Rudolf Schulten

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Rudolf Schulten (1993)

Rudolf Schulten (* 16. August 1923 in Oeding; † 27. April 1996 in Aachen)[1] war ein deutscher Physiker und Nukleartechnologe.

Schulten war der Überzeugung, dass die Versorgung mit Elektrizität wie auch mit Heizwärme/Prozesswärme und Kraftstoff langfristig nur unter Nutzung von Kernenergie und Sonnenenergie sicherzustellen ist.[2] Auch für Kernbrennstoff galt für ihn das Postulat des sparsamen Umgangs mit Energieträgern

Schulten entwickelte das Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor, mit dem er eine effiziente und sichere, zivile Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Heizwärme/Prozesswärme- und im Kraftstoffmarkt möglich machen wollte, wobei er immer darauf verwiesen hat, dass der Elekrizitätsmarkt nur etwa 20% und der Wärme- und Kraftstoffmarkt etwa 80% des Energiemarktes ausmachen. [3][4][5][6][7]

Schulten schlug vor, den Transport von Elektrizität (mit ihren Problemen bei der Speicherung) durch den Transport von Energie mittels Wasserstoff, auch Synthesegas (beide erzeugt unter Verwendung von Kernenergie) zu ersetzen.

Stationen[Bearbeiten]

Schulten studierte nach seiner Rückkehr aus dem Krieg, wo er verwundet wurde, von 1945 bis 1949 Mathematik und Physik an der Universität Bonn mit dem Abschluss Diplom-Mathematiker. Er wurde 1952 unter Werner Heisenberg und Richard Becker an der Universität Göttingen mit der Dissertation „Berechnungen der magnetischen Momente und Quadrupolmomente einiger leichter Kerne“ zum Dr.rer.nat. promoviert.[8][9] Bis 1956 war er wissenschaftlicher Assistent bei Werner Heisenberg und Karl Wirtz am Max-Planck-Institut für Physik in Göttingen. Er gehörte der von Wirtz 1953 in Verbindung mit der Rede "Atoms for Peace" von US-Präsident Eisenhower [10] zusammengestellten, offiziell vor dem 5. Mai 1955 nicht erlaubten Studiengruppe für Reaktorphysik an, die in Wirklichkeit eine Planungsgruppe für Reaktorkonstruktion war.

Rudolf Schulten

Ab 1956 war Schulten in der Industrie bei Brown, Boveri & Cie (BBC) in Mannheim tätig, wo er die Abteilung Reaktorentwicklung aufbaute, deren Leiter er war. 1957 bis 1961 war Schulten Geschäftsführer einer Arbeitsgemeinschaft von Brown, Boveri & Cie (BBC) und Friedrich Krupp AG zur Planung eines Kernkraftwerks. Von 1961 bis 1964 war Schulten Geschäftsführer der Brown Boveri/Krupp Reaktorbau GmbH (BBK) in Mannheim. 1957 wurde Schulten Lehrbeauftragter für "Kernenergiegewinnung und Reaktorkonstruktion" und 1961 Honorarprofessor für Reaktorphysik, beides an der Technischen Hochschule Karlsruhe.

Ab 1964 bis zu seiner Emeritierung 1989 war Schulten Ordinarius des Lehrstuhls für Reaktortechnik an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen und zugleich Direktor am Institut für Reaktorentwicklung der vormaligen KFA Kernforschungsanlage Jülich. Von 1973 bis 1974 war Schulten Dekan der Fakultät für Maschinenwesen und von 1983 bis 1985 Prorektor für Forschung und Technik, beides an der RWTH Aachen. Von 1969 bis 1985 war Schulten mit Unterbrechungen insgesamt acht Jahre Vorsitzender des Wissenschaftlich-Technischen Rates der KFA Jülich.

Von 1965 bis 1970 war Schulten für die THTR-Assoziation (EURATOM, BBK, KFA) der Leiter des Projektes Prototypreaktor THTR-300.

Von 1981 bis 1984 war Schulten Mitglied der Reaktor-Sicherheitskommission (RSK) der deutschen Bundesregierung und der RSK-Ausschüsse „Leichtwasserreaktoren“ und „Hochtemperaturreaktoren“.

Von 1958 bis 1995 war Schulten Mitglied des Herausgeberbeirats der Fachzeitschrift „atw – atomwirtschaft – atomtechnik“ (heute „atw - International Journal for Nuclear Power“), des offiziellen Fach- und Mitteilungsblatts der Kerntechnischen Gesellschaft e.V.

