereit. ARDP wird die Demonstration fortschrittlicher Reaktoren durch Kostenteilungsvereinbarungen mit der US-Industrie beschleunigen. Das ARDP wird eine Anfangsfinanzierung in Höhe von 160 Millionen US-Dollar bereitstellen und auch das National Reactor Innovation Center nutzen, um ARD-Technologien schnell zu testen und zu analysieren, indem es die weltberühmten Fähigkeiten des nationalen Laborsystems nutzt, um Kernreaktoren von der Blaupause in die Realität umzusetzen.

In Kanada überwacht die Canadian Nuclear Safety Commission (CNSC) alle Aspekte des Lebenszyklus jedes Kernkraftwerks, von der vor dem Anlagenbau erforderlichen Umweltstudie bis zur Stilllegung der Anlage nach Abschluss des Betriebs. Seit den frühen 1960er Jahren produzieren Kernkraftwerke in Kanada kommerziellen Strom. Derzeit befinden sich an fünf Standorten in drei Provinzen 22 Kernreaktoren. Kernenergie erzeugt etwa 15 % des kanadischen Stroms. Alle Kernkraftwerke in Kanada verwenden CANDU-Reaktoren (Canadian Deuterium-Uranium). Diese unter Druck stehenden Schwerwasserreaktoren werden mit natürlichem Uran betrieben und nutzen schweres Wasser als Kühlmittel und Moderator.