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Rudolf Schulten

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Rudolf Schulten

Rudolf Schulten (* 18. August 1923 in Oeding; † 30. April 1996 in Aachen) war ein deutscher Physiker und Nukleartechnologe.

Schulten hat versucht, einer modernen Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Wärmemarkt den Weg zu weisen [1][2]. Durch Schultens Forschung und Entwicklung wurde bedeutsames Wissen zur Kernreaktorphysik, zur Kernreaktortechnik, zur Werkstoffkunde und zur Verfahrenstechnik erarbeitet. Wichtige Beiträge zur Diskussion über die Sicherheit der Nutzung der Kernenergie gehen auf Schulten zurück.

Als Hochschullehrer betreute Schulten etwa 400 Diplomarbeiten und etwa 200 Dissertationen. Alle Arbeiten behandelten technische, physikalische oder wirtschaftliche Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit einer effizienten und sicheren Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Wärmemarkt.

Berufliche Stationen

Schulten studierte nach seiner Rückkehr aus dem Krieg, wo er verwundet wurde, von 1946 bis 1950 Mathematik und Physik an der Universität Bonn. Er wurde 1953 unter Werner Heisenberg an der Universität Göttingen mit der Dissertation "Berechnungen der magnetischen Momente, Quadrupolmomente und angeregten Zustände einiger leichter Kerne" promoviert [3]. Bis 1955 war er wissenschaftlicher Assistent bei Werner Heisenberg und Karl Wirtz am Max-Planck-Institut für Physik in Göttingen und gehörte der von Wirtz zusammengestellten Planungsgruppe für Reaktorkonstruktion an. 1956 wurde Schulten bei Brown, Boveri & Cie (BBC) in Mannheim Chef der Abteilung Reaktorentwicklung. 1957 bis 1961 war Schulten Geschäftsführer einer Arbeitsgemeinschaft von Brown, Boveri & Cie (BBC) und Friedr. Krupp zur Planung eines Kernkraftwerks. Von 1961 bis 1964 war Schulten Geschäftsführer der Brown Boveri/Krupp Reaktorbau GmbH (BBK) in Mannheim. 1961 wurde er lehrbeauftragter Honorarprofessor für Reaktorphysik 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 1981 bis 1984 war Schulten Mitglied der Reaktor-Sicherheitskommission (RSK) der deutschen Bundesregierung und der RSK-Ausschüsse "Leichtwasserreaktoren" und "Hochtemperaturreaktoren". Von 1956 bis 1996 war Schulten Mitglied des Herausgeberbeirats der "atw atomwirtschaft-atomtechnik, Internationale Zeitschrift für Kernenergie".

Berufliches Wirken

Schulten war der Überzeugung, dass die Versorgung mit Elektrizität und Wärme aus Gründen der Verfügbarkeit von Energieträgern letztlich nur unter Nutzung der Kernenergie und der Sonnenenergie sicherzustellen ist, jeweils mit ihren Vor- und Nachteilen [4].

Ab 1955 war Schulten mit der Planung des ersten deutschen Kernreaktors, eines Forschungsreaktors, befasst, der bei der 1956 gegründeten Reaktorbau- und -betriebsgesellschaft mbH in Karlsruhe gebaut wurde. Deshalb hielt sich Schulten verschiedentlich im Oak Ridge National Laboratory, USA, auf, schon vor dem Deutschlandvertrag 1955, durch den der Bundesrepublik Deutschland die Möglichkeit zur eigenen Reaktorforschung erlaubt wurde.

Rudolf Schulten, links, und Werner Cautius im AVR-Leitstand

1956 stellte sich Schulten die Aufgabe, ein Kernkraftwerk der Leistungsgröße unter 100 MW für den kommunalen Elektrizitätsversorger „Stadtwerke Düsseldorf“ zu entwickeln. Sein Gegenüber dort war Werner Cautius, technischer Leiter der Elektrizitätswerke, der ein Kernkraftwerk mit Wirkungsgrad und Verfügbarkeit, wie sie bei fossilen Kraftwerken üblich sind, wünschte. Für Schulten war die Lösung der Hochtemperaturreaktor (HTR) in der Bauform des kontinuierlich betriebenen Kugelhaufenreaktors, dessen Idee Farrington Daniels in den 1940er-Jahren vorgestellt hatte [5]. Schulten - noch nicht Mittdreißiger - hatte die Idee des Kugelhaufenreaktors bei seinen Besuchen in USA aufgegriffen. 1957 entschied sich Cautius für den Kugelhaufenreaktor. Schulten war ab 1957 für die Planung und ab 1959 bis 1964 für den Bau des Kugelhaufenreaktors Versuchskernkraftwerk AVR der Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH in Jülich nahe der dortigen KFA verantwortlich. Der AVR ging 1967 mit 15 MWel Bruttoleistung in Betrieb. Bis zu seiner Außerbetriebnahme 1988 nahm Schulten wissenschaftlichen Einfluss auf den Betrieb, vor allem auf die Experimente an dem Versuchskernkraftwerk.