Wirken[Bearbeiten]

Ab 1955 war Schulten mit der Planung des ersten deutschen Kernreaktors, des Forschungsreaktor 2, befasst, der bei der 1956 gegründeten Reaktorbau- und -betriebsgesellschaft mbH in Karlsruhe gebaut wurde. Deshalb hielt sich Schulten verschiedentlich in den USA, vor allem beim Oak Ridge National Laboratory, und in Großbritannien auf, um die laufenden Kernreaktor-Entwicklungen zu studieren. [11] Dies geschah auch schon 1954, verbotenerweise vor dem Deutschlandvertrag vom 5. Mai 1955, durch den der Bundesrepublik Deutschland Forschung und Entwicklung der friedlichen Nutzung der Kernenergie erlaubt wurde.

Anfang der 1950er-Jahre kam weltweit die Angst vor einer Energieknappheit auf. Die Deutschen sahen ihr Wirtschaftswunder gefährdet. Auf der 1. Internationalen Konferenz der friedlichen Nutzung der Kernenergie vom 8. bis 20. August 1955 in Genf, an der Deutschland nach dem Ende seines Besatzungsstatus am 5. Mai 1955 teilnehmen durfte, wurde die zivile Nutzung der Kernenergie als Lösung für die Überwindung der vermeintlichen Energieknappheit identifiziert. 68 Mitglieder zählte die deutsche Delegation aus überwiegend Wissenschaftlern sowie einigen Vertretern aus den Bundesministerien und der Wirtschaft. Diese Fachleute waren entsetzt über den Rückstand, den Deutschland im Wissen um die zivile Nutzung der Kernenergie hatte. Die Wissenschaft im Einvernehmen mit der Politik regte an, dass in Deutschland alle Kräfte gebündelt werden mussten, um diesen Rückstand zu überwinden. [12] Allenthalben folgte eine Zeit des Aufbruchs in Sachen Kernenergie, quer durch alle gesellschaftlichen Gruppen. Auch Rudolf Schulten, der 32-jährig an der Konferenz teilnahm, fühlte sich zum Handeln aufgerufen, die zivile Nutzung der Kernenergie zu verwirklichen, im Elektrizitäts- wie auch im Heizwärme/Prozesswärme- und im Kraftstoffmarkt, so wie es die Konferenz in Genf gefordert hatte.

Rudolf Schulten und Dr.-Ing. E.h. Werner Cautius im AVR-Leitstand

1956 stellte sich Schulten die Aufgabe, ein Kernkraftwerk für den kommunalen Energieversorger Stadtwerke Düsseldorf zu entwickeln. Sein Gegenüber dort war Werner Cautius, technischer Leiter der Elektrizitätswerke der Stadtwerke Düsseldorf. Cautius wünschte ein Kernkraftwerk mit Wirkungsgrad und Verfügbarkeit, wie sie bei fossilen Kraftwerken üblich sind. Für Schulten war die Lösung das Kernkraftwerk mit Hochtemperaturreaktor (HTR) in der Bauform des kontinuierlich betriebenen Kugelhaufenreaktors mit Graphitkugeln, die zugleich Brennelementmatrix und Moderator sind, und mit Helium als Kühlmittel. Der Reaktorkern des Hochtemperaturreaktors sieht nur keramische Baumaterialien vor, um eine Kernschmelze auszuschließen. Die Idee des Kugelhaufenreaktors hatte Farrington Daniels in den 1940er-Jahren vorgestellt.[13][14] Schulten hatte diese Idee bei seinen Besuchen bei Alvin Weinberg im Oak Ridge National Laboratory aufgegriffen. 1957 entschied sich Cautius auf Vorschlag von Schulten für ein Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor. 1959 beauftrage die Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Düsseldorf, die BBC-Krupp-Reaktorbau GmbH mit dem Bau eines Kernkraftwerks mit Kugelhaufenreaktor mit 15 MW Leistung. Gesellschafter der Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH waren 16 kommunale Elektrizitätsversorger[15] unter Führung der Stadtwerke Düsseldorf. Schulten war ab 1957 für die Planung und ab 1959 bis 1964 für den Bau des Kugelhaufenreaktor-Kernkraftwerks Versuchskernkraftwerk AVR der Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH in Jülich in direkter Nähe der KFA Kernforschungsanlage Jülich verantwortlich. Der Wissenschaftler Schulten und die Konstrukteure der Brown Boveri/Krupp Reaktorbau GmbH (BBK) schufen mit dem AVR das Versuchskraftwerk für den Nachweis der großtechnischen Machbarkeit des Kugelhaufenprinzips. Der AVR ging 1967 mit einer installierten elektrischen Leistung von 15 MW in Betrieb. [16][17] Bis zu seiner Außerbetriebnahme 1988 nahm Schulten wissenschaftlichen Einfluss auf den Betrieb, vor allem auf die Experimente mit dem Versuchskernkraftwerk. So wurde auf Veranlassung von Schulten der AVR ab 1974 über 14 Jahre mit einer Austrittstemperatur des erhitzten Heliums von 950 °C betrieben [18].

