Das Konzept des Hochtemperaturreaktors (HTR) zeichnet sich durch "inharente Sicherheit" aus; weitere Vorzuge liegen darin, dass bereits kleinere Einheiten wirtschaftlich betrieben werden und nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch in der Warme- und Verfahrenstechnik eingesetzt werden koennen. Damit ist der HTR als Alternative zu den bisher favorisierten Reaktorlinien in das oeffentliche Interesse getreten. Das Buch vermittelt nicht nur technische Fakten, sondern erlautert die physikalischen und technischen Prinzipien zum Verstandnis der Funktion und stellt die notwendigen Grundlagen fur die Auslegung des Kugelhaufenreaktors zur Verfugung. Die Komponenten werden ausfuhrlich beschrieben. Ein Schwerpunkt liegt auf der Diskussion der Sicherheitseigenschaften bzw. des Stoerfallverhaltens; ebenso werden die Konzepte zur Brennstoffversorgung bzw. -entsorgung vorgestellt. Einsatzmoeglichkeiten des HTR werden ebenso wie Bewertungsverfahren fur den wirtschaftlichen Betrieb aufgezeigt.

FUr die Grundstoffindustrie des Landes Nordrhein-Westfalen ist die Versorgung mit kostengUnstigen und verfUgbaren Energiequellen und Rohstoffen eine entscheidende Voraus- setzung. Die Kosten fUr fossile Brennstoffe, insbesondere fUr Erdol und Erdgas, sind im Lauf der letzten Jahre auBerordentlich stark angestiegen. Weitere Steigerungen sind zu erwarten. AuBerdem sind die Vorrate erkennbar begrenzt, so daB mit Verknappungen in den nachsten 30 Jahren zu rechnen ist. Kernenergie wird dagegen relativ zu den fossilen Energie- tragern billiger werden, da der Anteil der Brennstoffkosten an den Gesamtkosten fUr die Umwandlung der nuklearen Energie in Strom und/oder ProzeBwarme klein ist. Die Verfahren mit nuklearer Energie bieten zugleich den Vorteil, daB sie mit geschlossenen Kreislaufen arbeiten und auf die Emission von schadlichen Abgasen verzichten. Daher hat die Landesregierung die Forschung auf dem Gebiet der "Nutzung der Kernenergie zur Veredlung fossiler Brennstoffe, zur Herstellung von Stahl und von chemischen Produkten und zur Gewinnung elektrischer Energie" mit beachtlichen Mitteln unterstUtzt. Die Ergebnisse der hierzu in Instituten der RWTH Aachen durchgefUhrten Arbeiten sind in der vorliegenden Studie zusammengefaBt dargestellt. Die Studie berichtet im ersten Teil Uber die Erzeugung und Verwendung von Reduktions- und Synthesegas aus Braunkohle. Dabei wird ein Verfahren zur Vergasung der Braunkohle mit ihrem Eigenwasser in von auBen beheizten Rohren beschrieben und Realisierungsmoglichkeiten werden diskutiert.

Die vorliegende Studie gibt einen Uberblick uber die mogliche Verwendung der Kernenergie, speziell der Hochtemperaturreaktor-Technologie, auf dem Warme - und Elektrizitatsmarkt einer hochindustrialisierten Region. Es wird gezeigt, inwieweit die Kernenergie eine Chance bietet, die fossilen Primarenergietrager Kohle, Erdol und Erdgas zu substituieren, damit die- se ihrer in Zukunft an Bedeutung gewinnenden Rolle als Rohstoff in starke- rem Umfang gerecht werden konnen. Neben einer Beschreibung der Einsatz- moglichkeiten und des Einsatzpotentials fur Hochtemperaturreaktoren in NRW werden die sich aus dem Einsatz ergebenden Konsequenzen im betriebs- und regionalwirtschaftlichen Bereich, sowie auf dem Sektor Umwelt unter- sucht. Fur die Ermittlung des Kernenergie-Einsatzpotentials ist es zunachst er- forderlich, die momentane energiewirtschaftliche Situation des Landes Nord rhein-Westfalen zu beschreiben und eine mogliche zukiinftige Entwicklung abzuschatzen. Es werden dabei sowohl die Gesamtregion als auch die fUr den Reaktoreinsatz interessanten Teilbereiche lndustrie, Haushalte und Ver- kehr betrachtet (Kapitel 1). 1m zweiten Kapitel wird die Substitutionsmoglichkeit fossiler Energietrager durch Kernenergie auf dem Warm - und Elektrizit/itsmarkt eingehend unter- sucht. Die fUr diesen Bereich im Vergleich zu anderen Reaktorkonzepten besondere Eignung des Hochtemperaturreaktors ergibt sich aus seiner spezi.-