Ab Anfang der 1960er-Jahre verfolgte Schulten die Idee, den Kugelhaufenreaktor mit Thorium 232 als Brutreaktor zu betreiben [6]. Von 1965 bis 1970 war er für die THTR-Assoziation (EURATOM, BBK, KFA) der Leiter des Projektes Prototypreaktor THTR-300, eines Kugelhaufenreaktors mit 308 MWel Bruttoleistung, gebaut in Hamm-Uentrop [7]. Schulten war mit seinem Institut bei der KFA Jülich maßgeblich an der physikalischen und technischen Auslegung des THTR beteiligt, auch an der Entscheidung, erstmalig einen Reaktordruckbehälter aus Spannbeton vorzusehen. 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 wichtigen Prototypkraftwerks in 1989 nach nur etwa drei Jahren Betrieb nicht verhindern.

In den 1970er Jahren untersuchte Schulten zum Erreichen hohen Abbrands, d.h. langer Verweildauer der Kugelbrennelemente im Kernreaktor, alle denkbaren Varianten der Beschickung und der Brennstoffanreicherung des Kugelhaufenreaktors bis hin zur einmaligen Beschickung mit niedriger Anreicherung (OTTO-Prinzip, One Through Than Out) [8]. Schulten entwickelte Vorstellungen, wie der Kugelhaufenreaktor unterirdisch gebaut und betrieben werden kann, und er projektierte den Kugelhaufenreaktor als Kraft-Wärme-Kopplungs-Kraftwerk für die Dampfversorgung der chemischen Großindustrie, für die Versorgung mit Fernwärme in Ballungsräumen, für die Förderung von Schweröl und für die Meerwasserentsalzung. Während dieser Zeit war Schulten in die Entwicklung des HTR mit Heliumturbine (HHT-Projekt) im geschlossenen Gaskreislauf (Einkreisanlage) eingebunden [9]; er war Mitglied des Lenkungsausschusses dieses Projektes.

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 Wärme aus dem Kugelhaufenreaktor als Prozesswärme zur Vergasung von Braunkohle und Steinkohle, auch von Biomasse, zum Einsatz kommen kann, um Synthesegas zu gewinnen für die Herstellung von Erdgas oder Methanol und für die Direktreduktion von Eisenerz (PNP-Projekt) [10] [11] . Auch ging er der Idee nach, Kernenergie aus dem Kugelhaufenreaktor in Chemische Energie von Gas umzuwandeln, um die Kernenergie mittels Gas kalt zu transportieren (Projekt Nukleare Fernenergie: ADAM-EVA-Kreislaufprozess) [12]. Bis 1989 war Schulten aktives Mitglied des Lenkungsausschusses dieser Projekte, für die er drei Prototypanlagen bauen konnte. Zur Erzeugung von Wasserstoff durch den Einsatz von Wärme aus dem Kugelhaufenreaktor leitete er über Jahre an der RWTH Aachen den von ihm angeregten Sonderforschungsbereich "Nutzung der Prozesswärme aus Hochtemperaturreaktoren" der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Bei diesen so genannten Prozesswärmeprojekten arbeiteten Schulten und seine Mitarbeiter bei der KFA Jülich und bei der RWTH Aachen mit allen namhaften Unternehmen der Kohle- und Gaswirtschaft sowie der Lieferindustrie von energetischer Großtechnik über viele Jahre zusammen [13].