Klaus Knizia, Walter Wallmann, Rudolf Schulten, Verleihung Otto-Hahn-Preis der Stadt Frankfurt an Klaus Knizia 1986

Um der allgemein befürchteten Preiserhöhung des natürlichen Kernbrennstoffs Uran-235 durch seine vermeintliche, nachfragebedingte Verknappung zu begegnen, verfolgte Schulten von Anfang an die Idee, im Kernreaktor Kernbrennstoff zu erzeugen und in situ zu nutzen. [19] So wurde das Versuchskernkraftwerk AVR mit Uran-235 zum Start und mit Thorium-232 zur Erzeugung des Spaltstoffs Uran-233 betrieben [20] Schulten sah den Thorium-Uran-Zyklus auch beim Nachfolge-Kugelhaufenreaktor, dem Thorium-Hochtemperaturreaktor THTR, vor. Der Prototypreaktor THTR-300 war ein Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor mit einer elektrischen Leistung von 308 MW, gebaut in Hamm-Uentrop. Eigentümer und Betreiber des THTR 300 war die Hochtemperatur-Kernkraftwerk GmbH (HKG) Gemeinsames Europäisches Unternehmen, ein Zusammenschluss der Vereinigte Elektrizitätswerke Westfalen AG (VEW) unter Klaus Knizia mit der Gemeinschaftskraftwerk Weser, ELEKTROMARK Kommunales Elektrizitätswerk Mark AG, Gemeinschaftswerk Hattingen, Stadtwerke Bremen AG und Stadtwerke Aachen AG. Schulten war mit seinem Institut bei der KFA Jülich maßgeblich an der physikalischen und technischen Auslegung des THTR beteiligt, auch an der Entscheidung, erstmals einen Reaktordruckbehälter aus Spannbeton vorzusehen, um ein Bersten auszuschließen, als Alternative zum Leichwassereraktor. Während der AVR der Erprobung des Kugelhaufenprinzips und dem Test der Kugelbrennnelemente mit unterschiedlichen Brenn- und Brutstoffbeladungen diente, wurden im THTR vor allem Großkomponenten für den Kugelhaufenreaktor erprobt wie der Spannbetonbehälter. Der THTR war im Grunde somit auch ein Versuchskernkraftwerk. Schulten hatte keinen Einfluss auf die Termine der zögerlichen Bauphase des THTR, der erst 1985 Strom ins Verbundnetz lieferte, und er konnte die Außerbetriebnahme dieses Prototypkraftwerks 1989 nach nur etwa drei Jahren Betrieb nicht verhindern.

In den 1970er Jahren untersuchte Schulten zum Erreichen eines hohen Abbrands, d. h. einer langen Verweildauer der Kugelbrennelemente im Kernreaktor, viele Varianten der Beschickung und der Brennstoffanreicherung des Kugelhaufenreaktors bis hin zur einmaligen Beschickung mit niedriger Anreicherung (OTTO-Prinzip, „Once-Through-Then-Out“).[21] [22][23]. Durch die hohe Verweildauer der Brennelemente im Kernkraftwerk werden die spezifischen Kosten der Behandlung der ausgedienten Brennelemente deutlich vermindert bis hin zu Überlegungen der direkten Endlagerung der entnommenen Brennelemente. Die niedrige Anreicherung sollte die missbräuchliche Nutzung des Kernbrennstoffs für Nuklearwaffen ausschließen. Auch ließ Schulten Konzepte erarbeiten, mit denen Austrittstemperaturen des Kühlmittels Helium aus dem Kernreaktor mit 1000 °C erreicht werden können. [24]. Schulten entwickelte Vorstellungen, wie ein Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor unterirdisch gebaut und betrieben werden kann, und er projektierte Kraft-Wärme-Kopplungs-Kraftwerke mit Kugelhaufenreaktor zur Erreichung sehr hoher Wirkungsgrade für die Versorgung mit Fernwärme in Ballungsräumen, für die Dampfversorgung der chemischen Großindustrie, für die Förderung von Erdöl und für die Meerwasserentsalzung. Während dieser Zeit war Schulten auch in die Entwicklung des HTR-Kernkraftwerks mit Heliumturbine (HHT-Projekt) im geschlossenen Gaskreislauf (Einkreisanlage), wodurch die Anlagekosten vermindert werden sollten, eingebunden [25], wobei er Vorbehalte bezüglich der technischen Machbarkeit einbrachte.

