background image

U

RANIUM 

R

ESOURCES AND 

N

UCLEAR 

E

NERGY

 

Background paper prepared by the 

 

Energy Watch Group 

 

December 2006 

EWG-Series No 1/2006

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 2 of 48 

 

About the Energy Watch Group 

 

This is the first of a series of papers by the Energy Watch Group which are addressed to 
investigate a realistic picture of future energy supply and demand patterns. 

The Energy Watch Group consists of independent scientists and experts who investigate 
sustainable concepts for  global energy supply. The group is initiated by the German member 
of parliament Hans-Josef Fell. 

 

Members are: 

Dr. Harry Lehmann, World Council for Renewable Energy 
Stefan Peter, Institute for Sustainable Solutions and Innovations 
JĂśrg Schindler, Managing director of Ludwig BĂślkow Systemtechnik GmbH 
Dr. Werner Zittel, Ludwig BĂślkow Systemtechnik GmbH 

Advisory group: 

Prof. Dr. JĂźrgen Schmid, Institute for Solar Energy Technics 
Ecofys 
World Watch Institute 
Eurosolar 
World Council for Renewable Energy 
Swiss Energy Foundation 

Responsibility for this report:  

Dr. Werner Zittel, Ludwig BĂślkow Systemtechnik GmbH 
JĂśrg Schindler, Ludwig BĂślkow Systemtechnik GmbH 

 

Ottobrunn/Achen, 3

rd

 December 2006

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 3 of 48 

 

Content 

 

Summary .................................................................................................................................... 4 

Uranium and Nuclear Power ...................................................................................................... 7 

Uranium Supply ..................................................................................................................... 7 

Nuclear Power Plants ........................................................................................................... 17 

History of nuclear power plants ....................................................................................... 17 

Forecast of nuclear power capacity until 2030................................................................. 20 

Annex ....................................................................................................................................... 24 

Annex 1: Various Definitions of Uranium Reserves ........................................................... 24 

Annex 2: Historical Development of Uranium Resources................................................... 26 

Annex 3:  Country by Country Assessment of Uranium Resources................................. 27 

Annex 4:  Uranium Mining and Energy Demand for Mining........................................... 30 

Annex 5:  Uranium Mining in France............................................................................... 32 

Annex 6:  Uranium Mining in the USA............................................................................ 34 

Annex 7:  Uranium Mining Projects (Planned or under Construction) ............................ 36 

Annex 8: The Development of Cigar Lake in Canada ......................................................... 38 

Annex 9:  Country by Country Assessment of Future Production Profiles Based on 
Resource Restriction (According to NEA 2006).................................................................. 39 

Annex 10: 

Nuclear Power Plants Under Construction................................................... 42 

Annex 11: 

Time Schedules for the New EPR Reactors in Finland and France............. 45 

Literature .................................................................................................................................. 47 

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 4 of 48 

S

UMMARY

Any forecast of the development of nuclear power in the next 25 years has to concentrate on 
two aspects, 

the supply of uranium

 and the addition of 

new reactor capacity

. At least 

within this time horizon, neither nuclear breeding reactors nor thorium reactors will play a 
significant role because of the long lead times for their development and market penetration. 

The analysis of data on uranium resources leads to the assessment that discovered reserves are 
not sufficient to guarantee the uranium supply for more than thirty years. 

Eleven countries have already exhausted their uranium reserves. In total, about 2.3 Mt of 
uranium have already been produced. At present only one country (Canada) is left having 
uranium deposits containing uranium with an ore grade of more than 1%, most of the 
remaining reserves in other countries have ore grades below 0.1% and two thirds of reserves 
have ore grades below 0.06%. This is important as the energy requirement for uranium 
mining is at best indirect proportional to the ore concentration and with concentrations below 
0.01-0.02% the energy needed for uranium processing â€“ over the whole fuel cycle â€“ increases 
substantially. 

The proved reserves (=reasonably assured below 40 $/kgU extraction cost) and stocks will be 
exhausted within the next 30 years at current annual demand. Likewise, possible resources â€“ 
which contain all estimated discovered resources with extraction costs of up to 130 $/kg â€“ 
will be exhausted within 70 years. 

At present, of the current uranium demand of 67 kt/yr only 42 kt/yr are supplied by new 
production, the rest of about 25 kt/yr is drawn from stockpiles which were accumulated 
before 1980. Since these stocks will be exhausted within the next 10 years, uranium 
production capacity must increase by at least some 50% in order to match future demand of 
current capacity. 

Recent problems and delays with important new mining projects (e.g. Cigar Lake in Canada) 
are causing doubts whether these extensions will be completed in time or can be realized at 
all?? 

In case only the proved reserves below 40 $/kt can be converted into production volumes, 
then even before 2020 supply problems are likely. If all estimated known resources up to 
130 $/kgU extraction cost can be converted into production volumes, a shortage can at best be 
delayed until about 2050. 

This assessment is summarised in the following figure. Possible uranium production profiles 
in line with reported reserves and resources are shown together with the annual fuel demand 
of reactors. The reserve and resource data are taken from the Red Book of the Nuclear Energy 
Agency (NEA 2006). The demand forecasts up to 2030 are based on the latest 2006 scenarios 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 5 of 48 

by the International Energy Agency, a “reference scenario” which represents the most likely 
development, and an “alternative policy scenario” which is based on policies to increase the 
share of nuclear energy with the aim of reducing carbon dioxide emissions. 

Figure:

 

Past and projected uranium production. Forecasts are based on reasonably 
assured resources below 40 $/kgU (red area), below 130 $/kgU (orange area) 
and additionally including inferred resources. The black line shows the fuel 
demand of reactors currently operating together with the latest scenarios in the 
World Energy Outlook (WEO 2006) of the International Energy Agency. 

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1950

2000

2050

2100

kt Uranium

Uranium demand according to IEA scenarios
and possible supply from known resources

Fuel demand 
of reactors

Reasonably Assured Resources (RAR)

< 40 $/kg: 1,947 ktU

RA

R

<

13

0

$/k

g

: 3

,29

6

ktU

RA

R+

IR

*)

<

130

$/k

gU

: 4,

743

ktU

Supply deficit 2006-2020: 
180 â€“ 260 kt Uranium
Uranium Stocks:
appr. 200 kt Uranium

WEO 2006-Alternative Policy Scenario

WEO 2006 Reference Scenario

Year

*) IR = Inferred Resources

Constant Capacity as of 2005

 

Only if estimates of undiscovered resources from the Nuclear Energy Agency are included, 
the possible reserves would double or at best quadruple. However, the probability to turn 
these figures into producible quantities is smaller than the probability that these quantities will 
never be produced. Since these resources are too speculative, they are no basis for a serious 
planning for the next 20 to 30 years.  

Nuclear power plants have a long life cycle. Several years of planning are followed by a 
construction phase of at least 5 years after which the reactor can operate for some decades. In 
line with empirical observations, an average operating time of 40 years seems to be a 
reasonable assumption. About 45% of all reactors world wide are older than 25 years, 90% 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 6 of 48 

are now operating for more than 15 years. When these reactors reach the end of their lifetime 
by 2030 they must be substituted by new ones before net capacity can be increased.  

At present, only 3-4 new reactors per year are completed. This trend will continue at least 
until 2011 as no additional reactors are under construction. However, just to maintain the 
present reactor capacity will require the completion of  15-20 new reactors per year. Today 
we can forecast with great certainty that at least by 2011 total capacity cannot increase due to 
the long lead times.  

This assessment results in the conclusion that in the short term, until about 2015, the long lead 
times of new and the decommissioning of aging reactors perform the barrier for fast 
extension, and after about 2020 severe uranium supply shortages become likely which, again 
will limit the extension of nuclear energy. 

As a final remark it should be noted that according to the WEO 2006 report nuclear energy is 
considered to be the least efficient measure in combating greenhouse warming: in the 
“Alternative Policy Scenario” the projected reduction of GHG emissions by about 6 billion t 
of carbon dioxide is primarily due to improved energy efficiency (contributing 65% of the 
reduction), 13% are due to fuel switching, 12% are contributed by enhanced use of renewable 
energies and only 10% are attributed to an enhanced use of nuclear energy. This is in stark 
contrast to the massive increase in nuclear capacity the IEA stipulates and the policy 
statements made when presenting the report. 

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 7 of 48 

U

RANIUM AND 

N

UCLEAR 

P

OWER

This chapter is split into two subchapters: the first subchapter analyses the uranium supply 
basis and the second chapter analyses the statistics of construction and operation of nuclear 
power plants. Both subchapters close with a forecast about probable future developments. 