Seit etwa 1980 – nach dem Unfall in Three Mile Island – betonte Schulten, dass der Kugelhaufenreaktor besonders gute Sicherheitsmerkmale habe. Diese waren für ihn vor allem begründet in der durch die Entwicklung der keramischen coated particals erreichten thermischen Unempfindlichkeit der Brennelemente des Kugelhaufenreaktors [14][15][16] . Schulten verstand die coated particles als robuste Mini-Containments, in denen das radioaktive Material - zergliedert in Mini-Mengen - "verpackt" ist. Schulten unterstütze die Projektierung des Kugelhaufenreaktors in der 200-MWel-Klasse (Modul) als Kraftwerk in Ballungsräumen, im Sinne einer Weiterentwicklung des AVR [17].

Schon sehr früh wies Schulten daraufhin, dass der hochaktive Abfall der Kernkraftwerke kein Problem der Quantität, sondern ein Problem der Qualität ist. Er regte an, die Techniken Spallation und Transmutation zur Behandlung der hochaktiven Abfälle zu verfolgen. Für den Kugelhaufenreaktor sah Schulten die direkte Endlagerung der kernenergetisch abgebrannten Kugelbrennelemente vor.

Bedeutung

Schulten hat versucht, einer modernen Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Wärmemarkt den Weg zu weisen [18][19]. Durch Schultens Forschung und Entwicklung wurde bedeutsames Wissen zur Kernreaktorphysik, zur Kernreaktortechnik, zur Werkstoffkunde und zur Verfahrenstechnik erarbeitet. Wichtige Beiträge zur Diskussion über die Sicherheit der Nutzung der Kernenergie gehen auf Schulten zurück.

Schulten war es nicht gegeben, den Kugelhaufenreaktor bis zur Markreife entwickeln zu können [20]. Für die Erzeugung von Elektrizität war das in der Tatsache begründet, dass sich die überregional integrierten Elektrizitätsversorgungsunternehmen in Deutschland, allen voran die RWE AG (ehedem Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG) unter Heinrich Mandel, bereits in den 1960er-Jahren auf den Leichtwasserreaktor festgelegt hatten, spätestens 1969, als das 652-MWel-Kernkraftwerk Oyster Creek in New Jersey, USA, in Betrieb ging. Dieser Festlegung auf den Leichtwasserreaktor folgte mehrheitlich auch die deutsche Lieferindustrie für Kraftwerke. Eine weitere Großtechnologie der Erzeugung von Elektrizität aus Kernenergie war nicht erwünscht. So kam ein Demonstrationskraftwerk mit Kugelhaufenreaktor nach dem Prototypkraftwerk THTR nicht zustande. Auch die großtechnische Bereitstellung von Wärme aus dem Kugelhaufenreaktor, vor alle zur Vergasung von Kohle, konnte Schulten nicht verwirklichen, weil in Deutschland zunehmend mehr preisgünstiges Erdgas verfügbar war, als ursprünglich geschätzt wurde. Die deutsche Kohle- und Gaswirtschaft war nicht bereit, sich mit umfänglichen Investitionen für eine Demonstrationsanlage in die Verwirklichung dieser Technologie einzubringen. Der Kugelhaufenreaktor von Schulten scheiterte am Markt, trotz erheblicher Förderungen durch EURATOM und diverse deutsche Bundesregierungen und Landesregierungen NRW, aber auch wegen der nach der Katastrophe von Tschernobyl 1986 in Deutschland zunehmend schwindenden Akzeptanz der Kernenergie als solche.

Bis zu seinem Tod 1996 förderte 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.

Als Hochschullehrer betreute Schulten etwa 400 Diplomarbeiten und etwa 200 Dissertationen, letztere zum Teil von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern seines Instituts bei der KFA Jülich oder der Industrie. Alle Arbeiten behandelten technische, physikalische oder wirtschaftliche Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit einer effizienten und sicheren Nutzung der Kernenergie im Elektrizitäts- wie auch im Wärmemarkt.

Mitgliedschaften

  • Verein Deutscher Ingenieure VDI
  • Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften
  • United States National Academy of Sciences NAS, korrespondierend
  • Kerntechnische Gesellschaft KTG