Rudolf Schulten, Edward Teller, Heinz Maier-Leibnitz, Jülich etwa 1977

Beginnend in den 1960er-Jahren bis in die 1980er-Jahre entwickelte Schulten – bestärkt durch die Ölpreiskrisen 1973 und 1979/80 und die Feststellungen des Club of Rome zur Verknappung der Rohstoffe – Konzepte, wie die hochtemperaturige[26] Wärme aus dem Kugelhaufenreaktor als Prozesswärme zur Vergasung von Braunkohle und Steinkohle, auch von Biomasse, zum Einsatz kommen kann. Ziel war die Gewinnung von Synthesegas für die Herstellung von Erdgas oder Methanol und für die Direktreduktion von Eisenerz.[27][28] Zudem entwickelte Schulten eine Technologie, die Kernenergie aus dem Kugelhaufenreaktor in Chemische Energie von Gas umzuwandeln, um die Energie mittels Gas zu transportieren und zu lagern und um damit das Problem der großtechnischen Speicherung von Elektrizität umgehen zu helfen (Projekt Nukleare Fernenergie: ADAM-EVA-Kreislaufprozess unter Zuhilfenahme der endothermen Methanspaltung einerseits und der exothermen Methanisierung andererseits mit dem Transport- und Speichermedium Synthesegas).[29] Bis 1989 war Schulten aktives Mitglied des Lenkungsausschusses dieser Projekte. Schulten veranlasste zwei Versuchsanlagen zur Kohlevergasung, zwei Versuchsanlagen zum Kreislaufprozess des Energietransports mittels Gas (Methanspaltung und Methanisierung) und eine Versuchsanlage zur Herstellung von Treibstoff aus Erdgas.[30] Darüber hinaus regte er den Sonderforschungsbereich „Nutzung der Prozesswärme aus Hochtemperaturreaktoren“ zur Erzeugung von Wasserstoff der Deutschen Forschungsgemeinschaft an [31]. Ais Gründen der Wirtschaftlichkeit schlug er vor, Wasserstoff nicht über den Umweg der Elektrizität sondern direkt durch Spaltung von Wasser mittels hochtemperaturigee Wärme aus dem Kugelhaufenreaktor zu gewinnen. Im Hinblick auf eine maximale Brennstoffnutzung regte er an, mit demselben Kugelhaufenreaktor im Sinne von Kraft-Wärme-Kopplung Prozesswärme für chemische Prozesse und Verdampfungswärme für die Erzeugung von Elektrizität bereitzustellen. Bei den „Projekten der nuklearen Prozesswärme“ arbeiteten Schulten und seine Mitarbeiter bei der KFA Jülich und bei der RWTH Aachen mit allen namhaften deutschen Unternehmen der Kohle- und Gaswirtschaft sowie der Lieferindustrie von energetischer Großtechnik über viele Jahre zusammen.[32]

Seit Ende der 1960er Jahre, angestoßen durch die Diskussion über ein Kernkraftwerk auf dem Gelände der BASF, Ludwigshafen und verstärkt 1979 nach dem Unfall des Kernkraftwerks Three Mile Island, betonte Schulten, dass das Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor besonders gute Sicherheitsmerkmale habe. Nachdenklich machte, dass Heinrich Mandel bei der Diskussion um das Kernkraftwerk der BSAF auf die Vorbehalte in den USA verwiesen hatte, Kernkraftwerke mit Leichtwassereraktoren wegen der verbleibenden Wahrscheinlichkeit eines schweren Unfalls in der Nähe von Großstädten zu betreiben.[33] Die guten Sicherheitsmerkmale des Kugelhaufenreaktors waren für Schulten vor allem begründet in der thermischen Unempfindlichkeit der Brennelemente des Kugelhaufenreaktors durch die keramisch umhüllten Brennstoffpartikel (englisch coated particles).[34][35][36][37] Schulten verstand die coated particles als robuste Mini-Containments, in denen das radioaktive Material – zergliedert in Mini-Mengen, somit in Mini-Risiken – „verpackt“ ist. Schulten schlug vor, die Abfuhr der Nachzerfallswärme aus den Kugelbrennelementen durch Strahlung und Leitung zu erreichen, nicht durch aktive Kühlung, um eine Kernschmelze der Brennelemente durch Ausfall der aktiven Kühlung auszuschließen. Er konzipierte dafür eine entsprechend dimensionierte Anordnung der Brennelemente. Diese Erkenntnisse wurden in der Projektierung des Kernkraftwerks mit Kugelhaufenreaktor in der 200-MW-Klasse als HTR-Modul [38][39] [40] für dicht besiedelte Ballungsräume verwirklicht. Schulten unterstützte diese Projektierungen, wie auch die Übertragung der Sicherheitseigenschaften des Moduls auf Großkraftwerke.[41] Schließlich machte Schulten deutlich, dass der kontinuierlich beschickte Kugelhaufenreaktor keine den kerntechnischen Abbrand kompensierende Überschusskapazität an Spaltmaterial in Kernreaktor benötigt, wie es bei den diskontinuierlich beschickten Kernreaktoren üblich ist mit dem damit verbundenen Risiko.