derartigen Elementen, die ubrigens aueh mit mehr als zwei Sehiehten hergestellt werden konnen, werden heute Temperaturen von, . ., 1400 C erreieht. Naeh dem heutigen Stand der Coated particle-Teehnik ware aueh sehon eine maximale Betriebstemperatur von 1600 C moglieh. Die besehriebenen Coated Particles werden in eine Graphitkugel von 6 em Durehmesser so eingebraeht, dafi eine aufiere Graphitsehale von 0,5 bis 1 em Dicke frei von Brennstoff bleibt. Dieses geprefite sogenannte synthetisehe Element ist als Brennelement fur den THTR vorgesehen, es konnte in etwas modifizierter Form aueh fur einen weiterentwickelten Reaktor mit 1200 C Heliumaustrittstemperatur verwandt werden. Die Frage des Spaltproduktaustritts bei hohen Temperaturen aus dem Brenn stoff ist bei einem Kugelhaufenreaktor ubrigens nieht so kritiseh, wie es auf den ersten Bliek seheint. Das geht aus der n?chsten Abbildung (Abb. 2) hervor. Hier ist der im Core befindliehe Brennstoff (beim THTR) in seiner 10 o '--o 8 "- 6 IL 4 IL 2 1 h 10- 8 - Bruchteil der Coared- 1, 6 - Pa. rticles, deren \ - Ten: 'peratur T To ist 4 \ 2 \ 2 10- 8 1 6 4 \ 2 3 10- 8 ., 6 4 2 4 10- 300 400 SOO 600 700 800 900 1000 1100 To C Abb. 2: Verweilspektrum der Brennelemente im Reaktor 10 Rudolf Schulten Aufteilung nach Temperaturbereichen dargestellt. Nur ein kleiner Bruch teil des Brennstoffs 1 %) befindet sich demnach im hochsten Tempe raturbereich."

233 The High Temperature Reactor is quaIified for the thorium-uraruum fuel cycle. The conversion reactors of this type considered until today may be developed into breeders by the improvement of the reprocessing proce dure and the appIication of beryllium oxide as moderator material. The determination of the fast fis sion factor of beryllium oxide and the research of a pyrolytic procedure for the eIimination of the most important fis sion pro ducts are the top problems which should be solved within the frame of this development. In spite of the Iow breeding factor which is expected for the thorium uranium fuel cycle, a satisfying breeding proce cc: ould be reached due to the high specific power of this reactor type. Resume Le reacteur a haute temperature se prete au cycle du combustible Thorium 233 Uranium Les convertisseurs de ce genre pris en consideration jusqu'a present peuvent etre developpes en surgenerateurs par une amelioration du procede de regeneration du combustible et par l'emploi de la glucine comme moderateur. La determination du facteur de fis sion rapide de la glucine ainsi que la recherche d'un procede pyrolitique pour la suppression des produits de fission les plus importants sont les problemes de premier ordre qui doivent etre resolus dans le cadre de ce developpement. Malgre le rapport de regeneration assez reduit qu'on attend du cycle Thorium-Uranium, une surgeneration satisfaisante peut etre esperee vu la grande puissance specifique de ce type de reacteur."