Auszeichnungen

Einzelnachweise

  1. ↑ Kugeler, Kurt; Schulten, Rudolf: Hochtemperaturreaktortechnik, Heidelberg, Springer, 1989
  2. ↑ Kugeler, Kurt; Neis, Helmut; Ballensiefen, Günter: Fortschritte in der Energietechnik - Prof. Dr. Rudolf Schulten zum 70. Geburtstag, Monographien des Forschungszentrums Jülich, Band 8, 1993
  3. ↑ Zeitschrift Naturforschung, 1953, Vol. 8, S. 759
  4. ↑ Schulten, Rudolf: Energieversorgung der Welt - Die Fakten, in Heintzeler, Wolfgang; Werhahn, Hermann-Josef: "Energie und Gewissen", Seewald, 1981
  5. ↑ Kirchner, Ulrich: Der Hochtemperaturreaktor - Konflikte, Interessen, Entscheidungen, Campus Verlag, Frankfurt/New York, Campus Forschung Band 667, 1991
  6. ↑ Schulten, Rudolf: Der Hochtemperaturreaktor als Brüter, atw atomwirtschaft-atomtechnik (Handelsblatt), 23 (1978), Seite 408
  7. ↑ Knizia, Klaus: Der THTR-300 – Eine vertane Chance?, atw atomwirtschaft, Internationale Zeitschrift für Kernenergie, Jahrgang XLVII, 2002, Heft 2
  8. ↑ Maly, V.; Schulten, Rudolf; Teuchert, Eberhard: Einweg-Kugelhaufenreaktor als Hochkonverter im Thoriumzyklus, atw Atomwirtschaft 19, 1974, Seite 601
  9. ↑ Krämer, Hermann; Harder, H.; Hennies, Hans-Henning: HTR-Weiterentwicklung zu Einkreisanlagen und für die Nutzung von Prozesswärme, atw atomenergie-atomtechnik (Handelsblatt), 19 (1974), S. 390
  10. ↑ Schulten, Rudolf: Über die Anwendung von Hochtemperaturreaktoren zur Kohlevergasung, Arbeitsgemeinschaft für Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Heft 185, 1968
  11. ↑ V. Maly, V.; Schulten, Rudolf; Teuchert, Eberhard: 500 MW(th)-Kugelhaufenreaktor für Prozeßwärme in Einwegbeschickung, atw Atomwirtschaft 17, 1972, Seite 216
  12. ↑ KFA Jülich; RBW Köln: Nukleare Fernenergie, zusammenfassender Bericht zum Projekt Nukleare Fernenergie (NFE), Jül-Spez-303, März 1985
  13. ↑ Frühling, W.; Ballensiefen, G.: Special Issue on THE HIGH-TEMPERETURE REAKTOR AND NUCLEAR PROCESS HEAT APPLICATIONS", Nuclear Engineering and Design, Volume 78, No. 2, 1984, page 87 - 300
  14. ↑ Schulten, Rudolf; Bonnenberg, Heinrich: Brennelement und Schutzziele, VDI-Gesellschaft Energietechnik, Jahrbuch 91, 1991, Seite 175
  15. ↑ Nickel, Hubertus; Nabielek, Heinz; Pott, Günther; Mehner, Alfred Wilhelm: Long time experience with the development of HTR fuel elements in Germany, Nuclear Engineering and Design, Volume 217, Number 1, August 2002, pp141-151
  16. ↑ Nabielek, Heinz and Mitchell, Mark: Graphite and Ceramic Coated Particles for the HTR, in Advanced Materials for Sustainable Development, Ceramic Engineering and Science Proceedings, 2010, Volume 31 (eds H.-T. Lin, A. Gyekenyesi, L. An, S. Mathur and T. Ohji), John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA. doi: 10.1002/9780470944080.ch7
  17. ↑ Sun, Yuliang: Untersuchungen zur Uebertragung der Sicherheitseigenschaften des Modulreaktors auf einen großen Leistungsreaktor, Bericht der Kernforschungsanlage Jülich Juel-2585, Februar 1992
  18. ↑ Kugeler, Kurt; Schulten, Rudolf: Hochtemperaturreaktortechnik, Heidelberg, Springer, 1989
  19. ↑ Kugeler, Kurt; Neis, Helmut; Ballensiefen, Günter: Fortschritte in der Energietechnik - Prof. Dr. Rudolf Schulten zum 70. Geburtstag, Monographien des Forschungszentrums Jülich, Band 8, 1993
  20. ↑ Kirchner, Ulrich: Der Hochtemperaturreaktor - Konflikte, Interessen, Entscheidungen, Campus Verlag, Frankfurt/New York, Campus Forschung Band 667, 1991


Personendaten
NAME Schulten, Rudolf
KURZBESCHREIBUNG deutscher Physiker und Nukleartechnologe
GEBURTSDATUM 18. August 1923
GEBURTSORT Oeding
STERBEDATUM 30. April 1996
STERBEORT Aachen
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