Bedeutung[Bearbeiten]

Rudolf Schulten

Durch Schultens Forschung und Entwicklung wurde bedeutsames Wissen zur Physik und Technik von Kernreaktoren sowie zur Werkstoffkunde und Verfahrenstechnik von Hochtemperaturprozessen erarbeitet. An der Entwicklung des Kugelhaufenreaktors, vor allem der Brennelemente, waren unter seiner geistigen Führung staatliche Institutionen und Unternehmen aus Vereinigtem Königreich, Schweden, den Niederlanden, Belgien, Frankreich, Italien, Österreich, der Schweiz und Deutschland beteiligt, wesentlich gefördert durch EURATOM.

Schulten hat mit seiner Vorgabe, die Sicherheit eines Kernkraftwerks so weit wie irgend möglich durch eine naturgesetzlich geprägte Auslegung zu gewährleisten, d. h. möglichst ohne technisch-aktive Einrichtungen, Maßstäbe für die Diskussion zur Sicherheit der Nutzung der Kernenergie gesetzt.[42] Er forderte Kernkraftwerke, bei denen eine Freisetzung ihres radioaktiven Inventars aus welchen Gründen auch immer nicht nur unwahrscheinlich, sondern auch unmöglich ist. Das Bersten des Reaktordruckbehälters sollte ausgeschlossen sein. Schulten glaubte, diese Forderungen mit dem Kugelhaufenreaktor erfüllen zu können.

Schulten konnte bei der Entwicklung eines Kernkraftwerks mit Kugelhaufenreaktor das Versuchskernkraftwerk AVR und dem Prototypkernkraftwerk THTR, die beide seine Handschrift tragen, realisieren. Nicht möglich war es ihm, das Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor bis zur Marktreife zu entwickeln. Die überregionalen Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) in Deutschland, allen voran die RWE AG (ehedem Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG) unter Heinrich Mandel, hatten sich zu Anfang der 1960er-Jahre mit dem Leichtwasserreaktor angefreundet. Spätestens 1969 nach der Inbetriebnahme des 652-MWel-Kernkraftwerks Oyster Creek mit Siedewasserreaktor, USA, legten sich die überregionalen EVU endgültig auf Kernkraftwerke mit Leichtwasserreaktor fest, vor allem wegen seiner damals vergleichsweise günstigen Anlagekosten. Ein Wettbewerb mit anderen Kernreaktortypen wurde nicht gesehen; stattdessen fand bei den EVU der Wettbewerb mit Kohl-, Öl- und Erdgaskraftwerken große Beachtung [43]. Nach Einschätzung von HTR-Befürwortern war eine weitere, europäische Großtechnologie der Erzeugung von Elektrizität aus Kernenergie bei den überregionalen EVU nicht erwünscht und bei den regionalen EVU nicht darstellbar, erst recht nicht eine solche mit damals höheren Anlagekosten, wie es beim Kernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor der Fall war. Eine Ausnahme bildete das EVU Vereinigte Elektrizitätswerke Westfalen AG (VEW), für das „die erfolgreiche Inbetriebnahme und der erfolgreiche Betrieb des THTR-300“ eine Voraussetzung für seine „positive Entscheidung“ zum HTR sein sollten.[44] Die schlechten Betriebserfahrungen mit dem THTR-300 und seine dadurch bedingt frühe Stilllegung haben insgesamt bewirkt, dass das Interesse am HTR schwand. Obendrein kamen AVR und THTR mit ihren Inbetriebnahmen in den Jahren 1967 und 1985 zu spät. Ein kommerzielles Demonstrationskernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor mit Thorium-Uran-Zyklus, das die beim Versuchskernkraftwerk AVR und beim Prototypkernkraftwerk THTR gesammelten Erfahrungen und die erarbeiteten Empfehlungen [45] [46] [47][48][49][50][51] hätte berücksichtigen können, kam nicht zustande [52][53][54]. Basierend auf den Arbeiten von Rudolf Schulten und seinen Fachleuten sowie den Erfahrungen und Empfehlungen wurden weiterführende Ideen für ein Demonstrationskernkraftwerk mit Kugelhaufenreaktor für den Elektrizitäts-, Heizwärme/Prozesswärme- und/oder Kraftstióffmarkt entwickelt. [55][56] [57][58][59]

Schulten konnte die Machbarkeit der Einspeisung von Hochtemperaturwärme und Elektrizität aus dem Kugelhaufenreaktor in die technischen Prozesses der Vergasung von Kohle und der Spaltung von Methan und für den Transport und die Speicherung von Kernenergie mittels Synthesegas statt mit Elektrizität nachweisen. Prototypanlagen, gar Demonstrationsanlagen konnte Schulten nicht verwirklichen. Die Kohle- und Gaswirtschaft war nicht bereit, in solche Anlagen zu investieren.[60]