Uranium Supply

The definition of Uranium resources differs from reserve classifications for fossil fuels in 
various ways. This is discussed in Annex 1. The  classification into various categories (from 
discovered Reasonably Assured Resources (RAR) and Inferred Resources (IR) to 
undiscovered prognosticated and speculative resources) and cost classes (expected extraction 
cost below 40 $/kgU, below 80 $/kg U, and below 130 $/kgU) gives the impression of a high 
data quality and reliability which at present is not the case. Usually, only "reasonably assured 
resources" or RAR below 40 $/kgU or below 80 $/kgU extraction cost are comparable with 
proved reserves regarding crude oil. Other discovered resources (RAR between 80–130 $/kgU 
cost and inferred resources (IR)) have the status of probable and possible resources, while the 
undiscovered recources are highly speculative which forbids their use in serious projections of 
probable future developments.  

At world level about 2.3 million tons of uranium have already been produced since 1945. 
Discovered available reasonably assured resources are somewhere between 1.9 and 3.3 
million tons, depending on the cost class. Estimated additional resources (with lower data 
quality) are between 0.8 and 1.4 million tons. A summary table is provided below, the 
detailed country by country assessment is provided in Annex 3 and the historical assessment 
in Annex 2. The historical assessment shows that discovered resources were revised in the 
early years upward, but after 1980 a substantial downward revision by about 30% was 
performed which undermines the credibility of these data. This is discussed later on.  

The Nuclear Energy Agency assesses also the undiscovered resources within each country 
and cost class. However, since these are highly speculative (and probably might never be 
converted into produced quantities) only the aggregated data are summarized in the following 
table together with the assessment for discovered resources. One should keep in mind that the 
data quality gets worse from top to bottom with the speculative resources having a much 
larger probability of never being discovered than of ever being converted into future 
production volumes.  

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 8 of 48 

 

Table 1:

 Uranium Resources (Source: NEA 2006) 

Resource [kt] 

Resource category 

Cost range 

 cumulative 

Data 

reliability 

< 40 $/kgU 

1,947 

1,947 

40 – 80 $/kgU 

696 

2,643 

Reasonably Assured Resources 
(RAR) 

80 -  130 $/kgU  654 

3,297 

< 40 $/kgU 

799 

4,096 

40 – 80 $/kgU 

362 

4,458 

Inferred Resources (IR) 

- former EAR I 

80 -  130 $/kgU  285 

4,743 

 

< 80 $/kgU 

1,700 

6,443 

Prognosticated 

80 -  130 $/kgU  819 

7,262 

< 130 $/kgU 

4,557 

11,819 

Undiscovered 
Resources 

Speculative 

unassigned 2,979 

14,798 

 

The reasonably assured (RAR) and inferred (IR) resources and the already produced uranium 
are shown in the following graph. About 2.3 million tons of uranium have already been 
produced. These amounts are shown as negative values at the left of the bar. Reasonably 
assured resources below 40 $/kgU are in the range of the already produced uranium. At 
present reactor uranium demand of about 67 kt/year these reserves would last for about 30 
years, and would increase to 50 years if the classes up to 130 $/kgU were included. Inferred 
resources up to 130 $/kg would extend the static R/P ratio up to about 70 years.  

high

low

very low 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 9 of 48 

Figure 1: 

 Reasonably assured (RAR), inferred (IR) and already produced uranium 
resources 

-3000 -2000 -1000

0

1000 2000 3000 4000 5000

Produced

RAR

IR

Source: NEA 2006

kt Uranium

<

40

$/

kg

U

<

80

$/

kg

U

<

13

0

$/

kg

U

<

40

$

/k

gU

<

80

$/

kg

U

<

1

30

$

/k

gU

Among other criteria the ore grade plays an important role in determining whether uranium 
can be easily mined or not. The energy demand for the uranium extraction increases steadily 
with lower ore concentrations. Below 0.01–0.02% ore content the energy requirement for the 
extraction and processing of the ore is so high that the energy needed for supplying the fuel, 
operation of the reactor and waste disposal comes close to the energy which can be gained by 
burning the uranium in the reactor. Therefore, ore grade mining below 0.01% ore content 
makes sense only under special circumstances. This is discussed in more detail in Annex 4. 

Today only one country, Canada, has reasonable amounts with an ore grade larger than 1%. 
The Canadian reserves amount to about 400 kt of uranium with highest concentrations of up 
to 20%.  

About 90% of world wide resources have ore grades below 1%, more than two thirds below 
0.1%. The following figure represents data of about 300 uranium mines which are listed in the 
WISE online database. It comprises measured, indicated and inferred resources (this is 
roughly equivalent with RAR + IR data in the previous figure â€“ the difference might be due to 
some missing data on Russia and China and on different definitions). 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 10 of 48 

Figure 2: 

 Cumulative world uranium resources  (without China, India and Russia) 
related to ore grade. 

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0,001

0,01

0,1

1

10

100

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

t (U)

Grade U

3

O

8

(%)

Proved & probable   + measured + indicated + inferred resources

Source: World Information Service on Energy Uranium Projects
Analysis: LBST 2006

 

The following figure shows the uranium resources and already produced uranium for 
individual countries. The countries are ranked in the order of volume of already produced 
uranium. The brown bar at the left shows the already produced uranium while the different 
colours of the bar at the right display the different qualities and cost classes of resources. As 
before, only reasonably assured and inferred resources are included in this figure as 
undiscovered resources are deemed to be too speculative.  

It turns out that 11 countries have already exhausted their uranium resources since they 
depleted their resources over the last decades at a high rate. These are Germany, the Czech 
Republic, France, Congo, Gabon, Bulgaria, Tadshikistan, Hungary, Romania, Spain, Portugal 
and Argentina. The remaining resources with highest probability are in Australia, Canada and 
Kazakhstan which together contain about 2/3 of these resources below 40 $/kgU extraction 
cost. But again, it must be stressed that only Canada contains reasonable amounts of ore with 
more than 1% uranium content. Australia has by far the largest resources, but the ore grade is 
very low with 90% of its resources containing less than 0.06%. Also in Kazakhstan most of 
the uranium ore has a concentration far below 0.1%. 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 11 of 48 

Figure 3:

 

cumulative produced uranium and reasonably assured and inferred resources 
of the most important countries. 

-1000

-500

0

500

1000

1500

Brazil

Argentina

Portugal

Spain

India

Romania 

Hungary  

Tadschikistan  

Bulgaria  

Gabon  

Congo  

Ukraine    

France      

China        

Namibia         

Uzbekistan        

Niger          

Czech           

Kazaksthan            

Australia              

RF              

South Africa                 

Germany                       

Canada                                           

USA                                              

Already produced

RAR 

< 40  $/kgU

< 80  $/kgU
<130 $/kgU

IR

< 40  $/kgU
< 80  $/kgU
<130 $/kgU

Source: NEA 2006, BGR 1995

kt Uranium

Resources: 

 

The production profiles and reported reserves of individual countries show major downward 
reserve revisions in USA and France after their production maximum was passed. This is 
analysed in detail in Annex 5 for France and in Annex 6 for the USA. These downward 
revisions raise some doubts regarding the data quality of reasonably assured resources. 

A summary of the historical uranium production of all countries is shown in the following 
figure. At the bottom are those countries which have already exhausted their uranium 
reserves. The data are taken from NEA 2006 and for some Eastern European countries and 
FSU countries from the German BGR (BGR 1995, with additional data for subsequent years). 
The figure also includes the uranium demand for nuclear reactors (black line). In the early 
years before 1980 the uranium production was strongly driven by military uses and also by 
expected nuclear electricity generation growth rates which eventually did not materialise. 
Therefore uranium production by far exceeded the demand of nuclear reactors.  

The break down of the Soviet Union and the end of the cold war led to the conversion of 
nuclear material into fuel for civil reactors and was at least partly responsible for the steep 
production decline at the end of the 1980ies and thereafter.  

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 12 of 48 

 
Figure 4: 

 Uranium production and demand  

10

20

30

40

50

60

70

80

1950

1960

1970

1980

1990

2000

kt Uranium

Fuel demand for reactors

Australia

Canada

Kazakhstan

Russia

Namibia

USA

Niger

Germany

China

South Africa

France

Czech

Uzbekistan

Russia

Year

 

At present, the production falls short of demand by more than 25 kt/yr. This gap was closed 
with uranium drawn from stockpiles. However, the total amount of these stocks is very 
uncertain, as they consist partly of stocks at reactor sites, of stocks at the mines, and of stocks 
resulting of the conversion of nuclear weapons and the reprocessing of nuclear waste. In 2002 
it was estimated that about 390-450 kt of uranium could come from these sources (BGR 
2002). This amount should in the meantime be reduced to about 210 kt of uranium or even 
less by the end of 2005.  