Rudolf Schulten

Nachdem die Kraftwerke mit Kugelhaufenreaktor AVR und THTR Ende der 1980er-Jahre abgestellt wurden, war Schulten international beratend und publizistisch tätig. Bis zu seinem Tod 1996 unterstützte Schulten das Engagement für den Kugelhaufenreaktor außerhalb Deutschlands, vor allem in der Volksrepublik China, wo seinerzeit die ersten Entscheidungen über den Ausbau der Versorgung mit Elektrizität und Erdgas getroffen wurden.[61] Diese Aktivität wurde nicht durch die "Erklärung zu China" des Europäischen Rats vom Juni 1989 mit seinem Militär-Embargo eingeschränkt.[62] An der Tsinghua Universität in Beijing wurde Ende der 1990er-Jahre der Testreaktor HTR-10 mit 10 MW thermischer Leistung nach der bei Siemens entwickelten Konzeption des HTR-Modul gebaut; er diente vor allem umfangreichen Sicherheitstests.[63] Seit 2012 befindet sich eine Doppelblockanlage mit zwei Kugelhaufenreaktoren (auch HTR-Modul) mit je 250 MW thermischer Leistung [64] auf einen gemeinsamen Turbosatz mit 211 MW installierter elektrischer Leistung am Standort Shidaowan, nahe der Küstenstadt Rongcheng in der ostchinesischen Provinz Shandong, im Bau. Sie soll 2016 in Betrieb gehen.[65][66][67] Seit 1982 informierte Schulten Südafrika unter der Apartheid-Regierung über den Kugelhaufenreaktor. Lieferanten von kerntechnischen Anlagen waren während des internationalen Waffen-Embargos von 1963 und des internationalen Öl-Embargos von 1987 gegenüber Südafrika nicht bereit zu einer Zusammenarbeit.[68] 1990 kam eine Studie der südafrikanischen Regierung zur Frage, ob der Kugelhaufenreaktor wegen seines geräuscharmen Betriebs als Antrieb für U-Boote, auch zur Unterstützung der damals vorhandenen atomaren Bewaffnung des Landes, in Frage kommt, zu dem Ergebnis, dass wegen der niedrigen Leistungsdichte und des damit verbundenen großen Bauvolumens dieser Reaktor dafür nicht geeignet ist.[69][70] Das bestätigte die Entwicklung in anderen Ländern, nämlich dass sich vor allem der kompakte Leichtwasserreaktor als Energiequelle für U-Boote anbietet, allerdings unter Hinnahme seines Sicherheitsdefizits [71]. Mit Ende des Apartheid-Regimes 1993/94 entstand in Südafrika das zivile Reaktorprojekt PBMR eines Kugelhaufenreaktors mit Heliumturbine im Direktkreislauf. Das Projekt wurde 2010 wegen seiner angezweifelten Machbarkeit und einer nicht darstellbaren Finanzierung beendet. Schulten veröffentlichte u.a. in den Druckschriften der umstrittenen LaRouche-Bewegung. [72] Diese betreibt seitdem wiederholt Werbung für den Kugelhaufenreaktor.

Schon sehr früh wies Schulten daraufhin, dass der hochradioaktive Abfall der Kernkraftwerke kein Problem der Quantität, sondern ein Problem der Qualität ist, begründet in der vergleichsweise hohen Dichte der Kernenergie. Deshalb hielt er eine oberirdische Zwischenlagerung bis zur endgültigen Erarbeitung von Methoden der Entsorgung sicherheitstechnisch für lösbar und wirtschaftlich für vertretbar. Er regte an, für Leichtwassereaktoren zur Behandlung der hochaktiven Abfälle die Kombination der chemischen Wiederaufarbeitung zur Gewinnung des erbrüteten Plutoniums mit den physikalischen Prozessen Spallation und Transmutation zu verfolgen und für die kommerzielle Nutzung zu entwickeln, unter Hinnahme der betrieblichen und sicherheitstechnischen Risiken solcher Anlagen. Im Sinne eines übergeordneten Sicherheitskonzepts des gesamten Brennstoffkreislaufs von der Anreicherung über den Kernreaktor bis zur Entsorgung der nuklearen Abfälle, aber auch um die Gewinnung von Material für Nuklearwaffen aus den kernenergetisch abgebrannten Brennelementen unmöglich zu machen, verwies Schulten ab Mitte der 1980er-Jahre auf das Potenzial des Kugelhaufenreaktors, die kernenergetisch abgebrannten Kugelbrennelemente ohne Zerlegung, d.h. in Gänze endzulagern. Er wies nach, dass im Kugelhaufenreaktor bei langen Standzeiten der Brennelemente eine Wiederaufarbeitung zur Gewinnung des Brennstoffs Uran-233, d.h. eine Weiterentwicklung des Thorex-Prozesses für Hochtemperaturrektoren, ähnlich dem PUREX-Prozess für Leichtwasserreaktoren, nicht erforderlich ist. Schulten vertrat die Ansicht, dass die Graphitkugeln mit ihren keramisch umhüllten Brennstoffpartikeln wegen deren Festigkeit und Dichtigkeit eine Endlagerung in großen, geologischen Tiefen von etlichen 1000 Metern, somit weit entfernt von der Biosphäre, ohne Behandlung zulassen. Ein Vergleich der Kosten der direkten Endlagerung der Graphitkugeln mit dem kerntechnisch abgebrannten Brennstoff beim HTR einerseits und der Endlagerung des kerntechnisch abgebrannten Brennstoffs nach physikalisch-chemischer Behandlung beim LWR andererseits, jeweils unter Berücksichtigung der Risiken, fand nicht statt.

Der Hochschullehrer Schulten betreute etwa 400 Diplomarbeiten und als Referent oder Koreferent etwa 250 Dissertationen, letztere zum überwiegenden Teil von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern seines Instituts bei der KFA Jülich oder der Industrie. Die Arbeiten behandelten technische, physikalische oder wirtschaftliche Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit einer effizienten und sicheren Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Wärmemarkt. Heinrich Bonnenberg betreut das Alumni-Netzwerk der Schultenianer.

Ehrungen[Bearbeiten]

Bücher[Bearbeiten]

  • Schulten, Rudolf; Güth, Wernfried: Reaktorphysik, 2 Bände, Bibliographisches Institut Mannheim, BI Hochschultaschenbücher, Band 1: Der Reaktor im stationären Betrieb, 1960, Band 2: Der Reaktor im nichtstationären Betrieb, 1962
  • Kugeler, Kurt; Schulten, Rudolf: Hochtemperaturreaktortechnik, Springer Verlag, 1989

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Rudolf Schulten – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Kurzvita der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring
  2. Schulten, Rudolf: Energieversorgung der Welt – Die Fakten, in Heintzeler, Wolfgang; Werhahn, Hermann-Josef: „Energie und Gewissen“, Seewald, 1981
  3. Hergenröder, Udo: Rudolf Schulten in Männer die Erfolg erfinden, Econ, 1970
  4. Cleve, Urban: Technik der Hochtemperaturreaktoren, 21. Tagung der KTG-Fachgruppe „Nutzen der Kerntechnik“ im KKW Biblis der RWE AG, 5. April 2009.
  5. Kirchner, Ulrich: Der Hochtemperaturreaktor – Konflikte, Interessen, Entscheidungen, Campus Verlag, Frankfurt/New York, Campus Forschung Band 667, 1991
  6. Kugeler, Kurt; Schulten, Rudolf: Hochtemperaturreaktortechnik, Heidelberg, Springer, 1989
  7. Kugeler, Kurt; Neis, Helmut; Ballensiefen, Günter: Fortschritte in der Energietechnik – Prof. Dr. Rudolf Schulten zum 70. Geburtstag, Monographien des Forschungszentrums Jülich, Band 8, 1993
  8. DISSERTATION zur Erlangung der Doktorwürde, der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Georg-August Universität in Göttingen vorgelegt von Rudolf Schulten (Referent Prof. Werner Heisenberg, Korreferent Prof. Richard Becker), Göttingen 1952, mündliche Prüfung 14. November 1952
  9. Zeitschrift Naturforschung, 1953, Vol. 8, Seite 759
  10. http://en.wikisource.org/wiki/Atoms_for_Peace_Speech,_President_Eisenhower,_December_8,_1953
  11. Hergenröder, Udo: Rudolf Schulten in Männer die Erfolg erfinden, Econ, 1970
  12. Bernd-A. Rusinek, DAS FORSCHUNGSZENTRUM - Eine Geschichte der KFA Jülich von ihrer Gründung bis 1980, Campus Verlag, 1996
  13. Kirchner, Ulrich: Der Hochtemperaturreaktor – Konflikte, Interessen, Entscheidungen, Campus Verlag, Frankfurt/New York, Campus Forschung Band 667, 1991
  14. Daniels, Farrington: Neutronic reactor system, Patent US2809931, angemeldet 1945, erteilt 1957.
  15. Stadtwerke Aachen AG, Stadt Bonn, Stadtwerke Bremen AG, Stadtwerke Düsseldorf AG, Stadtwerke Duisburg AG, Oberhessische Versorgungsbetriebe AG Friedberg, ELEKTROMARK Kommunales Elektrizitätswerk Mark AG Hagen, Stadtwerke Hannover AG, Elektrizitätswerk Minden-Ravensberg GmbH Herford, Stadtwerke Kiel AG, Städtische Werke Krefeld AG, Stadtwerke Mannheim AG, Landeshauptstadt München, Stadtwerke Würzburg AG, Wuppertaler Stadtwerke AG, Bergische Elektrizitätsversorgungs-GmbH Wuppertal,
  16. VDI: AVR - Experimental High-Temperature Reaktor - 21 Years of Successful Operation for a Future Energy Technology, VDI-Verlag, 1990