The following figure summarizes the uranium resource situation together with a forecast until 
2030. Reflecting the usual reporting practice, the undiscovered prognosticated and speculative 
resources are included (at the bottom of the figure) though it is highly probable that these 
speculative resources will never be converted into real production volumes. On top of these 
speculative resources the inferred resources with expected extraction costs of up to 130 $/kgU 
are shown. On top of these the reported reasonably assured resources between 40 and 
130 $/kgU and finally the reasonably assured resources below 40 $/kgU are shown. The latter 
category is seen by the German BGR as equivalent to "proved" reserves. The uppermost area 
represents the cumulative production of uranium of 2.3 million tons since 1945. This category 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 13 of 48 

is divided into material used for military purposes (estimated at 490 kt), uranium used in  
reactors (1.65 million tons) and addition to stocks (estimated at 210 kt in 2005).  

If the present reactor capacity remains constant, the annual demand amounts to 67 kt/yr. If the 
annual production amounts to 45 kt and if 22 kt are taken from stocks, then stocks will be 
exhausted by 2015 (possible changes due to uranium enrichment and MOX fabrication are 
marginal). The continuing consumption of 67 kt/yr exceeds the reserves below 40 $/kgU by 
between 2030 and 2035. The inclusion of reasonably assured resources below 130 $/kgU 
would exhaust these resources by around 2050. Even the inclusion of the inferred resources 
below 130 $/kgU would lead to exhaustion of resources by around 2070.  

Counting the reactors under construction and those which will be decommissioned soon 
(according to the IEA), indicates that nuclear capacity cannot be increased before 2011, at the 
earliest. If from then on the installed capacity would increase by 5% per year, uranium 
reserves below 40 $/kgU would be exhausted before 2030.  

However, keeping in mind the many deficits of the reporting practice of reserves as outlined 
above it is very likely that even the reported reasonably assured and inferred resources are on 
the optimistic side. If so, this would imply that severe resource constraints will arise which 
will prevent the expansion of nuclear capacity â€“ in addition to the problem of substituting 
ageing reactors. 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 14 of 48 

Figure 5

:

Uranium resources and consumption 2000 – 2030 

5

10

15

20

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Demand for nuclear reactors at constant capacity (360 GW)

RAR < US $40/kg  (proved reserves)

Inferred Resources (former estimated additional Resources - EAR I )

Undiscovered Prognosticated Resources (former EAR II)

kt Uranium

Year

Specu-
lative!

Reasonable additional assured resources < US $130/kg

Data source: NEA 2006
Grafic and forecast: LBST 2006

Undiscovered Speculative Resources (SR)

Demand
+5% p.yr.

In order to ensure the continuous operation of existing power plants, uranium production 
capacities must be increased considerably over the next few years well before the stocks are 
exhausted. Rising prices and vanishing stocks have led to a new wave of mine developments. 
Actually, various projects are in the planning and construction stage which could satisfy the 
projected demand if completed in time.  

Annex 7 lists the mines which are planned to be in operation by the indicated years according 
to the Nuclear Energy Agency (NEA 2006). In total, about 20 kt/yr of additional production 
capacity are expected by 2010. This would  increase the present capacity from about 50 kt/yr 
to 70 kt/yr, enough to meet the current demand once the stocks are exhausted.  

However, it is very likely that new mining projects experience cost overruns and time delays 
which raises doubts whether the production capacities can be extended in time. These 
problems can be observed e.g. at the development of the Cigar Lake project which is 
supposed to produce about 8 kt/yr U

3

O

8

(equivalent to 6.8 ktU) starting in 2007. This mine 

will be the world's second largest high-grade uranium deposit containing about 100 kt proven 
and probable reserves. Its expected production capacity will increase the present world 
uranium production by about 17%. Therefore its development is a key element in expanding 
world uranium supply. In october a severe water inflow occured wholly flooding the almost 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 15 of 48 

finished mine. At present it is very unclear whether the project can be developed further 
(more details are given in Annex 8).  

The following figure summarizes the present supply situation. The production profiles are 
derived by extrapolating the production for each country according to its available resource. 
The large data uncertainty is reflected by the different choices for still available uranium. The 
dark figure is based on proved reserves (reasonably assured resources below 40 $/kg U 
extraction cost), the light area above represents the possible production profile if reasonably 
assured resources up to 130 $/kgU can be extracted. These categories are more or less 
equivalent to so called probable reserves. The uppermost light blue area is in line with 
resources which include all reasonably assured and inferred resources. This roughly 
corresponds to possible reserves. The detailed country by country assessment is given in 
Annex 9. 

The black line represents the uranium demand of nuclear reactors which in 2005 amounted to 
67 kt. The forecast shows the uranium demand until 2030 based on the forecast of the 
International Energy Agency in 2006 in its reference case (WEO 2006). Taking account of the 
uncertainty of the resource data it can be concluded that by between 2015-2030 a uranium 
supply gap will arise when stocks are exhausted and production cannot be increased as will be 
necessary to meet the rising demand. Later on production will decline again after a few years 
of adequate supply due to shrinking resources. Therefore it is very unlikely that beyond 2040 
even the present nuclear capacity can still be supplied adequately. If not all of the reasonably 
assured and inferred resources can be converted into produced volumes, or if stocks turn out 
to be smaller than the estimated 210 kt U, then this gap will occur even earlier. 

Only when nuclear breeding reactors would operate in large numbers with adequate breeding 
rates, this problem could be solved for some decades. But there is no indication that this will 
happen within the next 25 years. 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 16 of 48 

Figure 6

:

History and forecast of uranium production based on reported resources. The 
smallest aera covers 1,900 kt uranium  which have the status of proved 
reserves while the data uncertainty increases towards the largest area based 
on 4,700 kt uranium which represents possible reserves. 

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1950

2000

2050

2100

kt Uranium

Fuel demand 
of reactors

Reasonably Assured Resources (RAR)

< 40 $/kg: 1,947 ktU

RA

R

<

13

0

$/k

g

: 3

,29

6

ktU

RA

R+

IR

*)

<

130

$/k

gU

: 4

,74

3 k

tU

Supply gap 2006-2020: 
180 â€“ 260 kt Uranium
Uranium Stocks:
appr. 200 kt Uranium

WEO 2006-Alternative Policy Scenario

WEO 2006 Reference Scenario

Year

*) IR = Inferred Resources

Constant Capacity as of 2005

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 17 of 48 

Nuclear Power Plants

History of nuclear power plants 

Every two years the Nuclear Energy Agency (NEA) together with the International Atomic 
Energy Agency (IAEA) publish detailed data about existing reactors, reactors under 
construction, shut down reactors and also forecasts for the next 20–30 years. An early 
forecasts in 1975 predicted the nuclear capacity of OECD member countries to grow to 
between 772–890 GW by 1990. Based on such forecasts the uranium production capacities 
were extended. But in reality, the installed capacity grew to 260 GW falling far below the 
IAEA target range. The 1977 forecast was less ambitious, envisaging a range of between  
860–999 GW by 2000. As the year 2000 came closer, the more modest the forecasts became 
eventually predicting a capacity ranging between 318–395 GW by 2000. Actually, a total of 
303 GW were installed in the year 2000. Every forecast by the IAEA in the past eventually 
turned out as having been too optimistic. Even the most recent forecast foresees a growth of 
world wide installed capacity by 2030 to between 414–679 GW. The upper figure would 
almost double the presently installed capacity.  

Figure 7:

 

Historical forecasts 

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1975

1985

1995

2005

2015

2025

GW

Year

Forecast 1975

Forecast 1977

Forecast 1980

Forecast 1985

Forecast 1998

Reality 2005
(OECD countries)

Forecast 2004

Reality 2005
(All countries)

Data Source: IAEA; Grafics: LBST

Forecast
2006

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 18 of 48 

Even the International Energy Agency fell behind these very optimistic forecasts in the past 
assuming 376 GW of installed capacity by 2030 and intermediate capacities of 385 GW by 
2010 and 382 GW by 2020 (WEO 2004). However the latest IEA report (WEO 2006) states 
that nuclear capacity should be increased in order to avoid energy shortages and to reduce 
greenhouse gas emissions. The reference case sees a growth of 0.5% per year between 2004 
and 2030 and the alternative policy scenario a growth of 1.4% per year. But according to our 
analysis this IEA forecast is much too optimistic as in the short run until 2015 the necessary 
lead times are too long, not allowing for a capacity increase of about 15%. In addition, 
existing reactors are ageing and almost 60–80% of existing reactors will be decommissioned 
within the next 25 years.  

The following figure shows the net capacities of started constructions of new reactors (red 
bars) and the grid connections of new reactors (black line) between 1955 and 2006. As a 
general trend, most reactors were constructed between 1965 and 1975 when on average the 
construction of about 20 new reactors started each year. The peak of grid connections was in 
1985, indicating an average construction time of about 10 years. 

Figure 8:

 

Construction start and decommissioning of nuclear power plants at world level  

5

10

15

20

25

30

35

1960

1970

1980

1990

2000

2010

October 2006

Source: International Atomic Energy Agency

GW/yr

Construction start
closure

Grid connection

Year

 

At present, a total of 28 reactors are under construction worldwide (see the table in Annex 
10). However, 11 of these reactors are already under construction for more than 20 years of 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 19 of 48 

which almost all are located in countries of the former eastern bloc. Construction of the 
reactors in these countries stopped at the beginning of the economic transition. It is therefore 
highly questionable whether these reactors ever will be completed â€“ anyway, a scheduled date 
is not available. If construction of these reactors were to continue now this would amount to a 
completely new construction. Consequently the black line in the figure includes only those 
future grid connections which can be expected by 2011 if everything proceeds according to 
schedule. This adds up to a total of 13.7 GW by 2011 (or 6.7 GW by the end of 2009). If 
completion of some of these reactors will be delayed then this number will be smaller.  

The blue bars in the figure show the reactors already shut down and also the probable shut 
downs of reactors for the period between 2006 and 2009 as expected by the IEA (see table in 
Annex 10). This adds up to a total capacity of shut down reactors of 9.3 GW by the end of 
2009. Balancing annual reactor capacity additions and shut downs gives the resulting grid 
connected net capacity for the period 1950 to 2009 as shown in the following figure. The thin 
blue line shows the gross cumulative capacity additions and the thick blue line the cumulative 
net capacity. The net capacity presumably will peak in 2008 and will then decline in the 
following years. 

Figure 9:

 

Cumulative installed capacity until 2011 

5

10

15

20

25

30

35

1960

1970

1980

1990

2000

2010

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Kernreaktoren weltweit

October 2006

Source: International Atomic Energy Agency

MW/yr

Grid connection (net capacity)

Construction start
closure

Year

GW

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 20 of 48 

Based on this analysis a maximum capacity of 367 GW can be expected by 2011, probably 
even less if more reactors are shut down due to their ageing. A net capacity of 391 GW by 
2015 as expected by the IEA in the WEO 2006 (“reference scenario”) is simply not possible. 
This would require the grid connection of appr. 24 additional reactors by 2010 which have not 
yet seen their start of construction. Even more unrealistic is the â€œalternative policy scenario” 
in the WEO 2006 which projects a nuclear reactor capacity of 412 GW by 2015. This would 
require the construction start of 45 new reactors within the next 5 years at the latest! 

 Forecast of nuclear power capacity until 2030 

During the last 50 years a total of 214 reactors with a net capacity of 148 GW were built in 
Europe. The average construction time was seven years. About 30% of these reactors - 63 
reactors - have already been shut down after an average operation period of 24 years. The 
latest reactor under construction is the EPR reactor in Finland, another one is in the planning 
stage in France. The planned time schedules of these reactors are summarised in Annex 11 
because they provide an insight into the necessary lead times. Every construction delay makes 
it more difficult to achieve a capacity increase as the decommissioning of ageing reactors has 
to be compensated. After one year of construction, the new Finnish reactor is almost one year 
behind schedule.  

For a worldwide scenario of future nuclear reactor capacity it is assumed that the average 
construction time of new reactors will be 5 years after start of construction. 

About 85% of the operating reactors worldwide are now operating for more than 15 years. 
The age structure of these reactors is shown in the following figure. About 90 reactors are 
operating since at least 1975 having a net capacity of 62 GW. These reactors are expected to 
be decommissioned during the next 10 years by the end of 2015. 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 21 of 48 

Figure 10:

 

Age of nuclear reactors 

0

100

200

300

400

500

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Kernreaktoren weltweit

October 2006

Source: International Atomic Energy Agency

Cumulative no. of reactors

Years of operation

 

Over the last 15 years the average construction rate was between three to four reactors per 
year. If this trend continues, only half of the decommissioned capacity would be substituted 
by new reactors and installed capacity would decline by about 30 GW. This scenario is 
represented in the following figure by the blue line. The red bars indicate the construction 
start of already existing reactors with an extrapolation of the present trend â€“ i.e. start of con-
struction of three reactors per year. If this trend were upheld until 2030 then installed capacity 
would decline from 367 GW at present to 140 GW.  

Just to maintain the present capacity would require much more ambitious investments into 
nuclear power as can be observed today. The World Nuclear Association frequently updates 
its overview of reactors in operation, under construction, on order or planned and proposed. 
At the end of September 2006 about 28 reactors were under construction (including the 11 
reactor "ruins" which are now under construction for more than 20 years), 62  are on order or 
planned with a net capacity of 68 GW and 160 reactors with a net capacity of 119 GW are 
listed as "proposed". Assuming (1) that the reactors under construction (except the already 
discussed 11 permanent construction sites) will be grid connected by 2011, (2) that all of the 
reactors "on order or planned" will be grid connected within the next 10 years by 2016 and (3) 
all "proposed" reactors will be built within the next 15 years by 2021, then total new capacity 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 22 of 48 

would sum up to 190 GW. By 2021 about 164 of the present reactors with a total capacity of 
130 GW will be older than 40 years. Additionally the shut down of 13 GW is scheduled in 
Germany. Therefore, if these plans materialise, the net capacity could increase by 2021 at best 
by 50 GW to 420 GW i.e. 13%, despite probable fuel supply problems as discussed earlier. 

If all the proposed reactors will only be completed within the next 20 years (instead of the 
next 15 years) then total capacity would still decline. Therefore, maintaining present capacity 
until 2030 seems to be an ambitious goal even when assuming a revival of nuclear projects. 
The figure below sketches the necessary effort needed to meet various scenario requirements. 

An average construction time of 5 years is assumed. The red bars indicate the present trend of 
the annual construction start of three new reactors on average with 3 GW. The red line gives 
the trend of grid connected capacity. New reactors are grid connected after 5 years of 
constrution time. After 40 years of operation, old reactors are decommissioned. Therefore, the 
net capacity will decline by about 70% until 2030 if present trends continue. German reactors 
are decommissioned after 32 years of operation. The broken red line provides the results if 
their operation time is extended to 40 years. 

The dark green bars indicate the necessary annual construction start-ups in order to maintain 
the present capacity of about 367 GW which is represented by the dark green line. A tiny 
decline at the end of this decade is unavoidable as too few reactors are under construction at 
present. 

The light green bars indicate the necessary annual construction start-ups in order to meet the 
projection of the International Energy Agency in its "reference scenario" in the world energy 
outlook 2006. The light green line provides the corresponding total capacity. 

The blue bars indicate the necessary annual construction starts in order to meet the projection 
of the International Energy Agency in its "alternative policy scenario" in the WEO 2006. The 
blue line provides the corresponding total capacity 

Over the last few years too few reactors started their construction in order to meet the IEA 
scenario until 2012. In order to meet these scenarios beyond 2012, between 5 to 10 times 
more reactors must be annually constructed than at present. This will need skilled manpower 
for the construction which is not yet available. In addition, the long lead times and the huge 
investments of more than 1 billion Euro per GW together with the high financial risk make it 
hard to believe that these investments will be performed in liberalised markets. For instance, 
in the UK nobody invested into new nuclear power plants for at least the last 18 years, 
thought this was not forbidden and the electricity demand was there. 

Summarising the results of this chapter, in the short term until 2012 the world nuclear 
capacity will rather decline than increase due to ageing reactors and too few new reactors 
under construction. In the long term beyond 2030 uranium shortages will limit the expansion 
of nuclear power plants. However, even to meet the demand until 2030 the present uranium 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 23 of 48 

production capacities must be increased by at least 30%. Due to the delays in new projects 
and the severe problems at the new Cigar Lake mine, the largest mine under development, 
probably these uranium supply restrictions will limit the available nuclear capacity way 
before 2030. 

Figure 11:  

Projections of nuclear capacity  

10

20

30

40

50

1960

1970

1980

1990

2000

2010

2020

2030

100

200

300

400

500

October 2006

Source: International Atomic Energy Agency

New Capacity [GW/yr]

Construction start ( forecast: 3 GW/yr assumed) â€“ present trends
Required Construction start to maintain constant capacity
Required Construction start to meet WEO-2006 reference scenario
Required Construction start to meet WEO-2006 alternative policy scenario

Installe

d capac

ity

Not realised!

Installed Capacity [GW]

Year

 

When presenting the WEO 2006 report the IEA said it was a major argument in the 
development of the â€œAlternative Policy Scenario” that the extension of nuclear power plants 
would be an efficient instrument to combat climate change. This is in striking contrast to the 
results in the report because according to the report nuclear energy is considered to be the 
least efficient measure in combating greenhouse warming: in the â€œAlternative Policy 
Scenario” the projected reduction of GHG emissions by about 6 billion t of carbon dioxide is 
primarily due to improved energy efficiency (contributing 65% of the reduction), 13% are due 
to fuel switching, 12% are contributed by enhanced use of renewable energies and only 10% 
are attributed to an enhanced use of nuclear energy.  

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 24 of 48 

A

NNEX

Annex 1: Various Definitions of Uranium Reserves

The reserve classifications of uranium differ from the reserve definitions of oil and gas. Most 
national or international institutions use a slightly different scheme for the listing of uranium 
reserves. But even within the same institution these definitions change from time to time. The 
most common classifications are summarized in the following figure. 

The reference scheme introduced by the Nuclear Energy Agency and the International Atomic 
Energy Agency is frequently used. According to this classification resources are split into 
“known resources” and “undiscovered resources”. â€œUndiscovered resources” are divided into 
“prognosticated” and â€œspeculative” resources. Prior to the last resource update the phrase 
"Estimated Additional Resources of category 2", or in short EAR II, was commonly used for 
describing prognosticated resources. 

“Known resources” are divided into the groups "Reasonably Assured Resources" (RAR) and 
"Inferred Resources" (formerly denominated as "Estimated Additional Resources, category 
1"). The categories are internally divided into various cost classes according to suggested 
extraction costs. The definition of these classes also changed from time to time. The classes 
“below 40 $/kgU”, â€œbelow 80 $/kgU” and “below 130 $/kg U” are the most widely used. 

The data quality declines from "reasonably assured resources" to "speculative resources" and 
from low to high extraction cost estimates. Very often resources of type â€œRAR < 80 $/kgU” 
are regarded as being equivalent to "proved reserves", e.g. by the German Federal Agency for 
Geosciences and Minerals (BGR) until 2002. In Canada this category is known as "measured 
reserves". The category of RAR between 80 and 130 $/kgU is defined as "probable reserves" 
in Germany, but as "indicated reserves" in Canada. The whole group of "Estimated Additional 
Resources of category 1" or "Inferred Reserves" (IR) is defined in Germany as "possible 
reserve". Compared with the classification of oil and gas reserves, a "possible reserve" is 
something which might be turned into a "proven reserve" with 5 to 10% probability. Recently, 
the German BGR has changed its classification scheme and has reduced the range of "proved 
reserves" to â€œRAR < 40 $/kgU”. While “discovered resources” are grouped into â€œRAR 
between 40 and 80 $/kgU” and “IR below 80 $/kgU” at the one hand – this might correspond 
to "probable reserves" â€“ and â€œRAR between 80 and 130 $/kgU” and â€œIR between 80 and 
130 $/kgU” at the other hand – this might correspond to "possible reserves", â€œundiscovered 
resources” are always treated similar. 

This long discussion of definitions shows that these definitions are only indications of proved 
reserves. The high level of disaggregation of the data into four groups, each of them 
subdivided into different cost classes, gives the impression of a high level of data quality 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 25 of 48 

which in actual fact is not justified. Each class might include speculative amounts which 
never might be turned into produced volumes. This is demonstrated below by giving some 
examples. 

Figure A-1 :

  Different classification schemes of uranium reserves and resources which are 

commonly used 

Prognosticated

Speculative

NEA / IAEA
2006

Known resources

undiscovered resources

Reasonably assured (RAR)

Estimated 
additional (EAR I)

Speculative

Estimated 
additional (EAR II)

Measured

Indicated

Inferred

Prognosticated

Speculative

RAR
<40 $/kgU

RAR
<80 $/kgU

RAR
<130 $/kgU

EAR I
<40 $/kgU

EAR I
<80 $/kgU

EAR I
<130 $/kgU

proven

probable

possible

Prognosticated

Speculative

Germany 
1995

Reserves

Reserves

Canada

Germany 
2005

RAR
<40 $/kgU

RAR  40 - 80 $/kgU
EAR I < 80 $/kgU

RAR 40 – 130 $/kgU
EAR I 40 - 130 $/kgU

Reserves

Resources

discovered

undiscovered

Reasonably assured (RAR)

Inferred Resources

Speculative

Prognosticated

NEA / IAEA
2004

?

<80 $/kgU<130 $/kgU<130 $/kgU

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 26 of 48 

Annex 2: Historical Development of Uranium Resources

The historical development of the resource estimates is illustrated in the following figure. So-
called â€œundiscovered resources” are not included. However, the different cost classes are 
listed individually. For the time period between 1977 and 1995 no separation of the cost class 
“below 40 $/kgU” was available – this explains why these data are missing. The red curve in 
the background of the figure indicates the exploration expenditures of the mining industry 
which show a marked peak around 1980. It seems that the level of expenditures did not 
influence the exploration success since no growth of resources can be attributed to this time 
period. Vice versa, "Estimated Additional Resources" declined in the early 1980ies by almost 
1 million tons of uranium, about 30% of total resources. As will be shown later, this is almost 
completely due to the downward revision of resource assessments in the USA.  

Figure A-2:

  Historical development of uranium resources of categories RAR and EAR I 

between 1965 and 2005, and estimated annual expenditures for exploration. 
The resources are split into different cost classes as indicated in the figure. 

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1950

1960

1970

1980

1990

2000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Annual Uranium Exploration Expenditure and Resource Assessments

kt (U) Uranium Resources (RAR+EAR I)

M $/year

year

EAR I < 130$/kgU   

RAR   <130 $/kgU

EAR I <   80$/kgU

RAR   <  80 $/kgU

EAR I <  40 $/kgU

RAR   <  40 $/kgU

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 27 of 48 

Annex 3: 

Country by Country Assessment of Uranium 

Resources

The following table lists the detailed assessment of â€œreasonably assured” and â€œinferred” 
resource data for each country as of end year 2004 as provided in the latest report (NEA 
2006). A question mark indicates that no comment by the reporting body was made relating to 
the respective cost class.  

The first two columns show the latest available annual production rate and the estimated 
cumulative production data. The next columns state â€œreasonably assured” and “inferred” 
resources while each category is disaggregated into the cost classes â€œ<40 $/kgU”, 
“<80 $/kgU” and “130 $/kgU”. One should note that the values given for the high cost classes 
include the values for the lower cost classes. 

Table A-1:

 

Cumulative uranium production as of end 2005, “Reasonably Assured 
Resources” and “Inferred Resources” of uranium as of end 2004 [kt Uranium] 
(NEA 2006) (BGR 1995, 1998, 2001, 2006) 

Reasonably Assured 

Resources (RAR) 

end 2004  

Inferred Resources (EAR I) 

end 2004  

Country Productio

n

in 2005 

Cum.  
productio
n
end 2005 

< 40 

$/kgU 

< 80 

$/kgU 

< 130 

$/kgU 

< 40 

$/kgU 

< 80 

$/kgU 

< 130 

$/kgU 

Algeria 

Argentina 

Australia 

Brazil 

Bulgaria 

Canada 

CAR 

Chile 

China 

Congo 

Czech Rep 

Denmark 

0

0

9.51 

0

0

11.6 

0

0

0.75 

0

0.4 

0

0

2.6 

132 

1.9 

16.7 

394 

0

0

80 

25.6 

110 

0

?

4.8 

701 

139.9 

1.67 

287.2 

?

?

25.8 

?

0

0

19.5 

4.9 

714 

157.7 

5.9 

345.2 

6

?

38 

1.4 

0.5 

0

19.5 

7.1 

747 

157.7 

5.9 

345.2 

12 

0.6 

38 

1.4 

0.5 

20.3 

0

2.9 

343 

0

1.7 

84.6 

0

?

5.9 

?

0

0

0

2.9 

360 

73.6 

6.3 

98.6 

0

?

21.7 

1.3 

0.1 

0

0

8.6 

396 

121 

6.3 

98.6 

0

0.9 

21.7 

1.3 

0.1 

12 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 28 of 48 

Finland 

France 

Gabon 

Germany 

Greece 

Hungary 

India 

Indonesia 

Iran 

Italy 

Japan 

Jordan 

Kazakhstan 

Malawi 

Mexico 

Mongolia 

Namibia 

Niger 

Pakistan 

Peru 

Poland 

Portugal 

Romania 

Russian 
Fed. 

Slovenia 

Somalia 

South Africa 

Spain 

Tadchikistan 

0

0.007 

0

0.077 

0

0

0.23 

0

?

0

0

0

4.36 

0

0

0

3.147 

3.093 

0.045 

0

0

0

0.09 

3.431 

 
0

0

0.674 

0

0

0

76 

25.6 

220 

0

20 

9

0

?

0

0

0

111 

0

0

0.7 

85 

98 

1

0

1

3.2 

18 

136 

 
0

0

158 

6.1 

20 

0

0

0

0

1

0

?

0

0

?

0

30.4 

278.8 

?

0

8

62.2 

172.9 

0

0

0

0

0

57.5 

 
0

0

88.5 

0

0

0

0

0

0

1

0

?

0.3 

0

4.8 

0

30.4 

378.3 

8.8 

0

46.2 

151.3 

180.5 

0

1.2 

0

6

0

131.8 

 
1.2 

0

177.1 

2.5 

0

1.1 

0

4.8 

3

1

0

42.6 

4.6 

0.4 

4.8 

6.6 

30.4 

513.9 

8.8 

1.3 

46.2 

182.6 

180.5 

0

1.2 

0

7

3.2 

131.8 

 
1.2 

5

255.6 

4.9 

0

0

0

0

0

?

0

?

0

0

0

0

48.6 

129.3 

0

0

8.3 

61.2 

0

0

?

0

0

0

21.6 

 
0

0

54.6 

0

0

0

0

0

0

6

0

?

0

0

0

0

48.6 

228.4 

0

0

15.8 

86.3 

45 

0

1.3 

0

1.2 

0

40.7 

 
2.8 

0

71.6 

0

0

0

11.7 

1

4

6

0

22.3 

1.2 

1.1 

1.3 

0

48.6 

302.2 

0

0.5 

15.8 

99.8 

45 

0

1.3 

0

1.2 

3.6 

40.7 

 
5.5 

2.6 

85 

6.4 

0

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 29 of 48 

Sweden 

Turkey 

Ukraine 

USA 

Uzbekhistan 

Vietnam 

Zaire 

Zimbabwe 

0

0

1.039 

1.219 

2.3 

0

0

0

0

0

56 

423 

87 

0

23 

0

0

0

28 

?

59.7 

?

0

?

0

7.4 

58.5 

102 

59.7 

?

0

1.4 

4

7.4 

66.7 

342 

76.9 

1

0

1.4 

0

0

6.5 

0

31 

?

0

0

0

0

17.3 

0

31 

0.8 

0

0

6

0

23.1 

0

38.6 

5.4 

0

0

World 

41.952  2,347  1,947 

2,643 3,297 799 1,161 1,446 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 30 of 48 

Annex 4: 

Uranium Mining and Energy Demand for Mining

About 10% of the uranium is mined as by-product of the mining of gold, copper or other 
minerals (e.g. in South Africa). But most reservoirs contain only uranium. At these mines the 
mining effort increases dramatically with decreasing ore grade. This is due to two reasons: 

1.

 

The materials throughput (and therefore the energy demand) is indirectly proportional 
to the ore grade: To extract 1 kg of uranium out of 1% ore containing material needs 
the processing of 100 kg. Extracting the same amount from 0.01% ore needs the 
processing of 10,000 kg. 

2.

 

The separation of the uranium ore from the waste material can only be achieved with 
some losses. These losses are negligible if the ore grade is high, but at low ore grades 
the extraction losses set a lower limit on the accessible ore quality. 

These relations are discussed in detail in a publication by Storm van Leeuwen and Smith, 
2005. According to this study the energy demand for uranium mining increases according to 
the formula: 

Energy demand = E

0

/ (yield*G), 

with â€˜E

0

’ being the energy demand at 1% ore grade, ‘yield’ being the amount of extracted 

uranium and ‘G’ being the ore grade in percent. The detailed assessment provides the 
following results for the increasing energy demand relative to the energy demand of 1% ore 
grade. 

 

Ore grade (G) 

[% U

3

O

8

]

Energy 

demand 

(theoretical) 

Yield 

(theoretical) 

Yield 

(empirical) 

1% E

0

0.98 0.98 

0.10% 

0.05% 

0.03% 

0.015% 

0.010% 

11 times E

0

23 times E

0

41 times E

0

90 times E

0

143 times E

0

0.91 

0.86 

0.81 

0.74 

0.7 

~0.9 

~0.85 

~0.75-0.8 

~0.5 

?? (probably 0) 

The full calculation – including energy needs covering the whole fuel path with the steps â€œore 
mining”, â€œyellow cake processing” and â€œtransport to the power plant” â€“ shows that below an 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 31 of 48 

ore grade of 0.02–0.01% the net energy balance becomes negative. The upper limit is 
applicable for hard ores and the lower limit for soft ores. From these considerations it can be 
concluded that the ore grade sets the lower limit for uranium ores that can be regarded as 
possible resources (this limit does not hold for by-product mining). It is very likely that most 
of the undiscovered prognosticated and speculative resources might refer to ore grades of 
below 0.02%. If so, these resources would not be available as an energy resource due to their 
negative mining energy balance. 

A more recent Life-Cycle Energy Balance analysis by the university of Sydney does not 
question the approach by Storm/Smith but critisizes some details (ISA 2006). As a result it is 
out of question that the energy demand increases substantially with declining ore grade, but 
the final limit at which ore grade the net energy balance becomes negative might differ. Their 
calculations are based on 0.015% ore grade as present average for Australia. Based on this ore 
grade and present state-of-the art technologies for reactors and uranium processing facilities, 
the overall energy intensity of nuclear power is calculated to vary within 0.16 – 0.4 
kWh

th

/kWh

el

. This amounts to 16-40% at when electricity is counted as primary energy, or to  

6 â€“ 16%, wenn electricity is converted into primary energy with an efficiency of 40%. 

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 32 of 48 

Annex 5: 

Uranium Mining in France

Mining of uranium started very early in France in the context of military and electricity 
generation applications. The production rate gradually increased until the end of the 1980ies 
and declined sharply thereafter. Production ceased in 2002. Between 1956 and 2002 about 
76 kt of uranium have been mined.  

Figure A-3: 

 Uranium production in France 

1

2

3

4

1 9 5 0

1 9 6 0

1 9 7 0

1 9 8 0

1 9 9 0

2 0 0 0

k t  U

y e a r

F ra n c e   â€“ U ra n iu m   p ro d u c tio n

 

According to the latest NEA statistics the â€œinferred resources between 80 and 130 $/kgU” still 
amount to about 11 kt. This is in accordance with the resource estimates up to 1970 stating 
“reasonably estimated and inferred resources” of about 70 kt while about 10 kt have already 
been consumed (see the following figure). The red bar indicates â€œreasonably assured 
resources below 80 $/kgU” and the blue bar estimates â€œadditional or inferred resources below 
80 $/kgU” which in these early years coincided with “resources up to 130 $/kgU”. In later 
years the reported resources remain that high or were increased up to 82 kt by end 1985 (and 
even up to 112 kt if â€œresources up to 130 $/kgU” are included). At that time already 50 kt 
have been produced.  

In the following years the “reasonably assured” and â€œestimated” resources were successively 
downgraded with a steep dip from 67 kt to 28 kt in 1991 and a second big downgrading from 
13 kt to 0.19 kt in 2001. At present, “reasonably assured” and “inferred” resources below 
80 $/kgU are zero. It is interesting to notice that the resource estimates were increasing as 
long the production was increasing, but were followed by significant downgradings as soon as 
production had peaked and started to decline. 

Figure A-4

: Cumulative uranium production and quality of resources in France 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 33 of 48 

20

40

60

80

100

120

140

1950

1960

1970

1980

1990

2000

France â€“ cum Uranium production and Resource estimates

kt U

year

EAR < 80 $/kgU 
RAR < 80$/kgU
Cum production

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 34 of 48 

Annex 6: 

Uranium Mining in the USA

The history of the uranium production in the USA provides a prominent example of falsely 
reported "reasonable estimated and assured resources". 

Commercial uranium production in the USA started in 1947 growing fast to reach 15 kt/year 
in 1960. Peak production close to 20 kt was reached in 1980 which was followed by a steep 
decline. At present, the production amounts to about 1.2 kt, almost 18 times below peak 
production (see the following figure). By the end of 2005 about 420 kt have already been 
produced. The present NEA report still states â€œreasonably assured reserves below 80 $/kgU” 
of 102 kt and additionaly 240 kt â€œbetween 80 and 130 $/kgU”. â€œInferred resources” are zero, 
but â€œundiscovered prognosticated resources below 80 $/kgU” are reported at 839 kt and 
“below 130 $/kgU” at 1,273 kt, plus â€œundiscovered speculative resources” of 1,340 kt 
(whatever the difference between â€œundiscovered prognosticated” and â€œundiscovered 
speculative resources” might be). 

Figure A-5

: Uranium production USA 

5

10

15

20

25

1950

1960

1970

1980

1990

2000

USA â€“ Uranium production

kt U

year

 

The analysis of historical resource reports reveals similar patterns like the ones shown for 
France before (see the following figure). 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 35 of 48 

In 1977 “reasonably assured and additionally estimated resources below 80 $/kgU” were at 
1,361 kt when 200 kt were already produced at the time. By extending the extraction cost 
class to 130 $/kgU the reported resources amounted to 1,800 kt. In 1983 the â€œreasonably 
assured and inferred resources” where downgraded by 85%, a decline of almost 1,000 kt. This 
happened at a time when exploration expenditures reached their highest level. This drop of 
US uranium resources by 1,000 kt was the reason for the decline of â€œreasonably assured and 
inferred resources” at world level at that time (see text and figure above). At present 
“reasonably assured resources below 80 $/kgU” are still at 100 kt, while at the same time the 
production declined steeply.  

Though the reasons for the production decline in the USA could be manifold, this strong 
correlation between declining production and downgraded resources is at least interesting. 
Therefore it is possible that production was declining because of a lack of resources. Apart 
from this observation, a decline of "reasonably assured resources" is hard to understand – this 
is to say that in fact the formerly stated resources were not â€œreasonably assured” after all. A 
known discovered resource was converted into an unknown undiscovered resource: this does 
imply that the reporting practice of known resources is highly questionable and unreliable. A 
decline of 1,000 kt is a relevant quantity which reduces the static R/P-ratio (at 50 kt 
production) by 20 years. 

Figure A-6:

  Cumulative uranium production in the USA and resource estimates 

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1950

1960

1970

1980

1990

2000

USA â€“ cum Uranium production and Resource estimates

kt U

year

EAR < 80 $/kgU 
RAR < 80$/kgU
Cum production

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 36 of 48 

Annex 7: 

Uranium Mining Projects (Planned or under 

Construction)

The following table is based on a report by the NEA (NEA 2006) 

Table A-2:

 

Planned uranium mines 

 

Year Country 

Mine 

Projected 

capacity 

Iran 

Bandar Abbas 

0.021 kt/yr 

Russia Khiagda 

kt/yr 

2005 

Total 1.021 

kt/yr 

India Banduhuran 

Lambapur 

0.15 kt/yr 

0.13 kt/yr 

Namibia 

Langer Heinrich 

1 kt/yr 

Niger Ebba 

kt/yr 

Kazakhstan 

JV KATCO â€“ Tortkuduk 

1 kt/yr 

2006 

Total 4.28 

kt/yr 

Brazil Itataia 

0.68 

kt/yr 

Canada Cigar 

Lake 

6,9 

kt/yr 

Iran Ardakan 

0,05 

kt/yr 

Kazakhstan 

JV Kendala â€“ Central Mynkuduk 

2 kt/yr 

2007 

Total 9.63 

kt/yr 

Kazakhstan 

LLP Stepnogorskiy Mining â€“ 
Semizbai 

LLP Kyzylkum â€“ Kharasan-1 

Southern Inkai 

Irkol 

JV Karatau – Budenovskoye 2 

0.4 kt/yr 

1 kt/yr 

1 kt/yr 

0.75 kt/yr 

?? 

2008 

Total 3.15 

kt/yr 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 37 of 48 

2010 Canada 

Midwest 

2.3 

kt/yr 

?? Australia  Honeymoon 

0.34 

kt/yr 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 38 of 48 

Annex 8: The Development of Cigar Lake in Canada

The Cigar Lake deposit was discovered in 1981. Test mine development began in 1987 and 
was completed in 2000. An environmental impact statement was filed with the relevant 
regulatory authorities in 1995. After a thorough environmental assessment, in April 1998 the 
federal and provincial governments accepted the recommendations of a joint-review panel 
and authorized the project to proceed to the regulatory licencing stage. In 2003, a further 
screening level environmental assessment was required by the regulations before construction 
and operating licences could be issued. In February 2004, the Environmental Assessment 
Study report was filed and accepted by the regulatory authority (CNSC) in July 2004 allowing 
the project to proceed to construction licensing (quotations from CAMECO 2004). 

Approval for start of construction of Cigar Lake was given in December 2004. At that time 
construction was expected to start early in 2005 and production was scheduled to start after 27 
months of construction by early 2007. According to the plans, then there was to follow a 
rampup period of three years before the mine would reach its full production.  

The Cigar Lake mine consists of an ore deposit about 450 m below surface between basement 
rock and overlaying water-saturated sandstone. This makes the extraction difficult requiring 
the freezing of the ground to allow for safe mining. In April 2006 a first water inflow occured. 
The repairs of this accident were expected to delay the work for six months and to increase 
costs by 10–20%. On October 23, 2006, Cameco reported a second inflow at Cigar Lake 
following a rock fall in a future production area that had previously been dry. This second 
more severe water inflow will cause a substantial delay for at least another year. A 
remediation plan is still being developed and at present there are a number of unknowns, such 
as changes (if any) to the development and/or mining plan, production schedules and 
additional capital expenditures. According to the latest qarterly report, after a clarification of 
these uncertainties the mine owner Cameco will be in a better position to evaluate whether the 
reserves in Cigar Lake will need to be reclassified from proven to probable.  

This example shows that the process of bringing new mines into production needs long lead 
times and is by no means straight foreward. Delays due to technical problems and cost 
overruns are common. 

Source: Company reports and press releases by Cameco (www.cameco.com) 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 39 of 48 

Annex 9: 

Country by Country Assessment of Future Production 

Profiles Based on Resource Restriction (According to NEA 2006)

Figure A-7:

  Future uranium production profile  

If all â€œReasonably Assured Resources < 40 $/kg U” are producible, this corresponds to 
“Proved Reserves”. 

10

20

30

40

50

60

70

80

1950

2000

2050

2100

kt Uranium

World – Uranium production and requirements
RAR < 40 $/kg [1,947 kt Reserves]

Requirement for reactors (WEO 2006)

Australia

Canada

Kazakhstan

Russia

Namibia

USA

Niger

Germany

China

South Africa

France

Czech

Uzbekistan

Year

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 40 of 48 

Figure A-8: 

 Future production profile  

If all â€œReasonably Assured Resources  < 130 $/kg U” are producible, this roughly 
corresponds to “Probable Reserves”. 

10

20

30

40

50

60

70

80

1950

2000

2050

2100

kt Uranium

World – Uranium production and requirements
RAR<130 $/kg [3,297 kt Reserves ]

Requirement for reactors (WEO 2006)

Australia

Canada

Kazakhstan

Russia

Namibia

USA

Niger

Germany

China

South Africa

France

Czech

Uzbekistan

Year

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 41 of 48 

Figure A-9:

  Future production profile  

If all â€œReasonably Assured Resources” and â€œInferred Resources  < 130 $/kg U” are 
producible, this roughly corresponds to “Possible Reserves”. 

 

10

20

30

40

50

60

70

80

1950

2000

2050

2100

kt Uranium

World – Uranium production and requirements
RAR+IR < 130 $/kg [4,742 kt Reserves]

Requirement for reactors (WEO 2006)

Australia

Canada

Kazakhstan

Russia

Namibia

USA

Niger

Germany

China

South Africa

France

Czech

Uzbekistan

Year

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 42 of 48 

Annex 10:  Nuclear Power Plants Under Construction

Table A-3:

 

Nuclear power plants under construction (Status October 2006, Source: PRIS) 

 

Country Name 

Net 

capacity 

Construction 

start 

Expected start 

of operation 

Argentina Atucha-2 

692 

1981  ? 

Bulgaria Belene-1 

Belene-2 

953 

953 

1987 

1987 

?

?

China Lingao 

Lingao 4 

Qinshan 2-3 

Tianwan-2 

1000 

1000 

610 

1000 

2005 

2006 

2006 

2000 

2010 

2010 

2010 

2006  

Finland 

Olkiluoto-3 (EPR) 

1600 

2005 

2009  

India Kaiga-3 

Kaiga-4 

Kudankulam-1 

Rajasthan-5 

Rajasthan-6 

Kudankulam-2 

PFBR 

202 

202 

917 

202 

202 

917 

470 

2002 

2002 

2002 

2002 

2003 

2002 

2004 

2007 

2007 

2007 

2007 

2008 

2008 

2010 

Iran Bushehr-1 

915 

1975 

2006 

Japan Tomari-3 

866 2004 

2009 

Korea Shin-Kori-1 

960 2006 

2010 

Pakistan Chasnupp 

300  2005  2011 

Romania Cernavoda-2 

655  1983  2007 

Russia Volodonsk-2 

Kursk-5 

Kalinin-4 

Balakovo-5 

950 

950 

950 

950 

1983 

1985 

1986 

1987 

?

?

?

?

Taiwan Lungmen-1 

Lungmen-2 

1350 

1350 

1999 

1999 

2010 

2010 

Ukraine Khmelnitski-3 

950  1986 ? 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 43 of 48 

Khmelnitski-4 950 

1987 

World All 

reactors 

Only those with schedule 

16893 

13703 

 

?

by 2011 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 44 of 48 

Table A-4:

 

Anticipated worldwide reactor closures before 2010 (Source IEA, according to 

US-EIA 2006) 

 

Country Name 

Net 

capacity 

Operation 

start 

Expected 

closure 

Bulgaria Kozloduy 

Kozloduy 4 

408 

408 

1973 

1973 

2006 

2006 

France Phenix 

233 1974 2009 

Germany Biblis 

Neckarwestheim 

Biblis B 

BrunsbĂźttel 

1,167 

785 

1,240 

771 

1974 

1976 

1976 

1976 

2008 

2008 

2009 

2009 

Lithhuania Ignalina 

1,185  1987  2009 

Slovakia Bohunica 

Bohunice 2 

408 

408 

1978 

1980 

2006 

2008 

UK Dungeness 

A1 

Dungeness A2 

Sizewell A1 

Sizewell A2 

Oldbury A1 

Oldbury A2 

Wylfa 1 

Wylfa 2 

225 

225 

210 

210 

230 

230 

490 

490 

1960 

1960 

1961 

1961 

1962 

1962 

1963 

1963 

2006 

2006 

2006 

2006 

2008 

2008 

2009 

2009 

World  

9,323 

 

2009 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 45 of 48 

Annex 11:  Time Schedules for the New EPR Reactors in Finland 
and France

The following examples demonstrate the long lead times from the first applications until the 
reactor starts to operate:  

Example Finland:

 (Source: Nuclear Energy in Finland, UIC briefing paper#76, 

September 2005 (www.uic.au/nip76.htm) and Areva (www.areva-np.com)) 

•

November 2000: Application by Finnish Utility TVO. 

•

May 2002: Finland's parliament voted 107-92 to approve the building of a fifth 
nuclear power plant, to be in operation by about 2009. 

•

January 2003: Approval by the government. 

•

March 2003: Tenders were submitted by three vendors for four designs. 

•

October 2003: The site of the new unit was decided to be at the existing 
Olkiluoto plant. In the same month, TVO indicated that Framatome ANP's 
1,600 MW

e

European Pressurised water Reactor (EPR) was the preferred 

design. 

•

December 2003: TVO signed contracts with Areva and Siemens for the con-
struction of a 1,600 MW

e

EPR unit effective on 1 January 2004. In January 

2004 licence for construction was applied for and granted in January 2005. 
Construction started in mid 2005 and the reactor was scheduled to start 
commercial operation in 2009.  

•

In April 2006 it was reported that construction of the reactor was already 9 
months behind schedule. The reactor is now expected to start commercial 
operation in 2010 (Source: AFX Paris, Finanznachrichten, 24.4. 2006, see at 
http://www.finanznachrichten.de/nachrichten-2006-04/artikel-6320902.asp ).  

•

2009:  Scheduled start of operation.  

Example France:  

•

Reactor site for EPR was decided to be Flamanville on 21

st

 October 2004. 

•

2005 â€“ 2006: Administrative procedures. 

•

2007: Scheduled start of construction. 

•

2012: Scheduled start of operation. 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 46 of 48 

The lead time from the first application by the utility to the expected start of operation of the 
new plant will amount to at least 9–10 years in Finland.  

The French reactor has been planned at least since 2004. This would result in at least 8 years 
until operation can start.  

 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 47 of 48 

L

ITERATURE

AFX 2006 

Areva reactor construction in Finland 9 months behind schedule, AFX news , 
24 april 2006, see at www.finanznachrichten.de 

AREVA 2006 Finnish EPR Olkuoto 3, the first reactor of the third generation under 

construction in the world  

BGR 1995 

Reserven, Ressourcen und VerfĂźgbarkeit von Energierohstoffen 1995, 
Bundesanstalt fĂźr Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover, 1995 

BGR 1998 

Reserven, Ressourcen und VerfĂźgbarkeit von Energierohstoffen 1998, 
Bundesanstalt fĂźr Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover, 1998  

BGR 2002 

Reserven, Ressourcen und VerfĂźgbarkeit von Energierohstoffen 2002, 
Bundesanstalt fĂźr Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover, 2003 

BGR 2006 

Reserven, Ressourcen und VerfĂźgbarkeit von Energierohstoffen 2005, 
Bundesanstalt fĂźr Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover (www.bgr.de) 

 

Breuer 2006  Th. Breuer, Reichweite der Uranvorräte der Welt, Greenpeace, Hamburg 2006 

Cameco: The following press releases are the basis for the description of Cigar Lake: 
 

21 December 2004: Cameco Proceeds with Cigar Lake Mine Construction 

 

6 April 2006: Cameco Announces Construction Delay at Cigar Lake 

 

May 2006: Uranium Operations  

 

27 October: Cameco Announces Setback at Cigar Lake 

 

31 October 2006:  

Cameco reports 3

rd

 Quarter Earings 

EFN 2004 

The first French EPR will be built in Flamanville (Normandy), Newsletter of 
EFN, 21st October 2004 

EIA 2006 

When do commercial reactors permanently shut down? The recent record, 
(www.eia.doe.gov, status of 5 October 2006) 

EIA 2006 

Uranium overview 1949 â€“ 2005, at www.eia.doe.gov (status of October 2006) 

Friends of the Earth 2006 

France and Finland must release all info about safety of planned 

nuclear reactor â€“ leaked confidential report reveals vulnerability of EPR 
reactor, Press release of 18 May 2006, see at www.foeeurope.org 

Greenpeace 2006 

Reichweite der Uran-Vorräte der Welt, Autor Peter Diehl, Greenpeace, 

Hamburg, May 2006 

background image

Uranium Resources and Nuclear Energy 

 

EWG-Paper No 1/06 

 

Page 48 of 48 

IAEA 

nuclear power reactors in the world, reference data series No. 2, International 
Atomic Energy Agency, Vienna,  May 2006. 

IAEA  

Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2030, 
reference data series No. 1, International Atomic Energy Agency, Vienna, July 
2006 

ISA 2006 

Life-Cycle Energy Balance and Greenhouse Gas Emissions of Nuclear Energy 
in Australia, The University of Sidney, 3rd November 2006 

NEA/IAEA 2005 

Uranium 2005: Resources, Production and Demand, Nuclear Energy 

Agency, IAEA , OECD, Paris 2005 

NEA/IAEA 2006 

Forty Years of Uranium Resources, Production and Demand in 

Perpective, Nuclear Energy Agency, IAEA , OECD, Paris 2006 

Nuclear Energy in Finland, UIC briefing paper#76, September 2005 (www.uic.au/nip76.htm) 

and Areva (www.areva-np.com) 

PRIS 

database of nuclear power plants, see at www.iaea.org 

Storm van Leeuwen, Smith, 2005  J. Willem Storm van Leeuwen, Ph. Smith, Nuclear 

Power -  the energy balance, 2005 (www.stormsmith.nl) 

UIC 2006 

World wide review of the status of nuclear power and uranium industry, see at 
www.uic.com.au (status of October 2006) 

Wise 2006 

P. Diehl, World Information Service on Energy Uranium Projects, 
Decommissioning data of uranium mines (status 16 june 2003), see at 
www.wise-uranium.org 

Wise 2006 

P. Diehl, World Information Service on Energy Uranium Projects, Uranium 
mining ownership (status 6 October 2006), see at www.wise-uranium.org 

 

Acknowledgement  

The authors thank Peter Diehl for a critical reading of the manuscript and helpful comments