  17. Küppers, Christian, Hahn, Lothar, Heinzel, Volker, Weil, Leopold: Der Versuchsreaktor AVR – Entstehung, Betrieb und Störfälle, Abschlussbericht der AVR-Expertengruppe, Forschungszentrum Jülich GmbH/Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor (AVR) GmbH, 1. April 2014, http://www.fz-juelich.de/portal/DE/UeberUns/selbstverstaendnis/verantwortung/avr/avr-expertengruppe/_node.html
  18. VDI: AVR - Experimental High-Temperature Reaktor - 21 Years of Successful Operation for a Future Energy Technology, VDI-Verlag, 1990
  19. Schulten, Rudolf: Die Verwendung von Kernbrennstoffen in der zukünftigen Atomindustrie, Der Ministerpräsident des Landes Nordrhein-Westfalen - Landesamt für Forschung -, Jahrbuch 1964, Seite 517
  20. Ziermann, Egon, Ivens, Günter: Abschlussbericht über den Leistungsbetrieb des AVR-Versuchskernkraftwerks, Forschungszentrum Jülich GmbH/Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor (AVR) GmbH, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3448, Oktober 1997
  21. Schulten, Rudolf u.a.: Industriekernkraftwerk mit Hochtemperaturreaktor PR 500 - "OTTO-Ptinzip" - zur Erzeugung von Prozessdampf, Kerforschungsanlage Jülich Jül-941-RG, April 1973
  22. Maly, Vladimir; Schulten, Rudolf; Teuchert, Eberhard: Einweg-Kugelhaufenreaktor als Hochkonverter im Thoriumzyklus, atw Atomwirtschaft 19, 1974, Seite 601
  23. Bonka, Hans; Baltes B.: Der Hochtemperaturreaktor mit Zwischenkreislauf, Nutzung der Kernenergie zur Veredelung fossiler Brennstoffe, zur Herstellung von Stahl und von chemischen Produkten und zur Gewinnung elektrischer Energie, Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 2626: Fachgruppe Bergbau, Energie, 1977
  24. Bonka, Hans; Baltes B.: Der Hochtemperaturreaktor mit Zwischenkreislauf, Nutzung der Kernenergie zur Veredelung fossiler Brennstoffe, zur Herstellung von Stahl und von chemischen Produkten und zur Gewinnung elektrischer Energie, Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 2626: Fachgruppe Bergbau, Energie, 1977, Seite 32
  25. Krämer, Hermann; Harder, H.; Hennies, Hans-Henning: HTR-Weiterentwicklung zu Einkreisanlagen und für die Nutzung von Prozesswärme, atw Atomwirtschaft 19, 1974, Seite 390
  26. Ab 1975 war beim AVR die Austrittstemperatur des Kühlmittels Helium im Dauerbetrieb 950 °C (atw Atomwirtschaft 20, 1975, Seite 525)
  27. Schulten, Rudolf; Dibelius, Günther; Wenzel, Werner: Zukünftige Anwendung der nuklearen Wärme, Arbeitsgemeinschaft für Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Heft 185, 1968
  28. Maly, Vladimir; Schulten, Rudolf; Teuchert, Eberhard: 500 MW(th)-Kugelhaufenreaktor für Prozeßwärme in Einwegbeschickung, atw Atomwirtschaft 17, 1972, Seite 216
  29. KFA Jülich; RBW Köln: Nukleare Fernenergie, zusammenfassender Bericht zum Projekt Nukleare Fernenergie (NFE), Jül-Spez-303, März 1985
  30. Verfondern, Karl (Editor): Nuclear Energy for Hydrogen Production, Schriften des Forschungszentrums Jülich, Band 58, 2007
  31. Schulten, Rudolf (Hrsg.), Pitt, Reinhold (Bearb.) et al.: Nutzung der Kernenergie zur Veredelung fossiler Brennstoffe, zur Herstellung von Stahl und von chemischen Produkten und zur Gewinnung elektrischer Energie, Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen, Nr. 2626: Fachgruppe Bergbau, Energie, 1977
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  68. Literaturstelle wird nachgereicht
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  72. Rudolf Schulten: Alte und neue Wege der Kerntechnik. Fusion 1/1990, nochmals veröffentlicht in Heft 1/2010 S. 20ff.
  73. Kurzbiographie bei der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring.